Calculadora de Expansão Térmica do Aço
Veja o quanto o aço e outros metais se expandem em uma faixa de temperatura — uma visualização em tabela, em vez de um cálculo único. Escolha um material e um comprimento, e leia a expansão em cada temperatura de serviço, desde a ambiente para cima, para dimensionar juntas de dilatação, furos alongados e loops de tubulação de relance.
Expansão em uma faixa de temperatura
| Temp. de serviço | ΔT | Expansão | Por metro | Comprimento final |
|---|
Expansão linear ΔL = α L ΔT usando coeficientes próximos ao ambiente. Acima de aproximadamente 300 °C o coeficiente aumenta, portanto trate as linhas de alta temperatura como indicativas.
Precisa de um único valor para uma variação específica de temperatura, em qualquer unidade? Use a calculadora de dilatação térmica.
Por que a expansão é importante
Um perfil de aço carbono de 10 m aquecido de 20 °C a 60 °C cresce cerca de 4,8 mm. Restringir esse movimento gera, em vez disso, uma grande tensão térmica — aproximadamente 2,4 MPa por °C para aço totalmente restringido. É por isso que pontes têm juntas de dilatação, tubulações têm loops ou foles, e trilhos longos de revestimento usam furos alongados.
Perguntas frequentes
Quanto o aço se expande por metro por grau?
Cerca de 0,012 mm por metro por °C para aço carbono. Em uma elevação de 100 °C, isso equivale a 1,2 mm por metro.
Qual tensão a expansão restringida cria?
Para aço carbono totalmente restringido, aproximadamente 2,4 MPa por °C (E x alfa = 200.000 x 12e-6). Uma elevação de 50 °C pode, portanto, gerar cerca de 120 MPa.
Qual aço se expande menos?
Entre as ligas comuns, o inox ferrítico 430 (10,4) é menor que o austenítico 304 (17,3). Para verdadeira estabilidade dimensional, o Invar 36 com 1,2 está em uma classe própria.
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Steel Temperature Expansion Calculator
Calculate the thermal expansion or contraction of steel elements due to temperature changes, essential for engineering design and construction applications.
Thermal Expansion Results
Thermal Expansion Visualization
Thermal Expansion Reference
Thermal Expansion Formulas
Linear expansion: ΔL = α × L₀ × ΔT
Area expansion: ΔA = 2α × A₀ × ΔT
Volume expansion: ΔV = 3α × V₀ × ΔT
Thermal stress: σ = E × α × ΔT
Where:
α = Coefficient of linear thermal expansion
ΔT = Temperature change
E = Young's modulus (≈ 200 GPa for steel)
Thermal Expansion Coefficients for Steel
| Steel Type | Coefficient (α) in 10⁻⁶/°C | Typical Applications |
|---|---|---|
| Carbon Steel | 11.7 | General construction, bridges, buildings |
| Mild Steel | 13.0 | Common structural steel, general fabrication |
| Stainless Steel 304 | 10.8 | Food equipment, kitchen fixtures, chemical tanks |
| Stainless Steel 316 | 16.0 | Marine applications, chemical processing |
| Structural Steel | 14.0 | Building frames, columns, beams |
| Tool Steel | 12.0 | Cutting tools, dies, industrial machinery |
| Low Expansion Steel | 10.0 | Precision instruments, measuring tools |
Engineering Considerations
- Expansion Joints: In long steel structures, expansion joints should be provided approximately every 30m (100ft) to accommodate thermal movement.
- Clearance Requirements: For steel elements that will experience temperature changes, provide approximately 1.5mm of clearance per meter of length for every 100°C temperature change.
- Thermal Bridging: When different materials connect, their different expansion rates can cause stresses at connection points.
- Pre-heating: For precision fits, components may need to be heated or cooled before installation to achieve the correct dimensions after reaching operating temperature.