Калькулятор теплового расширения стали
Посмотрите, как расширяются сталь и другие металлы в диапазоне температур — справочный просмотр, а не единичный расчет. Выберите материал и длину, и прочитайте расширение при каждой рабочей температуре от окружающей среды и выше, чтобы с одного взгляда определить размеры компенсационных зазоров, прорезей и трубных петель.
Расширение в диапазоне температур
| Рабочая температура | ΔT | Расширение | На метр | Конечная длина |
|---|
Линейное расширение ΔL = α L ΔT с использованием коэффициентов, близких к комнатным. Выше примерно 300 °C коэффициент возрастает, поэтому рассматривайте строки для высоких температур как ориентировочные.
Нужно одно значение для конкретного изменения температуры в любых единицах? Используйте калькулятор теплового расширения.
Почему расширение важно
10-метровый элемент из углеродистой стали, нагретый с 20 °C до 60 °C, удлиняется примерно на 4.8 мм. Если ограничить это перемещение, вместо него возникнут большие термические напряжения — примерно 2.4 МПа на °C для полностью защемленной стали. Вот почему в мостах есть деформационные швы, в трубопроводах — петли или сильфоны, а в длинных направляющих для облицовки используются прорези.
Часто задаваемые вопросы
Насколько расширяется сталь на метр на градус?
Примерно 0.012 мм на метр на °C для углеродистой стали. При повышении на 100 °C это составляет 1.2 мм на метр.
Какое напряжение создает ограниченное расширение?
Для полностью защемленной углеродистой стали примерно 2.4 МПа на °C (E x α = 200 000 x 12e-6). Повышение на 50 °C, таким образом, может создать около 120 МПа.
Какая сталь расширяется меньше всего?
Среди распространенных сплавов ферритная нержавеющая сталь 430 (10.4) имеет более низкий коэффициент, чем аустенитная 304 (17.3). Для истинной размерной стабильности Инвар 36 с коэффициентом 1.2 находится в своем собственном классе.
Связанные инструменты: Универсальный вес металла · Таблица калибров · Лист · Пруток · Труба · Уголок · Все калькуляторы
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.