Hvorfor udvider rustfri stålplade sig, når den opvarmes?

Rustfri stålpladerudvide sig ved opvarmning, hovedsageligt på grund af det fysiske fænomen termisk ekspansion. De specifikke årsager er som følger:

1. Intensiveret molekylær bevægelse: Nårrustfri stålpladeopvarmes, vil atomerne eller molekylerne inde i metallet få mere termisk energi, hvilket får deres bevægelse til at intensivere. Ifølge termodynamikkens principper, når temperaturen stiger, stiger den gennemsnitlige kinetiske energi mellem molekyler, hvilket får vekselvirkningskraften mellem atomer til at ændre sig, afstanden mellem atomer til at øge, og det samlede volumen af ​​metallet til at udvide sig.

2. Lineær termisk ekspansion: Den termiske ekspansion af rustfrit stål er en lineær ekspansionsproces, det vil sige, at længden, areal og volumen af ​​metallet vil stige med temperaturstigningen. Normalt er udvidelsen af ​​metallet langs dets længde, og udvidelsesgraden afhænger af metallets termiske udvidelseskoefficient.

3. Termisk udvidelseskoefficient: Den termiske udvidelseskoefficient for rustfrit stål er en fysisk størrelse, der beskriver dens grad af termisk udvidelse. Rustfrit stål med forskellige legeringssammensætninger har lidt forskellige termiske udvidelseskoefficienter, men generelt set er den termiske udvidelseskoefficient for rustfrit stål relativt lille, men den vil stadig udvide sig betydeligt ved høje temperaturer. Typisk er den termiske udvidelseskoefficient for rustfrit stål omkring 10 × 10^-6 /°C, hvilket betyder, at for hver 1°C stigning, vil en 1 meter lang rustfri stålplade stige i længden med omkring 10 mikron.

4. Ændringer i gitterstruktur: Gitterstrukturen i rustfrit stål udvider sig ved opvarmning. Når temperaturen stiger, bliver krystalstrukturen inde i metallet løsere, hvilket får metallets samlede volumen til at udvide sig. Denne ekspansion kommer til udtryk ved, at metallet bliver større i udseende, især ved højere temperaturer, hvor ekspansionsfænomenet er mere markant.

5. Spænding og deformation: Når en rustfri stålplade opvarmes, hvis der er en temperaturgradient, kan udvidelsesgraden af ​​overfladen og indersiden af ​​metallet være forskellig, hvilket kan forårsage spændinger inde i den rustfri stålplade og kan endda forårsage bøjning eller deformation. Men under normale omstændigheder, hvis opvarmningen er ensartet, er ekspansionen ensartet.

Resumé: Hovedårsagen til udvidelsen afrustfri stålpladerved opvarmning er fænomenet termisk udvidelse. Når temperaturen stiger, øges vibrationen af ​​atomerne inde i metallet, hvilket resulterer i en stigning i afstanden mellem atomerne og en samlet volumenudvidelse. Denne ekspansionsgrad påvirkes af materialets termiske ekspansionskoefficient og temperaturændringen.