Дилатометрия

д

ДИЛАТОМЕТРИЯ, метод исследования свойств веществ, основанный на их расширяемости от нагревания. Первоначально задачей дилатометрии было только определение коэффициента теплового расширения, главным образом, жидких и твердых тел. В самое недавнее время дилатометрический метод получил в отношении к металлам, металлическими сплавам и огнеупорным изделиям широкое применение для изучения положения точек превращения, явлений закалки стали, роста чугуна - вообще всех явлений, сопровождающихся резкими изменениями объемов. Приборы, применяемые в дилатометрии, называются дилатометрами.

При исследовании расширения жидкостей применяется, гл. обр., дилатометр Оствальда, состоящий из трубки с рядом вздутий, емкость которых заранее известна. Трубка заполняется испытуемой жидкостью до определенной черты, при нагревании же прибора жидкость заполняет трубку до того или иного ее вздутия. Средний коэффициент расширения определяется как функция температуры вида: αt = a0 + a1t + a2t2; коэффициент расширения α при температуре t определяется как функция температуры вида:

α = a0 + 2a1t + 3а2t2.

Применяется также и весовой дилатометр.

Для определения коэффициента расширения жидкости этим способом пользуются формулой:

Pt(1 + αtt) = P0(1 + βtt),

где Р0 и Pt - веса жидкости, наполняющей сосуд при 0° и t°, αt и βt - средние коэффициенты расширения жидкости и стекла между 0° и t°. Проделав опыт со ртутью, для которой αt известно, находят βt; повторив опыт с испытуемой жидкостью, находят для нее αt.

В отношении твердых тел, в частности металлических сплавов, дилатометрия преследует две цели: 1) изучение расширения разных сплавов в пределах определенной температурной зоны и нанесение кривой: коэффициент расширения - состав (атомный или весовой); 2) изучение расширения сплавов определенного состава в функции от температуры и выявление тем самым точек превращения, соответствующих ненормальностям в ходе теплового расширения изучаемого сплава. При исследованиях 2-го рода дилатометрические испытания позволяют иногда констатировать превращения, сопровождаемые таким небольшим тепловым эффектом, что его не удается уловить обычным методом термического анализа. Чаще всего при дилатометрических испытаниях определяют не абсолютное значение коэффициента расширения, а разность между тепловым расширением изучаемого образца (металлический предмет или образец огнеупорного материала) и эталонов (керамические изделия, кремнезем, специальные сплавы), тепловое расширение которых не представляет ненормальностей в изучаемом интервале температур. На ось абсцисс в этом случае наносится температура, а на ось ординат - разность расширений. Получается дифференциальная дилатометрическая кривая, на которой можно заметить все ненормальности в расширении изучаемого металлического сплава. На этом принципе основан наиболее распространенный в данное время дифференциальный дилатометр Шевнара. Ряд исследований, произведенных самим автором прибора, Портвеном, Голубиновым и др., привел к количественному определению склонности чугуна к графитизации, к возможности классифицировать сорта стали в зависимости от их способности менять объем при закалке, к уточнению температуры превращения кварца в тридимит, т. е. к разрешению задач, имеющих огромное практическое значение. В частности, дилатометрия позволила установить точные пределы существования инвара, т. е. сплава железа с 36% никеля, почти не обладающего тепловым расширением, элинвара, т. е. сплава железа с 34% никеля и 12% хрома, с ничтожным тепловым коэффициентом упругости, платинита - сплава железа с 46% никеля, обладающего свойством припаиваться к стеклу. С помощью дифференциального дилатометра проверены и установлены истинные коэффициенты расширения разных металлов в пределах от –195° до +1100°. Кроме дилатометра Шевнара, существует несколько менее распространенных дилатометров (Обергоффера, Хонда, Стеблейна и других).

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 6 - 1929 г.