Wenn man Metall erhitzt, dehnt es sich aus. Wenn man es abkühlt, zieht es sich zusammen. Dies alles ist auf ein Phänomen zurückzuführen, das als thermische Ausdehnung bezeichnet wird.
5 wichtige Punkte zum Verständnis der thermischen Ausdehnung
1. Erhitzen von Metall: Was passiert dabei?
Wenn Metall erhitzt wird, gewinnen die Atome darin an Energie. Diese Energie bringt die Atome in stärkere Schwingungen. Infolgedessen dehnt sich das Metall aus.
2. Abkühlen von Metall: Was passiert dabei?
Auf der anderen Seite verlieren die Atome beim Abkühlen von Metall Energie. Dies führt dazu, dass sie weniger schwingen. Folglich zieht sich das Metall zusammen.
3. Praktische Anwendungen der thermischen Ausdehnung
Die thermische Ausdehnung wird in vielen Bereichen eingesetzt. Bei Wärmebehandlungsverfahren wird Metall beispielsweise extremen Temperaturen ausgesetzt, um seine Eigenschaften zu verändern. Durch Erhitzen und anschließendes schnelles Abkühlen von Metall, ein Prozess, der als Abschrecken bezeichnet wird, kann es je nach Legierung härter oder weicher werden.
4. Temperaturkontrolle für gewünschte Ergebnisse
Bei der Wärmebehandlung ist es wichtig, die Temperatur zu kontrollieren. Wenn die Temperatur zu hoch ist, kann sich das Metall zu schnell umwandeln, was zu Problemen wie Kornwachstum führt. Dies kann dazu führen, dass das Metall zu weich oder schwach wird. Umgekehrt kann das Metall bei einer zu niedrigen Temperatur spröde und rissanfällig werden.
5. Beherrschung der Wärmeausdehnung beim Schweißen
Beim Schweißen kann die örtliche Erwärmung aufgrund der begrenzten Ausdehnung und Kontraktion Spannungen verursachen. Um diese Spannungen zu minimieren, kann eine Vorwärmung des Metalls vor dem Schweißen helfen. Die Verwendung von Niedertemperatur-Schweißverfahren und Werkstoffen mit niedrigem Schmelzpunkt kann ebenfalls Spannungen und das Risiko von Rissen verringern.
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