摘要：本文主要探討了影響熱雙金屬5J16帶特此彎曲值的各種因素。通過(guò)試驗(yàn)，找出了厚度比、試樣穩(wěn)定化處理、測(cè)試誤差是影響5J16比彎曲值的主要因素，確定了最佳厚度比和穩(wěn)定化熱處理等試驗(yàn)方法，從而保證了熱雙金屬5J16帶材比彎曲值的穩(wěn)定性。

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一、引言

熱雙金屬是由兩種或多種具有合適性能的金屬所組成的一種復(fù)合材料。這種復(fù)合材料各組元屠的熱膨脹系數(shù)是不同的，當(dāng)溫度變化時(shí)其曲率就發(fā)生變化利用熱雙金屬的這一特性，制成的熱敏元件廣泛應(yīng)用在航空、電機(jī)和家用電器等自動(dòng)控制、調(diào)節(jié)、顯示方面。

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熱雙金屬5Jl6在國(guó)標(biāo)中的牌號(hào)為5J1578，是由鐵鎳錳鋼(主動(dòng)層)和鐵鎳鋼(被動(dòng)層)組成。其冷軋帶材主要用在線路保護(hù)開(kāi)關(guān)等裝置上。在帶材生產(chǎn)中，我們發(fā)現(xiàn)這類(lèi)合金比彎曲值有時(shí)不夠穩(wěn)定，往往偏于標(biāo)準(zhǔn)上限，超出控制范圍，給生產(chǎn)帶來(lái)一定的被動(dòng)。為了解決這一關(guān)鍵問(wèn)題，我們經(jīng)反復(fù)摸索、分析后，著重做了厚度比、穩(wěn)定化熱處理和測(cè)試誤差等因素對(duì)比彎曲值影響的試驗(yàn)，找到了影響因素，取得了可靠數(shù)據(jù)，并結(jié)合實(shí)際，在生產(chǎn)、測(cè)試等方面采取了行之有效的措施，從而保證了熱雙金屬5J16比彎曲值的穩(wěn)定性。

二、試驗(yàn)內(nèi)容

比彎曲(K)是表征熱雙金屬敏感性能的重要物理參數(shù)。熱敏感性是反映溫度變化時(shí)熱雙金屬?gòu)澢蚱D(zhuǎn)的大小，這主要由熱雙金屬的組合層的膨脹系數(shù)差值的大小決定。膨脹系數(shù)差值越大則敏感性越強(qiáng)。如果這一性能達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，則其它性能也就沒(méi)有什么價(jià)值可言，因而探討諸因素對(duì)K值的影響是非常必要的。

影響K值因素較多，一般來(lái)說(shuō)，首先是各組元層熱膨脹系數(shù)差的影響，而膨脹系數(shù)又取決于臺(tái)金的化學(xué)成分，但這種影響，對(duì)已實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化的熱雙金屬5J16影響甚小(在此不詳論)。下面著重探討其它因素對(duì)K值的影響。

2．1厚度比對(duì)K值的影響

為探討厚度比對(duì)5J16的K值的影響，我們首先將厚度比劃分為配對(duì)厚度比(原始厚度比)和成品厚度比(實(shí)際厚度比)。對(duì)不同規(guī)格帶材取條狀試樣，經(jīng)同樣熱處理后，測(cè)一K值。

熱雙金屬的彈性理論計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)于成分規(guī)定的兩組元層(即膨脹系數(shù)差和彈性模量之比一定時(shí))它們的厚度之比能影響雙金屬的K值，并且若雙金屬按下列公式求得的厚度比，則K值最大。

h1/h2=√E2/E1

h1：主動(dòng)層厚度?h2：被動(dòng)層厚度??E1：主動(dòng)層彈性模量?E2：被動(dòng)層彈性模量

也就是說(shuō)，當(dāng)兩組元層合金的彈性模量比的平方根和兩組元層厚度比值成反比時(shí)，雙金屬的K值為最大。對(duì)于5J16熱雙金屬按上式計(jì)算結(jié)果得出：

在各種規(guī)格的成品中，主動(dòng)層厚度／被動(dòng)層厚度=0．93時(shí)，其K值最高，這也可以從5J16熱雙金屬厚度比對(duì)K值影響的曲線中看出，如圖1所示。

當(dāng)厚度比為圖中A點(diǎn)數(shù)值時(shí)，5J16的K值為最大，而此點(diǎn)厚度比的數(shù)值完全和公式(h1/h2=√E2/E1)相符。然而要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，也就是說(shuō)要在生產(chǎn)中用最佳厚度比(0.93)作為進(jìn)一步控制5J16的K值的參數(shù)，事實(shí)上是有困難的。首先是配對(duì)厚度比經(jīng)過(guò)熱軋、水磨后，其厚度比是發(fā)生變化的，其次在實(shí)際生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn)即使在同一試樣上其各點(diǎn)的厚度比并不是沒(méi)有波動(dòng)。從下表中也可以看到這一情況；

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由表可知，實(shí)際厚度比小于配對(duì)厚度比，這說(shuō)明主動(dòng)層合金在生產(chǎn)過(guò)程中比被動(dòng)層損耗量大，顯然這是軋制、氧化，水磨等因素綜合彩響的結(jié)果。只有摸清這些因素，掌握其變化規(guī)律，控制好所確定的最佳厚度比，才能保證K值的穩(wěn)定性。

我們認(rèn)為，確定合理的配對(duì)厚度比是問(wèn)題的關(guān)鍵。試驗(yàn)結(jié)果證明，當(dāng)配對(duì)厚度比為1．O和O．95時(shí)，可獲得較好K值。在較大規(guī)模生產(chǎn)中，若采用1．O配對(duì)厚度比更為理想。

2．2穩(wěn)定化熱處理對(duì)K值的影響

試驗(yàn)中我們選擇厚度比接近的試樣，分別在1OO～4OO℃不同溫度下進(jìn)行處理，保溫時(shí)間為1．5小時(shí)，隨爐冷卻，在反復(fù)試驗(yàn)摸索中，我們發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定化熱處理的溫度對(duì)K值也能產(chǎn)生一定的影響。圖2為退火溫度與K值的關(guān)系曲線。

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圖2表明，K值(K=13．8～l6)隨著退火(即穩(wěn)定化處理)溫度升高，有明顯降低趨勢(shì)。但不是呈直線下降。為了滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，若采用330℃×1．5h的工藝制度，能獲得較理想的K值。

2．3測(cè)試誤差對(duì)K值的影響

熱雙金屬比彎曲試驗(yàn)方法(懸臂梁法)是一種簡(jiǎn)單易行的試驗(yàn)方法。但該方法由于夾持端夾緊力的影響，造成測(cè)量結(jié)果的重現(xiàn)性差，這種情況目前還不能克服，有待于重新修訂試驗(yàn)方法時(shí)給于適當(dāng)?shù)慕鉀Q。下面我們著重介紹測(cè)量長(zhǎng)度與厚度的比例對(duì)K值的影響。我們選用兩種不同厚度(1．4mm、1．0mm)的試料，采取各種測(cè)量長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果請(qǐng)看圖3。

由圖3可看出，隨著測(cè)量長(zhǎng)度的增大，比彎曲值逐漸下降。但試樣厚度對(duì)K值也有影響。對(duì)一定厚度的試樣，需選取合適測(cè)量長(zhǎng)度，必須注意測(cè)量長(zhǎng)度與厚度的比例，否則比彎曲值偏高。圖3中曲線b，試樣厚度為1．4mm，選擇與圖3中曲線a同樣的測(cè)量長(zhǎng)度，必然導(dǎo)致K值偏高。由此，對(duì)于厚度≥1．0mm試樣測(cè)量長(zhǎng)度應(yīng)選l00mm為宜。

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三、結(jié)論

1．對(duì)于熱雙金屬5J16，當(dāng)配對(duì)厚度比為1.0和0.95時(shí)，可獲得較理想的K值，如果在較大規(guī)模生產(chǎn)中，采用1.0配對(duì)厚度比更為理想，問(wèn)題的關(guān)鍵在于控制住水磨后坯料主、被動(dòng)層的磨削量。

2．K值隨著退火溫度(穩(wěn)定化熱處理)升高而下降。5]I6經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理后，K值約降低3．5％。

3.測(cè)量長(zhǎng)度與厚度的比例對(duì)K值是有影響的，試驗(yàn)結(jié)果表明，減小測(cè)量長(zhǎng)度與厚度的比例，比彎時(shí)值有明顯增加。對(duì)于≥1．0mm厚度試樣，測(cè)量長(zhǎng)度在100mm為佳。