用变压器直流电阻测试仪研究热处理对钢的电阻率的影响.docVIP

用变压器直流电阻测试仪研究热处理对钢的电阻率的影响 实验目的 1．掌握变压器直流电阻测试仪测量低值电阻的原理和使用方法； 2．测定45钢经不同热处理后的电阻率； 3．分析不同热处理工艺对低碳钢电阻率的影响。 二．实验仪器及样品 SB2234-3A主机，电源线，测试线，使用说明书，游标卡尺，螺旋测微器，45钢轧制样品、退火样品、淬火样品各1根。 三．实验原理 表征金属材料导电性能的基本量有电阻R、电阻率ρ、电导率σ和电阻温度系数α。导体的电阻R与导体的尺寸及形状有关。设导体横截面积为S，长度为L，则这段导体的电阻为： ……(1) 式中ρ是一个表征金属与合金电学性质的常数，称为电阻率或电阻系数。电阻率与导体的化学成份、组织状态和温度等因素有密切关系，而与几何尺寸无关。电阻率是评定材料导电性能的基本参数，单位为欧姆·米(Ω·m)。式(1)还可以写成： ……(2) 由此可以看出，要测定电阻率ρ，可以通过测量试样的几何尺寸和电阻R来得到。 量子电子论指出，在外电场的作用下，虽然所有的自由电子都受到了加速，但只有那些能量接近费密能的自由电子才参与导电形成电流。自由电子的运动具有波动性，电阻的产生是由于电子波在传播的过程中，在晶体点阵完整性遭到破坏的地方受到散射，然后相互干涉的结果。实际的金属内部不仅存在着各种缺陷和杂质，还具有一定的温度。各种晶体缺陷如空位、间隙原子、位错、杂质等产生的点阵静畸变和离子的热振动引起的点阵畸变，对电子波的传播造成散射，导致金属产生电阻。 对碳钢的研究表明，在相同的状态下，含碳量愈高，电阻率愈大。对于同一含碳量的钢，淬火态的电阻率明显高于退火态，含碳量愈高，差别越大。淬火后的回火过程将引起电阻率的降低。 在金属学研究中，为了准确地反映出金属或合金的组织变化引起的电阻率改变，需采用测量精度较高的方法。双电桥法是其中应用最广泛的一种方法，而利用变压器直流电阻测试仪测量电阻则是新一代智能化的测试手段。 本实验利用变压器直流电阻测试仪测量样品的电阻。下图为变压器直流电阻测试仪工作原理框图。主要由恒流电源、放电电路、放大和模数转换电路、计算机、打印机、显示、按键几部分构成。R测为待测的直流电阻。R标 为已知的机内电流采样电阻。当回路通过恒定电流I 时，待测电阻的电压降为：V1=I ?R测，电流采样电阻R标的电压降为：V标=I ? R标，故待测电阻值为： R测=R标*V1/V标 QUOTE 错误！未找到引用源。…… (3) 变压器直流电阻测试仪工作原理 四．实验步骤 1．将仪器可靠接地，测试钳与试品对应钳好。 2．打开仪器电源，待显示屏显示“3A”时，按“测试”键仪器进行测量，依次显示“正在充电”、“测量电阻”、“电阻值：…mΩ”、“正在放电”。 3．测试完毕后，先按下复位键，放电结束20秒后关机结束测试。 4．记录测量显示的电阻值，计算电阻率，并判断其热处理工艺。 实验数据及处理 样品 R/mΩ L/mm d/mm S/mm2 ρ=RS/L /(*10-7Ω·m) / (*10-7Ω·m) 0.538 54.72 2.34 1 0.816 83.80 5.50 23.8 2.31 2.33 0.843 85.30 2.35 0.253 22.60 2.96（舍） 2 0.408 46.60 5.80 26.4 2.31 2.33 0.793 88.90 2.36 0.664 60.60 2.70（舍） 3 0.829 66.28 5.60 24.6 3.08 3.07 1.082 86.60 3.07 分析各样品电阻率：对碳钢，在相同的状态下，含碳量愈高，电阻率愈大。对于同一含碳量的钢，淬火态的电阻率明显高于退火态，含碳量愈高，差别越大。淬火后的回火过程将引起电阻率的降低。 又实验样品是45#钢轧制、退火、淬火样品 ，由可推断：样品1系45#钢冷轧制，样品2系45#钢退火，样品3系45#钢淬火。