一种测定合金比容的新方法辽宁省交通高等专科学校梁军齐齐哈尔农业机械化学校黄彦齐齐哈尔钢厂 樊日升［摘要］本文应用Ａｒｃｈｉｍｅｄｅｓ定律，通过理论推导和试验，给出了一种测定合金 比容的新方法。此方法操作简便，准确可靠，可供研究金属的相变规律和分析热处理缺陷产生的原 因等问题时使用。主题词：
比容，质量，体积，Ａｃｈｉｍｅｄｅｓ定律，
密度，
系统误差，质量 效应一、引言在研究金属的相变规律和分析热处理过程中变形与裂纹的原因时，常需测定合金的比 容．过去常用于测定比容的方法有两种：一是利用经验公式计算合金在各种组织状态下的比容，这 种方法误差较大；一是利用密度的倒数求比容，这种方法计算比较困难。本文根据理论推导和试验 ，提出一种比较准确而简便的测定合金比容的新方法。＝、计算公式的推导物质单位质量所占有的 体积称为比容。若合金的质量为ｍ，合金所占的体积为Ｖ，合金的比容为Ｓ，那么比容即为下式所 确定：６－－－－（ｆｉＲ１１】设被测合金试样在空气中的质量为巩，试样放人金属筐里一起浸 人液体中的质量为ｍｌ，金属筐在液体中没人同一深度时的质量为ｍ。，那么，ｍ；一ｍ。即为试 样在液体中的质量，ｍｏ一（ｍ；一ｍ。）为试样在液体中损失的质量，根据Ａｃｆ．－ｉｈａｅ Ｓ定律，ｎｙ一词一ｍＤ即为与试样同体积的液体的质量。我们用人表示液体的密度，这时，试样 的体积可用下式来宣示·应该注意的是，试样在空气中称量时受到空气浮力的作用，其中必然存在 系统误差。因此，风并不是试样质量的真值，＼也不是试样体积的真值．为了减少或消除测量时存 在的系统误差，求得试样质量、体积的真值，设试样的实际质量为ｍ，实际体积为＼空气的密度为 ｄＡ，根据Ａｃｈｉｌｌｕｌｅｓ定律，有下ｉｓ＃·这时试样的实际体积可由下式确定：将（５ ）式代人（３）式消去＼即求得试样的实际质量为：最后将（５）式和（６）式同时代人（ｌ）式 ，即得到合金比容的计算公式：式中Ｓ－－被测合金的比容，ｃｍ＇，／ｇ；ｒＶ一一一试样在空 气中的质量，ｇ；ｆｆｉｌ－－－－ａｒ样连同金属筐浸人液体中的质量，ｇ；ｍＺ－一金属筐在 液体中浸人同一深度的质量，；人－－称量温度下液体的密度，ｙ叶ｄＡ＇称量温度和压力下空气 的密度，ｇＩＣｍ＇。经理论推导可知，欲求出某种合金的比容，必须称量出其试样的外、ｍ；和 风，并测量称量温度下液体的温度及室内的温度和气压，查表得出人和人的值，代人（７）式，就 可准确地求出该合金的比容．三、测定实验及结果在试验中，我们选用ＴＳＡ钢做试样，该钢的化 学成分如表１所示：表１试验用ＴＳＡ钢的化学成分（％）将试样加工成ＯｆｉＸ１３ｍｍ的国棒 ，井按表２要求的工艺进行热处理．为防止试样脱碳和氧化，淬火加热时用碳粉保护试样．热处理 后的试样，用无心外圆磨床磨至中１０ｍｍ再用砂纸将两个端面分别磨去０．ｓｍｍ，磨完后浸／ 酒精中去除表面的油污及杂质，取出后清洗吹干待用。测量试样的质量时用万分之一天平称量，液 什选用经两次蒸馏，纯度较高的水。称量时均按下贝程序进行。在空气中称出试样的质量ｒｙ，再 将试样卧放于用塑性极好的细铜线（匈．ｓｍｍ）编成的金属筐，置于水中称出质量ｍ；，最后将 试样置于杯底（以保持水面有同一高度）后，称出金属筐的质量ｍＺ。每种称量均进行三次，并且 在ｍｌ和ｍＺ的任何一次称量中，均避免试样、金属筐同烧杯和温度计接触。在９个试样的逐项称 量过程中，用精度为０１ｔ的温度计测得水温始终为２０．９℃，室内温度Ｘ２１６℃，用气压计 恻得室内大气压始终为７５９ｎｉｌ亏柱，由手册查得人一０．ＮＳＭ．ＩＣｍ＇，ｄ＾－０００ １２ｇｂ＇。将每个试样测得的队、ｍ；和ｍ。（各为其三次ｏｆ量的算术平均值）以及ｄ。、ｄ ＾的数值代人公式（７），即可求出各个试样的比客，其结果如图１所示。我们用其他方法对本实 验的误差进行了估算，在实验配合极不利的情况下，质量为８克的试样，相对误差仅为００１０％ 。四、讨论从图１可以看出，淬火高碳钢在不同温度回火后，比容的变化规律符合钢的相变规律， 与以往用膨胀法所揭示的规律也是一致的。可以认为，本文提出的比容测定方法比较准确。由日１ 还可以看出，淬火试样的比容为０．１２８７ｆｏｒ＇／ｉｇ，而冷处理后为０．１刀２２ｃｍ＇ ／ｇ，两者竞相差０以对中ｋｍ＇侣。前已述及，试样的质量为８克左右时，测定的误差仅为０． ０１０％，这即意味着它们的比容分别波动在０．１２８７５～０．１２８７７和０．１２９２１ －０．１２９２３ｃｍ＇后范围内，因此，凡是测定值落在这两个范围之内，均应分别属于欲测试 样在相应状态下的比容。相反地，则是经过其他处理的试样的比容。ＴＳＡ钢淬火到室温时，钢中 残余奥氏体含量为３－８％，经过冷处理，仅能使２％的残余只民体发生马氏体转变，这同我们测 定的经过同样处理的试样的比容变化０（ＸＸＮ４ｃ１７＇／＇ｇ相比，就是说，按平均量计算， 既使有０．２％的残余奥氏体转变成马氏体，也能被比容的明显变化（一一一７Ｒ７一一ｅｑ．ａ ｔＷ４ｃｌｌｌ＇伯）所察觉。因此本文提出的比容测定方法是比较灵过和准确的。为了提高试验 的准确程度，还应指出所谓＂质量效应＂问题。比容的相对误差与试样的质量的关系如图２所示。 从图２中可以看出，＂质量效应＂确实是存在的。质量为１克的试样，其相对误差竟达到００８０ ％。这对淬火试样来说，比容的波动范围便相应变Ｍｉｌ２８７６土０．０００１０ｃｍ＇／ｉｇ 或０、１２８（ｈＡ．１机组好／ｉｇ。这与质量为８克的试样有显著差别。正因为这样，在测定 合金的比容时，应该考虑所用试样的质量，质量越大，相对误差就越小，测定的比客就越准确。Ｍ Ｗｅ１ＷＩＨ４～＂ｆｅ，５图２试样质且对比容的相对议差的影响参考文献｜｜１大和久重雄． 热处理技术材料试验，昭和３９年，Ｐ１６８２雅阔夫列夫等简明物理技术手册．第一卷黄镜权等 译．中国工业出版社，１９６６Ｐ３３８～３９４一种测定合金比容的新方法@梁军，黄彦，樊日 升$辽宁省交通高等专科学校，齐齐哈尔农业机械化学校，齐齐哈尔钢厂比容，质量，体积，Ａｃ ｈｉｍｅｄｅｓ定律，密度，系统误差，质量效应本文应用Ａｒｃｈｉｍｅｄｅｓ定律，通过理论 推导和试验，给出了一种测定合金比容的新方法。此方法操作简便，准确可靠，可供研究金属的相 变规律和分析热处理缺陷产生的原因等问题时使用。１大和久重雄．热处理技术材料试验，昭和３ ９年，Ｐ１６８２雅阔夫列夫等简明物理技术手册．第一卷黄镜权等译．中国工业出版社，１９６ ６Ｐ３３８～３９４能被比容的明显变化（一一一７Ｒ７一一ｅｑ．ａｔＷ４ｃｌｌｌ＇伯）所察 觉。因此本文提出的比容测定方法是比较灵过和准确的。为了提高试验的准确程度，还应指出所谓 ＂质量效应＂问题。比容的相对误差与试样的质量的关系如图２所示。从图２中可以看出，＂质量 效应＂确实是存在的。质量为１克的试样，其相对误差竟达到００８０％。这对淬火试样来说，比 容的波动范围便相应变Ｍｉｌ２８７６土０．０００１０ｃｍ＇／ｉｇ或０、１２８（ｈＡ．１机 组好／ｉｇ。这与质量为８克的试样有显著差别。正因为这样，在测定合金的比容时，应该考虑所 用试样的质量，质量越大，相对误差就越小，测定的比客就越准确。ＭＷｅ１ＷＩＨ４～＂ｆｅ， ５图２试样质且对比容的相对议差的影响参考文献｜｜１大和久重雄．热处理技术材料试验，昭和 ３９年，Ｐ１６８２雅阔夫列夫等简明物理技术手册．第一卷黄镜权等译．中国工业出版社，１９ ６６Ｐ３３８～３９４一种测定合金比容的新方法@梁军，黄彦，樊日升$辽宁省交通高等专科学 校，齐齐哈尔农业机械化学校，齐齐哈尔钢厂比容，质量，体积，Ａｃｈｉｍｅｄｅｓ定律，密度 ，系统误差，质量效应本文应用Ａｒｃｈｉｍｅｄｅｓ定律，通过理论推导和试验，给出了一种测 定合金比容的新方法。此方法操作简便，准确可靠，可供研究金属的相变规律和分析热处理缺陷产生的原因等问题时使用。１大和久重雄．热处理技术材料试验，昭和３９年，Ｐ１６８２雅阔夫列夫等简明物理技术手册．第一卷黄镜权等译．中国工业出版社，１９６６Ｐ３３８～３９４