Коефіцієнт лінійного розширення граніту зазвичай становить близько 5,5-7,5x10⁶/℃. Однак, у різних видів граніту коефіцієнт розширення може дещо відрізнятися.
Граніт має гарну температурну стабільність, що головним чином відображається в наступних аспектах:
Мала теплова деформація: завдяки низькому коефіцієнту розширення, теплова деформація граніту при зміні температури є відносно невеликою. Це дозволяє гранітним компонентам зберігати більш стабільний розмір і форму в різних температурних середовищах, що сприяє забезпеченню точності високоточних приладів. Наприклад, у високоточних вимірювальних приладах, що використовуються як основа або робочий стіл, навіть якщо температура навколишнього середовища має певні коливання, теплову деформацію можна контролювати в невеликому діапазоні, щоб забезпечити точність результатів вимірювання.
Добра термостійкість: Граніт може витримувати певний ступінь швидких перепадів температури без помітних тріщин або пошкоджень. Це пояснюється тим, що він має добру теплопровідність і теплоємність, що дозволяє йому швидко та рівномірно передавати тепло при зміні температури, зменшуючи концентрацію внутрішніх термічних напружень. Наприклад, у деяких промислових виробничих середовищах, коли обладнання раптово запускається або зупиняється, температура швидко змінюється, і гранітні компоненти можуть краще адаптуватися до цього теплового удару та підтримувати стабільність своєї роботи.
Добра довготривала стабільність: Після тривалого періоду природного старіння та геологічної дії внутрішні напруження граніту в основному звільняються, і структура залишається стабільною. У процесі тривалого використання, навіть після багаторазових змін температурних циклів, його внутрішня структура нелегко змінюється, вона може продовжувати підтримувати хорошу температурну стабільність, забезпечуючи надійну підтримку високоточному обладнанню.
Порівняно з іншими поширеними матеріалами, термостійкість граніту знаходиться на вищому рівні, нижче наведено порівняння граніту з металевими матеріалами, керамічними матеріалами, композитними матеріалами з точки зору термостійкості:
У порівнянні з металевими матеріалами:
Коефіцієнт теплового розширення загальних металевих матеріалів є відносно великим. Наприклад, коефіцієнт лінійного розширення звичайної вуглецевої сталі становить приблизно 10-12x10⁶/℃, а коефіцієнт лінійного розширення алюмінієвого сплаву — приблизно 20-25x10⁶/℃, що значно вище, ніж у граніту. Це означає, що при зміні температури розмір металевого матеріалу змінюється суттєвіше, і внаслідок теплового розширення та холодного стиснення легко виникає внутрішня напруга, що впливає на його точність та стабільність. Розмір граніту змінюється менше при коливаннях температури, що дозволяє краще зберігати початкову форму та точність. Теплопровідність металевих матеріалів зазвичай висока, і в процесі швидкого нагрівання або охолодження тепло швидко відводиться, що призводить до великої різниці температур між внутрішньою частиною та поверхнею матеріалу, що спричиняє теплове напруження. Навпаки, теплопровідність граніту низька, а теплопровідність відносно повільна, що може певною мірою зменшити виникнення теплового напруження та показати кращу термостабільність.
У порівнянні з керамічними матеріалами:
Коефіцієнт теплового розширення деяких високоефективних керамічних матеріалів може бути дуже низьким, наприклад, кераміка з нітриду кремнію, коефіцієнт лінійного розширення якої становить приблизно 2,5-3,5x10⁶/℃, що нижче, ніж у граніту, і має певні переваги в термостійкості. Однак керамічні матеріали зазвичай крихкі, стійкість до термоударів відносно низька, і тріщини або навіть розтріскування легко виникають при різких змінах температури. Хоча коефіцієнт теплового розширення граніту трохи вищий, ніж у деяких спеціальних керамічних матеріалів, він має добру міцність і термостійкість, може витримувати певний ступінь температурних коливань. На практиці, для більшості середовищ з неекстремальними змінами температур, термостійкість граніту може відповідати вимогам, а його комплексні характеристики більш збалансовані, а вартість відносно низька.
У порівнянні з композитними матеріалами:
Деякі сучасні композитні матеріали можуть досягти низького коефіцієнта теплового розширення та гарної термостабільності завдяки розумному дизайну комбінації волокна та матриці. Наприклад, коефіцієнт теплового розширення композитів, армованих вуглецевим волокном, можна регулювати відповідно до напрямку та вмісту волокна, і в деяких напрямках він може досягати дуже низьких значень. Однак процес виготовлення композитних матеріалів є складним, а вартість висока. Як природний матеріал, граніт не потребує складного процесу виготовлення, а вартість відносно низька. Хоча за деякими показниками термостабільності він може не бути таким же хорошим, як деякі високоякісні композитні матеріали, він має переваги з точки зору економічної ефективності, тому його широко використовують у багатьох традиційних сферах застосування, які мають певні вимоги до термостабільності. У яких галузях промисловості використовуються гранітні компоненти, температурна стабільність є ключовим фактором? Наведіть деякі конкретні дані випробувань або випадки термостабільності граніту. Які відмінності між різними типами термостабільності граніту?
Час публікації: 28 березня 2025 р.