Т. о., вызывая разнообразные по природе структурные изменения, позволяет управлять строением металлов и сплавов и получать изделия с требуемым комплексом механических, физических и химических свойств. Благодаря этому, а также простоте и дешевизне оборудования Т. о. является самым распространённым в промышленности способом изменения свойств металлических материалов.
На металлургических заводах применяют гомогенизационный отжиг слитков для повышения их пластичности перед обработкой давлением, рекристаллизационный отжиг листов, лент, труб и проволоки для снятия наклёпа между операциями холодной обработки давлением и после неё, закалку, отпуск, старение и термомеханическую обработку для упрочнения проката и прессованных изделий. На машиностроительных заводах отжигают поковки и др. заготовки для уменьшения твёрдости и улучшения обрабатываемости резанием, применяют закалку, отпуск, старение и химико-термическую обработку разнообразных деталей машин, а также инструмента для повышения их прочности, твёрдости, ударной вязкости, сопротивления усталости и износу и отжигают изделия для уменьшения остаточных напряжений. В приборостроении, электротехнической и радиотехнической промышленности с помощью отжига, закалки, отпуска и старения изменяют механические, электрические, магнитные и др. физические свойства металлов и сплавов.
О величине изменения механических свойств при Т. о. металлов дают представление следующие примеры. Рекристаллизационный отжиг холоднокатаной меди снижает предел прочности с 400 до 220 Мн/м 2(с 40 до 22 кгс/мм 2) .одновременно повышая относительное удлинение с 3 до 50%. Отожжённая сталь У8 имеет твёрдость 180 НВ;закалка повышает твёрдость этой стали до 650 НВ.Сталь 38 ХМЮА после закалки имеет твёрдость 470 HV,а после азотирования твёрдость поверхностного слоя достигает 1200 HV.Предел прочности дуралюмина Д16 после отжига, закалки и естественного старения равен соответственно 200, 300 и 450 Мн/м 2(20, 30 и 45 кгс/мм 2) .У бериллиевой бронзы Бр. Б2 предел упругости s 0,002после закалки равен 120 Мн/м 2(12 кгс/мм 2), а после старения 680 Мн/м 2(68 кгс/мм 2) .
Лит.:Бочвар А. А., Основы термической обработки сплавов, 5 изд., М.- Л., 1940; Гуляев А. П., Термическая обработка стали, 2 изд., М., 1960; Металловедение и термическая обоаботка стали. Справочник, под ред. М. Л. Бернштейна и А. Г. Рахштадта. 2 изд., т. 1-2, М., 1961-62; Новиков И. И., Теория термической обработки металлов, М., 1974.
И. И. Новиков.
Термическая переработка топлив
Терми'ческая перерабо'тка то'плив,технологический процесс термического разложения природных топлив с целью улучшения их качества или получения химических продуктов для промышленного использования. Т. п. т. может осуществляться самостоятельно или в присутствии водорода, кислорода и катализаторов. В частности, Т. п. т. применяют для производства металлургического кокса (см. ) ,полукокса из угля и торфа (см. ) ,высококачественного бензина, непредельных углеводородов (этилена, пропилена) из нефтяного сырья (см. ) ,древесного угля из древесины (см. ) ,сажи из горючих газов, ароматических углеводородов из угля и нефти, жидких топлив из горючих сланцев и др. продуктов.
Термическая печь
Терми'ческая печь,промышленная печь для проведения различных операций термической или химико-термической обработки металлических изделий. Т. п. классифицируют по методу работы: периодические ( , ,печь аэродинамического подогрева и др.) и непрерывные ( , , ,патентировочная печь и др.).
Для прокатной продукции в металлургической промышленности наиболее широко применяют проходные и протяжные печи. Закалку, нормализацию и отпуск горячекатаных листов проводят в печах с роликовым подом. Холоднокатаную стальную полосу в рулонах отжигают как в протяжных, так и в .В протяжных печах проводят термическую обработку полосы из углеродистой и нержавеющей стали и цветных металлов, а также полосы из электротехнических сталей и подготовку полосы к нанесению на неё различных покрытий (цинкование, алюминирование и т. д.). Сортовой прокат обрабатывают в печах с роликовым подом и в .Для обработки труб применяют печи с роликовым подом, секционные печи скоростного нагрева, и конвейерные печи. Проволоку в мотках и прутки обрабатывают в печах с роликовым подом, а при небольшом объёме производства - в колпаковых печах. Закалку проволоки в свинце или оцинкование её ведут в патентировочных печах. Термическую обработку колёс и колёсных бандажей для ж.-д. транспорта проводят в ,а иногда в .
В машиностроительной промышленности при индивидуальном или мелкосерийном производстве применяют главным образом периодические Т. п., а при крупносерийном и массовом производстве - непрерывные Т. п. В литейных, термических и др. цехах машиностроительных заводов широко распространены .На заводах тяжёлого машиностроения для обработки крупных изделий применяют вертикальные и .С увеличением числа операций термической обработки в атмосфере контролируемого состава на машиностроительных заводах всё чаще устанавливают колпаковые и .Для непрерывной обработки при крупносерийном производстве целесообразно применять толкательные печи, конвейерные печи, печи с роликовым подом, печи с подвижными балками, а иногда кольцевые и .В автомобильной, тракторной, подшипниковой и др. отраслях массового машиностроения получают распространение поточные закалочно-отпускные, нормализационно-отпускные, нитроцементационные, цементационные и др. агрегаты. В случае необходимости особо равномерного и быстрого нагрева, а также при тонкой поверхностной цементации или нагреве без окисления и обезуглероживания поверхности небольших деталей применяют ванные печи. Особо точные, скоростные и специальные режимы термической обработки массовых деталей проводят в индукционных нагревательных печах. Для обработки большемерных и сложных по форме изделий из лёгких металлов в случае повышенных требований к точности режима обработки (главным образом в авиационной промышленности) целесообразны печи аэродинамического подогрева.
Для обеспечения высокой точности нагрева металла большое число Т. п. проектируют с электрическим обогревом. В результате развития методов нагрева при сжигании газового топлива (нагрев с помощью ,струйный нагрев, применение принудительной циркуляции и т. д.) почти все типы Т. п. могут успешно работать и при газовом отоплении; это особенно важно в связи с тем, что большинство заводов получило высококачественное топливо - природный газ.
Современные режимы термической и особенно химико-термической обработки характеризуются значительной сложностью. Для таких режимов перспективны поточные агрегаты или непрерывные линии, в которые включено несколько камер или печей непрерывного действия. Химико-термическую и всё в большем объёме термическую обработку проводят в атмосферах контролируемого состава, для работы с которой также наиболее пригодны непрерывные Т. п. Периодические Т. п. машиностроительной промышленности усовершенствуют путём применения атмосфер контролируемого состава, принудительной циркуляции, а также механизации работы и обслуживания.
Лит.:Справочник конструктора печей прокатного производства, под ред. В. М. Тымчака, т. 2, М., 1970, гл. 31-33; Г рис-си к А. М., Основные направления развития пламенных нагревательных и термических печей машиностроительной промышленности и работы института «Теплопроект» в этой области, в сборнике: Пламенные печи и сушила машиностроительной промышленности, в. 2, М., 1966.
В. М. Тымчак.
Термические коэффициенты
Терми'ческие коэффицие'нты,величины, характеризующие изменение какого-либо параметра, входящего в термическое
термодинамической системы (объёма
V, давления
р)
,в зависимости от др. параметра (давления
р, температуры
Т) в определённом термодинамическом процессе. Различают изотермический коэффициент сжатия (изотермическая сжимаемость)
; адиабатный коэффициент сжатия (адиабатическая сжимаемость)
; изохорный коэффициент давления
и изобарный коэффициент расширения (коэффициент объёмного расширения)
.
Термические напряжения
Терми'ческие напряже'ния,напряжения, возникающие в связи с изменением теплового состояния тел при их нагреве, охлаждении, а также длительном пребывании при повышенной или пониженной температуре. Пример Т. н. - напряжения, возникающие при закалке стальных деталей; в этом случае Т. н. представляют собой сочетание напряжений, обусловленных изменением удельного объёма стали при её в процессе закалки, и температурных напряжений, вызванных быстрым охлаждением. Действие Т. н., например разрушение (растрескивание) при закалке, может проявляться не в момент изменения теплового состояния (охлаждения), а спустя некоторое время (иногда спустя несколько сут) в результате постепенного накопления напряжений, возникающих при изменении удельных объёмов структурных составляющих.
Термический анализ
Терми'ческий ана'лиз,совокупность методов определения температур, при которых происходят процессы, сопровождающиеся либо выделением тепла (например, из жидкости), либо его поглощением (например, , ) .
Визуальный метод Т. а. состоит в наблюдении и измерении температуры первого появления (исчезновения) неоднородности (например, выпадения кристаллов, исчезновения мути в системе двух несмешивающихся жидкостей) в изучаемой среде при её охлаждении (или нагревании). Он применим только к прозрачным легкоплавким объектам. Гораздо более общим является метод построения кривых «время - температура». Нагревая (охлаждая) изучаемый объект, измеряют через небольшие промежутки времени его температуру; результаты измерений изображают графически, откладывая время по оси абсцисс, а температуру - по оси ординат. При отсутствии превращений кривая нагревания (охлаждения) идёт плавно; превращения отражаются появлением на кривой изломов или горизонтальных участков («остановок»). Наиболее точен дифференциальный метод Т. а., по которому нагревание (охлаждение) исследуемого объекта ведут вместе и в одних и тех же условиях с веществом-эталоном, которое в условиях опыта не имеет превращений. В этом случае на одном и том же графике записывают и кривую «время - температура», и кривую «время - разность температур» объекта и эталона. Эта разность появляется при любом превращении исследуемого объекта, протекающем с поглощением (выделением) тепла. О характере превращений судят по виду простой кривой нагревания (охлаждения), а по дифференциальной кривой точно определяют температуру превращения. Для записи кривых нагревания и охлаждения используют самопишущие приборы (пирометр Н. С. ) ,электронные (автоматические) потенциометры, оптические пирометры.
С помощью Т. а. решается задача получения количественных характеристик (например, фазовый состав, теплота реакций) при нагревании (охлаждении) исследуемых объектов. Т. а. широко применяется при изучении металлов и др. сплавов, а также минералов и др. геологических пород (см. ) .
Лит.:Цуринов Г. Г., Пирометр Н. С. Курнакова, М., 1953; Берг Л. Г., Введение в термографию, М,, 1961; Труды 1 совещания по термографии, М.- Л., 1955; Труды П совещания по термографии, Казань, 1961; Труды III совещания по термографии, Рига, 1962.
С. А. Погодин.
Термический анализ минералов
Терми'ческий ана'лиз минера'лов,исследование минеральных систем посредством .В приложении к минералам и горным породам термический анализ впервые был применен французским учёным А. Л. Ле Шателье (1886). Т. а. м. проводят обычно в комплексе с др. методами (например, сочетание термического и термогравиметрического анализа позволяет совместно с термической кривой регистрировать изменения массы вещества при нагревании). Т. а. м. - надёжный и удобный метод диагностирования многих минералов; особенно ценен при расшифровке механических минеральных тонкодисперсных смесей (глин, бокситов, железных и марганцевых руд, цементного сырья, карбонатных пород, почв, илов и т. д.). Количественная оценка содержания минералов в породе осуществляется сопоставлением площадей или высот, соответствующих термическим эффектам, температурных пиков и т. д. на изучаемой и эталонной термограммах. Т. а. м. широко применяют при исследовании механизма и кинетики фазовых переходов и химических реакций, происходящих в минералах при нагревании; при этом особое внимание обращается на определение тепловых эффектов и энергий активаций химических реакций с участием минералов. С помощью Т. а. м. решаются также более общие геологические задачи: корреляция осадочных пород при составлении сводных геологических разрезов, выяснение закономерностей фациальной приуроченности минералов, установление минеральных парагенезисов в региональном масштабе и т. д.
Лит.:Термический анализ минералов и горных пород, Л., 1974; Differential thermal analysis, ed. R. C. Mackenzie, v. I-2, L., 1970-72.
Г. О. Пилоян.
Термический удар
Терми'ческий уда'р,тепловой удар, одноразовое высокоскоростное (десятки. сотни градусов в 1 сек) и неоднородное изменение температуры тела. Обычно к Т. у. относят случаи быстрого нагрева, но Т. у. можно считать и резкое охлаждение (например, при попадании холодной струи жидкости на нагретую стеклянную посуду). При Т. у., вызываемом кратковременным скоростным поверхностным нагревом, разрушение во многих случаях происходит не на стадии нагрева, а при последующем охлаждении, протекающем тоже с большой скоростью. Определяющим показателем Т. у. является возникновение за весьма короткое время (доли сек) температурного градиента и обусловленных им деформаций и напряжений, приводящих к формоизменению, нарушениям сплошности (трещинообразованию) и в предельном случае к разрушению.
При Т. у. в условиях быстрого нагрева тела его внешние слои расширяются, а более глубокие, остающиеся ненагретыми, препятствуют расширению. В более разогретых слоях возникают напряжения сжатия, в менее нагретых - растяжения. Когда напряжения достигают пределов прочности на сжатие или растяжение, материал разрушается. У большинства материалов сопротивление сжатию выше сопротивления растяжению, поэтому разрушение происходит в зоне действия напряжений растяжения, то есть трещина возникает в менее нагретых слоях и затем распространяется после прекращения нагрева на весь объём. Так разрушаются при Т. у. керамика, стекло и др. хрупкие и малотеплопроводные материалы. Действие Т. у. на металлы и сплавы в большинстве случаев ограничивается изменением формы. Вследствие высокой теплопроводности температурные градиенты при быстром нагреве в металлах и сплавах не достигают величины, необходимой для того, чтобы вызвать напряжения, превышающие прочность материала. Кроме того, в металлах и сплавах благодаря присущей им значительной пластичности температурные напряжения в большинстве случаев не выходят за пределы текучести. Т. у. наиболее опасен для материалов, имеющих высокий коэффициент теплового расширения, низкую теплопроводность, высокий модуль упругости, широкий диапазон предела прочности и низкую пластичность. Действие Т. у. усиливается при наличии резких изменении сечения (отверстия, выточки и пр.), концентрирующих тепловые напряжения и затрудняющих пластическую деформацию.
Н. М. Скляров.
Термический экватор
Терми'ческий эква'тор,параллель с наиболее высокой средней многолетней температурой воздуха у земной поверхности. В январе Т. э. совпадает с географическим экватором (средняя температура воздуха около 26 °С), в июле смещается к 20-25 ° северной широты (средняя температура воздуха около 28 °С), а среднее годовое его положение около 10° северной широты. Смещение Т. э. к С. от географического обусловлено большим развитием суши в тропиках Северного полушария, прогревающейся сильнее, чем океанические воды.
Термическое бурение
Терми'ческое буре'ние,способ бурения с использованием в качестве бурового инструмента или плазмобура (см. ) .Разработан в конце 40-х гг. 20 в. в США, с середины 50-х гг. применяется в СССР. Большой вклад в изучение физических основ и разработку технических средств Т. б. внесли советские учёные А. В. Бричкин, Р. П. Каплунов, И. П. Голдаев, А. П. Дмитриев, А. В. Ягупов.
Твёрдая среда (горная порода, бетон, лёд) при Т. б. разрушается в режимах хрупкого шелушения и плавления; при хрупком шелушении от нагреваемой до температуры 300-600 °С поверхности забоя отделяются небольшие твёрдые частицы (1-20 мм) .Причина разрушения - термические напряжения, вызванные неравномерным прогревом поверхностного слоя среды; режим шелушения характерен для гранитов, песчаников, безрудных и железистых кварцитов.
При режиме плавления разрушаемая среда, нагреваясь, переходит из твёрдого состояния в жидкое (расплав). Продукты разрушения выносятся из скважины газовым потоком; в режиме плавления разрушаются бетон, лёд и некоторые горные породы (сланцы, базальты, габбро). Применение Т. б. целесообразно только в породах, склонных к хрупкому термическому шелушению. Это определяется комплексом их физических свойств (тепловые, упругие, прочностные), получивших название критерия термобуримости. Скважина бурится обычно с максимальной линейной скоростью при минимально допустимом её диаметре, который определяется диаметром термоинструмента. Чистая скорость Т. б. в породах, склонных к хрупкому шелушению, 4-25 м/ч.Достоинство Т. б. - возможность расширения в любой части скважины до 300-500 мм;для этого термоинструмент протягивается на заданном участке предварительно пробуренной скважины со скоростью 10-20 м/ч.обычно по схеме «снизу-вверх». Т. б. применяется только на открытых горных работах из-за наличия в газовых струях высокотоксичных и ядовитых газов (CO, окислы азота и т. д.). При разработке промышленных плазмобуров с использованием в качестве плазмообразующего газа водяного пара (что обеспечивает их работу без выхода вредных газов) не исключена возможность применения Т. б. и в подземных условиях.
Совершенствование Т. б. может быть достигнуто благодаря использованию комбинаций различных видов физических воздействий (механическое, ультразвуковое и т. д.) с тепловым, что позволяет увеличить термодинамические параметры газовых струй и уменьшить температуру хрупкого шелушения.
Лит.:Огневое бурение взрывных скважин, М., 1962; Ягупов А. В., Тепловое разрушение горных пород и огневое бурение, М., 1972; Дмитриев А. П., Гончаров С. А., Янченко Г. А., Термоэлектрофизическое разрушение горных пород, ч. 2, М., 1975.
К. И. Наумов, Г. А. Янченко.
Термическое сопротивление
Терми'ческое сопротивле'ние,тепловое сопротивление, способность тела (его поверхности или какого-либо слоя) препятствовать распространению теплового движения молекул. Различают полное Т. с. - величину, обратную коэффициенту ,поверхностное Т. с. - величину, обратную коэффициенту ,и Т. с. слоя, равное отношению толщины слоя к его коэффициенту .Т. с. сложной системы (например, многослойной тепловой изоляции) равно сумме Т. с. её частей. Т. с. численно равно ,необходимому для передачи единичного теплового потока (равного 1 вт/м 2) к поверхности тела или через слой вещества; выражается в м 2ЧК /вт.
Термия
Те'рмия(от греч. thйrme - тепло, жар), вышедшая из употребления единица количества теплоты, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания воды массой 1 тот 14,5 до 15,5 °С. 1 Т. равна 10 6 кал 15° (см. ) .
Термо...
Термо...(от греч. thйrme - тепло, жар), часть сложных слов, указывающая на отношение их к теплоте, температуре (например, , , ) .
Термоабразия
Термоабра'зия(от ...и ) ,сочетание процессов теплового и механического разрушения берегов водоёмов при воздействии волноприбоя на участках побережья, сложенных мёрзлыми горными породами, содержащими большое количество подземных ледяных тел. Другими факторами, определяющими интенсивность Т., являются температура воды и энергия волноприбойных процессов - основные условия размыва и выноса рыхлого материала, слагающего береговые уступы.
Термоанемометр
Термоанемо'метр,прибор для измерения скорости потока жидкости или газа от 0,1 м/секи выше, принцип действия которого основан на зависимости между скоростью потока vи теплоотдачей проволочки, помещенной в поток и нагретой электрическим током. Основная часть Т. - ( рис. ), в одно плечо которого включен чувствительный элемент в виде нити из никеля, вольфрама или из платины длиной 3-12 мми диаметром 0,005-0,15 мм,укрепленной на тонких электропроводных стержнях. Количество тепла, передаваемое нагретой проволочкой потоку жидкости (газа), зависит от физических характеристик движущейся среды, геометрии и ориентации проволочки. С увеличением температуры проволочки чувствительность Т. увеличивается. Благодаря малой инерционности, высокой чувствительности, точности и компактности Т. широко применяется при изучении неустановившихся движений и течений в вблизи стенки, для определения направления скорости потока (двух- и трёхниточные Т.) и главным образом турбулентности воздушных потоков. Т. пользуются для зондирования потоков как при обычных давлениях, так и при больших разрежениях.
Лит.:Горлин С. М., Слезингер И. И., Аэромеханические измерения, М., 1964; Понов С. Г., Измерение воздушных потоков, М.- Л., 1947.
Принципиальная схема термоанемометра.
Термобарокамера
Термобарока'мера,см. .
Термобатиграф
Термобатигра'ф,батитермограф судовой, прибор для регистрации на ходу судна распределения температуры воды по глубине. Корпус Т., имеющий обтекаемую форму, снабжен хвостовым оперением для стабилизации положения прибора при его погружении в воду. Т. опускается с борта судна на стальном тросе. Датчиком температуры воды в Т. служит термоанемометрическая система (см. ) .Она представляет собой длинный медный капилляр, намотанный на каркас хвостового оперения прибора. Один конец капилляра запаян, другой соединён с неподвижным концом манометрической спиральной пружины. Капилляр и пружина заполнены внутри толуолом. При изменении температуры изменяется объём толуола, а в связи с этим и давление внутри манометрической системы. Поэтому свободный конец манометрической пружины раскручивается при повышении температуры на угол, пропорциональный величине изменения температуры, и соответственно скручивается при понижении температуры. Стрелка, припаянная к свободному концу манометрической пружины, записывает температуру на закопченной стеклянной пластинке, которая по мере погружения прибора в воду передвигается гидростатическим датчиком глубины. В качестве датчика глубины служат герметизированные .Современный Т. позволяет записывать температуру воды с точностью 0,1° и выше. Т. используются при производстве океанографических исследований, а также на судах рыбопромысловой разведки.
Лит.:Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях, Л., 1967; Дерюгин К. К., Степанюк И. А., Морская гидрометрия, Л., 1974.
Термобатиграф: 1 - корпус прибора, внутри которого помещен датчик глубины; 2 - капилляр датчика температуры; 3 - хвостовое оперение; 4 - трос.
Термобур
Термобу'р,устройство для направленного разрушения твёрдых минеральных сред за счёт теплового и механического воздействий сверхзвуковой, высокотемпературной газовой струи (одной или нескольких). Сконструирован и работает по принципу реактивного двигателя. В камеру сгорания подаётся обычно в распылённом виде горючее (дизельное топливо, керосин, бензин, метан, природный газ и др.), где смешивается с окислителем (как правило, кислород и сжатый воздух) и сгорает. Продукты сгорания выбрасываются наружу через сопло Лаваля, что увеличивает скорость их истечения до 1500-2000 м/сек.Термодинамические параметры газовых струй уменьшаются по мере удаления от среза сопла Т. На расстоянии порядка 100-200