幾種常用鋼材的光譜發(fā)射率特性研究.pdf

1、鋼是一種最基本的金屬材料，在許多領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。在鋼的生產(chǎn)和加工過程中，溫度的準(zhǔn)確測(cè)量至關(guān)重要。因?yàn)闇?zhǔn)確的溫度測(cè)量不僅會(huì)影響到鋼的品質(zhì)和特性，而且還關(guān)系到能耗的高低。在多數(shù)的測(cè)溫場(chǎng)合，傳統(tǒng)的接觸法測(cè)溫?zé)o法湊效。目前，輻射測(cè)溫技術(shù)已在金屬冶煉和加工取得了廣泛的應(yīng)用。而輻射測(cè)溫技術(shù)面臨的一個(gè)難題就是材料發(fā)射率的不確定性。在工業(yè)過程中，由于受溫度、氧化等因素的影響，材料的發(fā)射率往往是一個(gè)復(fù)雜的變量，這已經(jīng)成為制約輻射測(cè)溫技術(shù)發(fā)展的一個(gè)難題

2、。鋼的種類眾多，其光譜發(fā)射率特性也不相同。本文利用基于傅里葉紅外光譜儀的光譜發(fā)射率測(cè)量裝置和一套反射式光譜發(fā)射率測(cè)量裝置測(cè)量了五種常用的鋼在不同狀況下的光譜發(fā)射率，研究了表面粗糙度，合金成分以及氧化進(jìn)程等因素對(duì)鋼光譜發(fā)射率的影響。
　　論文第一章介紹了鋼材發(fā)射率的特點(diǎn)以及目前面臨的問題，對(duì)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)和分析，闡述了論文的三個(gè)研究?jī)?nèi)容。文章第二章首先簡(jiǎn)單介紹了能量對(duì)比法光譜發(fā)射率測(cè)量的基本理論知識(shí)，并對(duì)課題組搭建的

3、基于傅立葉紅外光譜儀的光譜發(fā)射率測(cè)量裝置的主要組成部分、測(cè)量方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，對(duì)測(cè)量裝置的背景輻射和響應(yīng)系數(shù)進(jìn)行了測(cè)試。
　　論文第三章通過對(duì)比測(cè)量六種表面處理的E235B鋼氧化前后在2-15μm的光譜發(fā)射率，研究了表面粗糙度對(duì)鋼在氧化前后發(fā)射率特性的影響。研究表明:表面粗糙度是影響鋼光譜發(fā)射率的一個(gè)主要因素，光學(xué)粗糙度的確可以作為評(píng)估表面形貌對(duì)光譜發(fā)射率影響的一個(gè)參數(shù)，但用單一的粗糙度參數(shù)并不能完全地描述表面形貌對(duì)發(fā)射率的影

4、響。氧化后鋼樣品的表面形貌發(fā)生了一些變化，表面粗糙度相比氧化前變大，光譜發(fā)射率也明顯增大。光譜發(fā)射率曲線出現(xiàn)了明顯的震蕩，利用薄膜干涉理論可以解釋這種現(xiàn)象的發(fā)生。
　　論文第四章通過對(duì)低碳鋼310，中碳鋼45＃和高碳鋼T10在氧化前后光譜發(fā)射率的測(cè)量，探究了合金成分對(duì)鋼氧化前后發(fā)射率特性的影響，結(jié)果表明:合金成份會(huì)對(duì)鋼的發(fā)射率產(chǎn)生不同程度的影響，并且這種影響在氧化前后是不同的。對(duì)于未氧化的鋼，碳含量越高，光譜發(fā)射率會(huì)越大，三種鋼的

5、發(fā)射率相差不超過0.05。氧化后三種鋼的光譜發(fā)射率整體分布與氧化前大致一樣，但是光譜發(fā)射率值比氧化前大。因?yàn)殇摮煞种械腁l、Cr、Ni等成份會(huì)抑制鋼氧化膜的生長(zhǎng)，使得45＃鋼的光譜發(fā)射率值比310和T10鋼的略大。鋼表面顏色對(duì)光譜發(fā)射率也會(huì)有一定影響，氧化后310和T10鋼的表面由原來的銀白色變成了淡藍(lán)色，45＃鋼變成了紫黃色。
　　論文第五章利用一套反射式光譜發(fā)射率測(cè)量裝置實(shí)時(shí)測(cè)量了Q235A鋼從300K加熱到923K過程中在1