热变形温度(Heat Deflection Temperature,简称HDT )是衡量材料在高温下抵抗变形能力的一个重要指标,以下是关于热变形温度的一些要点:
意义和用途方面
对于塑料、高分子材料等:热变形温度是设计和使用这类材料制品的关键参数。比如在选择工程塑料制作在一定温度环境下工作的零部件(如电器外壳、汽车内饰件等)时,热变形温度要高于其可能面临的最高环境温度,以保证尺寸稳定性和结构完整性。
对于金属材料:热变形温度在一定程度上也有参考价值,特别是在一些高温服役环境下。如耐热不锈钢等在高温下使用时,热变形温度范围可以帮助确定其是否能适应工作环境。
测定方面
通常采用特定的测试方法和设备。例如对于塑料等高分子材料,一般是将标准试样放在跨距一定的支架上,然后在试样中心施加一定的弯曲应力(比如0.45MPa或1.80MPa等不同标准),以一定的升温速率(如2℃/min 、120℃/h等)升温,当试样达到规定的变形量(如试样中点弯曲挠度达到0.21mm等)时的温度就是热变形温度。
测试条件(如施加的应力大小、升温速率等)不同,得到的热变形温度数值会有所差异,所以在比较和使用数据时要明确测试条件。
影响因素
材料自身因素
化学结构和组成:高分子材料中分子链的刚性、分子间作用力大小等。例如分子链中含有苯环等刚性结构多的塑料热变形温度相对较高;对于金属材料,合金元素的种类和含量对其影响大,如不锈钢中铬、镍等元素含量对其高温性能影响显著。
材料的结晶状态:结晶高分子材料比非结晶的热变形温度往往要高,结晶度越高通常热变形温度越高;对于金属材料,其微观组织如晶粒大小、相组成等对热变形温度有影响,晶粒细小一般有利于提高热变形温度。
外部因素
应力:施加应力大小对热变形温度有影响,通常应力越大热变形温度越低。
环境介质:如一些塑料在潮湿、腐蚀等环境下热变形温度会下降。
不同材料的热变形温度范围举例(不完全列举且与具体牌号、成分、加工工艺等有关)
通用塑料:如聚乙烯、聚丙烯等热变形温度相对较低,一般在几 十摄氏度到100℃左右。
工程塑料:聚碳酸酯(PC)一般热变形温度在130 - 140℃左右(不同测试条件和牌号有差异);聚酰胺(尼龙)大约在70 - 200℃(不同种类尼龙差异大) 等。
特种工程塑料:如聚醚醚酮(PEEK)热变形温度可以达到300℃甚至更高。
金属材料:如一些耐热不锈钢(如310S不锈钢)可以在800 - 1150℃温度范围保持较好的机械性能和化学性能(不易变形);253MA不锈钢工作温度可达1150℃的非承压高温零部件等。