实验一 用变压器直流电阻测试仪研究-----热处理对钢的电阻率的影响

一．实验目的

1．掌握变压器直流电阻测试仪测量低值电阻的原理和使用方法；

2．测定45钢经不同热处理后的电阻率；

3．分析不同热处理工艺对低碳钢电阻率的影响。

二．实验原理

表征金属材料导电性能的基本量有电阻R、电阻率ρ、电导率σ和电阻温度系数α。导体的电阻R与导体的尺寸及形状有关。设导体横截面积为S，长度为L，则这段导体的电阻为：

(2-1)

式中ρ是一个表征金属与合金电学性质的常数，称为电阻率或电阻系数。电阻率与导体的化学成份、组织状态和温度等因素有密切关系，而与几何尺寸无关。电阻率是评定材料导电性能的基本参数，单位为欧姆·米(Ω·m)。式(2-1)还可以写成：

(2-2)

由此可以看出，要测定电阻率ρ，可以通过测量试样的几何尺寸和电阻R来得到。

量子电子论指出，在外电场的作用下，虽然所有的自由电子都受到了加速，但只有那些能量接近费密能的自由电子才参与导电形成电流。自由电子的运动具有波动性，电阻的产生是由于电子波在传播的过程中，在晶体点阵完整性遭到破坏的地方受到散射，然后相互干涉的结果。

实际的金属内部不仅存在着各种缺陷和杂质，还具有一定的温度。各种晶体缺陷如空位、间隙原子、位错、杂质等产生的点阵静畸变和离子的热振动引起的点阵畸变，对电子波的传播造成散射，导致金属产生电阻。

对碳钢的研究表明，在相同的状态下，含碳量愈高，电阻率愈大。对于同一含碳量的钢，淬火态的电阻率明显高于退火态，含碳量愈高，差别越大。淬火后的回火过程将引起电阻率的降低。

在金属学研究中，为了准确地反映出金属或合金的组织变化引起的电阻率改变，需采用测量精度较高的方法。双电桥法是其中应用最广泛的一种方法，而利用变压器直流电阻测试仪测量电阻则是新一代智能化的测试手段。

利用变压器直流电阻测试仪测量电阻

本实验利用变压器直流电阻测试仪测量样品的电阻。SB2234—3A型变压器直流电阻测试仪是新一代智能化便携式仪器，该仪器采用微电脑为核心，进行控制，测量，并配以大屏幕液晶显示，汉字菜单提示操作功能。仪器采用了四端钮测量技术，确保测试数据准确。本仪器适宜不同的测试环境，完善的保护功能和抗干扰能力，也适用于大电感电力变压器的直阻快速测试。

图2-2为变压器直流电阻测试仪工作原理框图。主要由恒流电源、放电电路、放大和模数转换电路、计算机、打印机、显示、按键几部分构成。R测为待测的直流电阻。R标 为已知的机内电流采样电阻。当回路通过恒定电流I 时，待测电阻的电压降为：V1=I •R测，电流采样电阻R标的电压降为：V标=I • R标，因此可以计算出，待测电阻值可由式(2-7)计算：

（2-7）

图2-2 变压器直流电阻测试仪工作原理图

三．实验步骤

1．将仪器可靠接地，测试钳与试品对应钳好。

2．开机后仪器屏幕显示如下。

3．测试完毕后，先按下复位键，仪器发出“嘟…”的声音，指示正在放电，放电结束20秒后关机结束测试。

4．记录测量显示的电阻值，计算电阻率，并判断其热处理工艺，填写实验报告。

四．注意事项

本仪器有过电压保护功能，但是在使用时仍需按下逐条操作，以确保仪器及操作人员安全。

1. 对无载调压绕组，不允许在测试过程中或未设定时切换无载分接开关。

2. 在测试过程中不允许拆除测试线。

3. 测试过程中，外部AC220V突然断电，仪器开始释放绕组储存的能量，不允许立即拆除测试线，需等5分钟后方可拆线。

五．主要实验设备及样品

1． SB2234-3A主机 1台

2． 电源线 1根

3． 测试线 1套

4． 使用说明书 1份

5． 游标卡尺，螺旋测微器

6． 45钢轧制样品、退火样品、淬火样品及回火样品各1根。

6．实验报告

实验结果分析：不同的处理条件对电阻率的影响不同。