Теоретично величина l визначається співвідношенням

. (4.8)

У праву частину цього виразу входять тільки універсальні константи, які визначають сталу величину - число Лоренца. Стала L одержується, коли .

Численні роботи показали, що співвідношення Відеманна - Франца і Лоренца приблизно вірні тільки для порівняно високих температур - вище 0 ^оС.

Проте навіть приблизні співвідношення Відеманна-Франца і Лоренца дозволяють перенести загальні закономірності, знайдені для електропровідності, на явища теплопровідності, що якісно узгоджується з експериментальними даними і, крім того, допомагає скласти уявлення про теплопровідність матеріалу за його електропровідністю. Практичне значення цієї можливості очевидне, тому що вимірювання теплопровідності набагато складніше і менш надійне, ніж вимірювання електропровідності, що пояснюється труднощами при теплоізоляції об'єкта.

При дуже низьких температурах ( ) абсолютно чистого і без дефектів металу змінюється з температурою як . Електропровідність змінюється при цьому як . У зв'язку з цим при низьких температурах число Лоренца чистого металу не є постійним і змінюється як .

Відхилення від закону Відеманна-Франца-Лоренца при високих температурах (зміна L з температурою), що спостерігаються експериментально навіть для дуже чистих металів, можуть бути пояснені тим, що при високих температурах в металах і особливо в сплавах граткова теплопровідність відіграє відчутну роль в переносі тепла.

4.2. Теплопровідність технічних сплавів

Абсолютне значення теплопровідності дуже чутливе до макронапруг, дефектів гратки зразка та вмістові у ньому домішок, пор, мікротріщин та інших макродефектів. Це ускладнює використання при інженерних розрахунках табличних значень теплопровідності.

Одними з найбільш поширених є сплави на основі заліза. Теплопровідність заліза коливається, за різними даними, в широких межах. Це пояснюється тим, що вплив домішок, розчинених в металі, особливо при малих концентраціях, дуже значний. Тому величина теплопровідності заліза залежить від методу його отримання та ступеня чистоти.

Теплопровідність різко спадає зі зростанням кількості домішок, які звичайно є в чорних металах. Найвищою теплопровідністю характеризується електролітичне залізо, потім – технічно чисте залізо і його різновиди, потім сталь з 0,06 % С і вже потім так звана будівельна сталь.

Температурний коефіцієнт теплопровідності, як і теплопровідність, залежить від ступеня чистоти заліза. Чим воно чистіше і чим вища , тим більший за абсолютною величиною коефіцієнт , тобто тим більш круто спадає теплопровідність при нагріві. Можна вважати, що, наприклад, що для всіх сортів заліза теплопровідності стають рівними вже при 600 ^оС. Для чистого заліза = - 1,4110^-4, а для сталі = - 0,910^-4.

Вимірювання величини для вуглецевої сталі коливаються в широких межах із-за наявності у вуглецевій сталі в різних кількостях кремнію, марганцю, сірки та фосфору (особливо кремнію та марганцю), а також внаслідок методичних труднощів при вимірюваннях.

Введення в сталь легуючих елементів знижує її теплопровідність, яка, як правило, тим нижча, чим більш складний хімічний склад сталі. Проте кількісне зіставлення впливу окремих домішок на теплопровідність ускладнене внаслідок різноманіття досліджених складів, неврахованого впливу гарячої механічної та термічної обробок, розбіжності окремих експериментальних даних і непорівнянності методів, що використовувались. Але все ж таки можна вказати чисто якісно на деякі тенденції. Наприклад, мінімальний вплив на теплопровідність має кобальт, більш сильно знижують її хром і нікель, потім іде алюміній і, нарешті, кремній та марганець.

Відносно впливу термічної обробки на теплопровідність легованих сталей немає майже ніяких даних. Відомо, що теплопровідність знижується при переході від перлітних сталей до мартенситних, а особливо це помітно при переході до аустенітних сталей. При підвищенні температури теплопровідність сталей перших двох класів спадає, а для сталей аустенітного класу – підвищується.

Теплопровідність чавуну залежить від його складу та структури.

По мірі зростання вмісту кремнію та фосфору, розчинених у фериті, теплопровідність чавунів спадає. Проте в чавуні дія фосфору не така інтенсивна, як в сталі, оскільки він частково розчиняється у фериті, утворюючи, крім того, фосфіди, які входять до складної евтектики (гетерогенна суміш). Мідь впливає на теплопровідність чавуну так же, як і на електропровідність. До вмісту міді не більше 1 % теплопровідність знижується, потім, при більш високому вмістові, зростає. Початкове зниження обумовлене розчинністю міді в -Fe (до 1 % в присутності кремнію), а подальше підвищення пояснюється випаданням міді (понад 1 %) у структурно-вільному стані. Вплив марганцю на теплопровідність чавуну незначний. Незважаючи на деяке підвищення ступеня графітизації при зростанні концентрації нікелю, теплопровідність знижується внаслідок розчинення нікелю у фериті. Теплопровідність чавуну в присутності хрому падає внаслідок того, що він знижує ступінь графітизації. Можна вважати, що в сірому чавуні з вмістом 3 – 3,5 % С і 2 – 3 % Si кожний процент хрому знижує теплопровідність на 0,084 Вт/(смК).

Для практичного використання можна приймати такі величини теплопровідності: графітизований (чорно сердечний) ковкий чавун 0,67; зневуглецьований (світлосердечний) ковкий чавун 0,46 – 0,50; сірий нелегований чавун 0,63; сірий загартований чавун 0,34; спеціальний чавун нікросілал (18 % Ni, 6 % Si, 2 % Cr) 0,29