Πυκνότητα χάλυβα σε kg/m3. Άνθρακα και κράμα χάλυβες

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Ο χάλυβας είναι το πιο διαδεδομένο μεταλλικό υλικό στη βιομηχανία, με βάση το οποίο κατασκευάζονται κατασκευές και εργαλεία με τις επιθυμητές ιδιότητες. Ανάλογα με τον σκοπό αυτού του υλικού, πολλές από τις φυσικές του ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένης της πυκνότητας, αλλάζουν. Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε ποιος χάλυβας έχει πυκνότητα σε kg / m3.

Τι είναι ο χάλυβας και πώς είναι;

Πριν δώσουμε πίνακες για την πυκνότητα του χάλυβα σε kg/m3, ας εξοικειωθούμε με το ίδιο το υλικό. Ο χάλυβας στη μεταλλουργία είναι ένα κράμα σιδήρου με άνθρακα, η περιεκτικότητα του οποίου δεν υπερβαίνει το 2,1 ατομικό τοις εκατό. Εάν υπάρχει περισσότερος άνθρακας, τότε αρχίζει να σχηματίζεται γραφίτης στο σύστημα, γεγονός που οδηγεί σε απότομη αλλαγή στις ιδιότητες του κράματος. Συγκεκριμένα, αυξάνεται η σκληρότητα και η ευθραυστότητά του και μειώνεται η πλαστικότητα. Εάν υπάρχει περισσότερο από 2,1% άνθρακα, τότε το κράμα ονομάζεται χυτοσίδηρος.

Το κύριο πράγμα που πρέπει να καταλάβετε είναι ότι ο χάλυβας είναι ένα κράμα σιδήρου με άλλα στοιχεία που λειτουργούν ως ακαθαρσίες. Εάν ο σίδηρος γίνει μη πυρηνικό συστατικό,τότε αυτό το κράμα δεν είναι χάλυβας.

Οι χάλυβες είναι πολύ διαφορετικοί. Έτσι, η χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα οδηγεί στο σχηματισμό μιας κατηγορίας δομικών υλικών. Η υψηλότερη περιεκτικότητά του σχηματίζει μια κατηγορία χάλυβων εργαλείων. Εκτός από τον άνθρακα, υπάρχουν υλικά κράμα με διάφορα στοιχεία. Για παράδειγμα, η προσθήκη περισσότερου από 13% χρωμίου οδηγεί στον σχηματισμό ανοξείδωτων υλικών και η μεγάλη περιεκτικότητα σε μολυβδαίνιο και βολφράμιο σχηματίζει μια κατηγορία χάλυβων κοπής.

Τι καθορίζει την πυκνότητα του χάλυβα;

Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που καθορίζουν την πυκνότητα του χάλυβα σε kg/m3. Αυτά περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• πυκνότητα του ίδιου του σιδήρου για ένα δεδομένο κρυσταλλικό πλέγμα;
• ποσότητα και τύπος ακαθαρσιών;
• η παρουσία φάσεων.

Από αυτούς τους παράγοντες, ο πρώτος είναι ο πιο σημαντικός, καθώς είναι ο σίδηρος που είναι η βάση των κραμάτων που εξετάζουμε. Όπως είναι γνωστό, μπορεί να υπάρχει σε δύο κρυσταλλικά πλέγματα: bcc (κυβικό με κέντρο το σώμα) και fcc (κυβικό με επίκεντρο πρόσωπο).

Ο πρώτος τύπος πλέγματος σχηματίζει τους λεγόμενους φερριτικούς χάλυβες, ο δεύτερος - ωστενιτικός. Το πλέγμα fcc είναι κλειστό, ενώ το πλέγμα bcc είναι πιο χαλαρό πακέτο ατόμων. Ωστόσο, η πυκνότητα των φερριτικών χάλυβων είναι γενικά μεγαλύτερη από αυτή των ωστενιτικών. Ο λόγος για αυτό είναι απλός, το γεγονός είναι ότι το fcc είναι μια σταθερή δομή μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες για καθαρό σίδηρο και όλα τα μέταλλα διαστέλλονται πολύ όταν θερμαίνονται. Το τελευταίο οδηγεί σε πτώση της πυκνότητας.

ανθρακοχάλυβες

Ποια είναι η πυκνότητα του ανθρακούχου χάλυβα; Σε γενικές γραμμές, μπορούμε να πούμε ότι είναι ελαφρώς χαμηλότερη από την πυκνότητα του καθαρού σιδήρου BCC (7874 kg/m3). Αυτή η ελαφρά μείωση οφείλεται στο γεγονός ότι ο άνθρακας στο πλέγμα bcc καταλαμβάνει οκταεδρικούς πόρους. Η πυκνότητα του ίδιου του άνθρακα στις δομές του διαμαντιού και του γραφίτη είναι πολύ χαμηλή, επομένως η προσθήκη του σε σίδηρο μειώνει τη μέση πυκνότητά του. Δεδομένου ότι τα άτομα άνθρακα καταλαμβάνουν μεγάλους οκταεδρικούς πόρους, αυξάνουν ελαφρώς τη μέση παράμετρο του πλέγματος, γεγονός που επηρεάζει μια ελαφρά μείωση της εξεταζόμενης παραμέτρου. Ακολουθεί ένας πίνακας πυκνότητας χάλυβα σε kg / m3, ανάλογα με την ποιότητα και τη θερμοκρασία.

Κραματοποιημένοι χάλυβες

Όπως αναφέρθηκε, αυτά περιλαμβάνουν τυχόν κράματα με βάση τον σίδηρο που, εκτός από άνθρακα, περιέχουν και άλλα στοιχεία, όπως χρώμιο, νικέλιο, βολφράμιο, βανάδιο κ.λπ. Έτσι, η πυκνότητα του ανοξείδωτου χάλυβα 12X18H9, που περιέχει, εκτός από χρώμιο, νικέλιο, σε θερμοκρασία δωματίου είναι 7900 kg/m3, που είναι υψηλότερη από αυτή του καθαρού σιδήρου BCC. Εάν δεν υπάρχει νικέλιο στον «ανοξείδωτο χάλυβα», τότε η πυκνότητά του θα είναι μικρότερη από αυτή του καθαρού σιδήρου, αφού το άτομο του χρωμίου είναι ελαφρύτερο από το σίδηρο.

Οι πιο πυκνοί είναι οι χάλυβες υψηλής ταχύτητας. Περιέχουν μεγάλες ποσότητες βαρέων μετάλλων όπως το μολυβδαίνιο και το βολφράμιο. Η πυκνότητά τους μπορεί να φτάσει τα 8800 kg/m3.