Плътност на стоманата в kg/m3. Въглеродни и легирани стомани

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Стоманата е най-разпространеният метален материал в индустрията, на базата на който се изработват конструкции и инструменти с желани свойства. В зависимост от предназначението на този материал, много от неговите физически свойства, включително плътност, се променят. В тази статия ще разгледаме каква стомана има плътност в kg / m3.

Какво е стоманата и каква е тя?

Преди да дадем таблици за плътността на стоманата в kg / m3, нека се запознаем със самия материал. Стоманата в металургията е сплав на желязо с въглерод, чието съдържание не надвишава 2,1 атомни процента. Ако има повече въглерод, тогава в системата започва да се образува графит, което води до рязка промяна в свойствата на сплавта. По-специално, неговата твърдост и чупливост се увеличават, а пластичността намалява. Ако има повече от 2,1% въглерод, тогава сплавта се нарича чугун.

Основното нещо, което трябва да разберете, е, че стоманата е сплав от желязо с други елементи, които действат като примеси. Ако желязото стане неосновен компонент,тогава тази сплав не е стомана.

Стоманите са много различни. По този начин ниското съдържание на въглерод води до образуването на клас структурни материали. По-високото му съдържание формира клас инструментални стомани. В допълнение към въглерода има материали, легирани с различни елементи. Например, добавянето на повече от 13% хром води до образуването на неръждаеми материали, а голямото съдържание на молибден и волфрам образува клас режещи стомани.

Какво определя плътността на стоманата?

Има редица фактори, които определят плътността на стоманата в kg/m3. Те включват следното:

• плътност на самото желязо за дадена кристална решетка;
• количество и вид на примесите;
• наличието на фази.

От тези фактори първият е най-важен, тъй като именно желязото е основата на разглежданите сплави. Както е известно, той може да съществува в две кристални решетки: bcc (кубично центриран по тялото) и fcc (центриран с лице кубик).

Първият тип решетка образува така наречените феритни стомани, вторият - аустенитни. fcc решетката е плътно опакована, докато bcc решетката е по-хлабава опаковка от атоми. Въпреки това, плътността на феритните стомани обикновено е по-висока от тази на аустенитните. Причината за това е проста, факт е, че fcc е стабилна структура само при високи температури за чисто желязо и всички метали се разширяват силно при нагряване. Последното води до спад в плътността.

Въглеродни стомани

Каква е плътността на въглеродната стомана? Като цяло можем да кажем, че е малко по-ниска от плътността на чистото BCC желязо (7874 kg/m3). Това леко намаление се дължи на факта, че въглеродът в bcc решетката заема октаедрични пори. Плътността на самия въглерод в структурите на диаманта и графита е много ниска, така че добавянето му към желязото намалява средната му плътност. Тъй като въглеродните атоми заемат големи октаедрични пори, те леко увеличават средния параметър на решетката, което се отразява на леко намаляване на разглеждания параметър. По-долу е дадена таблица за плътността на стоманата в kg / m3, в зависимост от класа и температурата.

легирани стомани

Както споменахме, те включват всякакви сплави на желязо, които освен въглерод съдържат и други елементи, като хром, никел, волфрам, ванадий и т.н. Така плътността на неръждаема стомана 12X18H9, съдържаща освен хром, никел, при стайна температура е 7900 kg/m3, което е по-високо от това на чистото BCC желязо. Ако в "неръждаемата стомана" няма никел, тогава плътността му ще бъде по-ниска от тази на чистото желязо, тъй като атомът на хрома е по-лек от желязото.

Най-плътните са високоскоростните стомани. Те съдържат големи количества тежки метали като молибден и волфрам. Плътността им може да достигне 8800 kg/m3.