Tetthet av stål i kg/m3. Karbon og legert stål

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Stål er det vanligste metalliske materialet i bransjen, ut fra hvilke strukturer og verktøy med ønskede egenskaper lages. Avhengig av formålet med dette materialet, endres mange av dets fysiske egenskaper, inkludert tetthet. I denne artikkelen skal vi vurdere hvilket stål som har en tetthet i kg/m3.

Hva er stål, og hvordan er det?

Før du gir tabeller over tettheten til stål i kg/m3, la oss gjøre oss kjent med selve materialet. Stål i metallurgi er en legering av jern med karbon, hvis innhold ikke overstiger 2,1 atomprosent. Hvis det er mer karbon, begynner grafitt å dannes i systemet, noe som fører til en skarp endring i legeringens egenskaper. Spesielt øker dens hardhet og sprøhet, og plastisiteten avtar. Hvis det er mer enn 2,1 % karbon, kalles legeringen støpejern.

Det viktigste å forstå er at stål er en legering av jern med andre elementer som fungerer som urenheter. Hvis jern blir en ikke-kjernekomponent,da er ikke denne legeringen stål.

Stål er veldig forskjellige. Et lavt karboninnhold fører således til dannelsen av en klasse av strukturelle materialer. Det høyere innholdet utgjør en klasse av verktøystål. I tillegg til karbon finnes det materialer legert med ulike grunnstoffer. For eksempel fører tilsetning av mer enn 13 % krom til dannelse av rustfrie materialer, og et stort innhold av molybden og wolfram danner en klasse av skjærende stål.

Hva bestemmer tettheten til stål?

Det er en rekke faktorer som bestemmer tettheten til stål i kg/m3. Disse inkluderer følgende:

• tetthet av selve jernet for et gitt krystallgitter;
• mengde og type urenheter;
• tilstedeværelsen av faser.

Av disse faktorene er den første den viktigste, siden det er jern som er grunnlaget for legeringene som vurderes. Som kjent kan den eksistere i to krystallgitter: bcc (kroppssentrert kubikk) og fcc (ansiktssentrert kubikk).

Den første typen gitter danner de såk alte ferritiske stålene, den andre - austenittiske. Fcc-gitteret er tettpakket, mens bcc-gitteret er løsere pakking av atomer. Imidlertid er tettheten til ferritiske stål generelt høyere enn for austenittiske. Grunnen til dette er enkel, faktum er at fcc er en stabil struktur kun ved høye temperaturer for rent jern, og alle metaller utvider seg kraftig ved oppvarming. Sistnevnte fører til et fall i tetthet.

Karbonstål

Hva er tettheten til karbonstål? Generelt kan vi si at det er litt lavere enn tettheten til rent BCC-jern (7874 kg/m3). Denne svake nedgangen skyldes det faktum at karbon i bcc-gitteret opptar oktaedriske porer. Tettheten av selve karbon i strukturene til diamant og grafitt er veldig lav, så tilsetningen til jern reduserer dens gjennomsnittlige tetthet. Siden karbonatomer okkuperer store oktaedriske porer, øker de den gjennomsnittlige gitterparameteren litt, noe som påvirker en liten reduksjon i den betraktede parameteren. Nedenfor er en tabell over ståltetthet i kg/m3, avhengig av karakter og temperatur.

legert stål

Som nevnt inkluderer disse alle jernbaserte legeringer som i tillegg til karbon inneholder andre grunnstoffer, som krom, nikkel, wolfram, vanadium og så videre. Således er tettheten til rustfritt stål 12X18H9, som inneholder, i tillegg til krom, nikkel, ved romtemperatur 7900 kg/m3, som er høyere enn for rent BCC-jern. Hvis det ikke er nikkel i "rustfritt stål", vil dets tetthet være lavere enn for rent jern, siden kromatomet er lettere enn jern.

De tetteste er høyhastighetsstål. De inneholder store mengder tungmetaller som molybden og wolfram. Deres tetthet kan nå 8800 kg/m3.