چگالی فولاد بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب. فولادهای کربنی و آلیاژی

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

فولاد رایج ترین ماده فلزی در صنعت است که سازه ها و ابزارهایی با خواص مطلوب بر اساس آن ساخته می شود. بسته به هدف این ماده، بسیاری از خواص فیزیکی آن از جمله چگالی تغییر می کند. در این مقاله، ما در نظر خواهیم گرفت که چه فولادی بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب چگالی دارد.

فولاد چیست و چگونه است؟

قبل از ارائه جداول در مورد چگالی فولاد بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب، بیایید با خود مواد آشنا شویم. فولاد در متالورژی آلیاژی از آهن با کربن است که محتوای آن از 2.1 درصد اتمی تجاوز نمی کند. اگر کربن بیشتری وجود داشته باشد، گرافیت شروع به تشکیل در سیستم می کند، که منجر به تغییر شدید خواص آلیاژ می شود. به ویژه سختی و شکنندگی آن افزایش می یابد و انعطاف پذیری کاهش می یابد. اگر بیش از 2.1 درصد کربن وجود داشته باشد، آلیاژ چدن نامیده می شود.

نکته اصلی این است که فولاد آلیاژی از آهن با عناصر دیگری است که به عنوان ناخالصی عمل می کنند. اگر آهن به یک جزء غیر هسته ای تبدیل شود،پس این آلیاژ فولاد نیست.

فولادها بسیار متفاوت هستند. بنابراین، محتوای کربن کم منجر به تشکیل دسته ای از مواد ساختاری می شود. محتوای بالاتر آن دسته ای از فولادهای ابزار را تشکیل می دهد. علاوه بر کربن، مواد آلیاژی با عناصر مختلف وجود دارد. به عنوان مثال، افزودن بیش از 13 درصد کروم منجر به تشکیل مواد ضد زنگ می شود و محتوای زیادی از مولیبدن و تنگستن یک کلاس از فولادهای برش را تشکیل می دهد.

چه چیزی چگالی فولاد را تعیین می کند؟

عوامل متعددی وجود دارد که چگالی فولاد را بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب تعیین می کند. این موارد شامل موارد زیر است:

• چگالی خود آهن برای یک شبکه کریستالی معین؛
• مقدار و نوع ناخالصی؛
• وجود فازها.

از بین این عوامل، اولین عامل مهم ترین است، زیرا آهن است که اساس آلیاژهای مورد بررسی است. همانطور که مشخص است، می تواند در دو شبکه کریستالی وجود داشته باشد: bcc (مکعب در مرکز بدن) و fcc (مکعب در مرکز صورت).

نوع اول شبکه به اصطلاح فولادهای فریتی را تشکیل می دهد، دومی - آستنیتی. شبکه fcc بسته بندی نزدیک است، در حالی که شبکه bcc بسته بندی شل اتم ها است. با این حال، چگالی فولادهای فریتی به طور کلی بیشتر از فولادهای آستنیتی است. دلیل این امر ساده است، واقعیت این است که fcc یک ساختار پایدار فقط در دماهای بالا برای آهن خالص است و تمام فلزات هنگام گرم شدن بسیار منبسط می شوند. دومی منجر به کاهش چگالی می شود.

فولادهای کربنی

چگالی فولاد کربنی چقدر است؟ به طور کلی، می توان گفت که کمی کمتر از چگالی آهن خالص BCC است (7874 کیلوگرم در متر 3). این کاهش جزئی به دلیل این واقعیت است که کربن در شبکه bcc منافذ هشت وجهی را اشغال می کند. چگالی خود کربن در ساختارهای الماس و گرافیت بسیار کم است، بنابراین افزودن آن به آهن، چگالی متوسط آن را کاهش می دهد. از آنجایی که اتم های کربن منافذ هشت وجهی بزرگی را اشغال می کنند، پارامتر شبکه متوسط را کمی افزایش می دهند که بر کاهش جزئی پارامتر در نظر گرفته شده تأثیر می گذارد. در زیر جدول چگالی فولاد بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب، بسته به درجه و دما آمده است.

فولادهای آلیاژی

همانطور که گفته شد، این آلیاژها شامل هر نوع آلیاژ مبتنی بر آهن است که علاوه بر کربن، حاوی عناصر دیگری مانند کروم، نیکل، تنگستن، وانادیم و غیره است. بنابراین، چگالی فولاد ضد زنگ 12X18H9، حاوی علاوه بر کروم، نیکل، در دمای اتاق 7900 کیلوگرم بر متر 33 است که بیشتر از آهن خالص BCC است. اگر در "فولاد ضد زنگ" نیکل وجود نداشته باشد، چگالی آن کمتر از چگالی آهن خالص خواهد بود، زیرا اتم کروم سبکتر از آهن است.

متراکم ترین فولادهای سرعت بالا هستند. آنها حاوی مقادیر زیادی فلزات سنگین مانند مولیبدن و تنگستن هستند. چگالی آنها می تواند به 8800 کیلوگرم بر متر برسد3.