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

Стоманата е най-разпространеният материал, използван в промишлеността за производство на конструкции и инструменти с желани свойства. Много от физичните свойства на този материал варират в зависимост от предназначението му, включително неговата плътност. В тази статия ще разгледаме плътността на стоманата в kg/m3.

Какво представлява стоманата и какъв е нейният вид??

Преди от следните таблици плътност на стоманата в кг/м3, нека се запознаем със самия материал. Стомана в металургията е сплав от желязо и въглерод, съдържаща не повече от 2,1 атомни процента. Ако в системата има повече въглерод, започва да се образува графит, което води до драстична промяна в свойствата на сплавта. По-специално, неговата твърдост и крехкост се увеличават, а еластичността намалява. Ако съдържанието на въглерод е повече от 2,1 %, сплавта се нарича чугун.

Важно е да се разбере, че стоманата е сплав от желязо и други елементи, които действат като примеси. Ако желязото не е основният компонент, такава сплав не е стомана.

Стоманите могат да бъдат най-разнообразните. Например, ниското съдържание на въглерод води до формирането на клас строителни материали. По-високото съдържание на желязо би направило един клас инструментални стомани. В допълнение към въглеродната стомана има материали, легирани с различни елементи. Например с добавянето на повече от 13% хром се получават неръждаеми стомани, а високото съдържание на молибден и волфрам създава клас режещи стомани.

От какво зависи плътността на стоманата??

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

• Действителната плътност на желязото за дадена структура на решетката;
• количеството и вида на примесите;
• наличие на фази.

Първият от тези фактори е най-важен, тъй като желязото е в основата на въпросните сплави. Както е известно, той може да съществува в две кристални решетки: BCC (обемно-центрирана кубична) и HCC (лицевоцентрирана кубична).

Първият тип решетка образува т.нар. феритни стомани, а вторият тип - аустенитни стомани. Решетката на FCC е плътно опакована, докато решетката на BCC е по-слабо опакована от атоми. Независимо от това плътността на феритните стомани обикновено е по-голяма от тази на аустенитните стомани. Причината за това е проста, а именно, че HCC е стабилна структура само при високи температури за чистото желязо, а всички метали се разширяват силно при нагряване. Последното води до намаляване на плътността.

Въглеродни стомани

Каква е плътността на въглеродната стомана?? В общи линии можем да кажем, че тя е малко по-ниска от плътността на чистото желязо от PCC (7874 kg/m2 )³). Това леко намаление се дължи на факта, че въглеродът в BCC решетката заема октаедрични пори. Въглеродът сам по себе си има много ниска плътност в диамантените и графитните структури, 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 води до леко намаляване на въпросния параметър. По-долу е представена таблица с плътността на стоманата в kg/m3 в зависимост от нейния клас и температура.

Легирани стомани

Както е посочено, това включва всички сплави на желязна основа, които освен въглерод съдържат и други елементи, като хром, никел, волфрам, ванадий и др. Например плътността на неръждаемата стомана 12X18H9, която освен хром съдържа и никел, е 7900 kg/m при стайна температура³, което е по-високо от това на чистото желязо BIS. Ако в "неръждаема стомана" няма никел, плътността му е по-ниска от тази на чистото желязо, тъй като атомът на хрома е по-лек от атома на желязото.

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