Плотность стали в мм3

Сталь — деформируемый сплав небольшого количества углерода (менее 2%) с железом и другими химическими элементами. Это широко распространённый материал, используемый практически во всех промышленных отраслях. Удельный вес стали обусловлен ее типом, который формируется согласно назначению и химическим составляющим металлического сплава.

Плотность стали в мм3

Классификация и свойства сталей

Сталь имеет множество свойств, так как является конструкционным материалом. Основным из них является прочность: сплав способен переносить достаточную напряженность в условиях эксплуатации. Среди прочих характеристик выделяют:

  • Плотность стали в мм3пластичность — устойчивость к немалым деформациям без деструкции при изготовлении конструкций и в точках перегруженности при их эксплуатировании;
  • вязкость — способность вбирать усилия наружных силовых воздействий, препятствуя расширению разрывов;
  • трещиностойкость;
  • твердость;
  • упругость;
  • хладостойкость;
  • жаропрочность.

Классифицируют стали по их микроструктуре, содержанию химических элементов, типу и методу изготовления, области применения. Каждая классификация включает в себя множество моментов, характеризующих этот материал.

Химический состав

По химической совокупности сплавы делятся на углеродистые и легированные. Первые классифицируются в соответствии с содержащимся процентом углерода:

  • малоуглеродистые — до 0,3%;
  • среднеуглеродистые — 0,3−0,7%;
  • высокоуглеродистые — от 0,7%.

Технологические параметры металла совершенствуются путем легирования. Сплавы, которые, помимо естественных ферропримесей, содержат внедренные с определенной целью элементы, называются легированными. Обычно сталь обогащается такими химическими элементами:

  • Плотность стали в мм3молибденом;
  • вольфрамом;
  • хромом;
  • алюминием;
  • никелем;
  • барием;
  • ванадием;
  • таллием;
  • марганцем;
  • кремнием.

Более весомое улучшение свойств сплава достигается при комплексном подходе к легированию. Легированные сплавы классифицируются по своей химической структуре. В зависимости от процентного содержания добавленных элементов выделяются следующие составы:

  • низколегированные — до 2,5%;
  • среднелегированные — 2,5−10%;
  • высоколегированные — от 10%.

Структурные особенности

Плотность стали в мм3В соответствии с микроструктурой сплавы и стали, получающиеся при отжиге, разделяются на карбидные или ледебуритные, ферритные, заэвтектоидные, доэвтектоидные, аустенитные. В нормальных условиях производятся перлитные, мартенситные, аустенитные.

Перлитные представлены углеродистыми и легированными образцами с небольшим значением легирующих долей, мартенситные — с уже более высоким содержанием подобных компонентов. Самый высокий процент дополнительных составляющих — у аустенитных сталей.

Содержание примесей

По качеству, а именно по технологии разработки и наличию добавок, металлы распределяются по четырем категориям. Существуют стали рядового (обычного) качества, качественные, высококачественные, особовысококачественные:

  • Плотность стали в мм3Сплавы обыкновенного качества выплавляются в конвертерах с использованием кислорода или огромных мартеновских печах и, согласно химической структуре, относятся к среднеуглеродистым с содержанием углерода до 0,6%. Рядовое качество изготовления относит сплавы в разряд дешевых материалов с низкими показателями механических характеристик, по сравнению с другими категориями. Наличие серы — до 0,06%, фосфора — до 0,07%. Известные следующие марки подобной стали: Ст5кп, СтО.
  • Стали качественные выплавляют по аналогии в конвертерах или печах, но с соблюдением более жестких требований к структуре шихты, способам плавления и разливки. По химическому составу выделяются углеродистые или легированные материалы. Сера содержится в количестве не более 0,04%, фосфор — до 0,03%. Известные марки — 20кп, 08кп.
  • Высококачественный класс сталей поддается процессу переплавки, главным образом в электрических печах с электрошлаковым переплавом или иными технологическими приемами, обеспечивающими высокую чистоту. Содержание неметаллических добавок представлено наличием серы в объёме до 0,04%, фосфора — до 0,03%, а также отсутствием газовых примесей. За счёт этого повышаются механические показатели. Распространённые марки — 15Х2МА, 20А.
  • Особовысококачественные сплавы, благодаря электрошлаковой переплавке, эффективно очищаются от оксидов и сульфидов. Такая категория стали выплавляется лишь легированной. Производится она с помощью электрических печей методами электрометаллургии. Содержание серы — менее 0,01%, фосфора — 0,025%. Известные марки — 20ХГНТР-Ш, 18ХГ-Ш.
Читать также:  Можно ли растворителем обезжирить поверхность

Разделение по применению

Поскольку себестоимость стали отличается относительно небольшими показателями, а масштабы изготовления, напротив, доходят до очень крупных значений, сфера применения материала обширна и многообразна. По применению стали и их сплавы подразделяют на конструкционные, инструментальные, стали со специальными физическими и химическими характеристиками. Конструкционные стали делятся на такие виды.

  • Плотность стали в мм3Строительные — низколегированные и углеродистые, обычного качества. Одно из главных технических свойств — высокая свариваемость. Марки: С390К, С440Д, С255.
  • Стали для холодной штамповки — качественные низкоуглеродистые марки 08кп, 08Ю в виде листового проката.
  • Шарикоподшипниковые — высокоуглеродистые марки стали с добавлением хрома, имеют высокопрочные и износоустойчивые характеристики (ШХ15, ШХ9).
  • Улучшаемые стали — со средним содержанием углерода (марки — 35, 45, 50), хромистые (40Х, 50Х), хромистые с бором (ЗОХРА), кремнием и марганцем, никелем, никелем и молибденом. С помощью термической закалки и высокого отпуска повышаются механические характеристики сплавов.
  • Автоматные — сплавы с добавлением серы, теллура, селена и свинца, что приводит к созданию хрупкой микростружки и сокращает трение резца и металлической стружки. Находят применение при массовом изготовлении шпилек, гаек, винтов на автоматических металлообрабатывающих станках. Марки стали: А12, А20, А40Г, АС11.
  • Цементируемые — малоуглеродистые (15, 25) и легированные сплавы (15Х, 15ХФ, 20ХН, 12ХНЗА). Применяются для производства деталей, подверженных поверхностному перенапряжению и переносящих динамические допнагрузки.
  • Высокопрочные — среднеуглеродистые легированные стали (3ОХГСН2А, ОЗН18К9М5Т, 04ХИН9М2Д2ТЮ), которые посредством подбора химической структуры и термообработки обладают пределом прочности, в 2 раза превышающим этот показатель у простых конструкционных.
  • Пружинно-рессорные — это углеродистые стали марок 65, 70 и сплавы, легированные кремнием, хромом, вольфрамом, марганцем, ванадием и бором, что способствует повышению их предела упругости (50ХГС, 60С2, 60С2ХФА, 55ХГР). Обладают длительной упругостью и способностью к сопротивлению деформации и усталости.
  • Износостойкие — используются в производстве деталей, эксплуатируемых в среде абразивных соприкосновений, высокого давления и столкновений (110Г13Л).
  • Жаропрочные, жаростойкие — стали с малым количеством углерода (0,1−0,45%), а также легированные кремнием, хромом, никелем, кобальтом и другими компонентами. В обязательном порядке в структуре сплава содержатся марганец и никель, последний гарантирует необходимое увеличение предела долгосрочной коррозийной прочности при небольшом повышении предела текучести и краткосрочного противодействия. Находят применение в производстве клапанных, газотурбинных и паротурбинных звеньев различных механизмов, труб.

Согласно применению, инструментальные сплавы подразделяют на сплавы для режущего и измерительного инструмента, штамповые. При производстве резального инструмента прибегают к использованию углеродистых, инструментальных, легированных, быстрорежущих сплавов.

Наличие углерода в углеродистых инструментальных сплавах — 0,65−1,32%, распространенные марки — У7, У13, У7А, У13А. К этой категории условно причисляют сплавы с малыми долями легирующих компонентов, так как они имеют небольшие различия.

Легированные инструментальные стали в своей химической структуре имеют от 1 до 3% примесей. Широко применяются марки 9ХС, ХВГС для изготовления зенкеров, сверл крупных диаметров, фрез, ХВГ (протяжек, разверток). Инструменты резки, работающие на высокой скорости, изготавливают из быстрорежущих сталей, имеющих высокую теплостойкость. Наиболее используемые марки — Р9, Р6М5, Р9Ф5, РЮК5Ф5.

Читать также:  Фрезер для гипсокартона какой выбрать

При производстве измерительных приборов используют марки У8−12, X, 12X1, ХВГ, Х12Ф1. Сплавы обладают твердостью, износостойкостью и стабильностью линейных параметров. Шкалы измерительных приборов, линейки и скобы производят из листовой стали 15. Сплавы подвергают предварительной термообработке, способствующей повышению качества механических характеристик. Критерии, которые предъявляются к штамповым сталям:

  • высокая твердость;
  • теплостойкость;
  • износоустойчивость;
  • прокаливаемость.

Показатели удельной массы

Физическая величина плотности или удельной массы стали составляет 7,8 г на 1 см³ объема. Для расчета удельной массы металлопроката существует специальный калькулятор. Удельная масса общераспространенных видов, в граммах на кубический сантиметр:

  • Плотность стали в мм312Х18Н10Т, нержавеющая конструкционная криогенная — 7,9;
  • 08Х18Н10Т, нержавеющая коррозионно-стойкая жаропрочная — 7,9;
  • 09Г2С, конструкционная низколегированная — 7,85:
  • 10,20,30,40, конструкционная углеродистая качественная — 7,85;
  • Ст3сп, Ст3пс, конструкционная углеродистая — 7,87;
  • 5ХНМ, инструментальная штамповая — 7,8;
  • Х12МФ, инструментальная штамповая — 7,7;
  • 65 Г, конструкционная рессорно-пружинная — 7,85;
  • 30ХГСА, конструкционная легированная — 7,85.

Алюминий, марганец, углерод, хром имеют свойство понижать плотность сплавов. Кобальт, никель, вольфрам и медь, напротив, могут ее повысить.

Плотность стали, удельный вес стали и другие характеристики стали

Плотность стали (7,7-7,9)*10 3 кг/м 3 ;

Удельный вес стали (7,7-7,9) г/cм 3 ;

Удельная теплоемкость стали при 20 o C – 0,11 кал/град;

Температура плавления стали – 1300-1400 o C ;

Удельная теплоемкость плавления стали – 49 кал/град;

Коэффициент теплопроводности стали – 39ккал/м*час*град;

Коэффициент линейного расширения стали

(при температуре около 20 o C) :

сталь 3 (марка 20) – 11,9 (1/град);

сталь нержавеющая – 11,0 (1/град).

Предел прочности стали при растяжении :

сталь для конструкций – 38-42 (кГ/мм 2 );

сталь кремнехромомарганцовистая – 155 (кГ/мм 2 );

сталь машиноподелочная (углеродистая) – 32-80 (кГ/мм 2 );

сталь рельсовая – 70-80 (кГ/мм 2 );

Модули упругости стали и коэффициент Пуассона

Модуль Юнга, кГ/мм 2

Модуль сдвига, кГ/мм 2

Стали легированные Стали углеродистые

Величины допускаемых напряжений стали (кГ/мм 2 )

Сталь легированная конструкционная в машиностроении

Сталь углеродистая конструкционная в машиностроении

Свойства некоторых электротехнических сталей

Начальная магнитная проницаемость, гс/эрсm

Максимальная магнитная проницаемость, гс/эрсm

Коэрци- тивная сила, эрсm

Индукция при 25 эрсm , гс

Удельное электрическое сопротивление, ом*мм 2 /м

Э 31 Э 41 Э 42 Э 45 Э 310

250 300 400 600 1000

5500 6000 7500 10000 30000

0,55 0,45 0,4 0,25 0,12

15200 14900 14900 14600 17800

0,52 0,6 0,6 0,62 0,5

Сталь. Классификация

Сталь – деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. Сталь – важнейший материал, применяемый в большенстве отраслей промышленности. К стали, в зависимости от применения, предъявляют разнообразные требования. Существует большое число марок сталей, различающихся по химическому составу, структуре, физическим и механическим свойствам.

Основные характеристики стали (плотность стали, модуль упругости и модуль сдвига стали, коэффициент линейного расширения и т.д.) приведены на странице" физические свойства стали".

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (0,1-1,0%), кремний (до 0,4%).

Сталь содержит также вредные примеси (фосфор, серу, газы – несвязанный азот и кислород). Фосфор придает стали хрупкость (хладноломкость) при низких температурах, уменьшает пластичность при нагревании. Сера вызывает трещиноватость при высоких температурах (красноломкость).

Для изготовления сварных конструкций в основном применяется углеродистая сталь обыкновенного качества, соответствующая ГОСТ 380-71. Для придания стали каких-либо особых свойств – механических, электрических, магнитных, коррозионной устойчивости и т.д. – в нее вводят так называемые легирующие элементы, как правило, металлы: хром, никель, молибден, алюминий и др. Такие стали называют легированными.

Читать также:  Лайфхак как заточить бритвенный станок самому

Свойства стали можно изменять, применяя различные виды обработки: термическую (закалка, отжиг), химико-термическую (цементизация, азотирование), термо-механическую (прокатка, ковка). При обработке стали для получения необходимой структуры используют свойство полиморфизма, присущее стали так же, как и их основа – железу. Полиморфизм – способность кристаллической решетки менять свое строение при нагреве и охлаждении. Взаимодействие углерода с двумя модификациями (видоизменениями) железа – α и γ – приводит к образованию твердых растворов. Избыточный углерод, не растворяющийся в α-железе, образует с ним химическое соединение – цементит Fe3C. При закалке стали образуется метастабильная фаза – мартенсит – пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе. Сталь при этом теряет пластичность и приобретает высокую твердость. Сочетая закалку с последующим нагревом (отпуском), можно добиться оптимального сочетания твердости и пластичности.

По назначению стали делятся на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами. Конструкционные стали применяют для изготовления строительных конструкций, деталей машин и механизмов, судовых и вагонных корпусов, паровых котлов. Инструментальные стали служат для изготовления резцов, штампов и других режущих, ударно-штамповых и измерительных инструментов. К сталям с особыми свойствами относятся электротехнические, нержавеющие, кислотостойкие и др.

По способу изготовления сталь бывает мартеновской и кислородно-конверторной (кипящей, спокойной и полуспокойной). Кипящую сталь сразу разливают из ковша в изложницы, она содержит значительное количество растворенных газов. Спокойная сталь – это сталь, выдержанная некоторое время в ковшах вместе с раскислителями (кремний, марганец, алюминий), которые соединяясь с растворенным кислородом, превращаются в оксиды и выплывают на поверхность массы стали. Такая сталь имеет лучший состав и более однородную структуру, но дороже кипящей на 10-15%. Полуспокойная сталь занимает промежуточное положение между спокойной и кипящей.

В современной металлургии сталь выплавляют в основном из чугуна и стального лома. Основные виды агрегатов для ее выплавки: мартеновская печь, кислородный конвертер, электропечи. Наиболее прогрессивным в наши дни считается кислородно-конвертерный способ производства стали. В то же время развиваются новые, перспективные способы ее получения: прямое восстановление стали из руды, электролиз, электрошлаковый переплав и т.д. При выплавке стали в сталеплавильную печь загружают чугун, добавляя к нему металлические отходы и железный лом, содержащий оксиды железа, которые служат источником кислорода. Выплавку ведут при возможно более высоких температурах, чтобы ускорить расплавление твердых исходных материалов. При этом железо, содержащееся в чугуне, частично окисляется:

2Fe + O2 = 2FeO + Q

Образующийся оксид железа (II) FeO, перемешиваясь с расплавом, окисляет, кремний, марганец, фосфор и углерод, входящие в состав чугуна:

Si +2FeO = SiO2 + 2 Fe + Q

Mn + FeO = MnO + Fe + Q

C + FeO = CO + Fe – Q

Чтобы довести до конца окислительные реакции в расплаве, добавляют так называемые раскислители – ферромарганец, ферросилиций, алюминий.

Плотность стали в мм3

Теоретическая масса погонного метра листового проката рассчитывается на основе справочной информации по ГОСТ или по простой геометрической формуле ρу = ρ · a · s, (кг/м)

ρ – плостность стали 7850 кг/м 3

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock detector