Gustoća čelika u kg/m3. Ugljični i legirani čelici

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Čelik je najčešći metalni materijal u industriji, na osnovu kojeg se izrađuju konstrukcije i alati željenih svojstava. Ovisno o namjeni ovog materijala, mijenjaju se mnoga njegova fizička svojstva, uključujući gustinu. U ovom članku ćemo razmotriti koji čelik ima gustinu u kg / m3.

Šta je čelik i kakav je?

Pre nego što damo tabele o gustoći čelika u kg/m3, hajde da se upoznamo sa samim materijalom. Čelik u metalurgiji je legura željeza sa ugljikom, čiji sadržaj ne prelazi 2,1 atomski postotak. Ako ima više ugljika, tada se u sistemu počinje formirati grafit, što dovodi do nagle promjene svojstava legure. Posebno se povećava njegova tvrdoća i lomljivost, a smanjuje se plastičnost. Ako ima više od 2,1% ugljika, tada se legura naziva liveno gvožđe.

Glavna stvar koju treba razumjeti je da je čelik legura željeza s drugim elementima koji djeluju kao nečistoće. Ako gvožđe postane neosnovna komponenta,onda ova legura nije čelik.

Čelici su veoma različiti. Dakle, nizak sadržaj ugljika dovodi do formiranja klase strukturnih materijala. Njegov veći sadržaj čini klasu alatnih čelika. Osim ugljika, postoje i materijali legirani raznim elementima. Na primjer, dodavanje više od 13% hroma dovodi do stvaranja nerđajućih materijala, a veliki sadržaj molibdena i volframa formira klasu čelika za rezanje.

Šta određuje gustinu čelika?

Postoji niz faktora koji određuju gustinu čelika u kg/m3. To uključuje sljedeće:

• gustina samog gvožđa za datu kristalnu rešetku;
• količina i vrsta nečistoća;
• prisustvo faza.

Od ovih faktora, prvi je najvažniji, jer je gvožđe osnova legura koje se razmatraju. Kao što je poznato, on može postojati u dvije kristalne rešetke: bcc (kubika usmjerena na tijelo) i fcc (kubika usmjerena na lice).

Prva vrsta rešetke formira takozvane feritne čelike, druga - austenitna. Fcc rešetka je blisko zbijena, dok je bcc rešetka labavije pakovanje atoma. Međutim, gustoća feritnih čelika je općenito veća od gustoće austenitnih. Razlog za to je jednostavan, činjenica je da je fcc stabilna struktura samo na visokim temperaturama za čisto željezo, a svi metali se jako šire kada se zagrijavaju. Ovo posljednje dovodi do pada gustine.

Ugljenični čelici

Koja je gustina ugljeničnog čelika? Generalno, možemo reći da je nešto niža od gustine čistog BCC gvožđa (7874 kg/m3). Ovo blago smanjenje je zbog činjenice da ugljik u bcc rešetki zauzima oktaedarske pore. Gustoća samog ugljika u strukturama dijamanta i grafita je vrlo niska, pa njegov dodatak željezu smanjuje njegovu prosječnu gustoću. Budući da atomi ugljika zauzimaju velike oktaedarske pore, oni neznatno povećavaju prosječni parametar rešetke, što utiče na blago smanjenje razmatranog parametra. Ispod je tabela gustoće čelika u kg/m3, u zavisnosti od vrste i temperature.

Legurani čelici

Kao što je spomenuto, ovo uključuje sve legure na bazi željeza koje, osim ugljika, sadrže i druge elemente, kao što su hrom, nikl, volfram, vanadijum, itd. Tako je gustina nerđajućeg čelika 12X18H9, koji sadrži, pored hroma, nikal, na sobnoj temperaturi 7900 kg/m3, što je više od čistog BCC gvožđa. Ako u "nerđajućem čeliku" nema nikla, tada će njegova gustina biti manja od gustine čistog gvožđa, pošto je atom hroma lakši od gvožđa.

Najgušći su brzorezni čelici. Sadrže velike količine teških metala kao što su molibden i volfram. Njihova gustina može doseći 8800 kg/m3.