Tērauda blīvums kg/m3. Oglekļa un leģētie tēraudi

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Tērauds ir nozarē visizplatītākais metāliskais materiāls, uz kura bāzes tiek izgatavotas konstrukcijas un instrumenti ar vēlamām īpašībām. Atkarībā no šī materiāla nolūka mainās daudzas tā fizikālās īpašības, tostarp blīvums. Šajā rakstā mēs apsvērsim, kāds tērauda blīvums ir kg/m3.

Kas ir tērauds un kāds tas ir?

Pirms sniegt tabulas par tērauda blīvumu kg/m3, iepazīsimies ar pašu materiālu. Tērauds metalurģijā ir dzelzs sakausējums ar oglekli, kura saturs nepārsniedz 2,1 atomprocentu. Ja oglekļa ir vairāk, tad sistēmā sāk veidoties grafīts, kas izraisa krasas sakausējuma īpašību izmaiņas. Jo īpaši palielinās tā cietība un trauslums, un samazinās plastiskums. Ja oglekļa ir vairāk nekā 2,1%, sakausējumu sauc par čugunu.

Galvenais, kas jāsaprot, ir tas, ka tērauds ir dzelzs sakausējums ar citiem elementiem, kas darbojas kā piemaisījumi. Ja dzelzs kļūst par blakuskomponentu,tad šis sakausējums nav tērauds.

Tēraudi ir ļoti dažādi. Tādējādi zems oglekļa saturs noved pie strukturālo materiālu klases veidošanās. Tā augstākais saturs veido instrumentu tēraudu klasi. Papildus ogleklim ir materiāli, kas leģēti ar dažādiem elementiem. Piemēram, pievienojot vairāk nekā 13% hroma, veidojas nerūsējoši materiāli, un liels molibdēna un volframa saturs veido griešanas tēraudu klasi.

Kas nosaka tērauda blīvumu?

Ir vairāki faktori, kas nosaka tērauda blīvumu kg/m3. Tajos ietilpst:

• pašas dzelzs blīvums noteiktam kristālrežģim;
• piemaisījumu daudzums un veids;
• fāžu klātbūtne.

No šiem faktoriem pirmais ir vissvarīgākais, jo tieši dzelzs ir aplūkojamo sakausējumu pamatā. Kā zināms, tas var pastāvēt divos kristālrežģos: bcc (uz ķermeni centrēts kubs) un fcc (uz sejas centrēts kubs).

Pirmais režģa veids veido tā sauktos ferīta tēraudus, otrais - austenītu. Fcc režģis ir cieši iesaiņots, savukārt bcc režģis ir brīvāks atomu iesaiņojums. Tomēr ferīta tēraudu blīvums parasti ir lielāks nekā austenīta tēraudiem. Iemesls tam ir vienkāršs, fakts ir tāds, ka fcc ir stabila struktūra tikai augstās temperatūrās tīram dzelzs gadījumā, un visi metāli karsējot ļoti izplešas. Pēdējais noved pie blīvuma samazināšanās.

Oglekļa tēraudi

Kāds ir oglekļa tērauda blīvums? Kopumā mēs varam teikt, ka tas ir nedaudz zemāks par tīras BCC dzelzs blīvumu (7874 kg/m3). Šis nelielais samazinājums ir saistīts ar faktu, ka ogleklis bcc režģī aizņem oktaedriskas poras. Paša oglekļa blīvums dimanta un grafīta struktūrās ir ļoti zems, tāpēc tā pievienošana dzelzs samazina tā vidējo blīvumu. Tā kā oglekļa atomi aizņem lielas oktaedriskas poras, tie nedaudz palielina vidējo režģa parametru, kas ietekmē nelielu aplūkojamā parametra samazināšanos. Zemāk ir tabula ar tērauda blīvumu kg/m3 atkarībā no markas un temperatūras.

Leģētie tēraudi

Kā minēts, tie ietver visus dzelzs sakausējumus, kas papildus ogleklim satur citus elementus, piemēram, hromu, niķeli, volframu, vanādiju utt. Tādējādi nerūsējošā tērauda 12X18H9, kas papildus hromam satur niķeli, blīvums istabas temperatūrā ir 7900 kg/m3, kas ir augstāks nekā tīra BCC dzelzs blīvums. Ja "nerūsējošajā tēraudā" nav niķeļa, tā blīvums būs mazāks nekā tīrā dzelzs blīvums, jo hroma atoms ir vieglāks par dzelzi.

Blīvākie ir ātrgriezējtēraudi. Tie satur lielu daudzumu smago metālu, piemēram, molibdēna un volframa. To blīvums var sasniegt 8800 kg/m3.