Dichte von Stahl in kg/m3. Kohlenstoff- und legierte Stähle

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Stahl ist der in der Industrie am weitesten verbreitete metallische Werkstoff, auf dessen Grundlage Strukturen und Werkzeuge mit gewünschten Eigenschaften hergestellt werden. Je nach Verwendungszweck dieses Materials ändern sich viele seiner physikalischen Eigenschaften, einschließlich der Dichte. In diesem Artikel werden wir betrachten, welcher Stahl eine Dichte in kg / m3 hat.

Was ist Stahl und wie ist er beschaffen?

Bevor wir Tabellen zur Dichte von Stahl in kg / m3 geben, machen wir uns mit dem Material selbst vertraut. Stahl in der Metallurgie ist eine Legierung aus Eisen mit Kohlenstoff, deren Geh alt 2,1 Atomprozent nicht überschreitet. Wenn mehr Kohlenstoff vorhanden ist, beginnt sich im System Graphit zu bilden, was zu einer starken Änderung der Eigenschaften der Legierung führt. Insbesondere nimmt die Härte und Sprödigkeit zu und die Plastizität ab. Bei mehr als 2,1 % Kohlenstoff wird die Legierung als Gusseisen bezeichnet.

Das Wichtigste, was man verstehen muss, ist, dass Stahl eine Legierung aus Eisen mit anderen Elementen ist, die als Verunreinigungen wirken. Wenn Eisen zu einer Nicht-Kernkomponente wird,dann ist diese Legierung kein Stahl.

Stähle sind sehr unterschiedlich. Somit führt ein niedriger Kohlenstoffgeh alt zur Bildung einer Klasse von Strukturmaterialien. Sein höherer Geh alt bildet eine Klasse von Werkzeugstählen. Neben Kohlenstoff gibt es Materialien, die mit verschiedenen Elementen legiert sind. Zum Beispiel führt die Zugabe von mehr als 13 % Chrom zur Bildung rostfreier Materialien, und ein hoher Geh alt an Molybdän und Wolfram bildet eine Klasse von Schneidstählen.

Was bestimmt die Dichte von Stahl?

Es gibt eine Reihe von Faktoren, die die Dichte von Stahl in kg/m3 bestimmen. Dazu gehören die folgenden:

• Dichte des Eisens selbst für ein gegebenes Kristallgitter;
• Menge und Art der Verunreinigungen;
• das Vorhandensein von Phasen.

Von diesen Faktoren ist der erste der wichtigste, da Eisen die Basis der betrachteten Legierungen ist. Es kann bekanntlich in zwei Kristallgittern existieren: bcc (kubisch raumzentriert) und fcc (kubisch flächenzentriert).

Der erste Gittertyp bildet die sogenannten ferritischen Stähle, der zweite - austenitisch. Das fcc-Gitter ist dicht gepackt, während das bcc-Gitter eine lockerere Atompackung ist. Allerdings ist die Dichte von ferritischen Stählen im Allgemeinen höher als die von austenitischen. Der Grund dafür ist einfach, Tatsache ist, dass fcc für reines Eisen nur bei hohen Temperaturen eine stabile Struktur ist und sich alle Metalle bei Erwärmung stark ausdehnen. Letzteres führt zu einem Dichteabfall.

Kohlenstoffstähle

Wie hoch ist die Dichte von Kohlenstoffstahl? Im Allgemeinen können wir sagen, dass es etwas niedriger ist als die Dichte von reinem BCC-Eisen (7874 kg/m3). Diese leichte Abnahme ist darauf zurückzuführen, dass Kohlenstoff im bcc-Gitter oktaedrische Poren besetzt. Die Dichte von Kohlenstoff selbst in den Strukturen von Diamant und Graphit ist sehr gering, so dass seine Zugabe zu Eisen seine durchschnittliche Dichte verringert. Da Kohlenstoffatome große oktaedrische Poren besetzen, erhöhen sie leicht den durchschnittlichen Gitterparameter, was eine leichte Abnahme des betrachteten Parameters bewirkt. Nachfolgend finden Sie eine Tabelle der Stahldichte in kg / m3, abhängig von der Sorte und Temperatur.

legierte Stähle

Dazu gehören wie erwähnt alle Eisenbasislegierungen, die neben Kohlenstoff weitere Elemente wie Chrom, Nickel, Wolfram, Vanadium usw. enth alten. So beträgt die Dichte von Edelstahl 12X18H9, der neben Chrom Nickel enthält, bei Raumtemperatur 7900 kg/m³3, was höher ist als die von reinem BCC-Eisen. Wenn der "Edelstahl" kein Nickel enthält, ist seine Dichte geringer als die von reinem Eisen, da das Chromatom leichter als Eisen ist.

Die dichtesten sind Schnellarbeitsstähle. Sie enth alten große Mengen an Schwermetallen wie Molybdän und Wolfram. Ihre Dichte kann 8800 kg/m² erreichen3.