Dichtheid van staal in kg/m3. Koolstof en gelegeerd staal

2025 Auteur: Howard Calhoun | calhoun@techconfronts.com. Laatst gewijzigd: 2025-01-24 13:22

Staal is het meest voorkomende metallische materiaal in de industrie, op basis waarvan constructies en gereedschappen met gewenste eigenschappen worden gemaakt. Afhankelijk van het doel van dit materiaal, veranderen veel van zijn fysieke eigenschappen, waaronder dichtheid. In dit artikel zullen we bekijken welk staal een dichtheid heeft in kg / m3.

Wat is staal en hoe is het?

Voordat we tabellen geven over de dichtheid van staal in kg / m3, laten we eerst kennis maken met het materiaal zelf. Staal in de metallurgie is een legering van ijzer met koolstof, waarvan het geh alte niet hoger is dan 2,1 atoomprocent. Als er meer koolstof is, begint zich grafiet in het systeem te vormen, wat leidt tot een scherpe verandering in de eigenschappen van de legering. In het bijzonder nemen de hardheid en broosheid toe en neemt de plasticiteit af. Als er meer dan 2,1% koolstof is, wordt de legering gietijzer genoemd.

Het belangrijkste om te begrijpen is dat staal een legering is van ijzer met andere elementen die als onzuiverheden fungeren. Als ijzer een niet-kerncomponent wordt,dan is deze legering geen staal.

Staal is heel anders. Een laag koolstofgeh alte leidt dus tot de vorming van een klasse structurele materialen. Het hogere geh alte vormt een klasse gereedschapsstaal. Naast koolstof zijn er materialen gelegeerd met verschillende elementen. Het toevoegen van meer dan 13% chroom leidt bijvoorbeeld tot de vorming van roestvrije materialen, en een groot geh alte aan molybdeen en wolfraam vormt een klasse van snijstaal.

Wat bepa alt de dichtheid van staal?

Er zijn een aantal factoren die de dichtheid van staal in kg/m3 bepalen. Deze omvatten het volgende:

• dichtheid van ijzer zelf voor een bepaald kristalrooster;
• hoeveelheid en type onzuiverheden;
• de aanwezigheid van fasen.

Van deze factoren is de eerste de belangrijkste, aangezien het ijzer is dat de basis vormt van de legeringen in kwestie. Zoals bekend kan het bestaan in twee kristalroosters: bcc (lichaamsgecentreerd kubisch) en fcc (vlakgecentreerd kubisch).

Het eerste type rooster vormt de zogenaamde ferritische staalsoorten, de tweede - austenitische. Het fcc-rooster is dicht opeengepakt, terwijl het bcc-rooster een lossere pakking van atomen is. De dichtheid van ferritische staalsoorten is echter over het algemeen hoger dan die van austenitische. De reden hiervoor is simpel, het feit is dat fcc alleen bij hoge temperaturen een stabiele structuur is voor puur ijzer, en alle metalen zetten enorm uit bij verhitting. Dit laatste leidt tot een daling van de dichtheid.

Koolstofstaal

Wat is de dichtheid van koolstofstaal? Over het algemeen kunnen we zeggen dat het iets lager is dan de dichtheid van puur BCC-ijzer (7874 kg/m3). Deze lichte afname is te wijten aan het feit dat koolstof in het bcc-rooster de octaëdrische poriën inneemt. De dichtheid van koolstof zelf in de structuren van diamant en grafiet is erg laag, dus de toevoeging aan ijzer vermindert de gemiddelde dichtheid. Omdat koolstofatomen grote octaëdrische poriën bezetten, verhogen ze de gemiddelde roosterparameter enigszins, wat een lichte afname van de beschouwde parameter beïnvloedt. Hieronder vindt u een tabel met staaldichtheid in kg/m3, afhankelijk van de kwaliteit en temperatuur.

Gelegeerd staal

Zoals vermeld, omvatten deze legeringen op ijzerbasis die, naast koolstof, andere elementen bevatten, zoals chroom, nikkel, wolfraam, vanadium, enzovoort. Zo is de dichtheid van roestvrij staal 12X18H9, dat naast chroom ook nikkel bevat, bij kamertemperatuur 7900 kg/m3, wat hoger is dan die van zuiver BCC-ijzer. Als er geen nikkel in het "roestvrij staal" zit, zal de dichtheid lager zijn dan die van puur ijzer, omdat het chroomatoom lichter is dan ijzer.

De dichtste zijn hogesnelheidsstaalsoorten. Ze bevatten grote hoeveelheden zware metalen zoals molybdeen en wolfraam. Hun dichtheid kan 8800 kg/m bereiken3.