كثافة الفولاذ بالكيلو جرام / م 3. الكربون وسبائك الفولاذ

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

الصلب هو أكثر المواد المعدنية شيوعًا في الصناعة ، على أساس صنع الهياكل والأدوات ذات الخصائص المرغوبة. اعتمادًا على الغرض من هذه المادة ، تتغير العديد من خواصها الفيزيائية ، بما في ذلك الكثافة. في هذه المقالة ، سننظر في كثافة الصلب بالكيلو جرام / م 3.

ما هو الفولاذ وما هو شكله؟

قبل إعطاء جداول حول كثافة الفولاذ بالكيلو جرام / م 3 ، دعنا نتعرف على المادة نفسها. الصلب في علم المعادن هو سبيكة من الحديد بالكربون ، لا يتعدى محتواها 2.1 في المائة الذرية. إذا كان هناك المزيد من الكربون ، يبدأ الجرافيت في التكون في النظام ، مما يؤدي إلى تغيير حاد في خصائص السبيكة. على وجه الخصوص ، تزداد صلابته وهشاشته ، وتنخفض اللدونة. إذا كان هناك أكثر من 2.1٪ كربون ، فإن السبيكة تسمى الحديد الزهر.

الشيء الرئيسي الذي يجب فهمه هو أن الفولاذ عبارة عن سبيكة من الحديد مع عناصر أخرى تعمل بمثابة شوائب. إذا أصبح الحديد مكونًا غير أساسي ،فهذه السبيكة ليست فولاذية.

الفولاذ مختلفة جدا. وبالتالي ، يؤدي المحتوى المنخفض من الكربون إلى تكوين فئة من المواد الإنشائية. يشكل محتواه العالي فئة من فولاذ الأدوات. بالإضافة إلى الكربون ، هناك مواد ممزوجة بعناصر مختلفة. على سبيل المثال ، تؤدي إضافة أكثر من 13٪ من الكروم إلى تكوين مواد غير قابلة للصدأ ، ويشكل المحتوى الكبير من الموليبدينوم والتنغستن فئة من قطع الفولاذ.

ما الذي يحدد كثافة الفولاذ؟

هناك عدد من العوامل التي تحدد كثافة الفولاذ بالكيلو جرام / م 3. وتشمل هذه ما يلي:

• كثافة الحديد نفسها لشبكة بلورية معينة ؛
• كمية ونوع الشوائب ؛
• وجود الأطوار

من بين هذه العوامل ، الأول هو الأهم ، حيث أن الحديد هو أساس السبائك قيد الدراسة. كما هو معروف ، يمكن أن توجد في شبكتين بلوريتين: bcc (مكعب محوره الجسم) و fcc (مكعب محوره الوجه).

النوع الأول من الشبكة يشكل ما يسمى بالفولاذ الحديدي ، والثاني - الأوستنيتي. تكون شبكة fcc معبأة بشكل وثيق ، بينما تكون شبكة bcc أكثر مرونة في تعبئة الذرات. ومع ذلك ، فإن كثافة الفولاذ الحديدي أعلى بشكل عام من كثافة الفولاذ الأوستنيتي. السبب في ذلك بسيط ، والحقيقة هي أن fcc عبارة عن هيكل مستقر فقط عند درجات حرارة عالية للحديد النقي ، وكل المعادن تتمدد بشكل كبير عند تسخينها. هذا الأخير يؤدي إلى انخفاض في الكثافة

فولاذ كربوني

ما هي كثافة الكربون الصلب؟ بشكل عام ، يمكننا القول أنها أقل قليلاً من كثافة حديد BCC النقي (7874 كجم / م3). يرجع هذا الانخفاض الطفيف إلى حقيقة أن الكربون الموجود في الشبكة المخفية يحتل مسام ثماني السطوح. كثافة الكربون نفسه في هياكل الألماس والجرافيت منخفضة جدًا ، لذا فإن إضافته إلى الحديد تقلل من متوسط كثافته. نظرًا لأن ذرات الكربون تحتل مسامًا كبيرة من ثماني السطوح ، فإنها تزيد قليلاً من متوسط معامل الشبكة ، مما يؤثر على انخفاض طفيف في المعلمة المدروسة. يوجد أدناه جدول كثافة الفولاذ بالكيلو جرام / م 3 ، حسب الدرجة ودرجة الحرارة.

سبائك الصلب

كما ذكرنا ، تشمل هذه السبائك المصنوعة من الحديد والتي تحتوي ، بالإضافة إلى الكربون ، على عناصر أخرى ، مثل الكروم والنيكل والتنغستن والفاناديوم وما إلى ذلك. وبالتالي ، فإن كثافة الفولاذ المقاوم للصدأ 12X18H9 ، الذي يحتوي ، بالإضافة إلى الكروم ، والنيكل ، في درجة حرارة الغرفة هي 7900 كجم / م3، وهي أعلى من تلك الموجودة في حديد BCC النقي. إذا لم يكن هناك نيكل في "الفولاذ المقاوم للصدأ" ، فإن كثافته ستكون أقل من كثافة الحديد النقي ، لأن ذرة الكروم أخف من الحديد.

الأكثر كثافة هي الفولاذ عالي السرعة. أنها تحتوي على كميات كبيرة من المعادن الثقيلة مثل الموليبدينوم والتنغستن. يمكن أن تصل كثافتها إلى 8800 كجم / م3.