Die Dichte von Edelstahl ist ein wichtiger Faktor bei der Materialauswahl für Konstruktion und Qualitätskontrolle. Die Dichte von Edelstahl liegt im Bereich von 7.5 bis 8.0 g/cm³ (0.27 bis 0.29 lb/cu in), abhängig von der Zusammensetzung.
Beispielsweise hat Edelstahl 304, eine weit verbreitete Legierung mit 18 % Chrom und 8 % Nickel, eine Dichte von etwa 7.93 g/cm³. Im Vergleich dazu hat Edelstahl 316, der 16–18 % Chrom, 10–14 % Nickel und 2–3 % Molybdän enthält, aufgrund seiner Zusammensetzung eine etwas höhere Dichte von 7.98 g/cm³.
Inhalte
Wichtige Faktoren, die die Dichte von Edelstahl beeinflussen
Die Dichte von Edelstahl hängt von vielen Faktoren ab, darunter Legierungselemente, Herstellungsverfahren, Mikrostruktur usw.
Legierungszusammensetzung
Edelstahl mit hoher Metalldichte hat eine höhere Dichte; wenn er einen hohen Nickel- oder Molybdänanteil aufweist, ist seine Dichte höher. Edelstahl 410 enthält 11 bis 13 % Chrom und hat aufgrund des fehlenden Nickels eine relativ geringere Dichte von etwa 7800 kg/m³ als austenitischer Stahl.
Herstellungsprozess
Die Dichte von Edelstahl wird auch durch den Herstellungsprozess beeinflusst. Beispielsweise wird gesinterter Edelstahl von Pulvermetallurgie hat eine poröse Struktur, die seine Gesamtdichte verringert.
Mikrostruktur
Die Dichte von Edelstahl wird direkt von den Phasen und der Anordnung der Atome in seiner Mikrostruktur beeinflusst. Beispielsweise haben austenitische Edelstähle eine kubisch-flächenzentrierte (FCC) Kristallstruktur. Die FCC-Struktur weist eine dichter gepackte Atomanordnung auf, was zu einer höheren Dichte führt. Im Gegensatz dazu haben ferritische und martensitische Edelstähle eine kubisch-raumzentrierte (BCC) Struktur, die weniger dicht gepackt ist. Dies führt zu geringfügig geringeren Dichten im Vergleich zu austenitischen Sorten.
Wie berechnet man die Dichte von Edelstahl?
Um die Dichte von Edelstahl präzise zu berechnen, wird zunächst die Masse der Probe gemessen. Dies geschieht mithilfe einer Digitalwaage mit einer Genauigkeit von mindestens 0.01 g. Anschließend erfolgt die Volumenberechnung. Bei Proben mit regelmäßiger Geometrie kann das Volumen durch Messen der Abmessungen und Anwenden geometrischer Formeln bestimmt werden.
Für unregelmäßige Formen eignet sich das Archimedische Prinzip. Alternativ kann ein Flüssigkeits- oder Gaspyknometer zur Volumenmessung mit Genauigkeiten von 0.02–0.03 % verwendet werden. Volumen lässt sich auch mittels Gammastrahlendensitometrie messen, die sich für zerstörungsfreie, groß angelegte Anwendungen eignet. Sind Masse und Volumen bekannt, lässt sich die Dichte mit der Formel ρ = m/v berechnen.
Edelstahldichte-Umrechnung
Je nach industriellen Anforderungen kann die Dichte von Edelstahl in verschiedene Einheiten umgerechnet werden.
So erhalten wir die Dichte von Edelstahl in lb in3
| Unit Conversion | Umrechnungsfaktor | Ergebnis (für 7.75 g/cm³) |
|---|---|---|
| g/cm³ → kg/m³ | × 1000 | 7750 kg / m³ |
| g/cm³ → lb/in³ | × 0.036127 | 0.280 lb / in³ |
| g/cm³ → lb/ft³ | × 62.43 | 484 lb/ft³ |
Dichte von Edelstahlsorten
Je nach Zusammensetzung und Legierungsmaterialien variiert die Massendichte von Edelstahl.
304 gegenüber 316 Edelstahl
| Immobilien | 304 rostfreier Stahl | 316 rostfreier Stahl |
|---|---|---|
| Dichte (g / cm³) | 7.93 g / cm³ | 7.98 g / cm³ |
| Zusammensetzung | 18 % Cr, 8 % Ni | 16–18 % Cr, 10–14 % Ni, 2–3 % Mo |
| Korrosionsbeständigkeit | Gute Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit | Überragende Beständigkeit, insbesondere gegen Chloride |
| Festigkeit & Haltbarkeit | Hohe Zugfestigkeit, häufig in strukturellen Anwendungen verwendet | Stärker unter extremen Bedingungen, ideal für die Schifffahrts- und Chemieindustrie |
| Allgemeine Anwendungen | Küchengeschirr, Lebensmittelverarbeitung, architektonische Verwendung | Ausrüstung für die Schifffahrt, Medizin und chemische Verarbeitung |
Die folgende Tabelle zeigt die Dichte verschiedener Edelstahlsorten.
| Edelstahltyp | Notenbeispiele | Dichte (g / cm³) | Dichte (kg / m³) | Dichte (lb/in³) |
|---|---|---|---|---|
| Austenitischem Edelstahl | 304, 316, 310, 321, 904L | 7.90 - 8.00 | 7900 - 8000 | 0.286 - 0.289 |
| Ferritischer Edelstahl | 409, 430, 439, 444 | 7.70 - 7.80 | 7700 - 7800 | 0.278 - 0.282 |
| Martensitischer Edelstahl | 410, 420, 431, 440C | 7.65 - 7.80 | 7650 - 7800 | 0.276 - 0.282 |
| Duplex-Edelstahl | 2205, 2507, LDX 2101 | 7.80 - 7.85 | 7800 - 7850 | 0.282 - 0.284 |
Dichte von Edelstahl im Vergleich zu Aluminium
Hier ist der Vergleich der Dichte von Edelstahl und Aluminium
Massendichte und strukturelle Auswirkungen
Aluminium hat im Vergleich zu Stahl eine geringere Dichte. Beispielsweise weist die Legierung 6061-T6 eine Dichte von 2.70 g/cm auf, was einem Drittel der Dichte von Stahl entspricht. Aufgrund seiner geringen Dichte gilt Aluminium als ideal für die Herstellung von Leichtbauteilen.
Einfluss von Legierungselementen
Die hohe Dichte von Stahl ist auf seine Legierungselemente wie Chrom, Nickel und Molybdän zurückzuführen. Aluminiumlegierungen enthalten dagegen Kupfer und Magnesium, die eine geringere Dichte aufweisen.
Praktische Anwendungen
Festigkeit und Haltbarkeit
Hochdichte Edelstähle wie 304 und 316 bieten eine hervorragende mechanische Festigkeit. Diese Stähle eignen sich ideal für strukturelle Anwendungen wie die Herstellung von Schwermaschinen und tragenden Komponenten.
Überlegungen zum Gewicht
Für Leichtbauanwendungen werden Güten mit geringerer Dichte wie ferritischer Edelstahl bevorzugt.
Thermische und elektrische Eigenschaften
Die Gewichtsdichte von Edelstahl beeinflusst auch seine Wärmeausdehnung und Leitfähigkeit. Diese Eigenschaften beeinflussen die Eignung für Wärmetauscher, Rohrleitungen und elektrische Gehäuse.
FAQ
1. Wie hoch ist die Dichte von 17-4 PH-Edelstahl?
Die Dichte von Edelstahl 17-4 PH beträgt 7.80 bis 7.90 g/cm³. Es handelt sich um einen ausscheidungshärtenden Edelstahl, der für seine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bekannt ist.
2. Wie hoch ist die Dichte von Edelstahl 18-8?
Edelstahl 18-8 hat eine Dichte von 7.93 g/cm³ (7,930 kg/m³ oder 0.286 lb/in³) und wird häufig in korrosionsbeständigen Anwendungen eingesetzt.
3. Wie hoch ist die Dichte von 15-5 PH-Edelstahl?
Edelstahl 15-5 PH hat eine Dichte von 7.80 g/cm³ (7,800 kg/m³ oder 0.282 lb/in³).