Плотность нержавеющей стали играет важную роль в выборе материала для инженерного проектирования и контроля качества. Плотность нержавеющей стали находится в диапазоне 7.5–8.0 г/см³ (0.27–0.29 фунта/куб. дюйм), в зависимости от состава.
Например, нержавеющая сталь 304, широко используемый сплав с 18% хрома и 8% никеля, имеет плотность около 7.93 г/см³. Для сравнения, нержавеющая сталь 316, которая содержит 16-18% хрома, 10-14% никеля и 2-3% молибдена, имеет немного более высокую плотность 7.98 г/см³ из-за своего состава.
Содержание:
Ключевые факторы, влияющие на плотность нержавеющей стали
Плотность нержавеющей стали зависит от многих факторов, включая легирующие элементы, процесс производства, микроструктуру и т. д.
Состав легирования
Нержавеющая сталь, содержащая металл высокой плотности, будет иметь более высокую плотность; если она обладает высоким процентным содержанием никеля или молибдена, она будет иметь более высокую плотность. Нержавеющая сталь 410 содержит от 11 до 13% хрома и имеет относительно более низкую плотность около 7800 кг/м³, чем аустенитная сталь из-за отсутствия никеля.
Производственный процесс
Плотность нержавеющей стали также зависит от процесса ее производства. Например, спеченная нержавеющая сталь, изготовленная порошковая металлургия имеет пористую структуру, что снижает его общую плотность.
микроструктура
Плотность нержавеющей стали напрямую зависит от фаз и расположения атомов в ее микроструктуре. Например, аустенитные нержавеющие стали имеют гранецентрированную кубическую (ГЦК) кристаллическую структуру. ГЦК-структура демонстрирует более плотно упакованное расположение атомов, что приводит к более высокой плотности. Напротив, ферритные и мартенситные нержавеющие стали имеют объемно-центрированную кубическую (ОЦК) структуру, которая менее плотно упакована. Это приводит к незначительно более низкой плотности по сравнению с аустенитными марками.
Как рассчитать плотность нержавеющей стали?
Для точного расчета плотности нержавеющей стали, прежде всего, измеряется масса образца. Это делается с помощью цифровых весов с точностью не менее 0.01 г. Теперь выполняется расчет объема. Для образцов с правильной геометрией объем можно определить путем измерения размеров и применения геометрических формул.
Для нерегулярных форм используйте принцип Архимеда. В качестве альтернативы можно использовать жидкостный или газовый пикнометр для измерения объема с точностью 0.02–0.03%. Вы также можете измерить объем с помощью гамма-денситометрии, которая подходит для неразрушающих крупномасштабных приложений. Когда известны и масса, и объем, используйте формулу для получения плотности: ρ = m/v
Преобразование плотности нержавеющей стали
В зависимости от промышленных требований плотность нержавеющей стали можно преобразовать в различные единицы измерения.
Вот как мы получаем плотность нержавеющей стали в фунтах на дюйм3
| Преобразование единиц измерения | Фактор общения | Результат (для 7.75 г/см³) |
|---|---|---|
| г/см³ → кг/м³ | × 1000 | 7750 кг / м³ |
| г/см³ → фунт/дюйм³ | × 0.036127 | 0.280 фунт / дюйм³ |
| г/см³ → фунт/фут³ | × 62.43 | 484 фунт / фут³ |
Плотность марок нержавеющей стали
В зависимости от состава и легирующих материалов плотность нержавеющей стали варьируется.
Нержавеющая сталь 304 против 316
| недвижимость | 304 из нержавеющей стали | 316 из нержавеющей стали |
|---|---|---|
| Плотность (г / см³) | 7.93 g / cm³ | 7.98 g / cm³ |
| Состав | 18% Cr, 8% Ni | 16–18 % Cr, 10–14 % Ni, 2–3 % Mo. |
| Устойчивость к коррозии | Хорошая стойкость к окислению и коррозии | Превосходная устойчивость, особенно к хлоридам |
| Прочность и долговечность | Высокая прочность на разрыв, широко используется в строительных конструкциях | Более прочный в экстремальных условиях, идеально подходит для морской и химической промышленности |
| общие приложения | Кухонные принадлежности, пищевая промышленность, архитектурное применение | Судовое, медицинское и химическое оборудование |
В следующей таблице приведена плотность различных марок нержавеющей стали.
| Тип из нержавеющей стали | Примеры оценок | Плотность (г / см³) | Плотность (кг / м³) | Плотность (фунт/дюйм³) |
|---|---|---|---|---|
| Аустенитная нержавеющая сталь | 304, 316, 310, 321, 904л | 7.90 – 8.00 | 7900 – 8000 | 0.286 – 0.289 |
| Ферритная нержавеющая сталь | 409, 430, 439, 444 | 7.70 – 7.80 | 7700 – 7800 | 0.278 – 0.282 |
| Мартенситная нержавеющая сталь | 410, 420, 431, 440С | 7.65 – 7.80 | 7650 – 7800 | 0.276 – 0.282 |
| Дуплекс из нержавеющей стали | 2205, 2507, ЛДКС 2101 | 7.80 – 7.85 | 7800 – 7850 | 0.282 – 0.284 |
Плотность нержавеющей стали по сравнению с алюминием
Вот сравнение плотности нержавеющей стали и алюминия.
Плотность массы и структурные последствия
Алюминий имеет меньшую плотность по сравнению со сталью. Например, его сплав 6061-T6 показывает плотность 2.70 г/смXNUMX, что составляет одну треть плотности стали. Благодаря своей низкой плотности Al считается идеальным для изготовления легких компонентов.
Влияние легирующих элементов
Высокая плотность стали обусловлена ее легирующими элементами, такими как хром, никель и молибден. Напротив, алюминиевые сплавы содержат медь и магний, которые имеют более низкую плотность.
Практическое применение
Прочность и долговечность
Высокоплотные нержавеющие стали, такие как 304, 316, обладают превосходной механической прочностью. Эти стали считаются идеальными для структурных применений, таких как производство тяжелого оборудования и несущих компонентов.
Вес Соображения
Для легких конструкций предпочтительны марки с меньшей плотностью, такие как ферритная нержавеющая сталь.
Тепловые и электрические свойства
Плотность нержавеющей стали также влияет на ее тепловое расширение и проводимость. Эти свойства влияют на пригодность для теплообменников, трубопроводов и электрических шкафов.
FAQ
1. Какова плотность нержавеющей стали 17-4 PH?
Плотность нержавеющей стали 17-4 PH составляет от 7.80 до 7.90 г/см³. Это дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь, известная своей высокой прочностью и коррозионной стойкостью.
2. Какова плотность нержавеющей стали 18-8?
Нержавеющая сталь 18-8 имеет плотность 7.93 г/см³ (7,930 кг/м³ или 0.286 фунта/дюйм³) и широко используется в коррозионно-стойких изделиях.
3. Какова плотность нержавеющей стали 15-5 PH?
Нержавеющая сталь 15-5 PH имеет плотность 7.80 г/см³ (7,800 кг/м³ или 0.282 фунта/дюйм³).