Удельный вес стали. Удельная теплоемкость стали. Теплоемкость нержавеющей стали

Удельная теплоемкость стали: таблицы при различных температурах

thermalinfo.ru

Удельная теплоемкость стали | Металлообработка

Понятие удельной теплоемкости и характеристики стали

Удельная теплоемкость – важный параметр, определяющий характеристики стали. Он показывает количество тепла, которое нужно затратить на нагрев килограмма сплава на 1 градус. На теплоемкость влияют разные особенности стали, что особо важно при изготовлении металлоконструкций.

Под удельной теплоемкостью стали понимается количество тепла, необходимое для увеличения температуры одного килограмма вещества ровно на один градус. В равной степени может использоваться и шкала Цельсия, и Кельвина.

На теплоемкость влияют многочисленные факторы:

• агрегатное состояние нагреваемого вещества;
• атмосферное давление;
• способ нагрева;
• тип стали.

В частности высоколегированные стали содержат большие объемы углеродов, относятся к тугоплавким. Соответственно, чтобы нагреть на один градус необходимо больше тепла, чем стандартные 460 Дж/(кг*К). Низколегированные стали нагреваются быстрее и легче. Максимальное количество тепла и энергии необходимо для нагрева жаропрочных материалов, с антикоррозийной обработкой.

Расчет теплоемкости производится для каждого конкретного случая. Необходимо учитывать и то, что с повышением температуры нагреваемого вещества меняется его теплоемкость.

Удельная теплоемкость важна при проведении индукционной закалки или отпуске деталей из стали, чугуна, композитных материалов. При повышении температуры изделия на определенное количество градусов в структуре происходят фазовые изменения, соответственно, меняется и удельная теплоемкость. Для дальнейшего нагрева потребуются большие/меньшие объемы тепла.

Удельная теплоемкость характеризует не только процесс нагрева стали или композитных материалов, но и их охлаждение. Каждый материал при остывании отдает определенное количество тепла и/или энергии. Удельная теплоемкость позволяет рассчитать, какое количество тепла будет получено при остывании одного килограмма металла на один градус. На теплоотдачу влияют площадь охлаждаемого материала, наличие/отсутствие дополнительной вентиляции.

Как рассчитывают удельную теплоемкость

Рассчитывают удельную теплоемкость чаще по шкале Кельвина. Но благодаря лишь разнице в точке отсчета, показатель можно перевести в градусы Цельсия.

Параметр удельной теплоемкости определяет количество топлива, нужного для нагрева детали до заданной точки. От этого зависит тип и марка стали. Высоколегированный сплав имеет более высокое значение параметра при одинаковой температуре. Низколегированные и углеродистые стали – меньше.

Пример:

Для сравнения, сталь Г13 имеет теплоемкость 0,520 кДж/(кг*град) при температуре в 100оС. Этот сплав высоколегированный, то есть содержит больше хрома, никеля, кремния и других дополнительных элементов. Углеродистая сталь марки 20 при аналогичной температуре имеет удельную теплоемкость 0,460 кДж/(кг*град).

Таким образом, удельная теплоемкость зависит не только от температуры, но и от вида стали. Высоколегированные стали менее устойчивы к образованию трещин, хуже поддается сварке. Тугоплавкость у таких материалов повышена. Эти показатели прямо влияют на цену  металлоконструкции, которые делают из разных марок стали. Устойчивость, легкость, прочность – важнейшие критерии, которые определяются качеством такого сплава.

В таблицах можно наблюдать показатели удельной теплоемкости высоколегированных сталей Г13 и Р18, а также ряда низколегированных сплавов. Диапазоны температур – 50:650оС.

www.zavodsz.ru

Таблица - плотность и удельная теплоемкость марок нержавеющей стали

Вас интересует плотность и удельная теплоемкость нержавеющей стали? Поставщик Авглоб предлагает купить нержавеющую сталь по выгодной цене. Гарантируем своевременную доставку продукции по любому указанному адресу,. Постоянные клиенты могут воспользоваться дисконтными скидками. Цена наилучшая в данном сегменте.

Техническая характеристика

Под удельной теплоемкостью подразумевается количество тепла необходимое, чтобы нагреть материал на 1 градус

Молярная теплоемкость (отношение теплоёмкости к количеству материала). Это — физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать одному молю (данного) вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу. Молярная теплоёмкость обычно обозначается символом иногда без индекса или с другим индексом (характеризующим условия протекания процесса измерения).

Тепло-физические свойства (температура 20°С)

• Плотность: 7700−7900 кг/м³ (7,7 до 7,9 г/см³).
• Удельный вес: 75500−77500 Н/м³ (7700−7900 кгс/м³ в системе МКГСС).
• Температура плавления: 1450−1520 °C.
• Удельная теплота плавления: 84 кДж/кг (20 ккал/кг, 23 Вт·ч/кг).

Коэффициент теплопроводности при температуре 100 °C

Поставка, цена

Вас интересует плотность и удельная теплоемкость нержавеющей стали? Поставщик Авглоб предлагает купить нержавеющую сталь по доступной цене. Цена формируется на основании европейских стандартов производства. Поставщик Авглоб предлагает купить нержавеющий прокат по оптимальной цене оптом либо в розницу.

www.avglob.org

Удельная теплоемкость металлов и сплавов

azbukametalla.ru

Удельная теплоемкость металлов и сплавов

azbukametalla.ru

Удельный вес стали. Удельная теплоемкость стали

Сталью считают сплав железа с другими химическими соединениями. Среди компонентов, входящих в состав, присутствует углерод в количестве 2,14%. Благодаря его наличию сплавы железа приобретают свою прочность. Удельный вес стали равен 75500—77500 Н/м³. В составе сплава иногда могут содержаться легирующие элементы. Удельная теплоемкость стали при 20 °C измеряется в 460 Дж/(кг*°C), или 110 кал/(кг*°C).

Классификация

Существуют различные параметры, в соответствии с которыми характеризуется рассматриваемый материал. Так, например, сталь бывает инструментальной и конструкционной. Быстрорежущий сплав считается одним из видов инструментальной. Существуют также различия и в соответствии с химическим составом. В зависимости от того, какие присутствуют в сплаве элементы, разделяют легированные и углеродистые. Также принята классификация по уровню концентрации углерода. Так, существует три вида сплавов:

1. Низкоуглеродистый. В нем содержание углерода до 0,25%.

2. Сталь среднеуглеродистая. В этом сплаве углерода около 0,25—0,6%.

3. Высокоуглеродистая сталь. В этом сплаве присутствует порядка 0,6—2% углерода.

Аналогичным образом классифицируется и легированная сталь по процентному содержанию легирующих элементов:

1. Низколегированная сталь содержит до 4%.

2. В среднелегированном сплаве присутствует до 11%.

3. Высоколегированная сталь. В ней содержится более 11%.

Сталь производится различными методами и с применением особых технологий. В зависимости от того или иного способа в составе сплава содержатся разные металлические включения. Этот показатель оказывает влияние на удельный вес стали. Классифицируя сплавы по количеству примесей, различают:

1. Смеси обыкновенного качества.

2. Качественные.

3. Высококачественные.

4. Особо качественные.

Существует также классификация в соответствии со структурным составом материала. Например, выпускаются ферритные, бейнитные, аустенитные, перлитные и мартенситные сплавы. Несомненно, структурный состав влияет и на удельный вес стали. Сплавы также разделяются на двухфазные и многофазные. Это зависит от наличия фаз в структуре. Также сплавы классифицируются по характеру затвердевания и степени раскисления. Так, существует спокойная, полуспокойная и кипящая сталь.

Методы производства стали

В качестве сырья для изготовления стали применяется чугун. Наличие большого количества углерода, фосфора и серы в его составе делает его ломким и хрупким. Для переработки одного материала в другой необходимо уменьшить содержание этих веществ до нужной концентрации. При этом изменится и удельный вес стали, и ее свойства. Тот или иной метод производства сплавов предполагает разные способы окисления углерода в чугуне. Чаще всего используются:

1. Мартеновский метод выплавки стали. Надо отметить, что этот вариант в последнее время плохо конкурирует с прочими способами.

2. Конверторный метод. Сегодня большинство видов продукции из стали производится с использованием этой технологии.

3. Электротермический – один из передовых технологических способов получения стали. В результате производимый материал отличается очень высоким качеством.

Конверторный метод

Используя этот технологический способ, избыток чугуна, фосфора и серы окисляют с помощью кислорода. Осуществляется продув под давлением через расплавленный материал в специальной печи. Называется она конвертер. Эта печь имеет форму груши. Во внутренней ее части - футеровка огнеупорным кирпичом. Эта печь отличается высокой мобильностью: может поворачиваться на 360 градусов. Емкость конвертера около 60 тонн. Для футеровки используется, как правило, два типа сырья:

1. Динас – в его состав входит SiO2, который обладает кислотными свойствами.

2. Доломитная масса – MgO и CaO. Она получена из доломитного материала MgCO3*CaCO3, обладающего свойствами оснований.

Из-за разного материала для футеровки конверторные печи делятся на томасовские и бессемеровские. Продуваемый воздух под давлением охватывает всю площадь металла. Необходимо отметить, что процессы, происходящие в печи, имеют продолжительность не больше 20 минут. Длительность пребывания материала в конверторе оказывает влияние на теплоемкость стали. Сплав, который получается в конверторных печах, часто содержит большое количество монооксида железа. Именно поэтому материал зачастую получается низкого качества.

Мартеновская печь

Этот способ переработки чугуна устарел. Несомненно, при использовании несколько отсталых технологий при обработке существенно снижается качество материала, изменяются его технические характеристики (теплоемкость стали и прочие). Мартеновская печь представляет собой большую плавильную ванну. Она покрыта сводом из огнеупорного кирпича и камер-рекуператоров. Эти отсеки предназначены для подогрева горючего газа и воздуха. Они наполнены насадкой из кирпича (огнеупорного). Поток горячего газа и воздуха вдувается в печь через третий и четвертый рекуператоры. А первый и второй тем временем нагреваются от печных газов. После достаточного повышения температуры весь процесс идет в обратную сторону.

Электротермический способ

Этот метод обладает рядом преимуществ перед мартеновским и конверторным. Электромеханический способ позволяет менять химический состав полученной стали. При этом смесь после процесса переработки получается очень высокого качества. Из-за ограниченного доступа воздуха в электропечи понижается количество монооксида железа. Он, как известно, своими примесями загрязняет сталь. А это, в свою очередь, оказывает существенное влияние на ее качество. В электропечи температура не опускается ниже 2000 °C. Таким образом, такие вредные примеси, как сера и фосфор, полностью удаляются из состава чугуна.

Метод работы печи

Электротермические печи, благодаря своей высокой температуре, позволяют легировать сталь с помощью тугоплавких металлов. К ним относят, в частности, вольфрам и молибден. Электросталеплавильный способ позволяет получить высококачественную смесь: удельная теплоемкость стали, а также ее качественные характеристики - на самом высоком уровне. Но, к сожалению, эти печи расходуют большое количество электрической энергии (до 800 кВт в час на одну тонну сырья). Емкость электропечей может составить от 500 кг до 360 тонн. В агрегатах используют обычную футеровку. Структура шихты может составить 90% лома железа и 10% чугуна. Иногда пропорции сырья могут быть другими. Известь, которая добавляется к шихте, играет роль флюса. Основные химические процессы в электросталеплавильных печах не особо отличаются от мартеновских.

Удельный вес

Токами промышленной частоты осуществляется индукционный нагрев металла. Благодаря большой массе сердечника такого воздействия оказывается вполне достаточно. Для плавления стали массой до 100 тонн достаточно тока частотой в 50 Гц. Нужно сказать, что некоторые параметры у разных типов одного сырья могут совпадать. Так, например, коррозийная, жаропрочная и нержавеющая сталь удельный вес имеют 7,9 г/см3. Этот показатель напрямую связан с весом готового изделия на выходе. То есть чем он больше, тем изделие, соответственно, тяжелее. А удельный вес оцинкованной стали тоже около 7,9 г/см3. Может отмечаться незначительная разница в зависимости от типа. А вот удельный вес листовой стали - 7,85 г/см3. Как видно, показатель несколько ниже, значит, и материал легче. Надо полагать, что удельный вес чугуна и стали разный. У сплава на выходе показатель выше, как правило. Это в большей степени связано с тем, что в процессе обработки, несмотря на то что некоторые компоненты устраняются из сырья, в смесь добавляются дополнительные элементы. Именно они оказывают влияние на параметры выходного изделия. Разные виды чугуна обладают своим удельным весом (в г/см3):

- белый – 7,5±0,2;

- серый – 7,1±0,2;

- ковкий – 7,5±0,2.

Расчет

Соотношение между объемом сплава и его массой характерно только для конкретного вещества. Кроме того, это параметр постоянный. С помощью специальной формулы можно узнать плотность вещества. Она имеет прямое отношение к вычислению удельного веса сплава. Вот как это выглядит.

Удельный вес металла назначается в формуле как γ. Он равен отношению Р - веса однородного тела - к объему соединения. И рассчитывается по следующей формуле: γ=P/V.

Она работает только тогда, когда металл имеет абсолютно плотное состояние, непористое.

Заключение

Новые технологии, которые используются в тяжелой промышленности, во многом отличаются от тех, что применялись на начальном этапе развития этой отрасли. Благодаря научному прогрессу современная маталлопромышленность выпускает огромное количество вариаций сплавов. Удельный вес соединений влияет на выбор конкретного вида сырья, которое будет использовано на производстве. Если взять три разных металла: железо, латунь и алюминий с одинаковым объемом, - то у всех будет разная масса. Поэтому при выборе того или иного металла должен учитываться, кроме прочих параметров, его удельный вес.

fb.ru

Удельная теплоемкость стали - Металлургия

В каждой стране принята своя классификация и маркировки стали. Разновидности определяются по таким признакам, как содержание тех или иных веществ, структуре, определенных свойствах, применение. Поговорим о характеристиках стали, и ее марках, принятых в России. Их существует более полутора тысяч.

Легирование

В обозначении участвуют русские буквы различных регистров и цифры. Буквами обозначаются элементы, которые включаемые в сплав того или иного вида (например, Х - хром, С – кремний, Н – никель и т.д.). Вводимые элементы называются легирующими и добавляются в сплав для повышения прочности, коррозийной стойкости и снижения хрупкости материала. В зависимости от их количества сталь делится на низколегированную и высоколегированную. Цифры перед буквой обозначают процент содержания элемента в составе.

Группировки марок

Строчными буквами указывается обозначение раскисления стали (СП – спокойная, ПС – полуспокойная, КП - кипящая). Процент содержания углерода обозначается цифрой, стоящей в начале марки, либо после букв «Ст.». Группировки сплавов по назначениям приняты такими: для отливок, конструкционная, инструментальная, специального назначения, жаропрочная, нержавеющая, презиционный сплав, электротехническая. Некоторые марки могут входить сразу в несколько группировок.

Основные характеристики

Удельная теплоемкость стали – количество тепла, затрачиваемое на нагрев одного килограмма стали на один градус (по шкале Цельсия или Кельвина). В твердом состоянии у обычной стали она в среднем равна 460 Дж/(кг*К), у высоколегированной – 480 Дж/(кг*К). Значение влияет на количество топлива, которое потребуется на разогревание заготовки до заданной температуры. Так же, размер этой цифры говорит о вероятности образования трещин на металле. Более высокое значение теплоемкости высоколегированной стали по сравнению с нелегированной говорит о том, что она в большей степени подвержена образованию трещин, является боле тугоплавкой, имеет худшую свариваемость. Жаропрочные высоколегированные и коррозиестойкие марки поддаются обработке хуже, чем низколегированные и низкоуглеродистые разновидности.

Обратным свойством теплоемкости является теплопроводность. Рассмотрим показатели коэффициента теплопроводности некоторых марок стали при температуре 100 градусов Цельсия, Вт/(м*град.С):

- 22К - конструкционная углеродистая – 51;

- 33ХС - конструкционная легированная – 38;

- 10ХСНД – конструкционная низколегированная – 40;

- У10 – инструментальная нелегированная – 44;

- Р9М4К8 – инструментальная быстрорежущая – 25;

- 15ХМФКР – жаропрочная низколегированная – 32,2;

- 08Х21Н6М2Т – жаропрочная высоколегированная – 14,6;

- 12Х18Н12Т – жаропрочная нержавеющая – 16,3.

При анализе значений данного перечня можно убедиться, что при повышении показателя легирования стали, вне зависимости от назначения марки, значение коэффициента теплопроводности снижается, а это означает повышение теплоемкости.

specural.com

• 
  Обозначение легирующих элементов в стали
• 
  Прокат круглый стальной
• 
  Стали сплавы
• 
  Труба водопроводная стальная размеры
• 
  Шлифованная нержавеющая сталь
• 
  Гост трос стальной гост 2688
• 
  Типы стали
• 
  Лист стальной оцинкованный гост
• 
  Стальной шар
• 
  Низкоуглеродистая сталь марки
• 
  Стальные шарики