Својства на челик: специфична тежина, густина kg cm3 и други

Заеднички својства

Не мешајте челик со железо, кој е тврд и релативно пластичен метал, има атомски дијаметар од 2.48 ангстреми, точка на топење од 1535 ° C и точка на вриење од 2740 ° C. За возврат, јаглеродот е неметал со атомски дијаметар од 1,54 ангстреми, мек и кршлив во повеќето негови алотропни модификации (исклучок е дијамант). Дифузија на овој елемент во кристалната структура на железо е можна поради разликата во нивните атомски дијаметри. Како резултат на оваа дифузија, овој материјал е формиран.

Главната разлика меѓу железото и челикот е процентот на јаглерод кој беше наведен погоре. Материјалот може да има различна микроструктура во зависност од одредена температура. Може да биде во следните структури (за повеќе информации, погледнете ја фазата на железо-јаглерод дијаграм):

• перлит;
• цементит;
• феритни;
• аустенит.

Материјалот ги задржува својствата на железо во чиста состојба, но додавањето на јаглерод и други елементи, како метали така и неметали, ги подобрува физико-хемиските својства.

Постојат многу видови на челик, во зависност од елементите што се додаваат на него. Група јаглеродни челици формираат материјали во кои јаглеродот е единствениот додаток. Другите специјални материјали ги добиваат нивните имиња поради нивните основни функции и особини, кои се одредени од нивната структура и додадени дополнителни елементи, на пример, силикон, цементирање, нерѓосувачки, структурни легури и така натаму.

Како по правило, сите материјали со адитиви се обединети со едно име - специјални челици, кои се разликуваат од обичните јаглеродни челици, а вториот служи како основен материјал за производство на специјални материјали. Ваквата разновидност на овој материјал во неговите карактеристики и својства доведоа до фактот дека челикот почна да се нарекува "легура на железо и друга супстанца што ја зголемува нејзината цврстина".

Метални компоненти

Две главни компоненти станаа изобилни во природата, што го фаворизира своето производство во голем обем. Разновидноста на својствата и достапноста на овој материјал го прави погоден за индустрии како инженеринг, производство на алатки, градежни конструкции, кои придонесуваат за индустријализација на општеството.

И покрај неговата густина (специфична тежина на челик е 7850 кг м3, односно тежина станаа еднаков волумен од 1 m³ 7850 кг, за споредба алуминиум густина 2700 килограми / m3) се користи во сите сектори на индустријата, вклучувајќи аеронаутика. Причините за нејзините различни апликации се и усогласеност и, во исто време, цврстина и релативно ниска цена.

Додатоци и нивните карактеристики

Посебна класификација на челици го одредува присуството на одреден елемент во неговиот состав и неговиот процент по маса. Елементите се додаваат на легурата, со цел да се дадат последни специфични својства, на пример, зголемување на неговата механичка издржливост, тврдост, отпорност на абење, способност за топење и други. Подолу е листа на најчестите адитиви и ефекти што ги предизвикуваат.

• Алуминиум: се додава во концентрации блиску до 1%, за да се зголеми тврдоста на легурата и во концентрации помали од 0,008% како антиоксиданс за материјали отпорни на топлина.
• Бор: при ниски концентрации (0,001-0,006%) се зголемува затврдноста на материјалот, без да се намали неговата способност за машинска обработка. Се користи во материјали со слаб квалитет, на пример, во производството на плугови, жица, обезбедување на неговата цврстина и еластичност. Исто така се користи како замки за азот во кристалната структура на железо.
• Кобалт. Ја намалува стврдливоста и води кон стврднување на материјалот и зголемување на нејзината цврстина при високи температури. Исто така ги зголемува магнетните својства. Се употребува во материјали отпорни на топлина.
• Хром: Поради формирање на карбиди дава челик цврстина и отпорност на високи температури, ја зголемува отпорноста на корозија, се зголемува длабочината на формирање на карбиди и нитриди време на термохемиски лекување се користи како солидна-корозивен слој за оските на клипови, и така натаму.
• Молибден ја зголемува цврстината и отпорноста на корозија за аустенитни материјали.
• Азот се додава за да се олесни формирањето на аустенит.
• Никел го прави аустенитот стабилен на собна температура, зголемувајќи ја цврстината на материјалот. Се користи во легури отпорни на топлина.
• Олово Формира мали шарови со формации кои ја зголемуваат способноста за машински челик. Овој елемент обезбедува подмачкување на материјалот во процент од 0,15% до 0,30%.
• Силикон ја зголемува стврдливоста и отпорноста кон оксидација на материјалот.
• Титан стабилизира легура на високи температури и ја зголемува неговата отпорност на оксидација.
• Волфрам форми заедно со железо стабилна и многу тешко карбиди, кои се стабилни на високи температури, 14-18% на елемент за да се создаде сечење челик, што може да се примени по стапка од три пати поголема од нормалната јаглероден челик.
• Ванадиум ја зголемува отпорноста кон оксидација на материјалот и формира комплексни карбиди со железо, со што се зголемува отпорноста на замор.
• Niobium дава цврстина, еластичност и еластичност на легурата. Се користи во градежни материјали и автоматика.

Нечистотии во легура

Адитивните елементи се елементи кои се непожелни во составот на челик. Тие се содржани во самиот материјал и паѓаат во него како резултат на топење, бидејќи се содржани во запаливи горива и минерали. Неопходно е да се намали нивната содржина, бидејќи тие ги деградираат својствата на легурата. Во случај дека нивното отстранување од материјалот е невозможно или скапо, тогаш обидете се да го намалите процентот на минимум.

Сулфур: неговата содржина е ограничена на 0,04%. Елементот формира сулфиди заедно со железо, кои, пак, заедно со аустенитот формираат ниско-топена евтектика. Сулфидите се ослободуваат на границите на жито. Содржината на сулфур ја ограничува можноста за термичка и механичка обработка на материјалите на средни и високи температури, бидејќи тоа доведува до уништување на материјалот долж границите на жито.

Додатоците на манганот ви дозволуваат да ја контролирате содржината на сулфур во материјалите. Манган е повеќе поврзан со сулфур од железо, па наместо железен сулфид, се формира манган сулфид, кој има висока точка на топење и добри пластични својства. Концентрацијата на манган треба да биде пет пати поголема од концентрацијата на сулфур, за да се обезбеди позитивен ефект. Манганите, исто така, ја зголемуваат способноста за машински челици.

Фосфор: максималната граница на неговата содржина во легурата е 0,04%. Фосфорот е штетен, затоа што се раствора во феритни, со што се намалува нејзината пластичност. Железофосфидот заедно со аустенит и цементит формира кршлива евтектика со релативно ниска точка на топење. Отпуштањето на железо фосфид на границите на житото го прави материјалот кршлив.

Механички и технолошки карактеристики на челик

Многу е тешко да се одредат специфичните физички и механички својства на челикот, бидејќи бројот на неговите видови е разновиден поради различниот состав и термичка обработка што овозможуваат создавање на материјали со широк спектар на хемиски и механички карактеристики. Таквата разновидност доведе до фактот дека производството на овие материјали и нивната обработка почнаа да се распределуваат во посебна гранка на металургијата - црна металургија, која се разликува од обоена металургија. Сепак, општите својства за челик можат да се дадат, тие се претставени во листата подолу.

• Бруто тежината на челик, односно масата од 1 м³, е 7850 кг. Густината на челик, g cm3, е на тој начин 7.85.
• Во зависност од температурата, материјалот може да се свитка, да се извлече и да се стопи.
• Точката на топење зависи од видот легура и процентот на адитиви. Така, чисто железо се топи во 1510 ° C, пак, челик има точка на топење од 1375 ° C, со што се зголемува како процент на јаглерод и други елементи во него (освен за максимален степен на спојување се топи на пониски температури). Челик со голема брзина се топи на температура од 1650 ° C
• Материјалот се врие на температура од 3000 ° C.
• Тоа е материјал отпорен на деформација, чија цврстина се зголемува кога се додаваат други елементи.
• Има релативно податлив (со помош тоа е можно да се добие тенок конец со цртеж - жица) и еластичност (може да се подготви рамен лим дебелина од 0,12-0,50 мм - калај, кој обично е обложена лим за да се спречи оксидација).
• Пред употреба на термички удар, легурите се подложени на механички третман.
• Некои композити имаат форма на меморија и се деформирани од страна на количина која ја надминува силата на принос.
• Тврдоста на челикот варира помеѓу тврдоста на железото и тврдоста на структурите, кои се добиваат со помош на термички и хемиски процеси. Меѓу нив, најпознатите се стврднува, се применува на материјали со висока содржина на јаглерод. Високата површинска цврстина на челик овозможува да се користи како алатка за сечење. За да се добие оваа карактеристика, која опстојува на високи температури, на челик се додаваат хром, волфрам, молибден и ванадиум. Измерете ја цврстина на металот во Бринел, Викерс и Роквел.
• Има добри кастинг својства.
• Способноста да се подложи на корозија е една од главните недостатоци на челик, бидејќи оксидираното железо се зголемува во волуменот и предизвикува пукнатини на површината, што за возврат го забрзува процесот на уништување уште повеќе. Традиционално, металот бил заштитен од корозија со разни површински третмани. Покрај тоа, некои формулации станаа отпорни на оксидација, на пример, нерѓосувачки материјали.
• Има висока електрична спроводливост, која во голема мера не варира во зависност од составот на легурата. Во надземните далекуводи најчесто се користат алуминиумски проводници, кои се покриени со челична јакна. Вториот ја обезбедува потребната механичка сила на жиците, а исто така придонесува за нивно поефтино производство.
• Се користи за производство на вештачки постојани магнети, бидејќи магнетизираниот челик не ја губи својата магнетна способност до одредена температура. Во исто време, челичната структура на феритот има магнетни својства, додека аустенитната структура не е магнетна. Магнети врз основа на челик за стабилизирање на структурата на феритни содржат, како по правило, околу 10% никел и хром.
• Со зголемување на температурата, производот од овој материјал ја зголемува својата должина. Затоа, ако постојат степени на слобода во одреден дизајн, тогаш термалната експанзија не е проблем, но ако таквите степени на слобода не постојат, проширувањето на челик ќе доведе до дополнителни напори кои треба да се земат предвид. Коефициентот на топлинска експанзија е близок до оној на бетонот. Овој факт овозможува нивна заедничка употреба во конструкции од разни видови, таков материјал се нарекува армиран бетон.
• Тој е незапалив материјал, но неговите основни механички својства брзо се влошуваат под влијание на отворен оган.