- 1.0 Paslanmaz çeliğin yoğunluğu
- 2.0 Dubleks Paslanmaz Çelik ve Benzersiz Yoğunluğu
- 3.0 Paslanmaz Çelik Türleri Arasında Yoğunluk Karşılaştırması
- 4.0 Paslanmaz Çelik Yoğunluğunu Etkileyen Faktörler
- 5.0 Paslanmaz Çelik Yoğunluğunun Performansı Nasıl Etkilediği
- 6.0 Paslanmaz Çelik Yoğunluğunun Pratik Uygulamalardaki Rolü
1.0 Paslanmaz çeliğin yoğunluğu
1.1 Paslanmaz Çelik Yoğunluğuna Giriş
Paslanmaz çeliğin yoğunluğu, birim hacim başına düşen kütleyi ifade eder. Tipik olarak, arasında değişir 7,5 ve 8,0 gr/cm³ (veya 7500–8000 kg/m³, 0,27–0,29 lb/in³), paslanmaz çelik malzemelerin temel fiziksel özelliklerinden biri haline getirir. Tam değer, alaşım türüne ve bileşimine bağlı olarak değişir.
Paslanmaz çelik, en azından aşağıdakileri içeren yaygın olarak kullanılan bir alaşımlı çeliktir: 10.5% krom, ek unsurlarla birlikte karbon, silisyum, manganez, nikel, molibden, titanyum, Ve bakır amaçlanan uygulamaya bağlı olarak eklenir. Bu alaşım elementleri yalnızca korozyon direnci, mekanik dayanıklılık, Ve şekillendirilebilirlik, ama aynı zamanda doğrudan da etkiler yoğunluk.
Mühendislik tasarımı ve kalite kontrolünde, yoğunluk kritik bir parametredir ağırlık tahmini, yük kapasitesi hesaplamaları ve malzeme maliyeti değerlendirmeleri için kullanılır. Çeşitli paslanmaz çelik sınıflarının yoğunluğunu anlamak, doğru bir şekilde sağlanmasına yardımcı olur malzeme seçimi Ve yapısal tasarım.
1.2 304 ve 316 Paslanmaz Çeliklerin Yoğunluğu
- 304 Paslanmaz Çelik Yoğunluğu: ≈ 7,93 gr/cm³ (7930 kg/m³ veya 0,286 lb/in³)
304 en yaygın kullanılan ostenitik paslanmaz çeliktir. Yoğunluğu ferritik ve martensitik kalitelerden (örneğin 403) biraz daha yüksek, 316'dan biraz daha düşük, bakırdan daha düşük ve alüminyum ve karbon çeliğinden daha yüksektir. - 316 Paslanmaz Çelik Yoğunluğu: ≈ 7,98 gr/cm³ (7980 kg/m³ veya 0,288 lb/in³)
304 ile karşılaştırıldığında, 316 paslanmaz çelik daha yüksek miktarda nikel Ve molibden, biraz daha yüksek bir yoğunlukla sonuçlanır.
1.3 Paslanmaz Çelik Yoğunluk Tablosu Tablosu
| Paslanmaz Çelik Tipi | Yoğunluk (g/cm³) | Yoğunluk (kg/m³) | Yoğunluk (lb/in³) |
| 201 | 7.93 | 7930 | 0.286 |
| 202 | 7.93 | 7930 | 0.286 |
| 301 | 7.93 | 7930 | 0.286 |
| 302 | 7.93 | 7930 | 0.286 |
| 303 | 7.93 | 7930 | 0.286 |
| 304 | 7.93 | 7930 | 0.286 |
| 304L | 7.93 | 7930 | 0.286 |
| 304LN | 7.93 | 7930 | 0.286 |
| 305 | 7.93 | 7930 | 0.286 |
| 321 | 7.93 | 7930 | 0.286 |
| 309S | 7.98 | 7980 | 0.288 |
| 310S | 7.98 | 7980 | 0.288 |
| 316 | 7.98 | 7980 | 0.288 |
| 316L | 7.98 | 7980 | 0.288 |
| 316Ti | 7.98 | 7980 | 0.288 |
| 316LN | 7.98 | 7980 | 0.288 |
| 317 | 7.98 | 7980 | 0.288 |
| 317L | 7.98 | 7980 | 0.288 |
| 347 | 7.98 | 7980 | 0.288 |
| 904L | 7.98 | 7980 | 0.288 |
| 2205 | 7.8 | 7800 | 0.282 |
| S31803 | 7.8 | 7800 | 0.282 |
| S32750 | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| 403 | 7.75 | 7750 | 0.28 |
| 410 | 7.75 | 7750 | 0.28 |
| 410S | 7.75 | 7750 | 0.28 |
| 416 | 7.75 | 7750 | 0.28 |
| 431 | 7.75 | 7750 | 0.28 |
| 440A | 7.74 | 7740 | 0.28 |
| 440C | 7.62 | 7620 | 0.275 |
| 420 | 7.73 | 7730 | 0.28 |
| 439 | 7.7 | 7700 | 0.278 |
| 430 | 7.7 | 7700 | 0.278 |
| 430F | 7.7 | 7700 | 0.278 |
| 434 | 7.74 | 7740 | 0.28 |
| 444 | 7.75 | 7750 | 0.28 |
| 405 | 7.72 | 7720 | 0.279 |
*Bu yoğunluklar standart sıcaklık ve basınç koşullarında verilmiştir.
1.4 En Yaygın Çeliklerin Yoğunluk Tablosu
| Çelik Türü | Seviye | Ana Alaşım Elementleri (Fe ve C dışında) | Yoğunluk (g/cm³) | Yoğunluk (kg/m³) | Yoğunluk (lb/in³) |
| Karbon Çelik | Düşük Karbon | – | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| Orta Karbon | – | 7.85 | 7850 | 0.284 | |
| Yüksek Karbon | – | 7.85 | 7850 | 0.284 | |
| Alaşımlı Çelik | 4140 | Krom, Molibden | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| 4340 | Krom, Nikel, Molibden | 7.85 | 7850 | 0.284 | |
| 8620 | Krom, Nikel, Molibden | 7.85 | 7850 | 0.284 | |
| Paslanmaz çelik | 304 | Cr 18%, Ni 8% | 7.93 | 7930 | 0.286 |
| 316 | Cr 16–18%, Ni 10–14%, Mo | 7,98 – 8,00 | 7980 – 8000 | 0,288 – 0,289 | |
| 410 | Cr 11,5–13,5% | 7.75 – 7.80 | 7750 – 7800 | 0,280 – 0,282 | |
| 430 | Cr 16–18% | 7.70 | 7700 | 0.278 | |
| Takım Çeliği | D2 | Cr, Ay, V | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| H13 | Cr, Ay, V | 7.80 | 7800 | 0.282 | |
| M2 | Pazartesi, Ç, V | 08.00 – 08.30 | 8000 – 8300 | 0,289 – 0,300 | |
| Yüksek Hızlı Çelik | T1 | Ç, Pzt, V | 8.50 | 8500 | 0.307 |
| M42 | Ay, Co, W, Cr | 8.30 | 8300 | 0.300 | |
| Hava Koşullarına Dayanıklı Çelik | A242 | Cr, Ni | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| A588 | Cr, Ni | 7.85 | 7850 | 0.284 | |
| Yapısal Çelik | A36 | – | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| A992 | V veya Nb | 7.85 | 7850 | 0.284 | |
| Maraging Çelik | 250 | Ni, Co, Mo, Ti | 8.10 | 8100 | 0.293 |
| 300 | Ni, Co, Mo, Ti | 8.10 | 8100 | 0.293 | |
| Dubleks Paslanmaz Çelik | 2205 | Cr 22%, Ni 5%, Mo 3% | 7.80 | 7800 | 0.282 |
| Süper Dubleks Çelik | 2507 | Cr 25%, Ni 7%, Mo 4% | 7.80 | 7800 | 0.282 |
| Silisyum Çelik | Tahıl odaklı | ~3% | 7.65 | 7650 | 0.276 |
| Yay Çelik | 5160 | Cr ~0,7–0,9% | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| 1095 | – | 7.85 | 7850 | 0.284 | |
| Hadfield Çelik | – | Mn ~12%, Si | 7.87 | 7870 | 0.285 |
| Serbest Kesim Çelik | 12L14 | Kurşun, S | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| Azot Çelik | – | N | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| Elektrik Çelik | Yönlendirilmemiş | Si 2–3.5% | 7.65 | 7650 | 0.276 |
| Kriyojenik Çelik | 9% Nikel | Ni 9% | 8.00 | 8000 | 0.289 |
| HSLA Çelik | – | Çeşitli alaşım elementleri | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| UHSS (Ultra Yüksek Mukavemet) | – | Nb, Ti vb. ile alaşımlama. | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| Galvanizli Çelik | – | Çinko kaplama | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| Bor Çelik | – | B | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| Ray Çelik | – | Cr, Mn | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| Donatı Çelik | – | – | 7.85 | 7850 | 0.284 |
| Eğer Çelik | – | Ti veya Nb | 7.85 | 7850 | 0.284 |
1.5 Paslanmaz Çelik Yoğunluk Dönüşümü: kg/m³, g/cm³ ve lbs/in³
| Birim | Tanım | Dönüşüm Formülü |
| kg/m³ | Kilogram/metreküp | 1 kg/m³ = 0,001 g/cm³ = 1000 g/m³ = 0,000036127 lbs/in³ |
| g/cm³ | Santimetre küp başına gram | 1 g/cm³ = 1000 kg/m³ = 0,036127 lbs/in³ |
| lbs/in³ | Kübik inç başına pound | 1 lbs/in³ = 27.680 kg/m³ = 27,68 g/cm³ |
2.0 Dubleks Paslanmaz Çelik ve Benzersiz Yoğunluğu
Yoğunluk: Yaklaşık olarak 7,7–7,8 g/cm³, ostenitik paslanmaz çelikten daha düşük ferrit varlığı, yoğunluğu daha düşük olan.
2.1 Genel bakış
Dubleks paslanmaz çelik kombinasyonları ostenit ve ferrit kabaca eşit oranlarda. Bu çift fazlı yapı, yüksek mukavemet ve mükemmel stres korozyon çatlamasına karşı dirençBu sayede zorlu uygulamalar için idealdir.
2.2 Kompozisyon
Yaygın notlar gibi BMS S31803 Ve S32205 içermek:
- 21–23% Krom
- 4,5–6,5% Nikel
- 2,5–3,5% Molibden
Bu elemanlar korozyon direncini ve mukavemet-ağırlık oranını iyileştirir, aşağıdakiler için uygundur: kimyasal, petrol ve gaz, Ve deniz ortamlar.
2.3 Temel Avantajlar
- Verimin iki katı kuvvet standart paslanmaz çeliklerin
- İzin verir daha ince malzeme, maliyeti ve ağırlığı azaltır
- İyi kaynaklanabilirlik Ve ısı iletkenliği
- Daha düşük termal genleşme, yüksek basınç ve aşındırıcı sistemler için uygundur
3.0 Paslanmaz Çelik Türleri Arasında Yoğunluk Karşılaştırması
Austenitik Paslanmaz Çelik: 304 ve 316 gibi sınıfların yoğunlukları yaklaşık 7,9 g/cm³'tür. Başlıca krom ve nikelden oluşurlar, manyetik değildirler, yüksek korozyon direncine sahiptirler ve çok sünektirler. Daha yüksek yoğunlukları onları denizcilik, kimyasal ve diğer yüksek dayanıklılık uygulamaları için ideal hale getirir.
Ferritik Paslanmaz Çelik: 430 ve 409 gibi sınıflar biraz daha düşük yoğunluklara sahiptir, tipik olarak 7,7–7,8 g/cm³. Daha fazla krom ve daha az nikel ile manyetiktirler ve gerilim korozyon çatlamasına karşı daha dirençlidirler, otomotiv egzoz sistemleri ve ağırlığa duyarlı kullanımlar için uygundurlar.
Martensitik Paslanmaz Çelik: 410 ve 420 gibi sınıflar da 7,7 ila 7,8 g/cm³ arasında değişir. Bu çelikler daha fazla karbon içerir ve bu da ısıl işlemden sonra yüksek sertlik sağlar. Daha az korozyona dayanıklı olsalar da, aletler, bıçaklar ve yüksek stresli parçalar için mükemmel mukavemet-ağırlık oranları sunarlar.
4.0 Paslanmaz Çelik Yoğunluğunu Etkileyen Faktörler
Paslanmaz çeliğin yoğunluğu sabit bir değer değildir; birkaç temel faktöre bağlı olarak değişir:
4.1 Alaşım Bileşimi
Yoğunluk büyük ölçüde alaşım elementlerinin türüne ve oranına bağlıdır:
- Demir (Fe): Temel elementtir, temel yoğunluğu belirler.
- Krom (Cr): ~7.190 kg/m³; genel yoğunluğu biraz düşürür.
- Nikel (Ni): ~8.900 kg/m³; daha yüksek içerik yoğunluğu artırır.
- Molibden (Mo): ~10.280 kg/m³; yoğunluğu önemli ölçüde artırır.
- Diğer elementlerin (örneğin karbon, azot, manganez, silisyum) küçük etkileri vardır ancak yüksek performanslı sınıflarda kritik öneme sahip olabilirler.
4.2 Sıcaklık Değişimi
Sıcaklık arttıkça termal genleşme hacmi artırır ve yoğunluğu azaltır.
- Ortalama olarak yoğunluk her 100°C'lik artışta ~0,4% azalır.
- Aşırı yüksek veya düşük sıcaklıklar hem yoğunluğu hem de malzeme performansını etkileyebilir.
4.3 Basınç Koşulları
- Yüksek basınç atom yapısını sıkıştırarak yoğunluğu arttırır.
- Düşük basınç (örneğin vakum) hafif bir genleşmeye neden olarak yoğunluğu düşürebilir.
Yüksek basınç veya vakum ortamlarında bu etkilerin dikkate alınması gerekir.
4.4 Gözeneklilik
- Gözeneklilik, malzemedeki iç boşlukları veya aralıkları ifade eder.
- Yüksek gözeneklilik, etkin metal hacmini azaltarak yoğunluğu düşürür.
- İşlemler şu şekilde: toz metalurji veya sinterleme gözenekliliğe neden olabilir.
4.5 Üretim Süreci
- Parametreler şu şekilde: fırın sıcaklığı, soğutma oranı, alaşımlama dizisi, Ve sıcaklık tedavi mikro yapıyı ve son yoğunluğu etkileyebilir.
- Optimize edilmiş proses kontrolü, tutarlı ve kararlı malzeme özelliklerini garanti eder.
5.0 Paslanmaz Çelik Yoğunluğunun Performansı Nasıl Etkilediği
Paslanmaz çeliğin yoğunluğu sadece atomik yapısının sıkılığını yansıtmaz, aynı zamanda çeşitli fiziksel ve mekanik özelliklerini de etkiler:
- Çekme Dayanımı:Daha yüksek yoğunluklu paslanmaz çelik, daha yoğun atomik yapısı nedeniyle genellikle daha fazla çekme dayanımı sunar ve gerilim altında kırılmaya karşı direnci artırır.
- Sertlik:Daha yoğun malzemeler daha sıkı paketlenmiş atomlara sahiptir, bunun sonucunda daha yüksek sertlik ve girinti, çizilme ve deformasyona karşı daha iyi direnç elde edilir.
- Süneklik: Düşük yoğunluklu paslanmaz çelik daha sünek olma eğilimindedir ve bu sayede kırılmadan esneyebilir; önemli deformasyon gerektiren uygulamalar için idealdir.
- Korozyon Direnci:Daha yoğun bir mikro yapı, korozif ortamların penetrasyon yolunu daraltarak, özellikle zorlu ortamlarda korozyon direncini artırır.
- Şekillendirilebilirlik:Daha gevşek atom dizilimine sahip düşük yoğunluklu çelikler bükülmeye, derin çekilmeye ve damgalanmaya daha uygundur, bu da onları karmaşık veya hassas bileşenler için uygun hale getirir.
- Kaynaklanabilirlik: Yüksek yoğunluklu paslanmaz çelik, daha güçlü moleküller arası kuvvetler nedeniyle genellikle erimek için daha fazla enerji gerektirir ve bu da kaynak yapılmasını daha zor hale getirir. Daha düşük yoğunluklu sınıfların kaynaklanması genellikle daha kolaydır.
- İşlenebilirlik: Yüksek yoğunluklu sınıflar daha sert ve daha elastiktir, bu da kesme direncini ve takım aşınmasını artırır. Düşük yoğunluklu çelikler işlenmesi daha kolay ve daha verimlidir.
- Sürdürülebilirlik: Daha yüksek yoğunluğa sahip paslanmaz çelik genellikle daha fazla mukavemete ve dayanıklılığa sahiptir, bu da daha uzun kullanım ömrü, daha az sıklıkta değiştirme ve gelişmiş kaynak verimliliği sağlar.
6.0 Paslanmaz Çelik Yoğunluğunun Pratik Uygulamalardaki Rolü
- Ağırlık Hesaplaması:Yoğunluk, malzeme ağırlığını hesaplamak için önemlidir (Ağırlık = Yoğunluk × Hacim), nakliye maliyetlerini ve yapısal yük tasarımını etkiler.
- Malzeme Seçimi: Farklı yoğunluklar farklı ihtiyaçlara uygundur; mukavemet açısından kritik parçalar için yüksek yoğunluklu çelik, hafif tasarımlar için düşük yoğunluklu çelik.
- Güç Tahmini: Yoğunluk, mekanik mukavemet ve sertliğin tahmin edilmesine yardımcı olur, inşaat, makine ve basınçlı kaplarda malzeme seçimine yardımcı olur.
- Korozyon Direnci Değerlendirmesi:Daha yüksek yoğunluk genellikle daha sıkı bir mikro yapıya işaret eder ve gaz veya sıvı korozyonuna karşı direnci artırır.
- Termal Performans Tasarımı:Yoğunluk, ısı iletkenliğini ve ısı kapasitesini etkiler, ısı değiştiriciler ve termal sistemler için önemlidir.
- Kaldırma Kuvveti ve Stabilite Analizi:Deniz yapıları veya tanklar gibi akışkan ortamlarda yoğunluk, kaldırma kuvvetini ve dengeyi analiz etmek için kullanılır.
- İşleme Parametresi Kurulumu:Değişen yoğunluk, imalat sırasında kesme kuvvetlerini, takım seçimini ve soğutma yöntemlerini etkiler.
- Yapısal Simülasyon ve Modelleme: Güvenilir simülasyon sonuçlarının sağlanması için FEA veya CAD'de doğru yoğunluk değerleri çok önemlidir.
- Geri Dönüşüm ve Kaynak Değerlendirmesi: Yoğunluk, geri dönüşüm ve yaşam döngüsü analizinde malzeme değerinin ve kaynak verimliliğinin değerlendirilmesine yardımcı olur.
Referanslar:
https://www.thyssenkrupp-materials.co.uk/density-of-stainless-steel
