29.04.2018
Плотность (P) – это физическая величина, которая определяется для однородного материала либо вещества их массой (в г, кг или т) в единице объема (1 мм3, 1 см3 или 1 м3). То есть вычисляется делением массы на объем, в котором она заключена.
В результате получается некая величина, которая для каждого материала и вещества имеет свое значение, изменяющееся в зависимости от температуры. Плотность еще называют удельной массой. Оперируя этим термином, проще понять суть данной характеристики.
То есть это масса, которой обладает единица объема материала либо вещества.
И для вычисления теоретического (расчетного номинального) веса 1 погонного или квадратного метра какой-либо металлопродукции используют именно эту физическую величину – плотность, разумеется, для соответствующего металла.
А во всех ГОСТах сортамента, где приводятся основные характеристики проката, после таблиц, в которых перечислены теоретические массы 1 погонного или квадратного метра изделий разных типоразмеров, обязательно указывается, какое именно значение плотности бралось при расчете. Зачем и когда нужно выяснять вес 1 метра металлопродукции, знают все, кому это надо.
Этот параметр используют для вычисления общей массы одного изделия либо целой партии по их суммарной длине либо площади. А вот зачем и когда нужно знать плотность стали, в частности нержавеющей?
Дело в том, что для всех видов металлопродукции теоретическая масса 1 метра, приведенная в ГОСТах и справочниках, рассчитана была с использованием того или иного среднего значения плотности.
Для стального проката чаще всего встречается указание на величину в 7850 кг/м3 или 7,85 г/см3, что одно и то же.
А фактическая P стали в зависимости от использованного для производства изделия сплава может варьироваться в пределах от 7600 до 8800 кг/м3.
При желании нетрудно подсчитать, какая будет погрешность в случае выполнения расчета массы уголка (либо изделия иного вида стального проката), изготовленного не из углеродистой или другой стали с плотностью 7850 кг/м3, а из другого более тяжелого (например, стали 12Х18Н10Т) либо легкого сплава.
Для небольших объемов проката, и когда не требуется точное определение веса, разница будет несущественна. То есть приблизительный расчет общей массы металлопродукции на основе табличных данных из ГОСТа об весе ее 1 метра будет оправдан.
К тому же, при отгрузке, как правило, делают взвешивание, чтобы определить фактический вес изделий для точности взаиморасчетов между поставщиком и покупателем.
Но нередко необходимо знать точный, пусть и теоретический, вес еще на стадии оформления заказа на поставку проката, а для конструкторских и проектных расчетов это является обязательным условием.
Именно в таких случаях выясняют плотность для сплава, из которого изготовляется металлоизделие, а затем на основе этих данных делают корректировку взятой из ГОСТа массы его 1 метра. И только потом рассчитывают общий вес проката.
Как корректировать вес 1 метра, рассмотрено ниже.
Зачем рассчитывать плотность металлопроката? Скорее всего, это никогда не понадобится.
Однако могут возникнуть обстоятельства, когда расчет плотности может оказаться единственным быстрым доступным способом, позволяющем приблизительно определить, к какой группе сплавов (марок сталей) относится металл, из которого изготовлено интересующее не промаркированное изделие.
В соответствии с вышеприведенным определением плотности расчет ее для сплава того или иного проката достаточно прост. Надо его массу разделить на объем. Первую величину определяем взвешиванием, а вторую рассчитываем после обмера всех необходимых размеров изделия.
Выполнить корректировку взятой из таблиц ГОСТов либо справочников теоретической массы 1 метра проката тоже достаточно просто.
Необходимо ее разделить на плотность, которая указана в используемом стандарте или справочном пособии обычно перед таблицами с типоразмерами изделия или после них.
Как правило, там так и написано, что плотность металла принята равной такой-то величине. Затем умножаем полученное значение на фактическую P сплава, из которого изготовлено интересующее изделие.
Он приводится в ряде ГОСТов и справочников для некоторых марок сплавов. В этом случае достаточно будет взятую из стандарта теоретическую массу умножить на этот коэффициент. Однако надо иметь ввиду, что такая корректировка будет менее точная, чем при использовании предыдущего способа, так как коэффициенты приблизительные за счет округления до сотых долей.
Плотность стали 12Х18Н10Т и некоторых других наиболее распространенных нержавеющих сплавов указана в приведенных ниже таблицах. В последней графе таблиц приблизительный коэффициент относительно плотности в 7850 кг/м3 (7,85 г/см3).
Таблица 1. Плотность отечественных марок нержавейки
| Марка нержавеющего сплава | Плотность p, кг/м3 (г/см3, кг/дм3) | Коэффициент K, равный p/7850 (ρ/7,85) |
| 08Х22Н6Т15Х25Т15Х28 | 7600 (7,60) | 0,97 |
| 08Х1308Х17Т08Х20Н14С212Х1312Х17 | 7700 (7,70) | 0,98 |
| 04Х18Н1008Х18Н1008Х18Н10Т08Х18Н12Б12Х18Н912Х18Н10Т12Х18Н12Т17Х18Н9 | 7900 (7,90) | 1,01 |
| 08Х18Н12Т10Х23Н18 | 7950 (7,95) | 1,01 |
| 06ХН28МДТ08ХН28МДТ | 7960 (7,96) | 1,01 |
| 10Х17Н13М2Т | 8000 (8,00) | 1,02 |
| 08Х17Н15М3Т | 8100 (8,10) | 1,03 |
Таблица 2. Плотность некоторых марок нержавейки по стандарту AISI
| Марка нержавеющего сплава | Плотность p, кг/м3 (г/см3, кг/дм3) | Коэффициент K, равный p/7850 (ρ/7,85) |
| 430 | 7700 (7,70) | 0,98 |
| 304304L310S316316L316Ti321 | 7950 (7,95) | 1,01 |
Источник:
12Х18Н10Т
Сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72
| Массовая доля элементов, % | |||||||||
| Углерод | Кремний | Марганец | Хром | Никель | Титан | Железо | Сера | Фосфор | Медь |
| Не более | |||||||||
| Не более 0,12 | Не более0,8 | Не более2,0 | 17,0-19,0 | 9,0-11,0 | 5.С-0,8 | Осн. | 0,02 | 0,035 | 0,3 |
| Состояниепоставки,режимытермическойобработки | Сечение,мм | Пределтекучестиσ0,2 | ВременноесопротивлениеσВ | Относительноеудлинениеδ5 | Относи-тельноесужениепоперечногосечения ψ |
| МПа | % | ||||
| не менее | |||||
| Прутки. Закалка1020-1100оС,воздух, масло, вода. | 60 | 196 | 510 | 40 | 55 |
| Прутки шлифованные,обработанные назаданную прочностьПрутки нагартованные | -До 5 | — | 590 – 830930 | 20- | — |
| Листы горячекатаныеи холоднокатаные: закалка 1000-1080оС,вода или воздух закалка 1050-1080оС, вода или воздух нагартованные | Св. 4До 3,9До 3,9 | 236205- | 530530880 — 1080 | 384010 | — |
| Поковки. Закалка1050-1100оС, водаили воздух. | До 1000 | 196 | 510 | 35 | 40 |
| Проволокатермообрабатанная | 1,0 – 6,0 | — | 540 — 880 | 20 | — |
| Трубы бесшовные горячедеформированные без термообработки | 3,5 — 32 | — | 529 | 40 | — |
| Температураиспытания, оС | Пределтекучестиσ0,2 | Временноесопротив-ление σВ | Относительноеудлинениеδ5 | Относи-тельноесужениепопереч-ногосечения ψ | Ударная вязкость KCU, Дж/см2 |
| МПа | % | ||||
| Закалка 1050-1100оС, воздух. | |||||
| 20 | 225 – 315 | 550 – 650 | 46 – 74 | 66 – 80 | 215 – 372 |
| 500 | 135 – 205 | 390 – 440 | 30 – 42 | 60 – 70 | 196 – 353 |
| 550 | 135 – 205 | 380 – 450 | 31 – 41 | 61 – 68 | 215 – 353 |
| 600 | 120 – 205 | 340 – 410 | 28 – 38 | 51 – 74 | 196 – 358 |
| 650 | 120 – 195 | 270 – 390 | 27 – 37 | 52 – 73 | 245 – 353 |
| 700 | 120 – 195 | 265 – 360 | 20 – 38 | 40 – 70 | 255 – 353 |
| Рекомендуемые режимыТермической обработки | Тем-пера-тура испы-тания, оС | Предел длительной прочности, Н/мм2 (кгс/мм2),(неразрушающее напряжение), за время, ч, не менее | Предел ползучести, соответствующий 1% общей деформации, Н/мм2 (кгс/мм2), за время, ч, не менее | ||||||
| Закалка(нормализация) | Отпуск (старение) | ||||||||
| Тем-пера-тура нагре-ва, оС | Ох-лаж-даю-щая среда | Тем-пера-тура нагре-ва, оС | Ох-лаж-даю-щая среда | 100 | 10000 | 100000 | 1000 | 100000 | |
| 1050-1100 | Воздух или вода | 800(10ч) | Воздух | 600650 | — | 147(15)78-98(8-10) | 108(11)- | — | 73,5(7,5)29-39(3-4) |
| Временное сопротивление σВ,Н/мм2 (кгс/мм2) | Относительное удлинениеδ, %, не менее |
| 590-830(60-85) | 20 |
Ударная вязкость KCU, Дж/см2
| Температура, оС | Полоса 8х40 мм в состоянии поставки | |
| +20 | -40 | -75 |
| 286 | 303 | 319 |
Предел выносливости σ-1=279 МПа при n=107
| Время, ч | Температура, оС | Ударная вязкость KCU, Дж/см2 |
| Исходное состояние | 274 | |
| 5000 | 600 | 186 – 206 |
| 5000 | 650 | 176 – 196 |
Жаростойкость.
| Среда | Температура, оС | Группа стойкостиили балл |
| Воздух | 650 | 2-3 |
| 750 | 4-5 |
| Физические свойства | Температура испытания, оС | |||||||||
| 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | |
| Модуль нормальной упругости Е, ГПа | 198 | 194 | 189 | 181 | 174 | 166 | 157 | 147 | — | — |
| Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа | 77 | 74 | 71 | 67 | 63 | 59 | 57 | 54 | 49 | — |
| Плотность ρn, кг/см3 | 7900 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м · С) | 15 | 16 | 18 | 19 | 21 | 23 | 25 | 27 | 26 | — |
| Удельное сопротивлениеρ, НОм · м | 725 | 792 | 861 | 920 | 976 | 1028 | 1075 | 1115 | — | — |
| Физические свойства | Температура испытания, оС | |||||||||
| 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 | 20-1000 | |
| Коэффициент линейногорасширения α, 10-6, 1/оС | 16,6 | 17,0 | 17,2 | 17,5 | 17,9 | 18,2 | 18,6 | 18,9 | 19,3 | — |
| Удельная теплоёмкость С, Дж/(кг· оС) | 462 | 496 | 517 | 538 | 550 | 563 | 575 | 596 | — | — |
Назначение: применяется для изготовления сварной аппаратуры в разных отраслях промышленности. Трубы, детали печной арматуры, теплообменники, муфели, реторты, патрубки и коллекторы выхлопных систем, электроды искровых зажигательных свечей, листовые и сортовые детали.
Примечание: неустойчивы в серосодержащих средах. Применяются в случае, когда не могут быть применены безникелевые стали.
Температура начала интенсивного окалинообразования в воздушной среде – 850оС.
Рекомендуемая температура применения в течение длительного времени (до 10000 ч.) – 800оС; в течение весьма длительного времени – 600оС.
Температура ковки, оС: начала 1200, конца 850. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость – сваривается без ограничений. Способ сварки: РДС (электродами ЦТ-26), ЭШС и КТС. Рекомендуется последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием – в закалённом состоянии при НВ 169, σВ=610 МПа, Kυ б. ст=0,35, Kυ тв. спл=0,85
Флокеночувствительность – не чувствительна.
Сортамент, форма и размеры стали должны соответствовать требованиям:
- горячекатаной круглой – ГОСТ 2590-88;
- горячекатаной квадратной – ГОСТ 2591-88, ОСТ 14-2-205-87, отраслевого стандарта Минчермета СССР;
- кованой круглой и квадратной – ГОСТ 1133-71;
- горячекатаной и кованой полосовой – ГОСТ 4405-75;
- горячекатаной полосовой – ГОСТ 103-76;
- горячекатаной шестигранной – ГОСТ 2879-88;
- калиброванной круглой – ГОСТ 7417-75;
- калиброванной квадратной – ГОСТ 8559-75;
- калиброванной шестигранной – ГОСТ 8560-78;
- со специальной отделкой поверхности – ГОСТ 14955-77.
Источник:
Сталь нержавеющая марки 12х18н10т
Первые образцы нержавеющих сталей были созданы почти век назад, но за теорию и практику их выплавки ученые взялись лишь в 20-х – 30-х годах прошлого столетия.
За долгие годы было создано множество видов и типов нержавеющих сталей, получивших самое широкое распространение в различных областях промышленности, производства и строительства.
В настоящее время одной из наиболее применяемых во всем мире сталей является 12х18н10т и ее зарубежные аналоги.
Нержавеющая (коррозионно устойчивая) сталь 12х18н10т относится к аустенитному классу, отличается высокими прочностными характеристиками, устойчивостью к негативным атмосферным воздействиям и многим видам кислот (в том числе и азотной). В то же время сталь 12х18н10т не загрязняет и не меняет химический состав контактирующих с ней газов, жидкостей и сыпучих тел.
Широкое распространение стали 12х18н10т объясняется оптимальным соотношением характеристик: прочностью, плотностью, упругостью, твердостью, химической пассивностью, легкой свариваемостью и т.д.
Все это делает нержавеющую сталь 12х18н10т идеальной для изготовления оборудования, трубопроводов, узлов и отдельных деталей, применяемых во многих сферах промышленности (от пищевой до химической) и машиностроения.
Такие свойства стали 12х18н10т достигнуты идеальным соотношением легирующих компонентов в сплаве.
Основные характеристики 12х18н10т (коррозионная устойчивость и устойчивость к кислотам) придаются относительно высоким содержанием в сплаве хрома – его количество может достигать 19 %.
А никель (до 12 %) придает нержавеющей стали 12х18н10т аустенитные свойства, то есть, значительно повышает ее механические характеристики.
Как известно, при высоких температурах железо переходит в так называемую гамма-фазу, отличающуюся высокими механическими свойствами, которые объясняются гранецентрированной кристаллической решеткой.
Легирование никелем, а также закалка в воде дает возможность существования этой фазы при комнатной температуре.
Высокотемпературная фаза железа и его сплавов, существующая при низких температурах, и носит название аустенита, а все стали с такими свойствами являются аустенитными. В их число входит и нержавеющая сталь 12х18н10т.
Кроме хрома и никеля, в состав стали 12х18н10т входят другие легирующие вещества, но их содержание куда меньше.
В частности, в нержавеющей стали 12х18н10т имеется небольшое (до 0,7 %) количество титана (точнее – карбида титана), но этого количества вполне достаточно для предотвращения возникновения коррозии между зернами сплава. Это значительно увеличивает устойчивость стали 12х18н10т к агрессивным средам.
Кремний и марганец, входящие в сплав 12х18н10т, имеют относительно невысокое содержание, которое необходимо для достижение определенных свойств стали.
В то же время при выплавке стали 12х18н10т принимается ряд мер, чтобы максимально снизить содержание серы и фосфора.
Эти вещества снижают многие качества сплавов – соединения серы и фосфора способствуют разрушению металла, понижают его пластичность и т.д. Нержавеющая сталь 12х18н10т лишена этих недостатков, что и сделало ее такой востребованной.
Качества стали 12х18н10т делают возможным ее применение для самых разных целей. Изделия из нержавейки 12х18н10т могут нормально работать как при криогенных (до -196 °С), так и при повышенных (до 600 °С) температурах. Если же сталь 12х18н10т контактирует с агрессивными средами (в том числе и кислотами), то она без структурных изменений выдерживает температуры до 350 °С).
Об устойчивости стали 12х18н10т к агрессивным средам и ее химической пассивности было сказано неоднократно. Эти свойства оказались ценными для химической и пищевой промышленности. В качестве конструкционного материала сталь 12х18н10т применяется в авиа- и судостроении, а также, в других отраслях машиностроения.
Благодаря высокой пластичности из стали 12х18н10т возможно изготовления различных изделий холодной и горечей прокаткой.
Из нержавейки 12х18н10т возможно изготовление и изделий сложной формы, так как она свободна от такого недостатка, как образование флокенов – микроскопических трещин между отдельными зернами или группами зерен.
Это же свойство позволяет стали 12х18н10т длительно работать под статической и динамической знакопеременной нагрузкой. Ко всем этим характеристикам стоит добавить, что нержавеющая сталь 12х18н10т легко подвергается сварке и различным видам механической обработки.
Нержавеющая сталь 12х18н10т – идеальный сплав для изготовления большого количества изделий различного назначения.
Трубы и емкости для химических реагентов, бункеры и оборудование для пищевой промышленности, несущие конструкции и декоративный отделочный материал в строительстве, даже посуда – из стали 12х18н10т можно изготовить что угодно, и это изделие будет иметь самые высокие прочностные характеристики и химическую устойчивость
Источник:
Основные свойства стали 12х18н10т: состав нержавеющего сплава, его характеристики и сфера применения Ссылка на основную публикацию 
