Видеокурс по SIMATIC STEP 7


Плотность стали. Зависимость от температуры

Качество стальных слитков в основном зависит от изначального состояния сплава, а точнее от свойства стали в жидком состоянии. Литейными считаются технологические свойства стали, которые непосредственно влияют на получение отливок с заданным технологическим показателем. Литейное свойство железа зависит от нескольких факторов – это физический комплекс и химическое свойство стали. Данные свойства проявляют в областях жидкого состояния стали.  

Главные свойства стали это:

  • Плотность стали;
  • Жидкотекучесть(она зависит от плотности) и заполняемость формы;
  • Усадка(это свойство уменьшения объема метала после затвердевания);

Последние два свойства определяют по физико-химическим свойствам сплавов:

  • критическая температура стали;
  • плотность сплава в жидком состоянии;
  • коэффициенты литейного расширения;
  • вязкость стали в жидком состоянии;
  • коэффициенты жидкопроводности стали;
  • коэффициенты затвердевания стали;
  • коэффициенты теплопроводности;

Сейчас мы подробнее рассмотрим несколько основных характеристик

Вязкость: В каждой реальной жидкости при перемещении одного слоя относительно другого возникает сила трения. Сила трения обозначается латинской буквой f. Сила трения между разновидными слоями жидкости, относительные к единице площади, являются пропорциональными ингредиенту скорости отсюда выходит:

Сила трения

 - это коэффициент пропорциональности. В данном случае он является динамической вязкостью и индивидуальной характеристикой для нее. Температурная зависимость вязкости стали в жидком состоянии была получена теоретическим путем на основе гипотезы по строению жидкости.

Экспериментальные исследования для расплава промышленных марок показали, что при температуре в пределах 1480 -1650 градусов вязкость стали находиться в пределах от 4.5% до 6.0%  мПа·с.   На вязкость стали влияют содержания легирующих элементов. Например, при увеличении содержания в стали алюминия производит к возникновению тугоплавких включений таких как  глинозема. При этом увеличение количества алюминия в стали уменьшает вязкость. При увеличении никеля вязкость стали наоборот увеличивается.

Плотность стали – это масса единиц объема жидкости при воздействии определенной температуры(у каждого вида железа температура разная).

плотность стали

Величина обратна плотности – это уделенный объем жидкости. 

удельный объем

Плотность жидкости как правило,  в разы больше, чем плотность к примеру - газа, так как среднее расстояние между молекулами в жидкости значительно меньше, чем в газе. Как правило, после увеличения температуры плотность жидкости начинает уменьшаться, так как молекулы начинают двигаться быстрее. В данном случае плотность жидкости зависимой от температуры является линейной.

За формулой

можно определить плотность чистого железа в интервале от температур до 1700 градусов.

зависимость от температуры

Плотность железа зависит не только от температуры, но и от состава стали, от содержания в нем углерода. Сталь используется в сплавах, особенно с углеродом  - в различных металлах и чугунах.

В основном чугун содержит чуть больше 2.14% углеродов, в то время как содержание углерода в стали в пределах 0.8 – 1%. Из-за разного содержания углеродов плотность железа в обеих случаях будет разной. Плотность чугуна 7000 килограммов /кубический метр при обычной температуре. Сталь имеет более жесткую плотность это 7500-7600 килограммов/метр кубический.

В производстве чаще всего используется именно сталь, так как чугун по своим характеристикам хрупок, если по нему ударить он расколется. Сталь имеет более жесткую плотность и поэтому более крепкий. Со стали можно изготавливать прокат, ковать ее. Она обладает такими характеристиками как гибкость, твердость и прочность.


Фитингами называются соединительные детали для труб в различных трубопроводных системах.

Добавление в состав обычной стали примесей в виде хрома приводит к улучшению антикоррозионных характеристик.

Воронение стали представляет собой процесс получения на поверхности стали слоя из окислов железа. Применяется для низколегированной или углеродистой стали, хотя берут для воронения и чугун.