2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24
El acero es el material metálico más común en la industria, a partir del cual se fabrican estructuras y herramientas con las propiedades deseadas. Dependiendo del propósito de este material, muchas de sus propiedades físicas, incluida la densidad, cambian. En este artículo, consideraremos qué acero tiene una densidad en kg / m3.
¿Qué es el acero y cómo es?
Antes de dar tablas sobre la densidad del acero en kg / m3, familiaricémonos con el material en sí. El acero en metalurgia es una aleación de hierro con carbono, cuyo contenido no supera el 2,1 por ciento atómico. Si hay más carbono, entonces comienza a formarse grafito en el sistema, lo que conduce a un cambio brusco en las propiedades de la aleación. En particular, su dureza y fragilidad aumentan y su plasticidad disminuye. Si hay más del 2,1 % de carbono, la aleación se denomina hierro fundido.
Lo principal que hay que entender es que el acero es una aleación de hierro con otros elementos que actúan como impurezas. Si el hierro se convierte en un componente secundario,entonces esta aleación no es acero.
Los aceros son muy diferentes. Así, un bajo contenido de carbono conduce a la formación de una clase de materiales estructurales. Su mayor contenido forma una clase de aceros para herramientas. Además del carbono, existen materiales aleados con diversos elementos. Por ejemplo, agregar más del 13 % de cromo conduce a la formación de materiales inoxidables, y un gran contenido de molibdeno y tungsteno forma una clase de aceros de corte.
¿Qué determina la densidad del acero?
Hay una serie de factores que determinan la densidad del acero en kg/m3. Estos incluyen lo siguiente:
- densidad del propio hierro para una red cristalina dada;
- cantidad y tipo de impurezas;
- la presencia de fases.
De estos factores, el primero es el más importante, ya que el hierro es la base de las aleaciones consideradas. Como es sabido, puede existir en dos redes cristalinas: bcc (cúbica centrada en el cuerpo) y fcc (cúbica centrada en las caras).
El primer tipo de red forma los llamados aceros ferríticos, el segundo - austenítico. La red fcc está empaquetada de forma compacta, mientras que la red bcc tiene un empaquetamiento más suelto de átomos. Sin embargo, la densidad de los aceros ferríticos es generalmente mayor que la de los austeníticos. La razón de esto es simple, el hecho es que fcc es una estructura estable solo a altas temperaturas para el hierro puro, y todos los metales se expanden mucho cuando se calientan. Este último conduce a una caída en la densidad.
Aceros al carbono
¿Cuál es la densidad del acero al carbono? En general, podemos decir que es ligeramente inferior a la densidad del hierro BCC puro (7874 kg/m3). Esta ligera disminución se debe al hecho de que el carbono en la red bcc ocupa poros octaédricos. La densidad del propio carbono en las estructuras de diamante y grafito es muy baja, por lo que su adición al hierro reduce su densidad media. Dado que los átomos de carbono ocupan grandes poros octaédricos, aumentan ligeramente el parámetro de red promedio, lo que afecta una ligera disminución en el parámetro considerado. A continuación se muestra una tabla de densidad del acero en kg/m3, según el grado y la temperatura.
Aceros aleados
Como se mencionó, estos incluyen cualquier aleación a base de hierro que, además de carbono, contenga otros elementos, como cromo, níquel, tungsteno, vanadio, etc. Así, la densidad del acero inoxidable 12X18H9, que contiene, además de cromo, níquel, a temperatura ambiente es de 7900 kg/m3, que es superior a la del hierro BCC puro. Si no hay níquel en el "acero inoxidable", entonces su densidad será menor que la del hierro puro, ya que el átomo de cromo es más ligero que el hierro.
Los más densos son los aceros rápidos. Contienen grandes cantidades de metales pesados como molibdeno y tungsteno. Su densidad puede alcanzar los 8800 kg/m3.
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