2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27
L'acier est le matériau métallique le plus courant dans l'industrie, sur la base duquel sont fabriqués des structures et des outils aux propriétés souhaitées. Selon le but de ce matériau, bon nombre de ses propriétés physiques, y compris la densité, changent. Dans cet article, nous examinerons quel acier a une densité en kg / m3.
Qu'est-ce que l'acier et à quoi ressemble-t-il ?
Avant de donner des tableaux sur la densité de l'acier en kg/m3, familiarisons-nous avec le matériau lui-même. L'acier en métallurgie est un alliage de fer avec du carbone, dont la teneur ne dépasse pas 2,1 % atomique. S'il y a plus de carbone, du graphite commence à se former dans le système, ce qui entraîne une forte modification des propriétés de l'alliage. En particulier, sa dureté et sa fragilité augmentent, et sa plasticité diminue. S'il y a plus de 2,1 % de carbone, l'alliage est appelé fonte.
La principale chose à comprendre est que l'acier est un alliage de fer avec d'autres éléments qui agissent comme des impuretés. Si le fer devient un composant non essentiel,alors cet alliage n'est pas de l'acier.
Les aciers sont très différents. Ainsi, une faible teneur en carbone conduit à la formation d'une classe de matériaux structuraux. Sa teneur plus élevée forme une classe d'aciers à outils. Outre le carbone, il existe des matériaux alliés à divers éléments. Par exemple, l'ajout de plus de 13 % de chrome conduit à la formation de matériaux inoxydables, et une grande quantité de molybdène et de tungstène forme une classe d'aciers de coupe.
Qu'est-ce qui détermine la densité de l'acier ?
Plusieurs facteurs déterminent la masse volumique de l'acier en kg/m3. Ceux-ci incluent les éléments suivants:
- densité du fer lui-même pour un réseau cristallin donné;
- quantité et type d'impuretés;
- la présence de phases.
Parmi ces facteurs, le premier est le plus important, puisque c'est le fer qui est à la base des alliages considérés. Comme on le sait, il peut exister dans deux réseaux cristallins: bcc (corps cubique centré) et fcc (cubique à faces centrées).
Le premier type de réseau forme les aciers dits ferritiques, le second - austénitique. Le réseau fcc est compact, tandis que le réseau bcc est un assemblage plus lâche d'atomes. Cependant, la densité des aciers ferritiques est généralement supérieure à celle des aciers austénitiques. La raison en est simple, le fait est que fcc est une structure stable uniquement à des températures élevées pour le fer pur, et tous les métaux se dilatent considérablement lorsqu'ils sont chauffés. Ce dernier conduit à une baisse de densité.
Acier au carbone
Quelle est la densité de l'acier au carbone ? En général, on peut dire qu'elle est légèrement inférieure à la densité du fer BCC pur (7874 kg/m3). Cette légère diminution est due au fait que le carbone dans le réseau bcc occupe des pores octaédriques. La densité du carbone lui-même dans les structures du diamant et du graphite est très faible, de sorte que son addition au fer réduit sa densité moyenne. Étant donné que les atomes de carbone occupent de grands pores octaédriques, ils augmentent légèrement le paramètre de réseau moyen, ce qui affecte une légère diminution du paramètre considéré. Vous trouverez ci-dessous un tableau de densité d'acier en kg / m3, en fonction de la nuance et de la température.
Aciers alliés
Comme mentionné, ceux-ci incluent tous les alliages à base de fer qui, en plus du carbone, contiennent d'autres éléments, tels que le chrome, le nickel, le tungstène, le vanadium, etc. Ainsi, la masse volumique de l'acier inoxydable 12X18H9, contenant, en plus du chrome, du nickel, à température ambiante est de 7900 kg/m3, ce qui est supérieur à celui du fer BCC pur. S'il n'y a pas de nickel dans "l'acier inoxydable", alors sa densité sera inférieure à celle du fer pur, car l'atome de chrome est plus léger que le fer.
Les plus denses sont les aciers rapides. Ils contiennent de grandes quantités de métaux lourds tels que le molybdène et le tungstène. Leur densité peut atteindre 8800 kg/m3.
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