Теплоемкость нержавеющей стали

Теплоемкость стали при высоких температурах

Удельная теплоемкость углеродистых сталей марок Сталь 20 и Сталь 40 при высоких температурах (Дж/(кг•ºC))
Для заданных интервалов температур

Температура, ºC Сталь 20 Сталь 40 Температура, ºC Сталь 20 Сталь 40 50 – 100 486 486 700 – 750 1433 1584 100 – 150 507 503 750 – 800 951 624 150 – 200 520 515 800 – 850 737 503 200 – 250 532 528 850 – 900 649 549 250 – 300 557 549 900 – 950 649 624 300 – 350 574 570 950 – 1000 649 624 350 – 400 599 587 1000 – 1050 649 633 400 – 450 624 612 1050 – 1100 649 633 450 – 500 662 649 1100 – 1150 658 641 500 – 550 704 691 1150 – 1200 666 654 550 – 600 750 708 1200 – 1250 679 670 600 – 650 788 733 1250 – 1300 687 687 650 – 700 846 771

Удельная теплоемкость углеродистых сталей марок Сталь 20 и Сталь 40 при высоких температурах (Дж/(кг•ºC))
От 50 ºC до заданной температуры

Температура, ºC Сталь 20 Сталь 40 Температура, ºC Сталь 20 Сталь 40 100 486 486 750 679 670 150 494 494 800 675 704 200 499 503 850 662 704 250 507 511 900 658 704 300 515 520 950 654 700 350 524 528 1000 654 696 400 532 541 1050 654 691 450 545 549 1100 649 691 500 557 561 1150 649 691 550 570 574 1200 649 687 600 582 591 1250 654 687 650 595 608 1300 654 687 700 608 629

Источник:
Теплофизические свойства веществ, Справочник. Под ред. Н.Б.Варгафтика. Ленинград: Государственное энергетическое издательство. 1956 – 367 с.

Web-сайт “Термист” (termist.com)
Термомеханическое упрочнение арматурного проката

Отсутствие ссылки на использованный материал является нарушением заповеди “Не укради”

AISI 304

Обозначение по международным стандартам

Международный
стандарт
Американский
ASTM A240
Европейский
ЕN 10088-2
Российский
ГОСТ 5632-72
Обозначение марки AISI 304 1.4301 08Х18Н10
12Х18Н9

Применяемые стандарты и одобрения

AMS 5513
ASTM A 240
ASTM A 666

Классификация

сталь коррозионно-стойкая жаропрочная

Применение

  • Предметы домашнего обихода
  • Раковины
  • Каркасы для металлоконструкций в строительной промышленности
  • Кухонная утварь и оборудование для общепита
  • Молочное оборудование, пивоварение
  • Сварные конструкции
  • Резервуары судовые и наземные танкеры для продовольствия, напитков и некоторых химических веществ

Обычно производители стали разделяют марку на три основных класса (сорта) по способности к волочению:

  • AISI 304 – Основной сорт
  • AISI 304 DDQ (Normal and deep drawing) – Сорт глубокой вытяжки
  • AISI 304 DDS (Extra deep drawing) – Сорт особо глубокой вытяжки

Основные характеристики

  • хорошее общее сопротивление коррозии
  • хорошая пластичность
  • превосходная свариваемость

Химический состав (% к массе)

стандарт марка C Si Mn P S Cr Ni
ASTM A240 AISI 304 ≤0.080 ≤0.75 ≤2.0 ≤0.045 ≤0.030 18.00 – 20.00 8.00 – 10.50

Механические свойства

AISI 304 Сопротивление на разрыв (σв),
Н/мм²
Предел текучести(σ0,2),
Н/мм²
Предел текучести(σ1,0),
Н/мм²
Относительное удлинение (σ), % Твердость по Бринеллю (HB) Твердость по Роквеллу (HRB)
В соответствии с EN 10088-2 ≥520 ≥210 ≥250 ≥45
В соответствии с ASTM A 240 ≥515 ≥205 ≥40 202 85

Механические свойства при высоких температурах

Все эти значения относятся к только AISI 304.

Физические свойства

Физические свойства Условные обозначения Единица измерения Температура Значение
Плотность d 4°C 7.93
Температура плавления °C 1450
Удельная теплоемкость c J/kg.K 20°C 500
Тепловое расширение k W/m.K 20°C 15
Средний коэффициент теплового расширения α 10 -6 .K -1 0-100°C
0-200°C
17.5
18
Электрическое удельное сопротивление ρ Ωmm 2 /m 20°C 0.80
Магнитная проницаемость μ в 0.80 kA/m
DC или
в/ч AC
20°C
μ
μ разряж.возд.
1.02
Модуль упругости E MPa x 10 3 20°C 200

Сопротивление коррозии

304-е стали имеют хорошее сопротивление к общим коррозийным средам, но не рекомендованы там, где есть риск межкристаллитной коррозии. Они хорошо приспособлены для эксплуатации в пресной воде и городской и сельской среде. Во всех случаях необходима регулярная очистка внешних поверхностей для сохранения их первоначального состояния.

304-е стали имеют хорошее сопротивление различным кислотам:

  • фосфорной кислоте во всех концентрациях при температуре окружающей среды,
  • азотной кислоте до 65 % при температуре 20°C – 50°C,
  • муравьиной и молочной кислоте при комнатной температуре,
  • уксусной кислоте при температуре 20°C – 50°C.

Их рекомендуют для производства оборудования, контактирующего с холодными или горячими пищевыми продуктами: вино, пиво, молоко (кисломолочные продукты), спирт, натуральные плодовые соки, сиропы, патока, и т.д.

Кислотные среды

Температура, °C 20 80
Концентрация, % к массе 10 20 40 60 80 100 10 20 40 60 80 100
Серная кислота 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2
Азотная кислота 2 1 2
Фосфорная кислота 2 1 2
Муравьиная кислота 1 2 2 1

Код: 0 = высокая степень защиты – Скорость коррозии менее чем 100мкм/год
1 = частичная защита – Скорость коррозии от 100 до 1000мкм/год
2 = нет защиты – Скорость коррозии более чем 1000мкм/год

Атмосферные воздействия

Сравнение 304-й марки с другими металлами в различных окружающих средах (Скорость коррозии расчитана при 10-летнем воздействии).

Окружающая среда Скорость коррозии (мкм/год)
AISI 304 Алюминий-3S Углеродистая сталь
Сельская 0.0025 0.025 5.8
Морская 0.0076 0.432 34.0
Индустриальная Морская 0.0076 0.686 46.2

Устойчивость к коррозии в кипящих химикалиях

Кипящая среда Состояние металла Скорость коррозии (мм/год)
20%-ая уксусная кислота Обычный металл
Сваренный
*
(При толщине образца 0.8 мм и диаметре пресса равном 20 мм)
AISI 430 2.05 мм
AISI 304 2.0 мм

*Limiting drawing ratio – предельный коэффициент вытяжки

Теплоемкость нержавеющей стали

Ли удельного, а общей тепловой емкостью, в общепринятом физическом смысле, называется способность вещества нагреваться. По крайней меретак говорит нам любой учебник по теплофизике – это классическое определение теплоемкости (правильная формулировка). На самом деле это интересная физическая особенность.Мало знакомая нам по бытовой жизни “сторона медали “.Оказивается, что при подведении тепла извне (нагревании, разогреве), не все вещества одинаково реагируют на тепло (тепловую энергию) и нагреваются по разному.Способность стали 20 металлического сплава получать, принимать, удерживать и накапливать (аккумулировать) тепловую энергию называется теплоемкостью стали 20.А сама теплоемкость, является физической характеристикой, описывающей теплофизические свойства металла.При этом, в различных прикладных аспектах, в зависимости от конкретного практического случае, для нас важным может оказаться то одно.Например: способность железа принимать тепло или способность накапливать тепловую энергию или “талант ” металла и сплава содержать ее.Однако, несмотря на некоторую разницу в физическом смысле, нужны нам свойства будут описаны теплоемкостью стали.

Удельная теплоемкость стали 20. Уд. тепловая емкость металла Ст20 (железа ).Теплофизические свойства металлов , металлических сплавов и тепловые характеристики железа – справочная информация и краткое пояснительный комментарий к статье : удельная теплоемкость стали 20 – етомассовая тепловая емкость железного сплава Ст20.

Общая тепловая емкость металла Ст20. Что такое ( уд. ) Удельная теплоемкость стали 20 ( железа , металлического сплава ). Чем отличаются эти виды теплофизических характеристик металла , почему нельзя обойтись одним физическим параметром, описывает тепловые свойства стали марки Ст20 и зачем понадобилось ” умножать сущности , усложняя жизнь нормальным людям ” ?

Здесь нам на помощь приходит очень простой, но “очень научный ” метод.Он сводится к не только к приставу “уд. – Удельный “, перед физической величиной, но к изящному решения, которая предусматривает исключение из рассмотрения количества вещества. Естественно, “неудобные, лишние ” параметры: массу илиобьем сталиисключить совершенно невозможно. Хотя бы по той причине, что если не будет количества металла марки Ст20, то не останется и самого “предмета обсуждения “.А вещество должно быть. Поэтому, мы выбираем некоторый условный стандарт массы железа или объема металлопроката, который можно считать единицей.Для веса проката стали 20 такой единицей массы, удобной в практическом применении, оказался 1 килограмм (кг).

Данный видеоурок посвящен теме « Удельная теплоемкость ». Здесь мы познакомимся с понятием удельной теплоемкости вещества : она различается для всех веществ и зависит от их химического и молекулярного состава. Рассмотрим место удельной теплоемкости в формуле для определения количества тепла и разбёрем несколько примеров на нахождение удельной теплоемкости. Дадим определение этого понятия , узнаем, какой буквой оно сказывается и в каких единицах измерения вычисляется. И познакомимся с таблицей удельной теплоемкости некоторых веществ.

Как мы уже говорили в прошлом уроке , такая величина , как количество теплоты зависит от массы тела , разницы температур и природы вещества этого тела. Вот именно род вещества будет характеризоваться такой величиной , как удельная теплоемкость тела. Рассмотрим то , как удельная теплоемкость характеризует вещество на примерах.

Когда речь идет об измерении значение удельной теплоемкости для конкретного вещества , то мы имеем право пользоваться уже измеренным приближенными значениями, которые собраны в специальной таблице удельных теплоемкость различных веществ. Пример такой таблицы вы можете увидеть на рисунке 1.

Удельная теплоемкость воды примерно в десять раз выше удельной теплоемкости железа, поэтому кастрюля нагреется десять раз быстрее воды в ней. Интересно , что удельная теплоемкость льда в два раза меньше теплоемкости воды. Поэтому лед будет нагреваться в два раза быстрее воды. Растопить лед проще , чем нагреть воду. Как ни странно звучит, но это факт.

При этом , при увеличении температуры , газ увеличивается в объеме , и нам надо ввести еще одно значение – постоянного или переменного объема, тоже повлияет на теплоемкость. Поэтому при расчетах количества теплоты для воздуха и других газов пользуются специальными графиками величин удельной теплоемкости газов в зависимости от различных факторов и условий.

Удельная теплоемкость также не зависит от формы тела, изготовленного из данного вещества. Стальной брусок и стальной лист, имеющих одинаковую массу, потребуют одинаковое количество теплоты для нагревания их на одинаковое количество градусов. Другое дело, что при этом следует пренебречь обменом теплом с окружающей средой. В листа поверхность больше, чем в бруска, а значит, письмо отдает тепла, и поэтому скорее будет остывать. Но в идеальных условиях (когда можно пренебречь потерей тепла) форма тела не играет роли. Поэтому говорят, что удельная теплоемкость – это характеристика вещества, но не тела.

Б) алюминиевый калориметр массой 140 г налили 250 г воды при температуре 15 ° С. После того как брусок из свинца массой 100 г , нагретый до 100 ° С, поместили в калориметр с водой , там установилась температура 16 ° С. Составьте уравнение теплового баланса и определите удельную теплоемкость свинца.

В зависимости от ряда факторов, например содержания воды и жира в продуктах, их теплоемкость и удельная теплоемкость бывает разной. В кулинарии знания о теплоемкости продуктов дают возможность использовать некоторые продукты для изоляции. Если теплоизолирующими продуктами накрыть другую пищу, то они помогут этой пищи под ними дольше сохранить тепло. Если в блюд под этими теплоизолирующими продуктами высокая теплоемкость, то они и так медленно отдают тепло в окружающую среду. После того, как они хорошо прогреются, они теряют тепло и воду еще медленнее благодаря изолирующим продуктам сверху. Поэтому они дольше остаются горячими.

С другой стороны , у воды очень высокая удельная теплоемкость , даже по сравнению с другими жидкостями , поэтому нужно гораздо больше энергии , чтобы нагреть одну единицу массы воды на один градус , по сравнению с веществами , удельная теплоемкость которых ниже. Вода обладает высокой теплоемкостью благодаря прочным связям между атомами водорода в молекуле воды.

Вода – один из главных составляющих всех живых организмов и растений на Земле , поэтому ее удельная теплоемкость играет большую роль для жизни на нашей планете. Благодаря высокой удельной теплоемкости воды , температура воды в растениях и температура полостной жидкости в организме животных мало меняется даже в очень холодные или очень жаркие дни.

Высокая теплоемкость воды также означает, что вода не только медленно нагревается, но и медленно остывает. Благодаря этому свойству воду часто используют в качестве хладагента, то есть, как охлаждающую жидкость. К тому же, использовать воду выгодно благодаря ее низкой цене. В странах с холодным климатом горячая вода циркулирует в трубах для обогрева. В смеси с этиленгликолем ее используют в радиаторах автомобилей для охлаждения двигателя. Такие жидкости называют антифризом. Теплоемкость этиленгликоля ниже, чем теплоемкость воды, поэтому теплоемкость такой смеси тоже ниже, а значит эффективность системы охлаждения с антифризом также ниже, чем системы с водой. Но с этим приходится мириться, поскольку этиленгликоль не дает воде замерзнуть зимой и повредить каналы системы охлаждения автомобиля. В охлаждающие жидкости, предназначенные для более холодного климата, добавляют больше этиленгликоля.

Удельная теплоемкость стали – количество тепла, затрачиваемое на нагрев одного килограмма стали на один градус (по шкале Цельсия или Кельвина). В твердом состоянии в обычной стали она в среднем составляет 460 Дж / (кг * К), в высоколегированной – 480 Дж / (кг * К). Значение влияет на количество топлива, которое потребуется на разогрев заготовки до заданной температуры. Так же, размер этой цифры говорит о вероятности образования трещин на металле. Более высокое значение теплоемкости высоколегированной стали по сравнению с нелегированной говорит о том, что она в большей степени подвержена образованию трещин, является боле тугоплавкого, имеет худшую свариваемость. Жаропрочные высоколегированные и коррозиестойкие марки подвергаются обработке хуже, чем низколегированные и низкоуглеродистые разновидности.

Сварные швы на стали 12Х18Н10Т заметно уступают основному металлу в пластичности, объясняется дендритных ликвацией углерода. Причиной пониженной ударной вязкости сварных швов является недостаточная стабильность аустенита при сверхнизких температурах. В условиях глубокого холода возможном распаде аустенита по схеме А – М или А – а + К “, где А – аустенит, М – мартенсит, а – вторичный феррит, К ” – вторичные карбиды. Наличие небольшого количества первичного феррита в данном случае не имеет решающего значения. Об этом свидетельствуют результаты следующих опытов. Часть образцов подвергли закалке на воздухе после часового нагрева при 1080 °, С, благодаря чему была ликвидирована дендритная изоляция углерода, но сохранена ферритной составляющая. Ударная вязкость шва повысилась в 2 раза (данные ниже).

AISI 304

Обозначение по международным стандартам

Международный
стандарт
Американский
ASTM A240
Европейский
ЕN 10088-2
Российский
ГОСТ 5632-72
Обозначение марки AISI 304 1.4301 08Х18Н10
12Х18Н9

Применяемые стандарты и одобрения

AMS 5513
ASTM A 240
ASTM A 666

Классификация

сталь коррозионно-стойкая жаропрочная

Применение

  • Предметы домашнего обихода
  • Раковины
  • Каркасы для металлоконструкций в строительной промышленности
  • Кухонная утварь и оборудование для общепита
  • Молочное оборудование, пивоварение
  • Сварные конструкции
  • Резервуары судовые и наземные танкеры для продовольствия, напитков и некоторых химических веществ

Обычно производители стали разделяют марку на три основных класса (сорта) по способности к волочению:

  • AISI 304 – Основной сорт
  • AISI 304 DDQ (Normal and deep drawing) – Сорт глубокой вытяжки
  • AISI 304 DDS (Extra deep drawing) – Сорт особо глубокой вытяжки

Основные характеристики

  • хорошее общее сопротивление коррозии
  • хорошая пластичность
  • превосходная свариваемость

Химический состав (% к массе)

стандарт марка C Si Mn P S Cr Ni
ASTM A240 AISI 304 ≤0.080 ≤0.75 ≤2.0 ≤0.045 ≤0.030 18.00 – 20.00 8.00 – 10.50

Механические свойства

AISI 304 Сопротивление на разрыв (σв),
Н/мм²
Предел текучести(σ0,2),
Н/мм²
Предел текучести(σ1,0),
Н/мм²
Относительное удлинение (σ), % Твердость по Бринеллю (HB) Твердость по Роквеллу (HRB)
В соответствии с EN 10088-2 ≥520 ≥210 ≥250 ≥45
В соответствии с ASTM A 240 ≥515 ≥205 ≥40 202 85

Механические свойства при высоких температурах

Все эти значения относятся к только AISI 304.

Физические свойства

Физические свойства Условные обозначения Единица измерения Температура Значение
Плотность d 4°C 7.93
Температура плавления °C 1450
Удельная теплоемкость c J/kg.K 20°C 500
Тепловое расширение k W/m.K 20°C 15
Средний коэффициент теплового расширения α 10 -6 .K -1 0-100°C
0-200°C
17.5
18
Электрическое удельное сопротивление ρ Ωmm 2 /m 20°C 0.80
Магнитная проницаемость μ в 0.80 kA/m
DC или
в/ч AC
20°C
μ
μ разряж.возд.
1.02
Модуль упругости E MPa x 10 3 20°C 200

Сопротивление коррозии

304-е стали имеют хорошее сопротивление к общим коррозийным средам, но не рекомендованы там, где есть риск межкристаллитной коррозии. Они хорошо приспособлены для эксплуатации в пресной воде и городской и сельской среде. Во всех случаях необходима регулярная очистка внешних поверхностей для сохранения их первоначального состояния.

304-е стали имеют хорошее сопротивление различным кислотам:

  • фосфорной кислоте во всех концентрациях при температуре окружающей среды,
  • азотной кислоте до 65 % при температуре 20°C – 50°C,
  • муравьиной и молочной кислоте при комнатной температуре,
  • уксусной кислоте при температуре 20°C – 50°C.

Их рекомендуют для производства оборудования, контактирующего с холодными или горячими пищевыми продуктами: вино, пиво, молоко (кисломолочные продукты), спирт, натуральные плодовые соки, сиропы, патока, и т.д.

Кислотные среды

Температура, °C 20 80
Концентрация, % к массе 10 20 40 60 80 100 10 20 40 60 80 100
Серная кислота 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2
Азотная кислота 2 1 2
Фосфорная кислота 2 1 2
Муравьиная кислота 1 2 2 1

Код: 0 = высокая степень защиты – Скорость коррозии менее чем 100мкм/год
1 = частичная защита – Скорость коррозии от 100 до 1000мкм/год
2 = нет защиты – Скорость коррозии более чем 1000мкм/год

Атмосферные воздействия

Сравнение 304-й марки с другими металлами в различных окружающих средах (Скорость коррозии расчитана при 10-летнем воздействии).

Окружающая среда Скорость коррозии (мкм/год)
AISI 304 Алюминий-3S Углеродистая сталь
Сельская 0.0025 0.025 5.8
Морская 0.0076 0.432 34.0
Индустриальная Морская 0.0076 0.686 46.2

Устойчивость к коррозии в кипящих химикалиях

Кипящая среда Состояние металла Скорость коррозии (мм/год)
20%-ая уксусная кислота Обычный металл
Сваренный
*
(При толщине образца 0.8 мм и диаметре пресса равном 20 мм)
AISI 430 2.05 мм
AISI 304 2.0 мм

*Limiting drawing ratio – предельный коэффициент вытяжки

Читать еще:  Развальцовка стальных труб
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector