鋼材是鋼錠、鋼坯或鋼材通過壓力加工制成的一定形狀、尺寸和性能的材料。
分類:按斷面形狀可分為型材、板材、管材和金屬制品四大類;按品質(zhì)可分為碳素鋼、低合金鋼和高合金鋼;按成形方法可分為鍛鋼、鑄鋼、熱軋鋼、冷拉鋼;按金相組織可分為退火狀態(tài)、正火狀態(tài)和無相變或部分發(fā)生相變的鋼;按用途可分為工程用鋼、滲碳鋼、碳素工具鋼、特殊性能鋼等。
鋼材的密度一般是 7.85 克 / 立方厘米。不過,不同類型的鋼材由于成分和結(jié)構(gòu)略有差異,密度可能會稍有不同。例如,一些特殊合金鋼,其密度可能在 7.7 克 / 立方厘米到 7.9 克 / 立方厘米之間波動。
化學(xué)成分
合金元素:鋼材中添加的合金元素如鉻、鎳、鉬、鎢等,會改變鋼材的原子排列方式和晶體結(jié)構(gòu),進而影響密度。例如,鎳元素的加入會使鋼材的密度略有增加,因為鎳的原子質(zhì)量相對較大,在鋼材中替代部分鐵原子后,會使單位體積內(nèi)的質(zhì)量增大。
碳含量:碳是鋼材中重要的元素之一,隨著碳含量的增加,鋼材的密度會有所降低。這是因為碳的原子半徑比鐵小,在鋼鐵晶格中,碳原子會占據(jù)晶格間隙,使晶格發(fā)生畸變,導(dǎo)致單位體積內(nèi)原子數(shù)量減少,從而密度降低。
航空航天
飛機結(jié)構(gòu)件:由于對飛行器的重量要求極為嚴格,同時又要保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強度和剛度,通常會選用密度低但強度高的鋁合金、鈦合金以及一些高性能的碳纖維復(fù)合材料等。在必須使用鋼材的部位,如起落架等關(guān)鍵部件,則會選用高強度、低密度的特種鋼材,如一些含鉻、鎳、鉬等合金元素的超高強度鋼,以在滿足結(jié)構(gòu)性能要求的同時,盡可能降低飛行器的重量。
航空發(fā)動機部件:對于航空發(fā)動機的高溫部件,如渦輪葉片、燃燒室等,需要鋼材具有良好的耐高溫、抗氧化和抗熱疲勞性能。會選用鎳基高溫合金等高性能材料,這些材料密度相對較高,但在高溫環(huán)境下能保持優(yōu)異的力學(xué)性能,確保發(fā)動機的可靠運行。