常用金属材料的密度(铁的密度大约是多少)

 

常用金属材料的密度(铁的密度大约是多少)

据《科技日报》1月5日报道,世界首创用100吨电炉冶炼工艺生产的高强高韧低密度钢,日前在中信泰富特钢集团江阴兴澄特种钢铁有限公司问世,并且轧制出首批钢板。

常用金属材料的密度(铁的密度大约是多少)

图片来自“兴澄特钢”。

据钢铁行业专家表示,高强度高韧性低密度钢的重大工艺技术突破,使我国在该钢材的工业化生产技术上处于世界领先水平,更标志着我国成为世界上唯一掌握大规模生产高强高韧低密度钢技术的国家。

那什么是“高强度高韧性低密度钢”呢?我们初中在学化学元素周期表时都知道,铁的密度是7.85克/cm3也就是7.85吨/立方米,铁经过冶炼和化学成分调整,重量在7.8~7.9吨/立方米,合金含量越高就会略微的重一些,因为很多合金如:铬、镍、钼、钨…等都是高密度金属,所以有些高级合金钢就会略重,比如说:高速切削钢w18cr4v就要比最普通的建筑用钢材Q235略微重一些,但总体重量都在7.85吨/立方米左右,而低密度钢就是要将密度降低10%以上,达到7吨/立方米左右。

常用金属材料的密度(铁的密度大约是多少)

福特级“企业号”航母开工建造是切割的第一块钢板。

钢铁作为世界第一金属已经被使用了两千年的时间,用于人类发展的各个方面,可以肯定的说没有钢铁人类就会退回到青铜时代,不可能有目前这样的发展,但随着社会的需要和科技进步,要求工业制成品更轻和更加的结实耐用,这样才能节省资源和能源,所以怎样使钢材各种强度越来越高重量越来越轻一直都是钢铁工业追求的目标。

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HY80钢既是核潜艇用钢也是美军“老企业号”核航母和第一批次的“尼米兹级”航母用钢,HSLA-100是最后一艘尼米兹级“布什号”和现在“福特级”航母用钢,“新企业号”也用这牌号的钢材。

但又想各种理化性能高,还要钢材质量轻是一个很矛盾的问题!因为钢铁除了碳硅锰磷硫这五大基本元素外,要想达到很高的理化性能指标就需要添加铬、镍、钼、钒…等金属进行冶炼融合形成金属链,提高强度和耐腐蚀性能,但是加了这些金属就不可能降低重量…所以,在很长时间各国冶金专家们都没有解决这个矛盾 。

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“老企业号”的一块飞行甲板,长>20米/宽>5米/厚度≤50毫米,“老企业号”排水量8.5万吨,飞行甲板用钢材接近7000吨,而“新企业号”的飞行甲板用材量接近7600吨,如果在不影响强度和韧性的条件下将钢材密度降低10%左右,也就是降低到7吨/立方米,将会大幅度降低钢材用量,7600吨的10%就是760吨,也就是航母仅飞行甲板重量就降低760吨,如果航母其它舱段都用到高强度高韧性低密度钢,航母的总重将会降低很多,“福特级”排水量超过10万吨,理论上来说自重量为排水量的45~50%左右,也就是说“福特级”航母使用钢材量在5万吨左右,如果减轻10%就是节约了5000吨钢材,这对于降低建造和服役后的使用成本都很可观!

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如果未来我军战舰都用这种高强度高韧性低密度钢建造,在降低了自身的“死重量”后,燃气轮机的输出功率将会用于提高航速和发电,节省下来的燃油还将用于提高航程,所以这种钢的研制成功战略意义非常的大!不只是降低了建造成本。

目前世界钢铁工业发达国家都在全力以赴研制高强度高韧性低密度钢材,比如日本和韩国前些年都对轧制低密度钢进行了工业化试制,但至今没有试制成功的报道,美国方面去年计划在投入两千万美元,在未来五年内进行适合于工业化的低密度钢化学成分的研究,该计划预计2025年可能完成。

而我国使用100吨级电弧炉进行大规模工业化低密度钢制备成功,标志着在轧制低密度钢工业化及工程应用方面相关技术领先美国近10年,成为了世界上唯一掌握热轧制“高强度高韧性低密度钢”批量工业化生产技术和应用技术的国家。

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用100吨电弧炉冶炼钢水能耗是很高的,如果未来能用转炉+炉外精炼技术生产高强度高韧性低密度钢将会大幅度提高生产效率和成本。

总之,“高强度高韧性低密度钢”要比现在的普通/高强度钢密度上降低了10%以上,具备良好的理化性能,未来用在汽车/高速列车、船舶、航空/航天甚至建筑…等行业领域,我国每年粗钢产能为10亿吨,这项成果如果能全面推广会有广阔的应用前景和重大的战略意义

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