钢合金的熔点

钢的熔点是从固态开始变为液态时的温度
在熔点温度下,该物质的两相均处于平衡状态,需要进一步加热才能完成转变
杂质会导致分子结构缺陷,从而导致较宽的熔化范围。
熔点也受压力影响,因此在较高压力下加热时,固体物质将更容易,更迅速地液化
钢合金的熔点

简而言之,例如,钢的熔点就是其开始从固态转变为液态时的温度。在此特定熔点温度下,物质的两相处于平衡状态。因此,需要进一步加热物质,以完成从固体到液体的转变。熔点还受到压力的影响,随着压力的升高,熔点会降低。因此,在更高压力下加热时,固体物质(让我们再次考虑钢的熔点)将更容易,更迅速地液化。发生这种情况是因为加压促进并增强了表征物质液态的分子运动和随后的不稳定性。

为了在技术交流中保持共识,标称熔点始终对应于1个大气压(100 kPa)。

分子对称
人们很早就意识到熔点和压力之间存在联系。托马斯·卡内利(Thomas Carnelley)在1882年研究了成千上万种不同的化合物后,成功地将分子对称性与更高的熔点相关联。这是因为对称结构可以将运动力分配给更多相邻的结,并且通常具有更高的吸引力。时至今日,我们能够预测以前从未实际测试过的钢合金的熔点。这些预测基于数据集。这些对应于材料的分子结构,以及随着温度升高热振动幅度如何影响材料。例如,另一种会影响钢合金熔点的因素是,其他金属是其中的杂质。

为什么熔点很重要?
对于钢铁制造商和冶金学家来说,熔点和范围是要考虑的重要数据。他们确定锻造,退火(热处理)和热成型的过程。对于设计者和其他工程学科而言,熔点几乎没有价值。在达到熔点之前,片的结构完整性将受到损害。这是因为随着温度上升,抗拉强度和刚性受到不利影响。

但是,所有工程师都可以使用钢系列的熔点作为测试来确定钢梁是否纯净以及达到什么温度。由于杂质会导致分子结构缺陷,因此劣质钢倾向于具有较宽的熔化范围。另一方面,纯钢具有较窄的熔化范围,这易于观察和评估。

双子塔
世贸中心南塔正在建设中结构工程师和阴谋论者花费大量时间寻找双塔中使用的钢梁的熔点。许多人认为,熔点还可以用于法医,以证明或反驳阴谋理论。在这种情况下,它是ASTM A36结构钢,其熔点为1510 OC(2750 OF)。如果您正在寻找喷气燃料的火焰温度,则约为1000 OC,不足以熔化钢,但足以使钢显着减弱。

合金熔点
钢是通过冶炼过程形成的铁和碳的合金。通过尝试创造出更好/更专业的产品,我们将钢与其他元素结合在一起,例如:


锰的力量
铬和钨或钛的硬度
钒具有抗疲劳性
钼和铬具有抗腐蚀性。
混合这些元素会影响合金的各种物理和机械性能-熔点也不例外。工程师喜欢使用诸如奥氏体,马氏体和铁素体的晶体结构特征,以便直接从中推断出钢合金的部分性能。

碳含量
通常,钢合金中的碳含量越高,其熔点越低。这是因为与铁的碳原子共价键合的碳原子越多,原子级的电场就变得越变质。这会影响取向,从而影响分子结构的对称性。结果,分子间力减弱,导致较低的熔点。我们可以假定上述所有合金元素都相同。如“低”合金钢的中位数熔点(1436 OC(2610 OF))和高允许钢的中值熔点(1415 OC(2600 OF))所反映。

单独的纯铁(Fe)的熔点为1535 OC,因此将其合金化会降低其熔化范围,如上所述。铬和钼是少数几个例外,因为它们的存在实际上会提高合金钢的熔化温度。但是,这仍然取决于其他许多因素,因此不确定。

钢合金熔化范围表
摄氏和华氏温度下使用最广泛的钢合金的熔化范围。

钢种(SAE) UNS指定 合金类型 熔点范围° C 熔点范围° F
201 S20100 镍钢 1400 – 1450 2552 – 2642
254 S31254 镍钢 1325 – 1400 2417 – 2552
301 S30100 镍铬钢 1400 – 1420 2552 – 2588
304 S30400 镍铬钢 1400 – 1450 2552 – 2642
305 S30500 镍铬钢 1400 – 1450 2552 – 2642
309 S30900 镍铬钢 1400 – 1450 2552 – 2642
310 S31000 镍铬钢 1400 – 1450 2552 – 2642
316 S31600 镍铬钢 1375 – 1400 2507 – 2552
321 S32100 镍铬钢 1400 – 1425 2552 – 2597
330 N08330 镍铬钢 1400 – 1425 2552 – 2597
347 S34700 镍铬钢 1400 – 1425 2552 – 2597
410 S41000 铬钼钢 1480-1530 2696 – 2786
416 S41600 铬钼钢 1480-1530 2696 – 2786
420 S42000 钼钢 1450 – 1510 2642 – 2750
430 S43000 镍铬钼钢 1425-1510 2597 – 2750
434 S43400 镍铬钼钢 1426-1510 2600 – 2750
440 S44000 钼钢 1370 – 1480 2498 – 2696
446 S44600 钼钢 1425-1510 2597 – 2750

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