Теплоемкость стали
Автор: Волков Семён
Дата публикации: 30 Апреля 2024
Содержание:
- Факторы, влияющие на теплоемкость стали
- Как рассчитывается теплоемкость стали?
- Удельная теплоемкость сталей при разной температуре: таблица
- Удельная теплоемкость углеродистых сталей
- Удельная теплоемкость легированных сталей
Теплоемкость - это физическое понятие, объясняющее соотношение между объемом теплоты и инфинитезимальным изменением температуры, сопряженным с этим теплотворным процессом.
В глобальной системе единиц указанный показатель символизируется буквой "С". Его измеряют в Джоулях на килограмм, умноженных на Кельвины (Дж/кг*К), или же в калориях, разделенных на массу в килограммах, и применяют множитель градусы Цельсия (калория/(кг*С).0С).
Конкретный ряд температур и зависимость для материалов в твердом, газообразном и жидком состояниях различными. С увеличением температуры возрастает теплоемкость стали.
Факторы, влияющие на теплоемкость стали
Следующие аспекты оказывают влияние на данный параметр:
- состояние согреваемого материала.
- давление в атмосфере;
- метод подогрева;
- вариант металла.
Стали с высоким процентом легирования обладают значительными уровнями содержания углерода и относятся к категории тугоплавких материалов. Значит, их нагревание на один градус требует больше энергии, чем теплоёмкость 460 Дж/(кг*К), принятая за стандарт. В то время как низколегированные стали нагреваются быстрее и проще. Максимальный объем тепла и энергии требуется для нагрева жаростойких материалов, прошедших антикоррозийную обработку.
Специфическая теплота играет важную роль в процессе индукционной твердости или выпускания частей из стали, чугуна, композитных материалов. Когда высота структуры увеличивается на определенное число градусов, происходят фазовые переходы, и, следовательно, специфическая теплота также меняется. Для продолжения нагрева потребаются больше или меньше тепла.
Не только процесс подогрева металла или композитов, но и процесс их охлаждения, описывает такое понятие как удельная теплоемкость. Когда материалы остывают, они высвобождают определенное количество энергии и/или тепла. Удельная теплоемкость помогает определить, сколько тепла будет выделено при понижении температуры одного килограмма металла на градус. Влияние на процесс отдачи тепла оказывают факторы, такие как размер поверхности охлаждающегося материала, а также наличие или отсутствие дополнительного воздухообмена.
Как рассчитывается теплоемкость стали?
Вычисление теплоемкости проводится индивидуально для каждого случая. Важно также знать, что при увеличении температуры нагреваемого материала, его теплоемкость также изменяется.
Формула необходима для определения удельной теплоемкости металла.
Символом c обозначается теплоемкость, выраженная в Дж/(кг*°С), и ее значение составляет:
с = Q / (m * (t2 - t1)),
где:
- Q является индикатором количества энергии в виде тепла.
- m представляет собой массу материала.
- t2 - это температура, который объект достиг после процесса теплопередачи.
- t1 - это исходная температура материала.
Иногда можно встретить и другое уравнение:
с = Q / (m·ΔT) можно перефразировать как "с равно Q деленное на произведение m и ΔT".
где:
- Количество тепловой энергии, которую материал усваивает при нагревании, обозначается как Q.
- m - это вес физического объекта или материала, который подвергается нагреванию.
- ΔT представляет собой разницу между конечной температурой и начальной.
Возможно также осуществление расчетов с использованием известных данных о теплоемкости вещества по формуле:
c равно C делённое на m.
где:
- c - это специфическая теплоемкость материала, которую выражают в единицах Джоулей на килограмм градус Цельсия.
- C представляет собой удельную теплоемкость вещества, измеряемую в Дж/˚C;
- m является обозначением массы.
Таким образом, можно использовать различные методы для проведения расчетов, в зависимости от доступности исходных данных. Кроме того, существует таблица, которая уже содержит расчетное значение удельной теплоемкости для различных металлов, это значение указывается в Дж/(кг·К).
Удельная теплоемкость сталей при разной температуре: таблица
Самым детальным и обширным является первичный перечень удельной теплоемкости металлургического материала - стали. В данном списке указаны различные типы стали и теплоемкость каждого из них в зависимости от температуры.0С.
Марка стали | Температура, 0С | Теплоемкость стали, Дж/(кг*град) |
02Х17Н11М2 | 20…400…600…800 | 470…560…610…650 |
02Х22Н5АМ3 | 20…100…200…300…400 | 480…500…530…550…590 |
03Х24Н6АМ3 | 20…100…200…300…400 | 480…500…530…550…570 |
05ХН46МВБЧ | 100…200…300…400…500…600…700…800 | 445…465…480…490…500…510…515…520 |
06Х12НЗД | 100…200…300…400 | 523…544…577…594 |
07Х16Н6 | 100…200…300…400…500…600…700 | 440…500…590…630…670…710 |
08 | 100…200…400…600 | 465…477…510…565 |
08кп | 100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 482…498…514…533…555…584…626…695 |
08Х13 | 20 | 462 |
08Х14МФ | 20…100…200…300…400…500…600 | 460…473…502…540…574…682…754 |
08Х17Т | 20 | 462 |
08Х17Н13М2Т | 20 | 504 |
08Х18Н10 | 20 | 504 |
08Х18Н10Т | 20…100…200…300…400…500…600…700 | 461…494…515…536…549…561…574…595 |
08ГДНФЛ | 100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 483…500…517…529…554…571…613…697…693 |
09Х14Н19В2БР1 | 20 | 502 |
015Х18М2Б-ВИ | 100…200…300…400 | 473…519…578…636 |
1Х14Н14В2М | 100…200…300…400…500…600…700…800 | 461…486…515…536…544…557…590…624 |
4Х5МФ1С | 20…100…200…300…400…500…600…700…800 | 431…477…519…565…620…703…888…766…749 |
10 | 100…200…400…600 | 465…477…510…565 |
10кп | 100…200…400…600 | 466…479…512…567 |
10Х12Н3М2ФА | 100…200…300…400…500 | 510…538…562…588…627 |
10Х13НЗМ1Л | 20 | 495 |
10Х17Н13М2Т | 20 | 504 |
10Х17Н13М3Т | 20 | 504 |
10Х18Н9Л | 100 | 504 |
10ГН2МФА, 10ГН2МФА-ВД, 10ГН2МФА-Ш | 100…200…300…400 | 469…553…599…628 |
12МХ | 20…200…300…400…500…600…700 | 498…519…569…595…653…733…888 |
12Х1МФ | 100…200…300…400…500…600…700…800 | 507…597…607…643…695…783…934…1025 |
12Х13 | 20…100…200…300…400…500…600…700…800 | 473…487…506…527…554…586…636…657…666 |
12Х13Г12АС2Н2 | 100…200…300…400…500…600…700 | 523…559…602…613…648…668…690 |
12Х18Н9 | 20 | 504 |
12Х18Н9Т | 20…100…200…300…400…500…600…700…800 | 469…486…498…511…519…528…532…544…548 |
12Х18Н12Т | 20…100…200…300…400…500…600…700 | 461…494…515…540…548…561…574…595 |
14Х17Н2 | 20 | 462 |
15 | 100…200…400…500 | 469…481…523…569 |
15Г | 100…300…500 | 496…538…592 |
15К | 100…200…400…500 | 469…482…524…570 |
15кп | 20…100…200…300…400…500…600…700…800 | 465…486…515…532…565…586…620…691 |
15Л | 100…200…300…400 | 469…477…515…570 |
15Х2НМФА-А | 100…200…300…400 | 490…515…540…569 |
15Х11МФБЛ | 100…200…300…400…500…600 | 494…528…574…641…741…867 |
15Х25Т | 20 | 462 |
15ХМ | 100 | 486 |
17Х18Н9 | 20 | 504 |
18Х11МНФБ | 100…200…400…500…600 | 490…540…590…666…766…900 |
18ХГТ | 20…100…200…300…400…500…600…700…800 | 495…508…525…537…567…588…626…705 |
20 | 100…200…400…500 | 469…481…536…569 |
20Г | 100…200…400…500 | 469…481…536…569 |
20ГСЛ | 100…200…400…500 | 469…482…536…569 |
20К | 100…200…400…500 | 469…482…524…570 |
20Л | 100…200…400…500 | 469…481…536…570 |
20кп | 100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 486…498…514…533…555…584…636…703…695 |
20ХМЛ | 100…200…300…400…500 | 498…572…588…612…660 |
20ХМФЛ | 100…200…300…400…500…600 | 498…574…590…615…666…741 |
20Х3МВФ | 100…200…300…400…500…600 | 502…561…611…657…716…754 |
20Х23Н18 | 20 | 538 |
20ХН3А | 20 | 538 |
22К | 100…200…300…400…500…600…700…800 | 494…507…523…536…565…586…624…703 |
25 | 100…200…400…500 | 469…481…519…569 |
25Л | 100…200…400…500 | 469…482…524…570 |
25Х1МФ | 100…200…400…500 | 469…481…519…570 |
25Х2М1Ф | 20 | 461 |
25ХГСА | 100…200…300…400…500…600…700 | 536…574…607…632…674…733 |
30 | 100…200…300…400…500 | 469…481…544…523…762 |
30Г | 100…200…300…400…500 | 469…481…544…599…762 |
30Л | 100…200…400…600 | 469…481…523…570 |
30Х13 | 20…100…200…300…400…500…600…700…800 | 473…486…504…525…532…586…641…679…691 |
30ХГТ | 100…200…300…400…500…600…700…800 | 495…508…525…537…567…588…626…705 |
30Х | 20…100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 482…496…513…532…555…583…620…703…687…678 |
30ХН2МФА | 20…100…200…300…400 | 466…508…529…567…588 |
30ХНЗА | 100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000 | 494…504…518…536…558…587…657…703…695…687 |
33ХС | 20…100…200…300…400…500…600…700 | 466…508…529…563…599…622…634…664 |
35 | 100…200…300…400…500 | 469…482…524…570 |
35Л | 100…200…300…400…600 | 469…481…523…574 |
35ХГСЛ | 100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 496…504…512…533…554…584…622…693…689 |
35ХМЛ | 100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 479…500…512…529…550…580…617…689…685 |
36Х18Н25С2 | 20 | 515 |
40 | 100…200…300…400…600 | 469…481…519…523…574 |
40Г | 100…200…400…600 | 486…481…490…574 |
40Л | 100…200…400…600 | 469…481…523…574 |
40Х10С2М | 300…400…500 | 532…561…586 |
40Х13 | 20…100…200…300…400…500…600…700…800 | 452…477…502…528…553…578…620…666…691 |
40ХЛ | 100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 491…508…525…538…569…588…626…701…689 |
45 | 100…200…300…400…500 | 469…482…524…574 |
45Г2 | 100…200 | 444…427 |
45Л | 100…200…400…600 | 469…481…523…569 |
45Х14Н14В2М | 300…400…500…600 | 507…511…523…528 |
50 | 300…400…500 | 561…541…787 |
50Г | 20…100…200…300…400…500…600…700 | 487…500…517…533…559…584…609…676 |
50Л | 100…200…400…600 | 478…511…511…569 |
55 | 100…200…400…500 | 477…486…523…569 |
60 | 100…200…400…600 | 481…486…528…565 |
ХН35ВТ | 100…200…300…400…500…600 | 511…544…569…590…595…595 |
ХН64ВМКЮТЛ | 20…100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000 | 430…450…470…490…515…540…565…590…625…650…1008 |
ХН65ВКМБТЮЛ | 20…100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000 | 424…436…480…493…505…518…548…596…650…692…710 |
ХН65ВМТЮЛ | 20…100…200…300…400…500…600…700…800 | 425…430…440…470…500…510…550…615…650 |
ХН65КМВЮТЛ | 20…100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 380…400…420…445…470…485…515…560…610…660 |
ХН70БДТ | 100…200…300…400 | 450…475…500…505 |
ХН70КВМЮТЛ | 20 | 440 |
ХН80ТБЮА | 100…200…300…400…500…600 | 494…547…607…678…749…829 |
Х15Н60-Н | 20 | 460 |
Х20Н80-Н | 20 | 460 |
Х23Ю5Т | 20…800 | 480…750 |
Х27Ю5Т | 20…800 | 500…690 |
А12 | 100…300…400…600 | 469…477…515…569 |
Р6М5 | 100…200…300…400…500…600…700 | 440…470…500…550…580…670…900 |
Р18 | 100…200…300…400…500…600…700 | 420…450…470…510…550…610…690 |
У8, У8А | 100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 477…511…528…548…565…594…624…724…724…703 |
У12, У12А | 100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 469…503…519…536…553…720…610…712…703…699 |
Удельная теплоемкость углеродистых сталей
Семь типов углеродистых сталей, содержащих железо в чистоте 99,99%, пользуются наибольшей популярностью. Стандартный температурный диапазон достигает 50 градусов.0С.
Интервал температур, 0С | Углеродистые стали | |||||||
Чистое железо (99.99%) | ||||||||
08кп | 08 | 20 | 40 | У8 | У8` | У12 | ||
50-100 | 0.469 | 0.481 | 0.481 | 0.486 | 0.486 | 0.489 | 0489 | 0.486 |
100-150 | 0.489 | 0.502 | 0.502 | 0.507 | 0.502 | 0.519 | 0.523 | 0.519 |
150-200 | 0.511 | 0.519 | 0.523 | 0.519 | 0.515 | 0.532 | 0.544 | 0.540 |
200-250 | 0.528 | 0.536 | 0.544 | 0.532 | 0.528 | 0.548 | 0.548 | 0.544 |
250-300 | 0.544 | 0.553 | 0.557 | 0.557 | 0.548 | 0.565 | 0.565 | 0.557 |
300-350 | 0.565 | 0.574 | 0.569 | 0.574 | 0.569 | 0.586 | 0.552 | 0.578 |
350-400 | 0.586 | 0.595 | 0.595 | 0.599 | 0.586 | 0.607 | 0.603 | 0.599 |
400-450 | 0.611 | 0.624 | 0.624 | 0.624 | 0.611 | 0.628 | 0.632 | 0.615 |
450-500 | 0.649 | 0.662 | 0.662 | 0.622 | 0.649 | 0.669 | 0.666 | 0.636 |
500-550 | 0.691 | 0.708 | 0.695 | 0.703 | 0.691 | 0.695 | 0.708 | 0.662 |
550-600 | 0.733 | 0.754 | 0.741 | 0.749 | 0.708 | 0.716 | 0.749 | 0.699 |
600-650 | 0.775 | 0.799 | 0.791 | 0.787 | 0.733 | 0.720 | 0.779 | 0.745 |
650-700 | 0.829 | 0.867 | 0.858 | 0.846 | 0.770 | 0.770 | 0.833 | 0.816 |
700-750 | 0.971 | 1.105 | 1.139 | 0.432 | 1.583 | 2.081 | 2.186 | 2.089 |
750-800 | 0.913 | 0.875 | 0.959 | 0.950 | 0.624 | 0.615 | 0.632 | 0.649 |
800-850 | 0.754 | 0.795 | 0.867 | 0.737 | 0.502 | 0.657 | 0.619 | 0.657 |
850-900 | 0.716 | 0.849 | 0.716 | 0.649 | 0.548 | 0.619 | 0.619 | 0.619 |
900-950 | 0.946 | 0.662 | 0.649 | 0.649 | 0.624 | 0.624 | 0.619 | 0.619 |
950-1000 | 0.557 | 0.669 | 0.657 | 0.649 | 0.624 | 0.632 | 0.615 | 0.628 |
1000-1050 | 0.582 | 0.669 | 0.657 | 0.649 | 0.632 | 0.645 | 0.628 | 0.636 |
1050-1100 | 0.599 | 0.699 | 0.662 | 0.649 | 0.632 | 0.653 | 0.636 | 0.641 |
1100-1150 | 0.615 | 0.669 | 0.662 | 0.657 | 0.641 | 0.662 | 0.653 | 0.649 |
1150-1200 | 0.632 | 0.669 | 0.666 | 0.666 | 0.653 | 0.669 | 0.669 | 0.657 |
1200-1250 | 0.649 | 0.669 | 0.666 | 0.678 | 0.669 | 0.678 | 0.78 | 0.666 |
1250-1300 | 0.669 | 0.699 | 0.666 | 0.687 | 0.687 | 0.678 | 0.695 | 0.674 |
Удельная теплоемкость легированных сталей
Из различных разновидностей стали наиболее высоколегированными считаются Г13 и Р18. За счет высокой устойчивости к изнашиванию при ударных нагрузках и давлении, первый тип материала нашёл своё применение в оборонном секторе. Например, такие детали как гусеничные траки, щеки дробилок, решетки для тюрем.
Р18 — это тип инструментальной высокоскоростной стали, применяемой в производстве сверел, фрезеров, метчиков и зенкеров.
Температурный интервал, 0С | Г13 | Р18 | Температурный интервал, 0С | Г13 | Р18 |
50-100 | 0.519 | 0.410 | 700-750 | 0.649 | 0.716 |
100-150 | 0.540 | 0.427 | 750-800 | 0.649 | 0.716 |
150-200 | 0.565 | 0.435 | 800-850 | 0.657 | 0.682 |
200-250 | 0.565 | 0.452 | 850-900 | 0.666 | 0.737 |
250-300 | 0.599 | 0.465 | 900-950 | 0.666 | 0.582 |
300-350 | 0.607 | 0.487 | 950-1000 | 0.674 | 0.595 |
350-400 | 0.607 | 0.502 | 1000-1050 | 0.682 | 0.607 |
400-450 | 0.615 | 0.523 | 1050-1100 | 0.687 | 0.615 |
450-500 | 0.615 | 0.553 | 1100-1150 | 0.695 | 0.611 |
500-550 | 0.695 | 0.582 | 1150-1200 | 0.695 | 0.611 |
550-600 | 0.703 | 0.599 | 1200-1250 | 0.703 | 0.611 |
600-650 | 0.641 | 0.615 | 1250-1300 | 0.708 | 0.611 |
650-700 | 0.641 | 0.636 |