چگالی فولاد ضد زنگ – دانسیته آلیاژهای استنلس استیل

چگالی چیست؟

در دنیای مواد، چگالی خصوصیتی بسیار مهم است. ما ممکن است خیلی به چگالی یک ماده فکر نکنیم، اما برای متخصصان متالورژی و مهندسان احتمالاً بیش از آن که اکثر مصرف کنندگان تصور می‌کنند چگالی اهمیت دارد. چگالی یک ماده تعیین می‌کند که درمحیطی که قرار دارد شناور یا غرق شود. آیا می‌دانید چرا یک سنگریزه کوچک به کف یک لیوان آب می‌رود در حالی که یک تنه درخت غول پیکر روی سطح یک رودخانه شناور می‌ماند؟ چگالی یا تراکم ماده تشکیل‌دهنده سنگریزه از آب بیشتر است در حالی که چگالی تنه درخت نسبت به آب کمتر است.

یاد این سوال قدیمی می‌افتیم که وزن یک تن آجر بیشتر است، یا یک تن پر؟ البته پاسخ را همه می‌دانیم که وزن هر دو یک تن است. بازی ذهنی این سئوال در مفهوم چگالی است نه وزن. چگالی یک آجر 1.992 گرم بر سانتی‌مترمکعب است در حالی که چگالی یک پر حدود 0.0025 گرم بر سانتی‌مترمکعب است. به همین دلیل یک متر مکعب آجر بیش از یک مترمکعب پر وزن دارد که این تفاوت در واقع حدود 800 برابر بیشتر است.

مقایسه چگالی فولاد، چوب، چوب‌پنبه و آب

نحوه محاسبه چگالی یا دانسیته

چگالی (density) که به عنوان جرم مخصوص نیز شناخته می‌شود، میزان جرم ماده در یک حجم مشخص از آن است. چگالی (ρ) برابر است با جرم (M) یک ماده تقسیم بر حجم (V) آن و بطور خلاصه طبق فرمول زیر مطرح می‌شود:

ρ = M / V

واحدهای چگالی در مقیاس‌های متریک کیلوگرم بر سانتی‌مترمکعب (kg/cm³)، گرم بر سانتی‌مترمکعب (gr/cm³) و کیلوگرم بر ‌مترمکعب (kg/m³)است. همچنین واحد چگالی در استانداردهای اینچی عبارت است از پوند بر اینچ مکعب (lb/in³) و پوند بر فوت مکعب (lb/ft³).

1kg/m³ = 0.001 gr/cm³ = 1000 gr/m³ = 0.000036127292 lb/in³ = 0.06242796 lb/ft³

چرا چگالی مهم است؟

طراحان و مهندسان زمانی که محصولی را طراحی می‌کنند، چندین پارامتر را در مورد فلزات در نظر می‌گیرند که چگالی یکی از آنهاست. یک فلز یا آلیاژ ممکن است بسیار متراکم‌تر یا چگال‌تر از دیگری باشد. به عنوان مثال، اگر در حال طراحی یک چراغ مطالعه رو میزی هستید، چگالی مواد استفاده شده ممکن است اهمیت زیادی نداشته باشد. ولی اگر در حال طراحی هواپیمایی هستید که باید از زمین بلند شود و در هوا بماند، آنگاه چگالی بسیار پراهمیت می‌شود.

هنگامی که کارشناس متالورژی برای ساختن آلیاژ، یک فلز را با فلز دیگر ترکیب می‌کنند، چگالی اهمیت دارد. فولاد آلیاژی از آهن، کربن و عناصر شیمیایی دیگر ساخته شده است. انواع مختلف فولاد از ترکیبات مختلفی از عناصر شیمیایی تشکیل شده‌اند. به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ حاوی حداقل 10.5٪ کروم است در حالی که فولاد کربن دارای محتوای کروم کمتری است. در نتیجه، چگالی فولاد معمولی کمی با چگالی فولاد ضد زنگ متفاوت است. در مقایسه با بسیاری از فلزات، فولاد یک ماده بسیار متراکم و چگال است. به عنوان مثال، تیتانیوم دارای چگالی حدود نصف چگالی فولاد و آلومینیوم حدود یک سوم آن است.

چگالی فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل

چگالی فولاد معمولی بطور متوسط حدود 7.85 گرم بر سانتی‌مترمکعب است. چگالی فولاد کربنی بطور متوسط حدود 7.84 گرم بر سانتی‌مترمکعب، چگالی آهن خالص حدود 7.86 گرم بر سانتی‌مترمکعب و چگالی فولاد ضد زنگ بطور متوسط حدود 7.93 گرم بر سانتی‌مترمکعب است. عیار و آلیاژ خاص و ترکیب شیمیایی فولاد باعث می‌شود که چگالی انواع مختلف آن کمی متفاوت باشند.

چگالی فلزات و آلیاژهای مختلف با هم تفاوت قابل توجهی دارند

چگالی فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل که در ایران به عنوان استیل مشهور هستند، عمدتاً بین 7.6 تا 8.03 گرم بر سانتی‌مترمکعب بسته به آلیاژ آنها می‌باشد. از آنجایی که هریک از گریدهای استیل یک آلیاژ فلزی است، چگالی می‌تواند تحت تأثیر میزان عناصر آلیاژی موجود کمی متغییر باشد. اگر ترکیب عناصر آلیاژی فلز و ساختارهای متالورژیکی آن را بشناسید، می‌توانید چگالی آن را بصورت تقریبی برآورد کنید. با این حال، چگالی فولاد ضد زنگ اکثرا بسته به گرید فولاد ضدزنگ در محدوده 7600 تا 8030 کیلوگرم بر مترمکعب یا جرم مخصوص 7.6 تا 8 گرم بر سانتی‌مترمکعب هستند.

حال بیایید به دو گرید متداول فولاد ضد زنگ دقیق‌تر نگاه کنیم؛ فولاد ضد زنگ 304 و فولاد ضد زنگ 316. چگالی گرید 304 7930 کیلوگرم بر مترمکعب است در حالی که چگالی گرید 316 حدود 7980 کیلوگرم بر مترمکعب. تفاوت در ترکیب شیمیایی و محتوای عناصر الیاژی این دو گرید ، تفاوت در چگالی آنها را سبب می‌شود. ورق استیل 304 چگالی کمتری نسبت به 316 دارد، اما چگالی 304 کمی بالاتر از فولاد ضد زنگ 430 است که 7750 گرم بر مترمکعب است.

چگالی بر وزن تاثیر می گذارد؛ حتماً مثال آجر و پرها را به خاطر دارید! وزن یک محصول از جنس فولادی ضدزنگ بیشتر از همان محصول با همان اندازه از جنس فولاد کربنی است و یک ورق استیل 316 وزن اندکی بیشتر از همان ورق استیل با گرید 304 دارد.

جدول چگالی فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل

جدول زیر چگالی (density) فولاد ضدزنگ 304، 316، 303، 304L، 316L و سایر آلیاژهای فولاد ضدزنگ طبق استاندارد AISI را نشان می‌دهد.

توجه: 1 گرم بر سانتی‌مترمکعب برابر است با 1 کیلوگرم بر دسی‌مترمکعب (1g/cm³ = 1 kg/dm³)

چگالی فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل
آلیاژ فولاد ضدزنگ	چگالی (g/cm3)	چگالی (kg/m3)	چگالی (lb/in3)	چگالی (lb/ft3)
304, 304L, 304N	7.93	7930	0.286	495
316, 316L, 316N	8	8000	0.29	499
201	7.8	7800	0.28	487
202	7.8	7800	0.28	487
205	7.8	7800	0.28	487
301	7.93	7930	0.286	495
302, 302B, 302Cu	7.93	7930	0.286	495
303	7.93	7930	0.286	495
305	8	8000	0.29	499
308	8	8000	0.29	499
309	7.93	7930	0.286	495
310	7.93	7930	0.286	495
314	7.72	7720	0.279	482
317, 317L	8	8000	0.29	499
321	7.93	7930	0.286	495
329	7.8	7800	0.28	487
330	8	8000	0.29	499
347	8	8000	0.29	499
384	8	8000	0.29	499
403	7.7	7700	0.28	481
405	7.7	7700	0.28	481
409	7.8	7800	0.28	487
410	7.7	7700	0.28	481
414	7.8	7800	0.28	487
416	7.7	7700	0.28	481
420	7.7	7700	0.28	481
422	7.8	7800	0.28	487
429	7.8	7800	0.28	487
430, 430F	7.7	7700	0.28	481
431	7.7	7700	0.28	481
434	7.8	7800	0.28	487
436	7.8	7800	0.28	487
439	7.7	7700	0.28	481
440 (440A, 440B)	7.7	7700	0.28	481
440C	7.62	7620	0.27	475
444	7.8	7800	0.28	487
446	7.6	7600	0.27	474
501	7.7	7700	0.28	481
502	7.8	7800	0.28	487
904L	7.9	7900	0.285	493
2205	7.83	7830	0.283	489

 

جهت خرید ورق استیل در آلیاژها و ضخامت‌های متنوع با کارشناسان ما در استیل رخ در تماس باشید.