• Главная
• Блог
• Полезное
• Удельная теплоемкость стали

Удельная теплоемкость стали

Рейтинг: 4.6

Время прочтения: 31 мин

• Полезное

Теплоемкость – это физическая величина, которая представляет собой отношение количества тепла в бесконечно малой смене температуры к самому изменению.

В международной системе единиц этот параметр представлен литерой «С», а единица измерения – это Джоуль на килограмм, умноженные на Кельвины(Дж/кг*К), либо калории, деленные на килограмм, умноженные на градусы Цельсия (калория/(кг* ⁰С)

Теплоемкость сталей растет вместе с повышением температуры. Для веществ в твердом состоянии, газообразном и жидком зависимость и температурный ряд отличаются.

Классификация и маркировка листового проката

Классификация листового проката крайне обширна, включает множество категорий. Например, по способу производства сплав бывает горячекатаным, холоднокатаным, экструдированным. 

По толщине есть тонколистовые (до 4 мм), толстолистовые (от 4 мм и выше). Фольга менее 0.2 мм. Металлический прокат поставляется в рулонах, листах и лентах. По наличию покрытия есть сплав без дополнительной обработки, с металлическим покрытием (оцинкованный, луженый, хромированный, с неметаллическим (полимерным, лакокрасочным). 

Другие категории стальных сплавов:

1. По плоскостности – особо высокая, высокая,  улучшенная, нормальная.
2. По виду или характеру кромки – с обрезной, с необрезной, с округленной.
3. По размерам – стандартные, нестандартные, точные.
4. По способности к вытяжке – глубокая, весьма глубокая, нормальная, сложная.

По назначению сталь бывает общего назначения, конструкционная, судостроительная, автомобильная или электротехническая. По равномерности толщины покрытия сплав бывает равномерным, дифференцированным, градиентным. 

Такая классификация помогает точно определить характеристики и назначение листового проката. Это важно для правильного выбора и применения в промышленности.

Удельная теплоемкость сталей при разной температуре

Первая таблица удельной теплоемкости стали самая массивная, но и подробная. Ниже представлены марки стали, и их зависимость теплоемкости к  температуре в ⁰С.

Удельная теплоемкость углеродистых сталей

Наиболее популярны 7 марок углеродистых сталей с чистотой железа 99.99%. Температурный ряд стандартный – по 50 ⁰С.

Удельная теплоемкость легированных сталей

Из высоколегированных типов стали выделяется два – это Г13 и Р18. Первый тип материала, благодаря высокому сопротивлению к износу при ударных нагрузках и давлению, используется в военной промышленности. Например, гусеничные траки, дробильные щеки, решетки в тюрьмах.

Марка Р18 – это инструментальная быстрорежущая сталь, которая используется при создании сверл, фрез, метчиков и зенкеров.

[include_post id="5371"]

Низколегированные стали представлены 5-ю популярными марками – 30Х, 30Г3, 30ХНЗ, 30Г2 и 50С2Г.

Удельная теплоемкость чугуна

Теплоемкость чугуна, как видно из таблицы ниже, с повышением температуры возрастает, как и его энтальпия. Эти параметры непосредственно зависят то состава чугуна.

Теплоемкость – это физическая величина, которая обозначает количество энергии, которую поглощает материал за 1 единицу температуры. Есть четкая закономерность – с ростом температурного режима возрастает параметр теплоемкости.

Удельная теплоемкость напрямую зависит от состава материала, то есть стали и чугуна.

Как рассчитывается теплоемкость стали

Расчет теплоемкости стали основан на удельных теплоемкостях основных химических элементов, входящих в состав сплава.

Удельная теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 градус по температурной шкале. 

Для вычисления общей теплоемкости стали используют формулу 

С = Σ ci * Ni

где ci и Ni – удельная теплоемкость и массовая доля каждого химического элемента в сплаве соответственно.

Приведем пример вот такого сплава:

98% Fe (железо) – c Fe = 0,449 кДж/(кг*К) 

1% C (углерод) – c C = 0,71  кДж/(кг*К)  

0,5% Cr (хром) – c Cr = 0,449 кДж/(кг*К)  

0,5% Mn (марганец) – c Mn = 0,486 кДж/(кг*К)

Тогда теплоемкость такой стали равна: 0,449*0,98 + 0,71*0,01 + 0,449*0,005 + 0,486*0,005 = 0,461 кДж/(кг*К)

От чего зависит теплоемкость стали

 На теплоемкость стали влияют следующие факторы:

1. Химический состав – чем больше легирующих элементов в стали, тем выше теплоемкость. Например, углерод, кремний, марганец повышают теплоемкость, а вот хром, никель, вольфрам понижают.
2. Структурное состояние – теплоемкость зависит от того, является сталь аустенитной, ферритной или перлитной. Например, у аустенитной стали несколько большая теплоемкость. 
3. Температура – с ее ростом теплоемкость сплава увеличивается.

Знание точных значений теплоемкости понадобится при:

• расчете тепловых и термических процессов в металлургии и машиностроении;
• определении расхода топлива в печах; 
• проектировании охлаждающих и нагревательных систем с металлическими деталями;
• подборе оптимального химсостава стали под эксплуатационные характеристики.

Знание теплоемкости крайне важно для эффективной работы с металлами, в том числе со сталью. Если пренебречь этой величиной, то не избежать низкого качества изделий, повышенной аварийности на предприятиях.

Источники

Кабаков З. К. и др. Определение коэффициента эффективной теплоемкости углеродистых сталей //Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. – 2015. – Т. 57. – №. 2. – С. 15-19.

Ботвина Л. Р. и др. Теплоемкость деформированных сталей //Доклады Академии наук. – Федеральное государственное бюджетное учреждение" Российская академия наук", 2010. – Т. 434. – №. 5. – С. 612-615.

Ангольд К. В. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ТЕПЛОЕМКОСТИ СТАЛИ 170ХНМ //Технологии металлургии, машиностроения и материалообработки. – 2018. – №. 17. – С. 122-125.

Попробуйте ИИ поиск

Еще больше металлобаз.
Автоматический поиск.

Попробовать бесплатно

Редакция E-metall Автор материала

Перейти на страницу автора

Вам может быть интересно

Пищевая сталь – это: полный гид по выбору, маркам и применению

, вчера

Старт «Металл-Экспо’2025» — ровно через две недели!

Новости металлопроката, 28.10.2025

Сталь 09Г2С: характеристики, свойства и применение низколегированного конструкционного сплава

Полезное, 16.10.2025

Показать больше материалов