place
Каталог металлопроката

746

металлобаз

6030

пользователей

позиций товаров

place

Москва

Ваш город – Москва?

Выбор города впервую очень важен для фильтрации металлобаз по удаленности от вас.

Полезное 18.12.2022

Удельная теплоемкость стали

article

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.

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.

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

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

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      
Сталь остывает в форме

[include_post id=»5371″]

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

Интервал температур,0С Марка стали
30Х 30Н3 30ХНЗ 30Г2 50С2Г
50-100 0.486 0.481 0.494 0.477 0.498
100-150 0.107 0.502 0.507 0.494 0.511
150-200 0.523 0.523 0.523 0.511 0.523
200-250 0.540 0.536 0.540 0.528 0.540
250-300 0.557 0.548 0.561 0.544 0.557
300-350 0.582 0.569 0.582 0.565 0.578
350-400 0.607 0.590 0.599 0.590 0.603
400-450 0.636 0.619 0.632 0.615 0.632
450-500 0.669 0.662 0.674 0.649 0.666
500-550 0.720 0.703 0.720 0.695 0.703
550-600 0.770 0.749 0.775 0.741 0.749
600-650 0.825 0.791 0.812 0.779 0.783
650-700 1.050 1.637 1.306 0.837 0.829
700-750 1.662 0.955 1.176 1.449 0.904
750-800 0.636 0.603 0.976 0.821 1.365
800-850 0.653 0.624 0.569 0.557 0.611
850-900 0.636 0.641 0.582 0.536 0.624
900-950 0.645 0.649 0.628 0.590 0.628
950-1000 0.636 0.649 0.636 0.599 0.636
1000-1050 0.632 0.641 0.636 0.607 0.645
1050-1100 0.632 0.641 0.645 0.615 0.653
1100-1150 0.641 0.645 0.645 0.624 0.662
1150-1200 0.641 0.649 0.653 0.632 0.669
1200-1250 0.649 0.657 0.653 0.636 0.678
1250-1300 0.649 0.662 0.662 0.645 0.687

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.

Температура, 0С

кДж/(кг0С)

h, кДж/кг

кДж/(кг0С)

h, кДж/кг

кДж/(кг0С)

h, кДж/кг

кДж/(кг0С)

h, кДж/кг

Состав, %

3.71С;1.5Si;0.63Mn;0.147 P;0.069 S

3.72C;1.41 Si; 0.88 Mn;0.54 P; 0.078 S

3.61 C; 2.02 Si; 0.80 Mn; 0.88 P; 0/080 S

2.2C;1.48 Si;0.73 Mn; 0.12 P; 0.023 S

100

0.5443

54.43

200

0.4605

92.11

0.3768

75.36

0.2901

57.99

300

0.4932

147.92

0.4363

130.84

0.3761

113.46

0.5582

167.47

400

0.5079

203.14

0.4652

186.06

0.4220

168.73

0.5652

226.09

450

0.4367

196.57

500

0.5171

258.53

0.4836

241.79

0.4480

223.99

0.5862

293.08

550

0.5234

287.84

0.4911

270.05

0.4576

251.63

600

0.5346

320.83

0.5024

301.45

0.4710

282.61

0.6071

364.25

650

0.5548

360.48

0.5192

337.46

0.4861

315.89

700

0.6025

421.82

0.5543

387.91

0.5125

358.81

0.6400

447.99

750

0.6477

485.84

0.6125

459.50

0.5681

426.22

800

0.6661

532.98

0.6372

509.78

0.6075

486.90

0.6908

552.66

850

0.6736

572.75

0.6251

531.30

900

0.6766

608.76

0.6548

590.34

0.6305

568.57

0.7118

640.58

950

0.6766

642.67

0.65569

623.00

0.6343

600.81

1000

0.6753

675.33

0.6544

654.40

0.6322

632.21

0.7201

720.13

1050

0.6741

707.57

0.6519

684.54

0.6301

661.51

1100

0.6720

738.97

0.6510

715.94

0.6301

692.92

0.7308

803.87

1150

0.8847

1017.39

0.8608

988.08

0.8428

967.15

1200

0.8721

1046.70

0.8495

1019.48

0.8323

998.55

0.9071

1088.57

1250

0.8608

1076.01

0.83825

1047.96

0.8206

1025.77

1300

0.5812

1106.57

0.8281

1076.01

0.8110

1054.24

0.9082

1180.68

1350

0.8420

1136.72

0.8173

1103.22

0.8001

1080.19

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.

Оцените нашу статью
[Всего голосов: 1 Рейтинг статьи: 5]

Также может быть интересно

article

Как подобрать гайку к болту

Полезное, 18.04.2024

article

Революция в сфере обработки крупноформатных балок от Han’s Laser

Полезное, 12.04.2024

article

Разница между шурупом и саморезом

Полезное, 09.04.2024

Показать больше материалов