生產(chǎn)工藝
冶煉:主要有轉(zhuǎn)爐煉鋼法、平爐煉鋼法、電爐煉鋼法等。
脫氧和鑄錠:根據(jù)脫氧程度可以產(chǎn)生沸騰鋼、鋼、半鋼等。
熱加工:通過軋制、鍛造、擠壓等方式,將鋼錠或鋼坯加工成各種形狀和尺寸的鋼材。
化學(xué)成分
合金元素:鋼材中添加的合金元素如鉻、鎳、鉬、鎢等,會(huì)改變鋼材的原子排列方式和晶體結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響密度。例如,鎳元素的加入會(huì)使鋼材的密度略有增加,因?yàn)殒嚨脑淤|(zhì)量相對(duì)較大,在鋼材中替代部分鐵原子后,會(huì)使單位體積內(nèi)的質(zhì)量增大。
碳含量:碳是鋼材中重要的元素之一,隨著碳含量的增加,鋼材的密度會(huì)有所降低。這是因?yàn)樘嫉脑影霃奖辱F小,在鋼鐵晶格中,碳原子會(huì)占據(jù)晶格間隙,使晶格發(fā)生畸變,導(dǎo)致單位體積內(nèi)原子數(shù)量減少,從而密度降低。
導(dǎo)熱性:密度與鋼材的導(dǎo)熱性有一定關(guān)聯(lián)。一般密度較大的鋼材,其導(dǎo)熱性能相對(duì)較好。這是因?yàn)槊芏却蟮匿摬脑优帕芯o密,熱傳導(dǎo)過程中原子的振動(dòng)傳遞更有效,能夠更快地傳遞熱量。例如,在一些需要良好導(dǎo)熱性能的場合,如熱交換器、散熱器等,會(huì)選用密度較大、導(dǎo)熱性好的鋼材。
航空航天
飛機(jī)結(jié)構(gòu)件:由于對(duì)飛行器的重量要求極為嚴(yán)格,同時(shí)又要保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和剛度,通常會(huì)選用密度低但強(qiáng)度高的鋁合金、鈦合金以及一些高性能的碳纖維復(fù)合材料等。在必須使用鋼材的部位,如起落架等關(guān)鍵部件,則會(huì)選用高強(qiáng)度、低密度的特種鋼材,如一些含鉻、鎳、鉬等合金元素的超高強(qiáng)度鋼,以在滿足結(jié)構(gòu)性能要求的同時(shí),盡可能降低飛行器的重量。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件:對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫部件,如渦輪葉片、燃燒室等,需要鋼材具有良好的耐高溫、抗氧化和抗熱疲勞性能。會(huì)選用鎳基高溫合金等高性能材料,這些材料密度相對(duì)較高,但在高溫環(huán)境下能保持優(yōu)異的力學(xué)性能,確保發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠運(yùn)行。