熱膨脹性:密度不同的鋼材,其熱膨脹系數(shù)也有所不同。一般來說,密度較小的鋼材熱膨脹系數(shù)相對較大,在溫度變化時,其尺寸變化相對明顯。在實(shí)際應(yīng)用中,對于一些在高溫環(huán)境下工作且對尺寸精度要求較高的零件,需要考慮鋼材的密度及其熱膨脹性,以避免因熱變形而影響設(shè)備的正常運(yùn)行。
鍛造與軋制:密度對鋼材的鍛造和軋制性能也有影響。密度較大的鋼材在鍛造和軋制過程中,需要更大的加工力來使其發(fā)生塑性變形。同時,由于其原子間結(jié)合緊密,在加熱過程中,需要更高的溫度和更長的時間來達(dá)到合適的加工狀態(tài)。
機(jī)械制造
承受高負(fù)荷的零件:如發(fā)動機(jī)曲軸、大型齒輪等,需要鋼材具有高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性??蛇x用密度較高的合金結(jié)構(gòu)鋼,如 40Cr、35CrMo 等,通過合適的熱處理工藝,能獲得良好的綜合力學(xué)性能,以適應(yīng)高負(fù)荷的工作條件。
要求精度的零件:像機(jī)床導(dǎo)軌、精密絲杠等,除了需要一定的強(qiáng)度外,還要求鋼材具有良好的尺寸穩(wěn)定性和較低的熱膨脹系數(shù)。此時可考慮選用密度適中、性能穩(wěn)定的鋼材,如一些經(jīng)過特殊處理的合金工具鋼,以保證零件在長期使用過程中的精度。
航空航天
飛機(jī)結(jié)構(gòu)件:由于對飛行器的重量要求極為嚴(yán)格,同時又要保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和剛度,通常會選用密度低但強(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,盡可能降低飛行器的重量。
航空發(fā)動機(jī)部件:對于航空發(fā)動機(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。會選用鎳基高溫合金等高性能材料,這些材料密度相對較高,但在高溫環(huán)境下能保持優(yōu)異的力學(xué)性能,確保發(fā)動機(jī)的可靠運(yùn)行。