Плотность металла кг м3 железа
При проектировании деталей и металлоконструкций необходимо знать сколько будет весить готовое изделие или сооружение. Эта характеристика важна для работы механизмов, расчетов нагрузок на опоры. Образцы одного объема и формы, выполненные из разных материалов имеют разные показатели массы, ускорения. Это же относится к сравнению металлических сплавов одной группы. Что такое удельный вес металла, как его определить?
Удельным называют вес абсолютно плотного вещества. Для измерения следует привести материал в такое состояние, в котором в структуре отсутствуют поры и посторонние включения. Расчет проводят по формуле:
Ƴ = P/V
где P — вес однородного тела, V — его объем
Принято несколько систем вычисления с разными единицами измерения.
- СГС (дин/см³): 1 дина — это сила, которая сообщает ускорение 1 см/с² телу массой в 1 г. Метод был разработан в 1832 г., позже признан сложно применимым и исключен из инженерных расчетов, но применяется до сих пор в физике и астрофизике.
- СИ (Н/м³): международная система измерения для обозначения физических характеристик, для учета используют силу тяжести в ньютонах на кубический метр объема.
- МКГСС (кГ/м³): импульс, сообщающий телу m=1 кг, ускорение, равное ускорению свободного падения, но в горизонтальной плоскости. Методика не принята стандартами ГОСТ с 60-х годов, но используется в промышленности благодаря измерительным приборам, функционирующим в МКГСС.
Эти единицы измерения легко конвертировать: 0,1 дин/см³= 1 Н/м³= 0,102кГ/м³. Для удобства вычислений в металлургии используют обозначения в кубических сантиметрах и метрах. Это зависит от ценности и расхода сырья. Иногда Ƴ путают с плотностью. Действительно, их вычисляют по похожим формулам. Однако плотность (P=m/V) рассчитывают для любых тел и веществ, и даже пространств (межгалактические и межзвездные среды), а не только для абсолютно плотных.
Величина меняется в зависимости от температуры среды. Определение “весит” указывает на силу, с которой тело воздействует на подвес или поверхность, она имеет направленный вектор: Р (в ньютонах)=mg (масса в кг*ускорение свободного падения м/с²). Там, где важна высокая точность, значение g варьируется от 9,780 на экваторе Земли до 9,82 на полюсах. Во всех остальных случаях допускается округление до 10. Масса тел постоянна.
Удельный вес цветных металлов
Цветмет — ограниченное и ценное сырье, каждый материал обладает уникальными свойствами: свинец и олово смягчают трение механизмов, алюминий легкий и безопасный, из его сплавов делают самолеты и упаковку для пищи. Величину Ƴ вычисляют в лабораторных условиях. Она соотносится с температурой плавления — фазовым переходом из твердого состояния в жидкое под воздействием нагрева и давления. В этом же терморежиме происходит и обратный процесс.
Таким образом, t плавления = t кристаллизации.
Это совпадение возможно только для идеально чистых однородных веществ, не содержащих примесей. Именно эти цифры указывают в справочниках.
Удельный вес стали
Сталь — это сплав, в котором содержится не менее 45% железа и 0,2-2,14% углерода, некоторое количество примесей и специальных присадок. Основные составляющие распространены в природе, легирующие элементы, напротив, могут быть ценными и редкими. Сталь — основной конструкционный материал, она используется для изготовления деталей, крепежей, корпусов различных механизмов. Твердые и прочные сплавы предназначены для строительства мостов, опор, производства инструментов. Другие, напротив, пластичны, легко обрабатываются давлением, резанием, штамповкой.
Некоторые марки разрабатываются исключительно для решения специфических задач, их число постоянно увеличивается и превышает 1500. Для определения свойств в материаловедении и металлургии предусмотрено несколько способов классификации:
- По содержанию углерода: увеличивает твердость и хрупкость, металл с высоким содержанием не пластичен, при деформации склонен к трещинообразованию, но в пределах допустимых нагрузок износостоек.
- По степени раскисления: железо получают из восстановленной окиси, активный элемент стремится к созданию соединений. Качество стали определяется чистотой от газов, серы. фосфора, органических включений.
- По структуре: легирование связывает железо и углерод в соединения, образующие кристаллическую решетку, не всегда похожую на исходный вариант. Выделено 4 структурных класса.
- По назначению: в зависимости от химических и физических свойств.
Удельный вес (Ƴ) стали — одна из важнейших характеристик. В физике эта величина указывает на силу тяжести, которую оказывает тело на поверхность или подвес. В любой системе она равна произведению плотности вещества и ускорения свободного падения (Ƴ= P*g). Измеряется в ньютонах.
Плотность (P=m/V) — это отношение массы к объему, рассчитывается в кг/м³. Если значение известно, можно определить тоннаж для грузоперевозки, рассчитать металлоемкость партии или каждой изготовляемой детали.
Значение Ƴ определяют в лабораторных условиях для абсолютно плотного вещества без примесей и посторонних включений. Плотность каждой марки установлена стандартами. Прежде всего, на оба показателя оказывает влияние химический состав. Марганец, углерод, хром, и алюминий делают сплав легче, кобальт, никель, вольфрам — тяжелее. Добавки естественных раскислителей и элементов, измельчающих зерно способствуют уплотнению.
Каждое тело под воздействием нагрева расширяется, а под давлением становятся сжатым. Жаропрочные стали созданы для работы в высокотемпературной среде под действием механических нагрузок.
Примеси и добавки
Целевые присадки или лигатуры вступают в химическое соединения с железом, связывая его и предотвращая окисление, образуют карбиды и интерметаллиды, участвующие в формировании структуры. Каждый элемент имеет свое назначение, придает те или иные свойства, одновременно оказывая влияние на удельный вес стали.
- Марганец — природная примесь, присутствующая в составе железных руд. Марганец вводят в расплав в концентрации до 2% для раскисления. В дальнейшем он предохраняет металл от коррозии, повышает предел текучести, хладноломкости, износостойкость, но делает сплав чувствительным к перегреву. Это компенсируют элементами, измельчающими зерно.
- Кремний — естественная примесь вводится в состав до 2% для интенсивного раскисления, структурно растворяется в железе, не взаимодействуя с углеродом, повышает предел текучести и прочность, в больших концентрациях (более 1%) приводит к снижению пластичности и порога холодового охрупчивания.
- Хром — увеличивает прочность, одновременно сохраняя пластичность, образует на поверхности пленку окислов, делающую изделия нержавеющими.
- Никель — значительно усиливает свойства хрома, отвечает за прокаливаемость, но из-за высокой цены его стараются заменить аналогами.
- Вольфрам — образует очень твердые карбиды, измельчает зерно, предотвращает отпускную хрупкость.
- Ванадий — небольшие добавки значительно увеличивают прочность и стойкость к знакопеременным нагрузкам. Легирование применяют для производства нагруженных элементов.
- Молибден — измельчает структурные зерна, способствует термоупрочнению, противостоит усталостному разрушению.
- Кобальт — стойкость к ударным нагрузкам, нагреву, применяется для производства быстрорежущих инструментов с нагреваемой кромкой, увеличивает вторичную твердость при соблюдении циклов термообработки.
- Титан — повышает прочность и технологичность, измельчает зерно, раскисляет и защищает от коррозии.
- Ниобий — для кислотоупорных сталей с высокими требованиями к коррозионной стойкости сварных швов.
- Медь — повышает обрабатываемость, не снижая прочностные характеристики, способствует дисперсному твердению.
- Алюминий — удаляет газы из расплава, повышает жаростойкость готовых изделий.
- Цирконий — стабилизирует высоколегированные составы, измельчает структуру, позволяет получать материалы с заданной зернистостью.
Плотность железа 7874 кг/м³, у распространенных стальных марок этот показатель равен 7550-8200. Стали с большим удельным весом применяют для изготовления инструментов, в том числе обрабатывающих металлы. Легкие и прочные сплавы применяются в судостроении, самолетостроении, в производстве оборудования и предметов быта.
Удельный вес металлов
| Наименование цветного металла | Химическое обозначение | Атомный вес | Температура плавления, °C | Удельный вес, г/куб.см |
| Цинк (Zinc) | Zn | 65,37 | 419,5 | 7,13 |
| Алюминий (Aluminium) | Al | 26,9815 | 659 | 2,69808 |
| Свинец (Lead) | Pb | 207,19 | 327,4 | 11,337 |
| Олово (Tin) | Sn | 118,69 | 231,9 | 7,29 |
| Медь (Сopper) | Cu | 63,54 | 1083 | 8,93 |
| Титан (Titanium) | Ti | 47,90 | 1668 | 4,505 |
| Никель (Nickel) | Ni | 58,71 | 1455 | 8,91 |
| Магний (Magnesium) | Mg | 24 | 650 | 1,74 |
| Ванадий (Vanadium) | V | 6 | 1900 | 6,11 |
| Вольфрам (Wolframium) | W | 184 | 3422 | 19,3 |
| Хром (Chromium) | Cr | 51,996 | 1765 | 7,19 |
| Молибден (Molybdaenum) | Mo | 92 | 2622 | 10,22 |
| Серебро (Argentum) | Ag | 107,9 | 1000 | 10,5 |
| Тантал (Tantal) | Ta | 180 | 3269 | 16,65 |
| Золото (Aurum) | Au | 197 | 1095 | 19,32 |
| Платина (Platina) | Pt | 194,8 | 1760 | 21,45 |
Таблица удельного веса стали
| Тип стали | Марка | Удельный вес (г/см3) |
| криогенная нержавеющая конструкционная | 12Х18Н10Т | 7,9 |
| жаропрочная нержавеющая коррозионно-стойкая | 08Х18Н10Т | 7,9 |
| низколегированная конструкционная | 09Г2С | 7,85 |
| качественная конструкционная углеродистая | 10,20,30,40 | 7,85 |
| углеродистая конструкционная | Ст3сп, Ст3пс | 7,87 |
| штамповая инструментальная | Х12МФ | 7,7 |
| рессорно-пружинная конструкционная | 65Г | 7,85 |
| штамповая инструментальная | 5ХНМ | 7,8 |
| легированная конструкционная | 30ХГСА | 7,85 |
| сталь высоко-углеродистая | 70 (ВС и ОВС) | 7,85 |
| сталь среднеуглеродистая | 45 | 7,85 |
| сталь мало-углеродистая | 10 и 10А; 20 и 20А | 7,85 |
| сталь мало-углеродистая электро-техническая (Армко) | А и Э; ЭА; ЭАА | 7,8 |
| сталь хромистая | 15ХА | 7,74 |
| сталь хромоалюминиевомолибденовая азотируемая | 38ХМЮА | 7,65 |
| сталь хромомарганцовокремнистая | 25ХГСА | 7,85 |
| сталь хромованадиевая | 30ХГСА; 20ХН3А | 7,85 |
Основные эксплуатационные характеристики металлов: плотность, температурное расширение, модуль упругости, прочность, предел текучести. Для увеличения одного или нескольких параметров модифицируют химический состав, применяют разные технологии обработки.
Как меняется удельный вес при выплавке и прокатке:
- Разуглероживание, выгорание карбидов — структура становится более плотной;
- Хром, алюминий, марганец, титан — снижают;
- Медь, кобальт, вольфрам, никель — увеличивают;
- Холодное волочение — возрастает на 2-3%.
Следует помнить, что каждая марка имеет нижний и верхний порог легирования. Полировка, шлифовка, фрезерование приводят к неконтролируемым потерям сырья, поэтому при закупках и распределении все величины принимают с погрешностью.
При горячем и холодном прокате применяют давление. Плотность значительно увеличивается при холодной штамповке. Этим методом изготавливают крепежи, оси автомобилей, тела вращения.
Показатель также зависит от условий эксплуатации. Так у стали 30ХГСА (для осей и валов) при нагреве более 200⁰ параметр снижается с 7,85 г/см³ до 7,8. В минусовых температурах металл сжимается, но не целиком, точки усадки ограничиваются креплениями, сварными соединениями. Усадочные изменения характерны для обшивки морских судов, металлоконструкций в северных районах.
Вес стального листа
При покупке полуфабрикатов несложно применить геометрические формулы. Можно использовать калькуляторы и таблицы, или вычислить характеристики груза самостоятельно.Масса равна произведению объема и плотности:
Для определения объема необходимо перемножить следующие величины, удобнее считать в метрах:
Средняя масса углеродистой стали по системе СИ — 7850 кг/м³, она используется в большинстве онлайн-калькуляторов. Можно посмотреть точное значение в сопроводительной документации или округлить до 8, если требуется приблизительный расчет. Для вычисления веса пачки листов достаточно умножить полученное значение на количество единиц. Горячий прокат не отличается точностью, поверхностные слои могут подвергаться неравномерному окислению, поэтому полученная величина будет относительной, но погрешности при транспортировке не существенны. Точный вес стального листа имеет важное значение при обшивке ангаров, промышленных холодильников, судов, обустройстве крыш.
Для расчета веса стального листа можно воспользоваться нашим калькулятором металла.
Показатель плотности железа и другие параметры металла.
Химический элемент является самым распространенным в земной коре. В чистом виде он обладает серебристо-белым цветом, склонностью к намагничиванию, ковкостью. Самородное железо образует зернистые, чешуйчатые, ленточные агломераты.
Датчики разбития можно найти здесь
Мелкие зерна химически чистого элемента находятся в метаморфических и осадочных горных породах, россыпях, железистых рудах. Сплошные массы рудного материала сосредоточены в базальтах. Железо образует самородки весом до нескольких тонн.
Существуют такие разновидности рудного сырья:
- феррит;
- суэзит;
- джозефинит;
- катаринит;
- бобровкит.
Железо является составной частью метеоритов и подразделяется на камасит и тэнит. Они образуют тесные срастания с никелем и по свойствам близки к теллурическому виду. При содержании в составе природного сплава никеля выше 30% соединение не реагирует на магнит.
Железо обладает высокой химической активностью, склонно к коррозии при высокой влажности и температуре. В дисперсном состоянии самовозгорается и пламенеет в чистом кислороде.
Обычно железом называют его сплавы, в которых содержатся примеси других химических элементов. Они сохраняют пластичность и мягкость чистого железа.
На практике для производства изделий применяются сплавы с содержанием углерода (чугун, сталь). Устойчивость к воздействию внешней среды соединение приобретает при добавлении легирующих компонентов (хрома, марганца, никеля).
Плотность черных металлов
| Наименование материала, марка | Плотность ρ, кг/м3 |
| Сталь 10 ГОСТ 1050-88 | 7856 |
| Сталь 20 ГОСТ 1050-88 | 7859 |
| Сталь 40 ГОСТ 1050-88 | 7850 |
| Сталь 60 ГОСТ 1050-88 | 7800 |
| С235-С375 ГОСТ 27772-88 | 7850 |
| Ст3пс ГОСТ 380-2005 | 7850 |
| Чугун ковкий КЧ 70-2 ГОСТ 1215-79 | 7000 |
| Чугун высокопрочный ВЧ35 ГОСТ 7293-85 | 7200 |
| Чугун серый СЧ10 ГОСТ 1412-85 | 6800 |
| Чугун серый СЧ20 ГОСТ 1412-85 | 7100 |
| Чугун серый СЧ30 ГОСТ 1412-85 | 7300 |
Плотность материалов
Группа металлов характеризуется физико-техническими параметрами и свойствами, позволяющими узнать их удельный вес. В производстве металлопроката этот показатель рассчитывается с целью определения соответствия сплавов для производства изделий.
- Металлические изделия, произведенные из различных материалов, в одинаковом объеме имеют различную массу. Именно значение показателя плотности характеризует их вес в единице объема. Например, куб со стороной в 1 м из железа весит 7800 кг.
- Удельный вес железа рассчитывается как соотношение веса к объему и измеряется в кг/м³ или г/см³. Показатели собраны в справочниках, и для того, чтобы узнать вес металла, можно воспользоваться формулой и умножить указанное в них значение на объем.
- Железо, плотность которого зависит от марки, установленной стандартами, и температуры плавления, является типичным черным металлом. Значение плотности, соответствующее показателю 7,85 г/см³, принято считать эталоном удельного веса сплава на основе железа.
Плотность нержавеющих сталей
| Наименование материала, марка | Плотность ρ, кг/м3 |
| 04Х18Н10 | 7900 |
| 08Х13 | 7700 |
| 08Х17Т | 7700 |
| 08Х20Н14С2 | 7700 |
| 08Х18Н10 | 7900 |
| 08Х18Н10Т | 7900 |
| 08Х18Н12Т | 7950 |
| 08Х17Н15М3Т | 8100 |
| 08Х22Н6Т | 7600 |
| 08Х18Н12Б | 7900 |
| 10Х17Н13М2Т | 8000 |
| 10Х23Н18 | 7950 |
| 12Х13 | 7700 |
| 12Х17 | 7700 |
| 12Х18Н10Т | 7900 |
| 12Х18Н12Т | 7900 |
| 12Х18Н9 | 7900 |
| 15Х25Т | 7600 |
Показатели удельного веса других металлов
Удельный вес – показатель, являющийся неотъемлемой характеристикой и других металлов.
На удельный вес серебра влияет проба сплава. При добавлении в него других металлов (медь, никель) удельный вес и плотность теряются. Так, плотность меди составляет 8,93 г/см3, никеля – 8,91 г/см3. Все значения рассчитываются по формулам.
Серебро – такой же благородный металл, как и золото. Его удельный вес составляет 10,5 г/см3. Плавится оно при температуре 960 градусов. Основными физическими характеристиками серебра являются:
- устойчивость к коррозии;
- низкая сопротивляемость;
- повышенная светоотражаемость.
Несмотря на природную мягкость, серебро обладает высокой плотностью и удельным весом.
Титан – цветной металл бело-серебристого оттенка. Он обладает высокой прочностью, хоть и легкий на вес. Так, он в 12 раз прочнее алюминия и в 4 раза – меди и железа. По степени нахождения в земной коре титану отводится четвертое место среди остальных.
Низкий удельный вес титана – 4,505 г/см3 более соответствует щелочным металлам. На его поверхности образуется оксидная пленка, которая препятствует образованию коррозии.
Цинк – также цветной металл бело-синеватого оттенка. Обладает средней твердостью и начальной температурой плавления 419 градусов. Под воздействием температуры 913 градусов этот металл приобретает парообразное состояние. У цинка удельный вес составляет 7,13 г/см3.
Обычная температура делает цинк хрупким, но ее повышение до 100 градусов превращает металл в гибкий и пластичный. При взаимодействии с воздухом, на поверхности цинка образуется пленка из оксида.
Цвет свинца – грязно-серый, но это не влияет на природный блеск металла. Однако сияние довольно быстро прекращается за счет образования на поверхности свинца оксидной пленки. Свинцовый сплав обладает повышенным удельным весом – 11,337 г/см3. По этому показателю он превышает цинк, алюминий, железо и некоторые другие металлы. Несмотря на высокий показатель плотности, свинец – очень мягкий металл.
В таблице приведены значения удельного веса и температура плавления других металлов.
| Наименование металла | Температура плавления, °C | Удельный вес, г/куб.см |
| Цинк | 419.5 | 7.13 |
| Алюминий | 659 | 2.69808 |
| Свинец | 327.4 | 11.337 |
| Олово | 231.9 | 7.29 |
| Медь | 1083 | 8.96 |
| Титан | 1668 | 4.505 |
| Никель | 1455 | 8.91 |
| Магний | 650 | 1.74 |
| Ванадий | 1900 | 6.11 |
| Вольфрам | 3422 | 19.3 |
| Хром | 1765 | 7.19 |
| Молибден | 2622 | 10.22 |
| Серебро | 1000 | 10.5 |
| Тантал | 3269 | 16.65 |
| Железо | 1535 | 7.85 |
| Золото | 1095 | 19.32 |
| Платина | 1760 | 21.45 |
Плотность сплавов цветных металлов
Все тела, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных веществ, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Отношение объема сплава к его массе — плотность — является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. А удельный вес — это сила тяжести непосредственно взятого за основу объема данного вещества. Другими словами, удельным весом металла называется вес единицы объема безусловного плотного (непористого) материала. Для обозначения удельного веса следует массу сухого материала поделить на его объем в полностью плотном состоянии.Все известные и применяемые в промышленности металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Металлы обладают характерными свойствами, среди которых можно назвать высокую прочность, тепло- и электропроводность, пластичность.Химические свойства и удельный вес цветных металлов
| Наименование цветного металла | Химическое обозначение | Атомный вес | Температура плавления, °C | Удельный вес, г/куб.см |
| Цинк (Zinc) | Zn | 65,37 | 419,5 | 7,13 |
| Алюминий (Aluminium) | Al | 26,9815 | 659 | 2,69808 |
| Свинец (Lead) | Pb | 207,19 | 327,4 | 11,337 |
| Олово (Tin) | Sn | 118,69 | 231,9 | 7,29 |
| Медь (Сopper) | Cu | 63,54 | 1083 | 8,93 |
| Титан (Titanium) | Ti | 47,90 | 1668 | 4,505 |
| Никель (Nickel) | Ni | 58,71 | 1455 | 8,91 |
| Магний (Magnesium) | Mg | 24 | 650 | 1,74 |
| Ванадий (Vanadium) | V | 6 | 1900 | 6,11 |
| Вольфрам (Wolframium) | W | 184 | 3422 | 19,3 |
| Хром (Chromium) | Cr | 51,996 | 1765 | 7,19 |
| Молибден (Molybdaenum) | Mo | 92 | 2622 | 10,22 |
| Серебро (Argentum) | Ag | 107,9 | 1000 | 10,5 |
| Тантал (Tantal) | Ta | 180 | 3269 | 16,65 |
| Золото (Aurum) | Au | 197 | 1095 | 19,32 |
| Платина (Platina) | Pt | 194,8 | 1760 | 21,45 |
Удельный вес наиболее распространенных марок стали
| Наименование (тип стали) | Марка или обозначение | Удельный вес (г/см3) |
| Сталь нержавеющая конструкционная криогенная | 12Х18Н10Т | 7,9 |
| Сталь нержавеющая коррозионно-стойкая жаропрочная | 08Х18Н10Т | 7,9 |
| Сталь конструкционная низколегированная | 09Г2С | 7,85 |
| Сталь конструкционная углеродистая качественная | 10,20,30,40 | 7,85 |
| Сталь конструкционная углеродистая | Ст3сп, Ст3пс | 7,87 |
| Сталь инструментальная штамповая | Х12МФ | 7,7 |
| Сталь конструкционная рессорно-пружинная | 65Г | 7,85 |
| Сталь инструментальная штамповая | 5ХНМ | 7,8 |
| Сталь конструкционная легированная | 30ХГСА | 7,85 |
Удельный вес стали различных марок
| Наименование (тип стали) | Марка или обозначение | Удельный вес (г/см3) |
| никельхромовая сталь | ЭИ 418 | 8,51 |
| хромомарганцовоникелевая сталь | Х13Н4Г9 (ЭИ100) | 8,5 |
| хромистая сталь | 1Х13 (ЭЖ1) | 7,75 |
| 2Х13 (ЭЖ2) | 7,70 | |
| 3Х13 (ЭЖ3) | 7,70 | |
| 4Х14 (ЭЖ4) | 7,70 | |
| Х17 (ЭЖ17) | 7,70 | |
| Х18 (ЭИ229) | 7,75 | |
| Х25 (ЭИ181) | 7,55 | |
| Х27 (Ж27) | 7,55 | |
| Х28 (ЭЖ27) | 7,85 | |
| хромоникелевая сталь | 0Х18Н9 (ЭЯ0) | 7,85 |
| 1Х18Н9 (ЭЯ1) | 7,85 | |
| 2Х18Н9 (ЭЯ2) | 7,85 | |
| Х17Н2 (ЭИ268) | 7,75 | |
| ЭИ307 | 7,7 | |
| ЭИ334 | 8,4 | |
| Х23Н18 (ЭИ417) | 7,9 | |
| хромокремнемолибденовая сталь | ЭИ107 | 7,62 |
| хромоникельвольфрамовая сталь | ЭИ69 | 8,0 |
| хромоникельвольфрамовая с кремнием сталь | Х25Н20С2 (ЭИ283) | 8,0 |
| хромоникелькремнистая сталь | ЭИ72 | 7,7 |
| прочая особая сталь | ЭИ401 | 7,9 |
| ЭИ418 | 8,51 | |
| ЭИ434 | 8,13 | |
| ЭИ435 | 8,51 | |
| ЭИ437 | 8,20 | |
| ЭИ415 | 7,85 |
Особенности применяемой таблицы
Для того чтобы рассчитать вес будущего изделия, которое будет получено из чугуна, следует знать его размеры и показатель плотности. Линейные размеры определяются для того, чтобы рассчитать объем. Применяется расчетный метод определения веса изделия в том случае, когда нет возможности провести его взвешивание.
Рассматривая методические таблицы, стоит уделить внимание таким моментам:
- Все металлы разделены на несколько групп.
- Для каждого материала указывается наименование, а также ГОСТ.
- В зависимости от температуры плавления указывается значение плотности.
- Для определения физического значения удельной плотности в килограммах или других изменениях проводится перевод единиц изменения. К примеру, если нужно перевести граммы в килограммы, то проводится умножение табличного значения на 1000.
Определение удельного веса зачастую делается в специальных лабораториях. Это значение редко используется при проведении реальных расчетов во время изготовления изделий или строительства сооружений.
Вес круг нж 230 07х12нмбф-ш
Расчёт массы стали по её плотности и объёму.
Сталь – это ковкий сплав железа с углеродом и другими элементами.
Основные характеристики стали это: плотность, ковкость, упругость, модуль сдвига и т.д
По составу сплава стали делятся на углеродистые и легированные.
Структура марки стали углеродистой обыкновенного качества: «Ст» — сталь, цифры — условный номер марки в зависимости от химического состава, «Г» — марганец при его массовой доле в стали 0,8 % и более, степень раскисления стали: «кп» — кипящая, «пс» — полуспокойная, «сп» — спокойная.
В обозначении марок легированной конструкционной стали первые две цифры обозначают среднюю массовую долю углерода в сотых долях процента:
Р — бор, Ю — алюминий, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, Х — хром,
Г — марганец, Н — никель, М — молибден, В — вольфрам.
Цифры после букв обозначают примерную массовую долю легирующего элемента в целых единицах (отсутствие цифры указывает, что в марке содержится менее 1,5 % данного элемента). Качество стали обозначается в конце наименования марки: буквой А — высококачественная, буквой Ш через тире — особовысококачественная.
Учитывая все эти показатели, определяется плотность и рассчитывается вес Круг нержавеющий d 230 мм сталь 07Х12НМБФ-Ш по формуле определения массы тела через плотность и объём:
m=pV, где m — масса; V — объем; p — плотность.
Формула определения объема тела через плотность и массу:
V=pm, где m — масса; V — объем; p — плотность.
Формула определения плотности тела через объем и массу:
p=Vm, p – плотность вещества, из которого состоит это тело, V – его объём, m – масса тела.
Углеродистая сталь обыкновенного качества в зависимости от назначения подразделяется на три группы:
— поставляемая по механическим свойствам подразделяются на три категории: А1, А2, А3. Для стали группы А установлены марки Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6.
— поставляемая по химическому составу подразделяются на две категории: Б1 и Б2. Для стали группы Б марки БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6.
— поставляемая по механическим свойствам и химическому составу подразделяются на шесть категорий: В1, В2, В3, В4, В5, В6. В изготовляется мартеновским и конвертерным способом. Для нее установлены марки ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.
Буквы Ст обозначают сталь, цифры от 0 до 6 — условный номер марки стали в зависимости от химического состава и механических свойств. С повышением номера стали возрастают пределы прочности (σв) и текучести (σт) и уменьшается относительное удлинение (δ5).
Марку стали Ст0 присваивают стали, отбракованной по каким-либо признакам. Эту сталь используют в неответственных конструкциях.
Физические характеристики, состав и особенности металла железа
Железо – первый по значимости и распространенности конструкционный материал. Известен он с глубокой древности, а свойства его таковы, что когда железо научились выплавлять в значимом количестве, металл вытеснил все остальные сплавы. Наступил век железа и, судя по области его применения, время это закончится нескоро. Данная статья расскажет вам, какова удельная плотность железа, какая у него температура плавления в чистом виде.
Плотность чистых металлов
| Наименование материала, марка | Плотность ρ, кг/м3 |
| Алюминий | 2700 |
| Бериллий | 1840 |
| Ванадий | 6500-7100 |
| Висмут | 9800 |
| Вольфрам | 19300 |
| Галлий | 5910 |
| Гафний | 13090 |
| Германий | 5330 |
| Золото | 19320 |
| Индий | 7360 |
| Иридий | 22400 |
| Кадмий | 8640 |
| Кобальт | 8900 |
| Кремний | 2550 |
| Литий | 530 |
| Магний | 1740 |
| Медь | 8940 |
| Молибден | 10300 |
| Марганец | 7200-7400 |
| Натрий | 970 |
| Никель | 8900 |
| Олово | 7300 |
| Палладий | 12000 |
| Платина | 21200-21500 |
| Рений | 21000 |
| Родий | 12480 |
| Ртуть | 13600 |
| Рубидий | 1520 |
| Рутений | 12450 |
| Свинец | 11370 |
| Серебро | 10500 |
| Талий | 11850 |
| Тантал | 16600 |
| Теллур | 6250 |
| Титан | 4500 |
| Хром | 7140 |
| Цинк | 7130 |
| Цирконий | 6530 |
Для того чтобы рассчитать вес будущего изделия, которое будет получено из чугуна, следует знать его размеры и показатель плотности. Линейные размеры определяются для того, чтобы рассчитать объем. Применяется расчетный метод определения веса изделия в том случае, когда нет возможности провести его взвешивание.
Рассматривая методические таблицы, стоит уделить внимание таким моментам:
- Все металлы разделены на несколько групп.
- Для каждого материала указывается наименование, а также ГОСТ.
- В зависимости от температуры плавления указывается значение плотности.
- Для определения физического значения удельной плотности в килограммах или других изменениях проводится перевод единиц изменения. К примеру, если нужно перевести граммы в килограммы, то проводится умножение табличного значения на 1000.
Свойства и характеристики металла
Железо – достаточно легкий, умеренно тугоплавкий металл, серебристо-серого цвета. Легко реагирует с разбавленными кислотами и поэтому считается элементом средней активности. На воздухе – сухом, металл постепенно покрывается пленкой оксида, которая препятствует дальнейшей реакции.
Но при самой небольшой влажности вместо пленки появляется ржавчина – рыхлая и неоднородная по составу. Ржавчина дальнейшей коррозии железа не препятствует. Однако физические свойства металла, а, главное, его сплавов с углеродом таковы, что, несмотря на низкую коррозийную стойкость, использование железа более чем оправдано.
Далее вы узнаете, чему равна плотность железа (в кг на м3) в сравнении, например, с медью или алюминием.
Масса и плотность
Молекулярная масса железа составляет 55,8, что указывает на относительную легкость вещества. А какая же у железа плотность? Такой показатель определяется фазовой модификацией:
- α-Fe – 7,87 г/куб. см при 20 С, и 7,67 г/куб. см при 600 С;
- γ-фаза отличается еще более низкой плотностью – 7,59 г/куб см при 1000С;
- плотность δ-фазы составляет 7,409 г/куб см.
С повышением температуры плотность железа закономерно падает.
А теперь давайте узнаем, какова температура плавления железа по Цельсию, сравнивая ее, например, с медью или чугуном.
Температурный диапазон
Металл относится к умеренно тугоплавким, что означает сравнительно невысокую температуру изменения агрегатного состояния:
- температура плавления – 1539 С;
- температура кипения – 2862 С;
- температура Кюри, то есть, утраты способности к намагничиванию – 719 С.
Стоит иметь в виду, что когда говорят о температуре плавления или кипения, имеют дело с δ-фазой вещества.
Данное видео поведает вам о физических и химических свойствах железа:
Механические характеристики
Железо и его сплавы настолько распространены, что хотя и стали использоваться позже чем, например, медь и бронза, стали своеобразными эталонами. Когда сравнивают металлы, указывают на железо: крепче, чем сталь, мягче железа в 2 раза и так далее.
Характеристики приводятся для металла, включающего малые доли примесей:
- твердость по шкале Мооса – 4–5;
- твердость по Бринеллю – 350–450 Мн/кв. м. Причем у химически чистого железа твердость выше – 588–686;
Показатели прочности исключительно сильно зависят от количества и характера примесей. Эта величина регламентируется ГОСТом для каждой марки сплава или чистого метала. Так, предел прочности на сжатие для нелегированной стали составляет 400–550 МПа. При закалке этой марки предел прочности при растяжении увеличивается до 700 МПа.
- ударная вязкость металла составляет 300 Мн/кв м;
- предел текучести –100 Мн/кв. м.
О том, что надо для определения удельной теплоемкости железа, узнаем далее.
Теплоемкость и теплопроводность
Как и всякий металл, железо проводит тепло, хотя показатели его в этой области невысоки: по теплопроводности металл уступает алюминию – в 2 раза меньше, и меди – в 5 раз.
Теплопроводность при 25 С составляет 74,04 вт/(м·К). Величина зависит от температуры;
- при 100 к теплопроводность составляет 132 [Вт/(м.К)];
- при 300 К – 80,3 [Вт/(м.К)];
- при 400 – 69,4 [Вт/(м.К)];
- а при 1500 – 31,8 [Вт/(м.К)].
- Коэффициент температурного расширения при 20 С – 11,7·10-6.
- Теплоемкость металла определяется его фазовой структурой и довольно сложно зависит от температуры. С повышением до 250 С, теплоемкость медленно увеличивается, затем резко возрастает до достижения точки Кюри, а потом начинается снижаться.
- Удельная теплоемкость в температурном диапазоне от 0 до 1000С составляет 640,57 дж/(кг·К).
Электропроводность
Железо проводит ток, но далеко не так хорошо, как медь и серебро. Удельное электрическое сопротивление металла при нормальных условиях – 9,7·10-8 ом·м.
Поскольку железо является ферромагнетиком, его показатели в этой области более значимы:
- магнитная индукция насыщения составляет 2,18 Тл;
- магнитная проницаемость – 1,45.106.
Далее рассмотрена токсичность железа.
Таблица удельного веса чугуна
Так как, чугун является сложным материалом, рассчитать его удельный вес в полевых условиях самостоятельно не представляется возможным. Эти вычисления проводят в специальных химических лабораториях. Однако, при этом его средний удельный вес известен. Этот параметр составляет: для серого чугуна от 6,6 до 7,8 г/см3, для белого от 7,0 до 7,8 г/см3.
Для упрощения подсчетов ниже представлена таблица с значениями таких параметров, как вес чугуна, удельный вес чугуна, а также эти значения в зависимости от единиц исчисления. Удельный вес и вес 1 м3 чугуна в зависимости от единиц измерения
| Материал | Удельный вес (г/см3) | Вес 1 м3 (кг) |
| Чугун белого типа | От 7 до 7,8 | От 7000 до 7800 |
| Чугун серого типа | От 6,6 до 7,8 | От 6600 до 7800 |
Состав и структура железа
Железо – типичный металл, причем химически активный. Вещество вступает в реакцию при нормальной температуре, а нагрев или повышение влажности значительно увеличивают его реакционноспособность. Железо корродирует на воздухе, горит в атмосфере чистого кислорода, а в виде мелкой пыли способно воспламениться и на воздухе.
Чистому железу присуща ковкость, однако в таком виде металл встречается очень редко. На деле под железом подразумевают сплав с небольшими долями примесей – до 0,8%, которому присущи мягкость и ковкость чистого вещества. Значение для народного хозяйства имеет сплавы с углеродом – сталь, чугун, нержавеющая сталь.
Железу присущ полиморфизм: выделяют целых 4 модификации, отличающиеся структурой и параметрами решетки:
При высоком давлении, а также при легировании металла некоторыми добавками образуется ε- фаза с гексагонической плотноупакованной решеткой.
Температура фазовых переходов заметно изменяется при легировании тем же углеродом. Собственно, сама способность железа образовать столько модификаций служит основой обработки стали в разных температурных режимах. Без таких переходов металл не получил бы столь широкого распространения.
Теперь настал черед свойств металла железа.
О структуре железа рассказывает этот видеосюжет:
Виды чугуна
Как было сказано выше, одним из основных компонентов этого сплава является углерод. В этом материале он присутствует в виде цементита и графита. В зависимости от количества содержащегося в чугуне цементита и формы присутствующего в нём графита, чугунные сплавы могут различаться на следующие виды:
- Белые.
- Серые.
- Ковкие.
- Половинчатые.
- Высокопрочные.
Белый чугун — под ним принято понимать сплав, в котором содержащийся углерод представлен в форме цементита. На изломе этот сплав имеет светлый оттенок. Характерной особенностью белого чугуна являются высокие показатели твёрдости.
Поэтому при его использовании обработке режущим инструментом его не подвергают. Обычно белый чугун используют для производства различных видов ковки.
Серый чугун — в его составе углерод представлен в виде графита. На излом это сплав имеет серый оттенок. До этой разновидности чугунного сплава характерны высокие литейные свойства. Этот материал можно подвергать различным видам металлической обработки.
Ковкий чугун — его производят из белого сплава с обязательной термической обработкой. Получаемый материал используется главным образом для изготовления чугунных изделий, используемых в конструкции автомобилей и тракторов.
Углерод присутствует в составе половинчатого чугуна. В нём он представлен в форме графита и цементита. Используют его главным образом в качестве фрикционного материала при изготовлении деталей, от которых требуются высокие показатели износоустойчивости.
Высокопрочный чугун — этот сплав содержит шаровидный графит. Его образование происходит в процессе кристаллизации. Материал высокой плотности применяется для изготовления важных деталей, используемых в машиностроении. Также из него изготавливают элементы высокопрочных труб водопровода, а также составные части газо — и нефтепроводов.
Способность чугуна к свариванию
В технологическом смысле способность чугуна к свариванию очень низкая. Это обусловлено множеством причин:
Читайте также: