Плотность чугуна и стали: Плотность металлов и сплавов

Плотность чугуна и стали: Плотность металлов и сплавов :: ТОЧМЕХ

alexxlab | 22.04.2023 | 0 | Разное

Содержание

Плотность металлов и сплавов (Таблица) (видео)

Довольно большое распространение получил чугун. Как и другие металлы, он обладает довольно большим количеством физико-механических свойств, среди которых можно отметить удельный вес. Этот показатель зачастую берется из технической литературы при производстве самых различных изделий.

Определение и характеристика плотности
Распространение и применение чугуна
Особенности применяемой таблицы

Плотность чистых металлов

Наименование материала, марка	Плотность ρ, кг/м 3
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

Это интересно: Пирометры для измерения температуры бесконтактным методом

Плотность черных металлов

Наименование материала, марка	Плотность ρ, кг/м 3
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

Маркировка

Металлургические комбинаты производят несколько марок этого материала. Его маркировку осуществляют следующим образом. Две буквы в начале аббревиатуры обозначают тип чугуна, маркировка серого чугуна начинается с СЧ, цифры, которые расположены после букв, говорят о пределе прочности во время растяжения

Принята следующая классификация серого чугуна:

СЧ10 — ферритный;
СЧ15, СЧ18, СЧ20 — ферритно-перлитные чугуны;
начиная с СЧ25 — перлитные чугуны.

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

Металлы платиновой группы

Палладий — серебристо-белый металл, его цвет очень напоминает платину. Плотность палладия составляет 12,16 г/см. Температура плавления — 1554,5°С. Палладий обладает хорошей ковкостью и тягучестью, но его износостойкость хуже, чем у платины. Для изготовления ювелирных украшений обычно применяют сплав палладия 850-й пробы, где 85% палладия, 13% серебра и 2% никеля.

Родий — металл бледно-голубого цвета с плотностью 12,4 г/см3. Температура плавления — 1966° С. Родий активно используют в ювелирном деле для покрытия украшений из серебра и белого золота. Тончайший слой наносится электролитическим способом, усиливает блеск и защищает изделие от потускнения.

— металл серебристо-белого цвета с плотностью 12,26 г/см. Получается в процессе переработки и очистки сырой платины. Рутений хрупкий, поэтому не применяется в промышленности, зато в незначительных количествах его используют ювелиры в сплавах с платиной.

Иридий встречается в платиновых рудах, получается при переработке и очистке сырой платины. Это хрупкий металл серебристо-серого цвета, химически очень стойкий, тяжелый и твердый. Плотность иридия — 22,42 г/см3, температура плавления — 2454° С. В ювелирном деле применяют платиноиридиевый сплав, содержащий 5-10% иридия.

Состав серого чугуна и его структура

Параметры и свойства сплава напрямую зависят от режима охлаждения, дело в том, что именно во время охлаждения формируется структура материала.

В процессе медленного охлаждения происходит образование немалых кристаллов железа, а сочетание металла и углерода становится перлитным. В ходе такого охлаждения происходит не только увеличение размера кристаллов металла, но и углеродных включений. Такое сочетание приводит к тому, что перлитный материал имеет не только высокую прочность, но и повышенную хрупкость.

Оценка структуры СЧ определяет:

размеры включений графита, измеряя в микрометрах (МКМ), их распределение, количество (в %), вид структуры металлической основы и при наличии перлита — его дисперсность.

По строению металлической основы серые чугуны делят на:

перлитные — в составе структуры перлит и графит;
ферритно-перлитные — феррит, перлит и графит;
ферритные — структура состоит из феррита и графита.

Какая основа будет зависит от скорости охлаждения после затвердевания.

Для обозначения частей микроструктуры чугун этого типа используют терминологию определенную в ГОСТ 3443-87, например, пластинчатый графит обозначают буквами ПГ. Углерод включен в материал в следующих формах.

пластинчатая прямолинейная, ее обозначают ПГФ1;
пластинчатая завихреная — ПГФ2;
игольчатая — ПГФ3;
гнездообразная -ПГФ4.

Первоочередную значимость для приобретения требуемых параметров чугунной отливки имеет его структура, именно поэтому при выполнении заготовок требуется тщательное выполнение технологии плавления и заливания сырья. Для обретения требуемых параметров серого чугуна и устранения дефектов применяют операцию модификации.

В составе СЧ, в зависимости от его марки, могут входить следующие вещества:

Основа — Fe (железо), остальное:

C (углерод) — 2,9-3,7%;
Si (кремний) -1,2-2,6%;
Mn (марганец) — 0,5-1,1;
P (фосфор) не больше 0,2-0,3%;
S (сера) не больше 0,12-0,15%.

Допустимо легирование серого чугуна с использованием таких веществ как Cr, Ni, Cu, и некоторыми другими элементами.

Кремний в составе увеличивает графитизацию углерода. Марганец несмотря на то что затрудняет графитизацию, улучшает его механические свойства.

Химический состав СЧ определен в ГОСТ 1412-85. Серый чугун производят во многих странах мира, в США аналогом этого материала считается A48-30B, в Британии BS 200 или 220, в КНР GB HT 20, в Европейском союзе EN-JL1030 FG20.

Это интересно: Классификация и маркировка стали

Биологическая роль [ править | править код ]

, такие как железо, медь, цинк, молибден, участвуют в биологических процессах и в определенных количествах являются необходимыми для функционирования растений, животных и человека микроэлементами

. С другой стороны,
тяжёлые металлы
и их соединения могут оказывать вредное воздействие на организм человека, способны накапливаться в тканях, вызывая ряд заболеваний. Не имеющие полезной роли в биологических процессах металлы, такие как свинец и ртуть, определяются как
токсичные металлы
. Некоторые элементы, такие как ванадий или кадмий, обычно имеющие токсичное влияние на живые организмы, могут быть полезны для некоторых видов [5] .

Читать также: Как пользоваться угломером слесарным

Определение и характеристика плотности

Плотность — физическая величина, определяющая соотношение массы к объему. Подобным физико-механическим показателем характеризуются практически все материалы. Стоит учитывать, что соответствующий показатель плотности алюминия, меди и чугуна существенно отличаются.

Рассматриваемое физико-механическое качество определяет:

Некоторые физико-механические свойства. В большинстве случаев повышение плотности связано с уменьшением зернистости структуры. Чем меньше расстояние между отдельными частицами, тем более прочная образуется связь между ними, повышается твердость и снижается пластичность.
С уменьшением расстояния между частицами увеличивается их количество и вес материала. Поэтому при создании автомобилей, самолетов и другой техники выбирается материал, который обладает легкостью и достаточной прочностью. Например, плотность алюминия кг м3 составляет около 2 700, в то время как плотность металла кг м3 более, чем в два раза больше.

Существуют специальные таблицы плотности металлов, в которых указывается рассматриваемый показатель для стали и цветных сплавов, а также чугуна.

Плотность золота, серебра и платины

Удельный вес чистого золота 999 пробы 19,32 г/см3, а примесей в нем всего 0,01%. Для 585 пробы это значит, что есть 58,5% золота, и 41,5% других металлов (которые добавили для твердости и блеска украшения). Добавленные металлы имеют другую плотность, чем золото.

Золото 585 пробы имеет плотность от 12,85 г/см3 до 14,76 г/см3 в зависимости от оттенка и состава лигатуры (у белого плотность ниже). Это означает, что слиток золото весит в 12,85 раз больше, чем равный объем воды. Плотность жидкого золота меньше, чем твёрдого, и составляет 17 г/см3.

Шар из чистого золота (999 проба) диаметром 46,237 мм весит один килограмм. А двухлитровая бутылка из пластика с золотым песком имеет массу около 32 кг
Плотность золота в зависимости от оттенка сплава
Плотность чистого серебра

– 10,5 г/см3. Оно тверже золота и тяжелее стали. Серебро легко поддается обработке, но это же снижает его износостойкость. Для прочности к нему придают медь. Стандартное серебро для ювелирных украшений имеет 925 пробу.

Серебряные слитки в 1 килограмм получаются большими по объему, чем золотые

Платина – самый твердый и прочный материал. Металл тяжело поддается обработке, но, к примеру, крапаны в кольце из нее, удерживающие камень, не расшатываются. 999 проба имеет плотность 21,45 г/куб.см. 950 проба платины в украшениях имеет общий удельный вес 21,05 г/куб. см.

В производстве украшений удельный вес платины составляет от 85% до 95%. Это означает, что изделие практически полностью сделано из драгоценного металла.

Пример: три абсолютно одинаковых по объему и площади гладкие кольца без вставок кольца из серебра, золота и платины будут иметь разный вес. Платина плотнее белого золота, поэтому для создания одинаковых обручальных колец из платины потребуется больше, соответственно это влияет на цену.

Тем, кто желает заказать золотое кольцо из золота по прототипу из платины, стоит учитывать, что на современном рынке драгметаллов первый металл с 2015 года опережает по стоимости второй на $10 за грамм. Это стоит знать при рассчете цены.

Плотность сплавов цветных металлов

Наименование материала, марка	Плотность ρ, кг/м 3
АЛ1	2750
АЛ2	2650
АЛ3	2700
АЛ4	2650
АЛ5	2680
АЛ7	2800
АЛ8	2550
АЛ9 (АК7ч)	2660
АЛ11 (АК7Ц9)	2940
АЛ13 (АМг5К)	2600
АЛ19 (АМ5)	2780
АЛ21	2830
АЛ22 (АМг11)	2500
АЛ24 (АЦ4Мг)	2740
АЛ25	2720
Б88	7350
Б83	7380
Б83С	7400
БН	9500
Б16	9290
БС6	10050
БрАмц9-2Л	7600
БрАЖ9-4Л	7600
БрАМЖ10-4-4Л	7600
БрС30	9400
БрА5	8200
БрА7	7800
БрАмц9-2	7600
БрАЖ9-4	7600
БрАЖМц10-3-1,5	7500
БрАЖН10-4-4	7500
БрБ2	8200
БрБНТ1,7	8200
БрБНТ1,9	8200
БрКМц3-1	8400
БрКН1-3	8600
БрМц5	8600
БрОФ8-0,3	8600
БрОФ7-0,2	8600
БрОФ6,5-0,4	8700
БрОФ6,5-0,15	8800
БрОФ4-0,25	8900
БрОЦ4-3	8800
БрОЦС4-4-2,5	8900
БрОЦС4-4-4	9100
БрО3Ц7С5Н1	8840
БрО3Ц12С5	8690
БрО5Ц5С5	8840
БрО4Ц4С17	9000
БрО4Ц7С5	8700
БрБ2	8200
БрБНТ1,9	8200
БрБНТ1,7	8200
ЛЦ16К4	8300
ЛЦ14К3С3	8600
ЛЦ23А6Ж3Мц2	8500
ЛЦ30А3	8500
ЛЦ38Мц2С2	8500
ЛЦ40С	8500
ЛС40д	8500
ЛЦ37Мц2С2К	8500
ЛЦ40Мц3Ж	8500
Л96	8850
Л90	8780
Л85	8750
Л80	8660
Л70	8610
Л68	8600
Л63	8440
Л60	8400
ЛА77-2	8600
ЛАЖ60-1-1	8200
ЛАН59-3-2	8400
ЛЖМц59-1-1	8500
ЛН65-5	8600
ЛМц58-2	8400
ЛМцА57-3-1	8100
Л60, Л63	8400
ЛС59-1	8450
ЛЖС58-1-1	8450
ЛС63-3, ЛМц58-2	8500
ЛЖМц59-1-1	8500
ЛАЖ60-1-1	8200
Мл3	1780
Мл4	1830
Мл5	1810
Мл6	1760
Мл10	1780
Мл11	1800
Мл12	1810
МА1	1760
МА2	1780
МА2-1	1790
МА5	1820
МА8	1780
МА14	1800
Копель МНМц43-0,5	8900
Константан МНМц40-1,5	8900
Мельхиор МнЖМц30-1-1	8900
Сплав МНЖ5-1	8700
Мельхиор МН19	8900
Сплав ТБ МН16	9020
Нейзильбер МНЦ15-20	8700
Куниаль А МНА13-3	8500
Куниаль Б МНА6-1,5	8700
Манганин МНМц3-12	8400
НК 0,2	8900
НМц2,5	8900
НМц5	8800
Алюмель НМцАК2-2-1	8500
Хромель Т НХ9,5	8700
Монель НМЖМц28-2,5-1,5	8800
ЦАМ 9-1,5Л	6200
ЦАМ 9-1,5	6200
ЦАМ 10-5Л	6300
ЦАМ 10-5	6300

Сравнение с другими металлами

Золото и серебро интересны своими драгоценными свойствами. Однако они в первую очередь металлы и обладают качествами, сравнимыми с их «собратьями».

Сравнительная таблица золота и серебра с другими Ме, сплавами

Ме/сплав	Характеристики
Ме/сплав	Ат. вес, а.е.м.	T плавл., ºС	Плотность, г/см3	Твердость по шкале Мооса
Золото	197	1095	19,32	2,5-3
Серебро	107,9	962	10,5	2,5-3
Платина	194,8	1768	21,45	4-4,5
Свинец	207,19	327,4	11,337	1,5
Чугун	—	1150—1200	7,1	7,5
Ртуть	200,59	-38,83	13,5	1,5 (твердая)
Медь	63,54	1083	8,96	3
Железо	55,85	1535	7,87	4
Сталь	—	600-1600	7,85	4-4,5

Ближе всех по совокупности характеристик к золоту и серебру оказывается платина. Тоже относится к благородным металлам, по плотности и атомной массе близка к Au, но более тугоплавка. С Ag платину несколько «роднит» серебристо-белый цвет.

Кроме сплавов — чугуна и стали — представленные металлы относятся к группе переходных. Исключение составляет свинец — он из группы легких Ме. Лишь два металла из перечня встречаются в живых организмах — это железо (кровь) и медь (печень).

Практически всегда для получения чистого вещества его необходимо выделять из окислов или солей, заниматься переработкой руд. И только Au способен «явить себя» в чистом виде, встречаясь в форме самородков или песка. Самый тяжелый из сравниваемых металлов — золото.

Также далее смотрите интересный видеоролик о том, как можно отличить золото и серебро от других металлов.

Распространение и применение чугуна

Чугун стал обширно применяться много лет назад. Это связано с тем, что материал довольно прост в производстве и обладает довольно привлекательными эксплуатационными качествами.

Выделяют следующие разновидности этого материала:

Высокопрочный: применяется при производстве изделий, которые должны обладать повышенной прочностью. Получается подобная структура за счет добавления в состав примеси магния. Отличается высокой устойчивостью к изгибу и другому воздействию, не связанному с переменными нагрузками.
Ковкий чугун: обладает структурой, которая легко поддается ковке за счет высокой пластичности. Процесс производства предусматривает выполнения отжига.
Половинчатый: обладает неоднородной структурой, которая во многом и определяет основные механические качества материала.

Удельный вес во многом зависит от применяемого метода производства, а также химического состава. На свойства чугуна оказывают воздействие следующие примеси:

При добавлении в состав серы снижается тугоплавкость и повышается значение жидкотекучести.
Фосфор позволяет использовать материал для изготовления различных сложных изделий. Стоит учитывать, что за счет добавления в состав фосфора снижается прочность.
Кремний понижает температуру плавления и существенно улучшает свойства литья.
Марганец способен повысить прочность и твердость, но неблагоприятно влияет на литейные качества.

Рассматривая чугун, стоит уделить внимание следующей информации:

Плотность металлов, как и других материалов, рассчитывается по особой формуле. Она имеет прямое отношение к удельному весу. Поэтому два этих показателя довольно часто сравнивают между собой.

Металлы, похожие с золотом по удельному весу

Схожей к золоту плотностью обладают и некоторые другие металлы. В частности, вольфрам и уран. Уран не смогут выдать за благородный золотой металл по следующим основным причинам:

высокая радиоактивность;
труднодоступность.

У фальсификаторов больше возможностей при работе с вольфрамом. Но этот металл существенно отличается от золота по цвету и твердости. Фальшивомонетчики несмотря на это нашли выход. Вольфрамовые слитки они покрывают расплавленным золотом.

Кроме этого, вольфрам часто используется и при производстве позолоченных украшений. По внешнему виду они очень схожи с настоящими золотыми изделиями, однако стоимость и износостойкость отличают их от золотых драгоценностей.

Золотое напыление наносят и на изделия из свинца, структура которого гораздо мягче. Неверным является распространенное мнение о том, что удельный вес позволит отличить свинцовую подделку от настоящего золотого металла. Это заблуждение, поскольку в чистом виде на изготовление украшений золото не применяется.

Нередко в продаже можно встретить золотые ювелирные украшения, имеющие необычные цвета. Зачастую – это обыкновенные напыления. Если изделие выполнено из сплава, то цена его будет гораздо выше. Например, бывает золото синего, розового, черного, фиолетового и других оттенков. Они получаются за счет включения в лигатуру прочих соединений.

Сегодня недобросовестные ювелиры не стесняются выдавать за благородное золото другие металлы. Чтобы не приобрести подделку, обращаться нужно только в специализированные магазины, имеющие соответствующие сертификаты и лицензии.

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.

Плотность металлов показана в возрастающей последовательности:

Именно поэтому три абсолютно идентичных по площади и объему украшения из золота, серебра и платины весят по-разному. Чем плотнее материал, тем больше его нужно. Этот момент должны учитывать все, кто собирается сделать индивидуальный заказ на изготовление украшения — играет роль не только цена за грамм драгоценного металла, но и его удельный вес.

Теперь вы знаете, что это такое и сможете избежать неприятного сюрприза при оглашении цены. Оставайтесь вместо со Zlato.ua, мы готовим для вас еще много полезных лайфхаков!

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:

Когда происходит быстрое охлаждение сварного шва, возникают отбелённые участки. Для них характерен высокий уровень твёрдости. Это негативным образом отражается на возможности обработки механическим способом.
Если свариваемые материалы нагреваются или охлаждаются неравномерно, то на сварном шве возникают трещины, что связано с высокой хрупкостью чугунного сплава.
Так как чугун является жидкотекучим сплавом, то сложной задачей является удержание от вытекания расплавленного металла. Это создаёт трудности для формирования сварного шва.
При сварке металла в шве могут возникать поры, что обусловлено интенсивным выделением газов.
Выполнение работ по свариванию чугунных изделий приводит к непроварам. Это обусловлено наличием тугоплавких оксидов, которые образуются в результате процессов окисления кремния и ряда других элементов, присутствующих в составе этого сплава.

Что тяжелее чугун или железо

Чугун — это сплав железа с углеродом. По процентному содержанию железа содержится более 90%. Количество углерода колеблется в пределах 2,14- 6,67%. Благодаря этому элементу материал имеет высокую твердость, но появляется хрупкость. Это влечет ухудшение ковкости и пластичности. В некоторые виды для улучшения характеристики добавляются легирующие элементы: алюминий, хром, ванадий, никель.

Характеристика видов углеродистого металла

Диаграмма железо-углерод показывает, из чего состоит чугун. Кроме железа, присутствует углерод в виде графита и цементита.

Состав сплава чугуна имеет разновидности:

Белый. Присутствующий здесь углерод находится в химически связанном состоянии. Металл прочный, но хрупкий, поэтому плохо поддается механической обработке. В промышленности используется в виде отливок. Свойство материала позволяют вести его обработку абразивным кругом. Сложность вызывает процесс сварки, поскольку есть вероятность появления трещин из-за неоднородности структуры. Применение нашел в областях, связанных с сухим трением. Обладает повышенной жаростойкостью и износостойкостью.

Половинчатый. Обладает повышенной хрупкостью, поэтому не нашел широкого применения.
Серый. ГОСТ 1412–85 указывает, какой процент примесей содержит в своем составе этот металл: 3,5% углерода, 0,8% марганца, 0,3% фосфора, 0,12% серы и до 2,5% кремния. Присутствующий в пластинчатой форме углерод создает низкую ударную вязкость. Характеристика вида указывает, что на сжатие материал работает лучше, чем на растяжение. При достаточном нагреве обладает неплохой свариваемостью.
Ковкий. Ферритовая основа такого вида обеспечивает ему высокую пластичность. В изломе имеет черный, бархатистый цвет. Получается из белого, который томится длительное время при температуре 800−950 градусов.

Высокопрочный. Отличие от других видов заключается в присутствии графита шаровидной формы. Получается из серого после добавления в него магния.

Индивидуальные свойства металла

Материал характеризуется определенными характеристиками. К ним относятся:

Физические. Такие величины, как удельный вес или коэффициент расширения зависят от того, сколько составляет в металле содержание углерода. Материал тяжелый, поэтому из него можно делать чугунные ванны.
Тепловые. Теплопроводность позволяет аккумулировать тепло и удерживать, распространяя его равномерно во все стороны. Это используется при изготовлении сковородок или батарей для отопления.
Механические. Эти характеристики меняются в зависимости от графитовой основы. Наиболее прочный — серый чугун, имеющий перлитовую основу. Материал с ферритовой составляющей более ковкий.

В зависимости от наличия примесей появляется разница в свойствах материала.

К таким элементам относятся сера, фосфор, кремний, марганец:

Сера уменьшает текучесть металла.
Фосфор понижает прочность, но позволяет изготавливать изделия сложной формы.
Кремний увеличивает текучесть материала, снижая его температуру плавления.
Марганец дает прочность, но понижает текучесть.

Различия между чугуном и сталью

Чтобы понять, чем отличается сталь от чугуна, нужно рассмотреть их характеристики. Отличительной особенностью чугуна является количество углерода. Минимальное содержание его составляет 2,14%. Это основной показатель, по которому можно отличить этот материал от стали.

Содержание железа в стали составляет 45%, а процентное содержание углерода до 2. Для определения различий на глаз нужно обратить внимание на цвет. Сталь имеет светлый оттенок, а чугун темный.

Определить же процентное содержание примесей может только химический анализ. Если сравнивать температуру плавления чугуна и стали, то у чугуна она ниже и составляет 1150−1250 градусов. У стали — в районе 1500.

Чтобы отличить материал, нужно провести следующие действия:

Изделие опускается в воду и определяется объем вытесненной воды. У чугуна плотность меньше. Она составляет 7,2г/см3. У стали — 7,7−7,9 г / см3 .
К поверхности прикладывается магнит, который к стали притягивается лучше.
При помощи шлифовальной машинки или напильника натирается стружка. Затем она собирается в бумагу и вытирается об нее. Сталь не оставит следов.

Плюсы и минусы материала

Как и любой материал, чугун имеет положительные и отрицательнее стороны.

К положительным качествам относятся:

большая разновидность состояний.
некоторые виды обладают высокой прочностью;
возможность длительное время сохранять температуру;
экологическая чистота, что позволяет изготавливать из него посуду;
стойкость к кислотно-щелочной среде;
высокая гигиеничность;
длительный срок эксплуатации и долговечность;
безвредность материала.

Однако и минусы тоже присутствуют. К ним относятся:

при длительном нахождении в воде поверхность покрывается ржавчиной;
высокая стоимость материала;
низкая пластичность серого вида чугуна;
хрупкость.

Чугун — это металл, который характеризуется высоким содержанием углерода. Благодаря этому у него присутствуют качества, которые бывают необходимы для промышленных и бытовых целей.

Чугун тяжелее однозначно! Не даром все “гирьки-гантельки” изготовлены именно из чугуна. Он более тяжёлый, а значит и более компактный.

В настоящее время, в погоне за красотой внешнего вида спортивных снарядов, их стали делать из стали.

Ещё один минус чугуна – хрупкий и очень проблематичный для обработки. Отливать сложно,а в “кустарных” условиях практически невозможно.

Наверное железо тяжелее, так как чугун содержит более 2 % углерода, а также примеси лругих элементов. Поскольку, простые вещества, образованные этими элементами, имеют меньшую плотность, то следует ожидать, что плотность чугуна будет меньше, чем плотность чистого железа. В подтверждение этих доводов можно привести выдержку из таблицы свойств чугунов

Тип чугуна. Белый. Серый. Ковкий

Удельный вес Г/см3. 7,5±0,2. 7,1±0,2. 7,3±0,1

Правда приведена не плотность, а удельный вес в Г/см3, численно он равен плотности в г/см3.

Плотность же чистого железа 7,874 г/см³ (Википедия).

Таким образом можно считать доказанным, что плотность железа больше плотности чугуна, т.е. в переводе на “обыденный язык”, железо тяжелее чугуна.

Чугунные и стальные изделия металлургической промышленности находят применение как в быту, так и на производстве. Оба материала представляют собой уникальные сплавы железа и углерода. Всем известно, что железо добывается из глубин земли в огромных количествах. Но в чистом виде эксплуатировать его невозможно, этот элемент слишком мягок, а поэтому непригоден для изготовления высокопрочных изделий. Поэтому в промышленных, строительных и бытовых целях употребляется не железо в чистом виде, а его производные -чугуны и стали. Чем отличается сталь от чугуна?

Чугун и сталь представляют собой сплавы железа и углерода.

Их отличие проявляется во многих качествах, и общность элементов при производстве не дает материалу идентичные характеристики.

Градация стали и чугуна

Сталь

Схема производства стали.

Для получения стали железо сплавляется с углеродом и разнообразными примесями. Обязательным условием является содержание углерода не более 2% (он увеличивает прочность), а железа — не меньше 45%. Оставшуюся часть составляют легирующие связывающие компоненты (хром, молибден, никель и т.д). Хром увеличивает прочность стали, ее твердость и сопротивляемость износу. Никель увеличивает прочность, вязкость и твердость , повышает ее антикоррозийные качества и прокаливаемость.

Кремний добавляет прочности, твердости и упругости стали, снижает ее вязкость. Марганец улучшает свариваемость и прокаливаемость.Металлурги выделяют разные виды стали. Классифицируют их в зависимости от объема оставляющих элементов. Например, содержание более 11% легирующих металлов дает высоколегированную сталь. Существует также:

Низколегированная сталь — до 4%.
Среднелегированная сталь — до 11%.

Механические свойства стали.

По количеству углерода сталь классифицируется на :

низкоуглеродистый металл — до 0,25% С;
среднеуглеродистый металл — до 0,55% С;
высокоуглеродистый металл — до 2% С.

Состав неметаллических элементов (фосфидов, сульфидов) классифицирует металл на:

обычную;
качественную;
высококачественную;
особо высококачественную сталь.

В итоге все виды стали представляют собой прочный, износостойкий и устойчивый к деформации сплав с температурой плавления от 1450 до 1520 °C.

Чугун

В производстве чугуна тоже сплавляется железо и углерод. Основным же отличием чугуна от стали является содержание последнего в смеси. Оно должно составлять больше 2%. Помимо этого, смесь содержит примеси: кремний, марганец, фосфор, серу и легирующие металлы. Чугун более хрупок, чем сталь, и разрушается без видимого деформирования. Углерод в металле представлен графитом или цементитом, при этом объем и форма элемента дают определение разновидностям сплава:

Белый чугун, в котором весь объем углерода представлен цементитом. На изломе этот материал имеет белый цвет, очень твердый, но при этом хрупкий. Легок в обработке и применяется для производства ковкой разновидности.
Серый — углерод представлен графитом, придающим материалу пластичность. Мягок, подвержен резанию, с низкой температурой плавления.
Ковкий, который получается из белого чугуна специальным отжигом (томлением) его в особых нагревательных печах при температуре 950-1000 °С. При этом чрезмерная хрупкость и твердость, характерные для белого чугуна, намного снижаются. Ковкий чугун не куется, а название указывает лишь на его пластичность.
Высокопрочный чугун, содержащий шаровидный графит, образованный в процессе кристаллизации.

Количеством углерода в сплаве определяется температура его плавления (чем больше содержание элемента, тем ниже температура и выше текучесть при нагреве). Поэтому чугун является жидкотекучим, непластичным, хрупким и трудно поддающимся обработке материалом с температурой плавления от 1150 до 1250 °C.

Устойчивость к коррозии

Оба сплава подвержены коррозии, и неправильная эксплуатация способствуют ускорению этого процесса.

Получение чугуна из руды.

Чугун в процессе использования покрывается сверху сухой ржавчиной. Это так называемая химическая коррозия. Влажная (электрохимическая) коррозия воздействует на чугун медленнее, чем на сталь. Первоначально напрашивается вывод, что антикоррозионные характеристики чугуна гораздо выше. На самом деле оба эти сплава подвержены коррозии в равной степени, просто в отношении чугунных изделий из-за толстых стен процесс занимает больше времени. Этим, например, можно объяснить разницу в сроке службы котлов: стальные — от 5 до 15 лет, чугунные — от 30 лет.

В 1913 году Гарри Бреарли совершил открытие в области металлургии. Он обнаружил, что сталь с высоким содержанием хрома имеет хорошее сопротивление к кислотной коррозии. Так появилась нержавеющая сталь. Она тоже имеет свою градацию:

Коррозионно-стойкая сталь имеет стойкость к коррозии в элементарных промышленных и бытовых условиях (нефтегазовая, легкая, машиностроительная промышленность, хирургические инструменты, бытовая нержавеющая посуда).
Жаростойкая сталь устойчива к высоким температурам и агрессивным средам (химическая промышленность).
Жаропрочная сталь отличается повышенной механической прочностью в условиях высоких температур.

Термический шок и ударопрочность

Сравнительные показатели чугунов и стали.

Чугун и сталь часто применяются при изготовлении отопительных котлов. При этом вопрос устойчивости к термическим ударам становится особенно важным. Если в неостывший чугунный котел попадет холодная вода, он может треснуть. Стальным изделиям термошок не страшен. Сталь более эластична и отлично переносит разницу температур. Но большие и частые температурные перепады у стали способствуют появлению «усталых» зон и, как следствие, трещин в местах, которые ослаблены сваркой.

Хорошая пластичность делает стальные изделия устойчивыми к механическим повреждениям. Хрупкость же чугуна неизбежно приводит к образованию трещин при ударах или перекосах.

Серый чугун имеет более однородную структуру, повышенные пластичность и антикоррозийные свойства, способен выдерживать большие температурные скачки.

Чугун менее прочен и тверд, нежели сталь.
Сталь тяжелее и имеет более высокую температуру плавления.
Более низкое содержание углерода в стали в отличие от чугуна позволяет более легко ее обрабатывать (варить, резать, ковать).
По аналогичной причине чугунные изделия производят только методом литья, стальные же могут быть кованными и сварными.
Изделия из стали менее пористые, чем из чугуна, а потому их теплопроводность значительно выше.
Изделия из чугуна имеют, как правило, черный цвет и матовую поверхность, а из стали — светлые с блестящей поверхностью.

Как отличить чугун от стали?

По плотности изделия. Необходимо взвесить предмет и определить, какой объем воды он вытеснит. Плотность стали лежит в диапазоне 7,7-7,9 г/см³, серого чугуна — не превышает 7,2 г/см³. Этот способ не отличается особой надежностью, потому что белый чугун имеет плотность между 7,6 и 7,8 г/см³.
При помощи магнита. Чугун магнитится хуже, чем сталь. Минус этого метода в том, что стали с высоким содержанием никеля практически не притягивают магнит.
Наиболее точным способом является определение чугуна при помощи шлифовальной машинки и вида образующейся стружки. Следует взять напильник с мелкой насечкой и провести по поверхности предмета несколько раз. Образовавшиеся опилки необходимо собрать на бумагу, сложить ее вдвое и энергично потереть. Чугун заметно испачкает бумагу, сталь практически не оставит следов.

Можно сделать выводы о материале по величине, форме и цвету искр, появляющихся при шлифовке. Чем больше углерода, тем ярче и сильнее будет сноп светло-желтых искр. Как мы уже знаем, чугун содержит углерода больше, чем сталь. Также при сверловке изделия тонким сверлом можно определить материал по виду стружки. Чугунная стружка буквально на глазах превратится в пыль, стальная — приобретет вид витой пружины.

Руководство по плотности порошкового металла | Atlas Pressed Metals

Руководство по плотности порошкового металла | Штампованные металлы Атлас

Перейти к навигации Перейти к содержимому

Ваш браузер устарел.

В настоящее время вы используете Internet Explorer 7/8/9, который не поддерживается нашим сайтом. Для получения наилучших результатов используйте один из последних браузеров.

Хром
Фаерфокс
Internet Explorer Edge
Сафари

Компоненты из порошкового металла (ПМ) являются отличной и экономичной альтернативой механической обработке металлических компонентов из кованой стали, но одно различие между кованой сталью и порошковым металлом заключается в плотности. Типичный диапазон плотности для процесса PM составляет от 85% до 93% (от 6,6 г/см ³ до 7,3 г/см ³ ) в конструкционных применениях, от 75% до 87% (5,8 г/см ³ до 6,8). г/см ³ ) в подшипниках, в то время как типичный материал из кованой стали составляет 100% (7,8 г/см ³). Но с процессом PM вводятся другие аспекты. Плотность и химический состав можно регулировать, адаптируя характеристики деталей и конечные характеристики. Выбор подходящей плотности для применения позволяет нашим клиентам «обменять» стоимость полностью плотного стального компонента на более экономичный компонент из ПМ. В этой статье мы обсудим несколько факторов, влияющих на плотность; от выбора материала до вторичных операций и многих промежуточных аспектов.

Свяжитесь с нами сегодня

Сырье

Atlas Pressed Metals работает с нашими клиентами, чтобы понять применение компонента и требования, потому что, по нашему опыту, совместный подход к выбору материала является лучшим. Мы будем стремиться к экономически эффективному материальному решению, которое по-прежнему отвечает всем требованиям к производительности.

Давайте рассмотрим несколько различных порошковых смесей и обсудим влияние выбора порошка на плотность. Стали, легированные медью (FC), содержат небольшое количество меди, и в смесь часто добавляют графит, создавая прочный материал по разумной цене. Семейство сплавов железо-медь может давать плотность до 9Плотность 0 % (7,0 г/см ³ ) при обычном прессовании и агломерации. Железо-никель (FN), диффузионно-легированные (FD) и предварительно легированные (FL) материалы можно прессовать с плотностью от 90 % (7,0 г/см ³) до 93 % плотности (7,3 г/см ³). ) с использованием обычных методов прессования. Выбор материала, который соответствует потребностям применения, является отличным началом.

Уплотнение

Процесс уплотнения — это первый шаг в создании компонента PM. Во время уплотнения исходный материал (тонкодисперсный металлический порошок) подается в полость инструмента и прессуется до почти готовой геометрии. Поскольку плотность уплотненной детали будет выше, чем плотность порошка, порошок заполнит объем, примерно вдвое превышающий объем уплотненной детали.

Спекание

После уплотнения детали следующей операцией обычно является спекание. В процессе спекания частицы порошка сцепляются друг с другом. Частицы на самом деле не достигают температуры плавления во время спекания, а скорее «шествуют» друг к другу при повышенных температурах, как показано ниже.

Насколько хорошо частицы соединяются друг с другом во время спекания, зависит от температуры и количества времени, проведенного при температуре. Более высокие температуры и более длительное время спекания означают, что частицы будут образовывать лучшие связи.

Обычная печь для спекания может нагреваться до 1150°C (2100˚F). Свойства большинства материалов, перечисленных в стандартах материалов, таких как MPIF/ASTM/DIN/JIS/SAE, основаны на обычном спекании, температуре 1120°C (2050°F) для материалов на основе железа и примерно 815°C (1500°F). для материалов на основе меди. Существуют возможности для повышения плотности во время операции спекания за счет повышения температуры до 1260°C (2300°F) или выше. По мере нагрева детали размер детали уменьшается вместе с размером пористости. В Atlas Pressed Metals мы наблюдаем увеличение плотности на целых 8 %, что означает 90% (7,0 г/см ³ ) формованной плотности сжимается до 97% (7,55 г/см ³ ), как показано на изображении выше. Для достижения таких температур требуется «высокотемпературная» печь для спекания, что влияет на стоимость изготовления компонента, поскольку спекание часто является самой дорогой частью производственного процесса ПМ.

Просмотреть дополнительные ресурсы для ПМ

Инфильтрация при спекании

Инфильтрация медью – это другой способ увеличения плотности компонентов ТЧ. Как и упомянутое выше двойное прессование с двойным прессованием, этот процесс заменяется некоторыми другими технологическими достижениями, но по-прежнему используется для повышения плотности и механических характеристик.

Пропитка медью может обеспечить плотность до 93% (7,3 г/см ³ ) и повысить прочность. В этом процессе заданное количество меди наносится на прессованный компонент перед спеканием. Во время операции спекания медь плавится и проникает в деталь. Популярность этого процесса снижается из-за стоимости меди и необходимой сборки. Подобных результатов теперь можно достичь с помощью современных порошковых сплавов и методов прессования.

Размер

Вторичная операция, называемая проклейкой или повторным обжигом, представляет собой необязательный процесс, который можно использовать после спекания, среди прочего, для увеличения плотности. Калибровка – это операция, которая обычно не используется как средство строгого увеличения плотности. Это процесс, который чаще используется для контроля размеров после спекания, при этом повышенная плотность является вторым преимуществом процесса проклейки.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели множество вариантов, влияющих на уплотнение. Существует много способов создания компонента PM, который будет соответствовать вашим потребностям, однако, проконсультировавшись с Atlas Pressed Metals на ранней стадии процесса проектирования, компонент может быть изготовлен наиболее экономичным способом, в результате чего детали будут лучше для конечного пользователя. , сборщик и производитель. Если у вас есть дополнительные вопросы или вы хотите обсудить плотность более подробно, свяжитесь с нами сегодня!

отзывы

Atlas Pressed Metals долгое время является поставщиком нашей компании. Они надежны, быстро реагируют на предложения и всегда соблюдают сроки. Их общение тщательное, и мы были очень довольны нашим торговым представителем. Мы твердо убеждены в том, что должны относиться к нашим клиентам и поставщикам так, как хотели бы, чтобы относились к нам, и Atlas в этом отношении похож на нас. С ними приятно иметь дело».

– Брюс С., президент | Бытовая промышленность

Хрупкое интерметаллическое соединение делает сверхпрочную сталь низкой плотности с большой пластичностью

. 2015 5 февраля; 518 (7537): 77-9.

дои: 10.1038/природа14144.

Санг Хон Ким ¹ , Хансу Ким ¹ , Нак Дж. Ким ¹

принадлежность

¹ Выпускник Института черной металлургии, POSTECH, Pohang 790-784, Южная Корея.

PMID: 25652998
DOI: 10.1038/природа14144

Санг-Хон Ким и др. Природа. 2015 .

. 2015 5 февраля; 518 (7537): 77-9.

дои: 10.1038/природа14144.

Авторы

Санг Хон Ким ¹ , Хансу Ким ¹ , Нак Дж. Ким ¹

принадлежность

¹ Высший институт черной металлургии, POSTECH, Pohang 790-784, Южная Корея.

PMID: 25652998
DOI: 10.1038/природа14144

Абстрактный

Хотя сталь была рабочей лошадкой автомобильной промышленности с 1920-х годов, весовая доля стали и железа в среднем легковом автомобиле в настоящее время постепенно снижается с 68,1 процента в 19от 95 до 60,1 процента в 2011 году (ссылки 1, 2). Это было обусловлено низким отношением прочности к весу (удельной прочностью) железа и стали, а также желанием улучшить такие механические свойства с помощью других материалов. В последнее время активно исследуются высокоалюминиевые низкоплотные стали как средство повышения удельной прочности сплава за счет снижения его плотности. Но с увеличением содержания алюминия возникает проблема: в получаемых сплавах могут образовываться хрупкие интерметаллические соединения, что приводит к плохой пластичности. Здесь мы показываем, что хрупкое, но твердое интерметаллическое соединение типа FeAl (B2) можно эффективно использовать в качестве упрочняющей второй фазы в стали с высоким содержанием алюминия и низкой плотностью, уменьшая при этом его вредное влияние на пластичность за счет контроля его морфологии и дисперсии. Удельная прочность на растяжение и пластичность разработанной стали лучше, чем у самых легких и прочных известных металлических материалов – титановых сплавов. Установлено, что легирование никеля катализирует выделение наночастиц В2 в гранецентрированной кубической матрице высокоалюминиевой стали низкой плотности при термической обработке холоднокатаного листового проката. Наши результаты демонстрируют, как интерметаллические соединения могут быть использованы при разработке сплавов легких сталей для конструкционных и других целей.

Цитируется

Сравнительные измерения и анализ электрических свойств нанокомпозитов Ti _x Zr _{1- x} C+α-Cy (0,0 ≤ x ≤ 1,0).
Жуковский П., Галашкевич П., Бондарев В., Окал П., Погребняк А., Купчишин А., Рубан А., Погорелов М., Колтунович Т.Н. Жуковский П. и соавт. Материалы (Базель). 2022 9 ноя;15(22):7908. дои: 10.3390/ma15227908. Материалы (Базель). 2022. PMID: 36431391 Бесплатная статья ЧВК.
Микроструктурные составляющие и механические свойства низкоплотных сталей Fe-Cr-Ni-Mn-Al-C.
Шербринг С., Чен Г., Вельтель Б., Барч Г., Рихтер Дж., Фоллмер М., Бланкенбург М., Шьямал С., Волкова О., Ниндорф Т., Линерт У., Саху П., Мола Дж. Шербринг С. и соавт. Материалы (Базель). 2022 23 июля; 15 (15): 5121. дои: 10.3390/ma15155121. Материалы (Базель). 2022. PMID: 35897554 Бесплатная статья ЧВК.
Эволюция микроструктуры сплава Cu-Sn-P в процессе горячей деформации.
Чжао Дж., Чжан Л., Ду Ф., Юань С., Ван П. Чжао Дж. и др. Материалы (Базель). 2022 26 июня; 15 (13): 4501. дои: 10.3390/ma15134501. Материалы (Базель). 2022. PMID: 35806628 Бесплатная статья ЧВК.
Двойникование под высоким напряжением в сложной по составу стали с очень высокой энергией дефекта упаковки.
Ван З., Лу В., Ан Ф., Сонг М., Понге Д., Раабе Д., Ли З. Ван Цзи и др. Нац коммун. 2022 23 июня; 13 (1): 3598. doi: 10.1038/s41467-022-31315-2. Нац коммун. 2022. PMID: 35739123 Бесплатная статья ЧВК.
Поведение при растяжении и механизмы деформационного упрочнения в стали с высоким содержанием марганца и гетерогенной микроструктурой.
Чжан С., Лю И., Ван Дж., Цинь С., У С. , Юань Ф. Чжан С. и др. Материалы (Базель). 2022 15 мая; 15 (10): 3542. дои: 10.3390/ma15103542. Материалы (Базель). 2022. PMID: 35629571 Бесплатная статья ЧВК.

Просмотреть все статьи “Цитируется по”