Удел вес стали: Удельный вес металлов

alexxlab | 15.01.1986 | 0 | Разное

Содержание

Удельный вес 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 металлаХимическое обозначениеАтомный весТемпература плавления, °CУдельный вес, г/куб.см
Цинк (Zinc)Zn65,37419,57,13
Алюминий (Aluminium)Al26,98156592,69808
Свинец (Lead)Pb207,19327,411,337
Олово (Tin)Sn118,69231,97,29
Медь (Сopper)Cu63,5410838,93
Титан (Titanium)Ti47,9016684,505
Никель (Nickel)
Ni58,7114558,91
Магний (Magnesium)Mg246501,74
Ванадий (Vanadium)V619006,11
Вольфрам (Wolframium)W184342219,3
Хром (Chromium)Cr51,99617657,19
Молибден (Molybdaenum)Mo92262210,22
Серебро (Argentum)Ag107,9100010,5
Тантал (Tantal)Ta180326916,65
Золото (Aurum)Au197109519,32
Платина (Platina)Pt194,8176021,45

Удельный вес наиболее распространенных марок стали

Наименование (тип стали)Марка или обозначениеУдельный вес (г/см3)
Сталь нержавеющая конструкционная криогенная12Х18Н10Т7,9
Сталь нержавеющая коррозионно-стойкая жаропрочная08Х18Н10Т7,9
Сталь конструкционная низколегированная09Г2С7,85
Сталь конструкционная углеродистая качественная10,20,30,407,85
Сталь конструкционная углеродистаяСт3сп, Ст3пс7,87
Сталь инструментальная штамповаяХ12МФ7,7
Сталь конструкционная рессорно-пружинная65Г7,85
Сталь инструментальная штамповая5ХНМ7,8
Сталь конструкционная легированная 30ХГСА7,85

Удельный вес стали различных марок

Наименование (тип стали)Марка или обозначениеУдельный вес (г/см3)
никельхромовая стальЭИ 4188,51
хромомарганцовоникелевая стальХ13Н4Г9 (ЭИ100)8,5
хромистая сталь1Х13 (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 сталь0Х18Н9 (ЭЯ0)7,85
1Х18Н9 (ЭЯ1)7,85
2Х18Н9 (ЭЯ2)7,85
Х17Н2 (ЭИ268)7,75
ЭИ3077,7
ЭИ3348,4
Х23Н18 (ЭИ417)7,9
хромокремнемолибденовая стальЭИ1077,62
хромоникельвольфрамовая стальЭИ698,0
хромоникельвольфрамовая с кремнием стальХ25Н20С2 (ЭИ283)8,0
хромоникелькремнистая стальЭИ727,7
прочая особая стальЭИ4017,9
ЭИ4188,51
ЭИ4348,13
ЭИ4358,51
ЭИ4378,20
ЭИ4157,85

Удельный вес стали углеродистой и легированной

Наименование (тип стали)Марка или обозначениеУдельный вес (г/см3)
высокоуглеродистая сталь70 (ВС и ОВС)7,85
среднеуглеродистая сталь457,85
малоуглеродистая сталь10 и 10А; 20 и 20А7,85
малоуглеродистая электро-техническая (железо типа Армко) стальА и Э; ЭА; ЭАА7,8
хромистая сталь15ХА7,74
хромоалюминиевомолибденовая азотируемая сталь38ХМЮА7,65
хромомарганцовокремнистая сталь25ХГСА7,85
хромованадиевая сталь30ХГСА7,85
20ХН3А7,85
40ХФА7,80
50ХФА
7,74

Как определить удельный вес стали: формула и таблица

  • Примеси и добавки
  • Удельный вес металлов
  • Таблица удельного веса стали
  • Вес стального листа

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 металлаХимическое обозначениеАтомный весТемпература плавления, °CУдельный вес, г/куб.см
Цинк (Zinc)Zn65,37419,57,13
Алюминий (Aluminium)Al26,98156592,69808
Свинец (Lead)Pb207,19327,411,337
Олово (Tin)Sn118,69231,97,29
Медь (Сopper)Cu63,5410838,93
Титан (Titanium)Ti47,9016684,505
Никель (Nickel)Ni58,7114558,91
Магний (Magnesium)Mg246501,74
Ванадий (Vanadium)V619006,11
Вольфрам (Wolframium)W184342219,3
Хром (Chromium)Cr51,99617657,19
Молибден (Molybdaenum)Mo92262210,22
Серебро (Argentum)Ag107,9100010,5
Тантал (Tantal)Ta180326916,65
Золото (Aurum)Au197109519,32
Платина (Platina)Pt194,8176021,45

Таблица удельного веса стали

Тип сталиМаркаУдельный вес (г/см3)
криогенная нержавеющая конструкционная12Х18Н10Т7,9
жаропрочная нержавеющая коррозионно-стойкая08Х18Н10Т7,9
низколегированная конструкционная09Г2С7,85
качественная конструкционная углеродистая10,20,30,407,85
углеродистая конструкционнаяСт3сп, Ст3пс7,87
штамповая инструментальнаяХ12МФ7,7
рессорно-пружинная конструкционная65Г7,85
штамповая инструментальная5ХНМ7,8
легированная конструкционная30ХГСА7,85
сталь высоко-углеродистая70 (ВС и ОВС)7,85
сталь среднеуглеродистая457,85
сталь мало-углеродистая10 и 10А; 20 и 20А7,85
сталь мало-углеродистая электро-техническая (Армко)А и Э; ЭА; ЭАА7,8
сталь хромистая15ХА7,74
сталь хромоалюминиевомолибденовая азотируемая38ХМЮА7,65
сталь хромомарганцовокремнистая25ХГСА7,85
сталь хромованадиевая30ХГСА; 20ХН3А7,85

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:

m=V*P

Для определения объема необходимо перемножить следующие величины, удобнее считать в метрах:

  • Длина;
  • Ширина;
  • Толщина.

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.

Оцените нашу статью

[Всего голосов: 2 Рейтинг статьи: 5]

Удельный вес стали — РИНКОМ

Главная

Статьи

Удельный вес стали Удельный вес стали

Поделиться