Плотность бруска из стали

Плотность различных материалов специфицированных по ГОСТ. Справочная таблица. Металлы, сплавы, конструкционные эластомеры, жидкости, газы, прочие материалы.

Плотность стали конструкционной легированной

Конструкционные легированные сплавы применяются в производстве высоконагруженных ответственных конструкций, в том числе работающих в агрессивных средах. Плотность марки 30ХГСА близка к стандартному значению в 7,85 т/м3 плотность стали конструкционной низколегированной для сварных конструкций

Низколегированные сплавы обладают прекрасной свариваемостью и высокой стойкостью к коррозии, поэтому их широко применяют для ответственных конструкций в строительстве и кораблестроении. УВ стали этой группы колеблется в пределах 7,85-7,87 т/м3 и приведен в таблице:

Группа	Марка	Плотность
низколегированная конструкционная	09Г2С	7,85
высоко-углеродистая	70 (ВС и ОВС)	7,85
среднеуглеродистая	45	7,85
мало-углеродистая	10, 10А, 20, 20А	7,85
углеродистая конструкционная	Ст3сп, Ст3пс	7,87

Плотность нержавеющей стали

Плотность вещества вычисляется путем деления массы объекта на его объем. Такие вычисления для всех известных человеку веществ уже сделаны, и метрологические службы периодически повторяют и уточняют эти измерения. На практике перед людьми встает другая практическая задача: зная материал, из которого изготовлено изделие, определить его массу.

Плотность вещества также называют удельной массой (или, в быту, удельным весом) — т. е. массой сплошного физического тела изготовленного из данного вещества и имеющего единичный объем.

Следует отметить, что, используя термин «масса», в 99% случаев люди имеют дело с весом — силой притяжения физического тела к Земле. Дело в том, что для определения массы тела в строгом физическом смысле требуется сложное оборудование, доступное лишь в крупнейших научных центрах. Для практического применения в большинстве случаев достаточно обычных, более или менее точных весов, использующих гравитацию Земли и пружины, либо рычаги и стандартные гири, либо пьезоэлементы.

На практике, чтобы рассчитать вес погонного или квадратного метра металлопроката используют удельную массу, или плотность материала, из которого он изготовлен. В справочниках по сортаменту металлопроката среди основных характеристик каждого сорта обязательно указывается масса погонного или квадратного метра и значение плотности, использованное при вычислениях.

В большинстве случаев расчета по массе погонного или квадратного метра хватает для практических применений. Сырье и комплектующие закупаются с некоторым нормированным запасом, а перед отгрузкой потребителю изделие взвешивают на весах для точных взаиморасчетов между контрагентами.

Однако нужно понимать, что данные в справочнике рассчитываются на основании стандартной плотности стали, чаще всего это 7,85 т/м3. В то же время фактическая плотность стали конкретной марки зависит от состава и удельного количества присадок и может колебаться от 7,6 до 8,8 т/м3.

Это может дать погрешность до 10% в большую или в меньшую сторону для изделия, сделанного из очень легкого или, наоборот, очень тяжелого сплаваю. Для малого количества металла разница будет мала, и ею можно будет пренебречь. Однако для сложных изделий, использующих большие объемы металла, потребуются более точные расчеты.

Масса понадобится при формировании заявки на закупку металла. На основе плотности данного сплава делают корректировку справочных значений массы одного погонного или квадратного метра, и далее в расчетах используют уже уточненное значение.

Как рассчитать P или выполнить корректировку массы 1 метра?

Практический способ определения плотности достаточно прост и известен нам из школьного курса физики. В мерную емкость, заполненную водой до определенной отметки, опускают образец материала. Уровень воды поднимается на определенную высоту. Объем вытесненной воды равен объему образца. Массу образца определяют взвешиванием на точных весах. Плотность будет равна отношению массы и объема.

Чтобы выполнить корректировку массы погонного или квадратного метра, нужно значение из справочника разделить на плотность из справочника и результат умножить на измеренную плотность материала образца. Получится откорректированная величина.

Если предвидится повторение подобных вычислений, то удобнее будет вычислить корректировочный коэффициент, равный отношению стандартной плотности и плотности образца, и далее применять его в расчетах.

Плотность 12Х18Н10Т и некоторых нержавеющих сталей

Марка 12×18Н10Т является одной из самых широко применяемых нержавеющих сталей. Плотность для нее и нескольких популярных в производстве марок приведена в таблице, марки расположены по мере возрастания плотности. В третьей колонке показан коэффициент корректировки плотности относительно стандартного значения в 7,85:

Марка стали	Плотность т/м3	Корректировочный коэффициент
08Х22Н6Т 15Х28	7,60	0,97
08Х13 12Х17	7,70	0,98
04Х18Н10 08Х18Н12Б 12Х18Н10Т 17Х18Н9	7,90	1,01
08Х18Н12Т 10Х23Н18	7,95	1,01
06ХН28МДТ 08ХН28МДТ	7,96	1,01
10Х17Н13М2Т	8,00	1,02
08Х17Н15М3Т	8,10	1,03

Определение массы 1 пм металлопроката

Для нерж.трубы: m = ?*(d – s)*s*?/1000

Для «черной» трубы: m = (d – s)*s/40,55

где: m – теор. масса одного погонного метра трубы в кг, ? = 3,14 (постоянная величина), d – наружный диаметр в мм, s – толщина стенки в мм, ? – плотность в г/куб. см.

Определение теоретической массы 1 погонного метра круга

где: m – теор. масса 1 п/ м круга в кг, ? = 3,14 (постоянная величина), d – наружный диаметр в мм, ? – плотность стали в г/куб. см.

Определение теоретической массы одного листа

где: m – теор. масса 1 п/ м листа в кг, V – объем листа = Толщина х Ширина х Длина, мм, ? – плотность стали в г/куб. см, 1Е6 – число 10 в 6-й степени.

Определение примерного количества листов в одной тонне

где: ? – плотность стали в г/куб. см. V – объем листа = Толщина х Ширина х Длина, мм,

Плотность разных марок сталей (по данным ГОСТ 9941-81)

Марка стали	Плотность, ?, г/см3	Марка стали	Плотность, ?, г/см3
04Х18Н10	7,90	08Х18Н10	7,90
08Х20Н14С2	7,70	08Х17Т	7,70
10Х17Н13М2Т	8,00	08Х13	7,70
08Х18Н12Б	7,90	12Х13	7,70
10Х23Н18	7,95	12Х17	7,70
08Х18Н10Т	7,90	15Х25Т	7,60
08Х18Н12Т	7,95	12Х18Н9	7,90

Плотность других сталей и сплавов

Удельный вес стали других групп приведен в таблице:

Тип стали	Марка	Плотность
криогенная нержавеющая конструкционная	12Х18Н10Т	7,9
жаропрочная нержавеющая коррозионно-стойкая	08Х18Н10Т	7,9
штамповая инструментальная	Х12МФ	7,7
штамповая инструментальная	5ХНМ	7,8
мало-углеродистая электро-техническая (Армко)	А и Э; ЭА; ЭАА	7,8
хромистая	15ХА	7,74
хромоалюминиевомолибденовая азотируемая	38ХМЮА	7,71
хромомарганцовокремнистая	25ХГСА	7,85
хромованадиевая	30ХГСА; 20ХН3А	7,85

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

Сталь — понятие и ее характеристики

Сталь– является самым распространенным материалом для изготовления конструкций, деталей, механизмов и инструмента. К сталям относятся все сплавы железа и углерода, причем доля железа должна быть не менее 45 %, а доля углерода — менее 2,14 процента. Углерод, выстраиваясь в молекулярные структуры железа, повышает прочность и твердость, но делает сплав менее пластичным и ковким. Кроме углерода, в состав сплава входят металлы и неметаллы. К наиболее важным характеристикам сплава относятся:

• модуль сдвига;
• модуль упругости;
• плотность;
• коэффициент линейного расширения.

Разные сферы применения материалов требуют от них отличающихся друг от друга физических и химических свойств. Так, например, стальные сплавы с высоким модулем упругости применяют для производства пружин и амортизаторов рессорного типа. Эти свойства целенаправленно меняются в результате добавления различных присадок.

Плотность стали, или УВ стали — одна из важнейших характеристик сплава. Исходя из нее, конструктор подсчитывает вес детали и общий вес изделия, логистика организует закупку и доставку сырья, заготовок и готовых изделий, экономисты определяют себестоимость. Вес стали определяется как произведение плотности на объем.

Механические и технологические характеристики стали

Очень тяжело определить конкретные физические и механические свойства стали, поскольку число ее видов разнообразно ввиду различного состава и термической обработки, которые позволяют создавать материалы с широким разнообразием химических и механических характеристик. Такое разнообразие привело к тому, что производство этих материалов и их обработку начали выделять в отдельную отрасль металлургии — черную металлургию, отличающуюся от цветной металлургии. Однако общие свойства для стали привести можно, они представлены в списке ниже.

• Объемный вес стали, то есть масса 1 м³, составляет 7850 кг. Плотность стали г см3 составляет, таким образом, 7,85.
• В зависимости от температуры материал можно гнуть, вытягивать и плавить.
• Температура плавления зависит от типа сплава и процентного содержания добавок. Так, чистое железо плавится при температуре 1510 °C, в свою очередь, сталь имеет точку плавления, равную 1375 °C, которая увеличивается по мере увеличения процентного содержания углерода и других элементов в ней (исключение составляют эвтектики, плавящиеся при более низких температурах). Быстрорежущая сталь плавится при температуре 1650 °C.
• Кипит материал при температуре 3000 °C.
• Это стойкий к деформациям материал, твердость которого повышается при добавлении других элементов.
• Обладает относительной ковкостью (с помощью него можно получать тонкие нити путем волочения — проволоку), а также пластичностью (можно получать плоские металлические листы толщиной 0,12—0,50 мм — жесть, которая обычно покрывается оловом для предотвращения окисления).
• Перед использованием термического воздействия сплав проходит механическую обработку.
• Некоторые композиты обладают памятью формы и деформируются на величину, превосходящую предел текучести.
• Твердость стали варьируется между твердостью железа и твердостью структур, которые получаются с помощью термических и химических процессов. Среди них наиболее известной является закалка, применяемая к материалам с высоким содержанием углерода. Высокая поверхностная твердость стали позволяет ее использовать в качестве режущего инструмента. Для получения этой характеристики, которая сохраняется до высоких температур, в сталь добавляют хром, вольфрам, молибден и ванадий. Измеряют твердость металла по бринеллю, викерсу и роквеллу.
• Обладает хорошими литейными свойствами.
• Способность подвергаться коррозии является одним из основных недостатков стали, поскольку окисленное железо увеличивается в объеме и приводит к возникновению трещин на поверхности, что, в свою очередь, еще сильнее ускоряет процесс разрушения. Традиционно металл защищали от коррозии с помощью различных поверхностных обработок. Кроме того, некоторые составы стали устойчивы к окислению, например, нержавеющие материалы.
• Обладает высокой электропроводностью, которая не сильно изменяется в зависимости от состава сплава. В воздушных линиях электропередач чаще всего используют алюминиевые проводники, которые покрываются стальной рубашкой. Последняя обеспечивает необходимую механическую прочность проводам, а также способствует более дешевому их производству.
• Используется для производства искусственных постоянных магнитов, поскольку намагниченная сталь не теряет свою магнитную способность до определенной температуры. При этом структура стали феррит обладает магнитными свойствами, в то время как структура аустенит не является магнитной. Магниты на основе стали для стабилизации структуры феррита содержат, как правило, около 10% никеля и хрома.
• С увеличением температуры изделие из этого материала увеличивает свою длину. Поэтому если в той или иной конструкции существуют степени свободы, то тепловое расширение не является проблемой, если же таких степеней свободы не существует, то расширение стали приведет к появлению дополнительных напряжений, которые нужно учитывать. Коэффициент теплового расширения стали близок к таковому для бетона. Этот факт делает возможным их совместное использование в конструкциях различного типа, такой материал получил название железобетон.
• Это негорючий материал, однако его фундаментальные механические свойства быстро ухудшаются под воздействием открытого огня.

Классификация стали

В зависимости от доли неметаллических примесей, определяемой методом выплавки данной марки, стальные сплавы разделяют на:

• особо высококачественные;
• высококачественные;
• обыкновенного качества.

По химическому составу сплавы также разделяют на легированные и углеродистые.

Источник