Удельный вес стали — РИНКОМ

Удельный вес стали — РИНКОМ

Главная

Статьи

Удельный вес стали Удельный вес стали

4 апреля 2022

Гирин Кирилл

Сталь – сплав железа с углеродом, используемый в промышленности и строительстве. Нередко материал усиливается присадками, увеличивающими прочность, коррозионную стойкость, ударную вязкость и прочие параметры. Такие стали называют легированными.

Большинство легированных сталей разработано для определенных целей. Продукция различается по следующим параметрам.

• Содержание углерода. Углерод увеличивает твердость и хрупкость материала. Он преобладает в сплавах, подвергающихся трению и температурным нагрузкам. Превышение доли углерода более чем на 2,14% превращает сталь в чугун.
• Содержание вредоносных добавок. В процессе выплавки сталь насыщается серой, фосфором и прочими элементами. Они снижают прочностные характеристики сплава, усложняют его обработку. Чем меньше серы и фосфора содержится в материале, тем более он качественный.
• Структура. Выделяют 4 структурных класса стали. Они различаются количеством углерода и легирующих элементов. Каждый структурный класс соответствует определенному строению кристаллической решетки.

Назначение сплава определяется его характеристиками. Например, нержавеющие стали оптимальны для компонентов, работающих во влажной среде. Жаростойкие сплавы являются отличной основой для деталей, эксплуатируемых при высоких температурах.

Понятие удельного веса

Удельный вес стали – важнейшая характеристика, используемая при проектировании и лабораторных исследованиях. Параметр определяет силу, с которой материал воздействует на поверхность или подвес.

Удельный вес металла (стали) рассчитывается по формуле:

Большинство легированных сталей разработано для определенных целей. Продукция различается по следующим параметрам.

Y=P х g, где:
• Y – удельный вес стали в Ньютонах;
• Р – плотность материала в кг/м3;
• g – ускорение свободного падения (фиксированная величина).

Расчеты проводятся в лабораторных условиях. Для получения достоверного результата используется очищенное вещество, не содержащее примесей.

Зависимость удельного веса от легирующих присадок

На удельный вес сплава влияют легирующие элементы. Каждый компонент помогает достичь определенного результата.

• Марганец. Примесь естественного происхождения, используемая для раскисления материала. Добавка повышает коррозионную стойкость стали, предел текучести и хладноломкости. Вместе с этим увеличивается чувствительность к перегреву.
• Кремний . Раскисляющий элемент, растворяющийся в структуре железа. Кремний не оказывает влияния на углерод, повышает прочность материала и предел текучести. Большая концентрация присадки снижает пластичность продукта, приводит к его охрупчиванию на холоде.
• Хром. Ценный легирующий элемент, повышающий характеристики стали. Посредством хрома улучшается пластичность и коррозионная стойкость. На поверхности материала создается окисная пленка, предотвращающая контакт с агрессивными средами.
• Никель. Никель используется вместе с хромом. Он существенно усиливает свойства последнего, улучшает прокаливаемость материала.
• Вольфрам. Легирующий элемент, образующий твердые карбиды. С его помощью снижается размер зерна, уменьшается отпускная хрупкость сплава.
• Кобальт. Материал, повышающий устойчивость к вибрациям и ударам. Кобальт также улучшает термическую стойкость, продлевает сохранение заточки у отрезного инструмента.
• Ванадий. Легирование ванадием повышает устойчивость к переменным нагрузкам. Элемент часто встречается в сталях, используемых для изготовления нагруженных деталей.
• Молибден. Элемент предотвращает усталостное разрушение. Он измельчает размер зерна, повышает термическую устойчивость материала.
• Ниобий. Легирующий элемент, используемый при производстве кислотоупорных сталей. Ниобий также повышает коррозионную стойкость и долговечность материала.
• Титан. Посредством титана измельчается зерно, повышается прочность и коррозионная стойкость сплава.
• Медь. Присадки на базе меди улучшают обрабатываемость стали без снижения ее прочности.
• Алюминий. Алюминий способствует повышению жаростойкости и удалению газов из расплавленного сырья.

Для стабилизации сплавов с большим числом легирующих элементов используется циркон. Он способствует измельчению структуры, позволяет получить материал заданной зернистости.

Удельный вес чистого железа составляет 7 874 кг/м³. Для сталей различных марок показатель варьируется в пределах 7 550 – 8 200 кг/м³.

Удельный вес легирующих элементов, используемых при изготовлении сталей, представлен в таблице.

Таблица 1 Удельный вес легирующих элементов

Определить удельный вес стали отечественных марок позволяет отдельная таблица

Таблица 2 Удельный вес сталей

Каждая марка имеет верхний и нижний порог легирования. Несоответствие количества легирующих элементов обозначенному диапазону исключает принадлежность стали к указанной марке.

Вес стального листа

Для определения веса стального листа необходимо умножить плотность материала на его объем. Показатели плотности уточняются в справочнике. Объем рассчитывается перемножением длины, ширины и толщины проката.

Стандартный лист имеет длину 2 500 мм при ширине 1 250 мм. Толщина зависит от сортамента. Наиболее популярные размеры: 1,5 мм, 2,0 мм и 3,0 мм.

Обработка легированных и углеродистых сталей

Для работы с легированными и углеродистыми сталями нужен соответствующий инструмент. Подбор подходящей продукции гарантирует высокое качество и скорость выполнения работ.

Воспользовавшись каталогом магазина «РИНКОМ», Вы приобретете все необходимое для обработки стали: сверла, фрезы, развертки, зенкеры, резцы и многое другое. Продукция соответствует международным стандартам качества, всегда есть в наличии.

Больше полезной информации

Полезные обзоры и статьи

Все статьи

27 июня 2022

Легированные стали

22 июня 2022

Инструментальные стали

25 апреля 2022

Устройство токарного станка

26 февраля 2022

Углеродистая сталь

Все статьи

Подписывайтесь на нас

Присылаем скидки на инструмент и только полезную информацию!

Не нашли нужной позиции в каталоге?

Мы готовы изготовить и поставить уникальные виды инструмента специально под ваш заказ!

Заказать

Мы используем файлы cookie. Они помогают улучшить ваше взаимодействие с сайтом.

Принимаю

?>

плотность кг см3, удельный вес и другие технологически свойства

Термин «сталь» используется в металлургии и означает смесь железа с углеродом, количество которого варьируется от 0,03% до 2,14% по массе.

Если содержание углерода в железе превышает указанную верхнюю границу, тогда материал теряет свои ковкие свойства, и работать с ним можно только путем литья.

• Общие свойства
• Компоненты металла
  • Добавки и их характеристика
  • Примеси в сплаве
• Механические и технологические характеристики стали

Общие свойства

Не нужно путать сталь с железом, которое представляет собой твердый и относительно пластичный металл, имеет атомный диаметр 2,48 ангстрема, температуру плавления 1535 °C и температуру кипения 2740 °C. В свою очередь, углерод является неметаллом с атомным диаметром 1,54 ангстрема, мягкий и хрупкий в большинстве своих аллотропных модификаций (исключение составляет алмаз).

Диффузия этого элемента в кристаллической структуре железа возможна благодаря разнице в их атомных диаметрах. В результате такой диффузии образуется этот материал.

Главным отличием железа от стали является процентное содержание углерода, которое было указано выше. Материал может иметь различную микроструктуру в зависимости от той или иной температуры. Она может находиться в следующих структурах (для большей информации посмотрите фазовую диаграмму железо-углерод):

• перлит;
• цементит;
• феррит;
• аустенит.

Материал сохраняет свойства железа в своем чистом состоянии, однако добавка углерода и других элементов, как металлов, так и неметаллов, улучшает ее физико-химические свойства.

Существует много видов стали в зависимости от добавляемых в нее элементов. Группу углеродных сталей образуют материалы, в которых углерод является единственной добавкой. Другие специальные материалы получают свои названия благодаря своим основным функциям и свойствам, которые определяются их структурой и добавленными дополнительными элементами, например, кремниевые, цементирующие, нержавеющие, структурные сплавы и так далее.

Как правило, все материалы с добавками объединяются под одним названием — специальные стали, которые отличаются от обычных углеродных сталей, а последние служат базовым материалом для изготовления специальных материалов. Такое разнообразие данного материала по его характеристикам и свойствам привело к тому, что сталь начали называть «сплав железа и другой субстанции, которая повышает его твердость».

Компоненты металла

Два основных компонента стали встречаются в изобилии в природе, что благоприятствует ее производству в крупных масштабах. Разнообразие свойств и доступность этого материала делает его пригодными для таких отраслей промышленности, как машиностроение, производство инструментов, строительство зданий, внося свой вклад в индустриализацию общества.

Несмотря на свою плотность (удельный вес стали кг м3 составляет 7850, то есть масса стали объемом 1 м³ равна 7850 килограмм, для сравнения плотность алюминия 2700 кг/м3) она используется во всех секторах индустрии, включая аэронавтику. Причинами ее такого разнообразного применения являются как податливость и в то же время твердость, так и ее относительно низкая стоимость.

Добавки и их характеристика

Специальная классификация сталей определяет наличие конкретного элемента в ее составе и его процентное содержание по массе. Элементы добавляются в сплав с целью придания последней специфических свойств, например, увеличения ее механической выносливости, твердости, устойчивости к износу, способности к плавлению и другие. Ниже приведен список наиболее распространенных добавок и эффектов, которые они вызывают.

• Алюминий: добавляется в концентрациях, близких к 1%, для повышения твердости сплава, а при концентрациях меньше 0,008% как антиокислитель для жаростойких материалов.
• Бор: при малых концентрациях (0,001—0,006%) увеличивает прокаливаемость материала, не снижая ее способность подвергаться механической обработке. Используется в материалах низкого качества, например, при производстве плугов, проволоки, обеспечивая ее твердость и ковкость. Используется также в качестве ловушек для азота в кристаллической структуре железа.
• Кобальт. Уменьшает закаливаемость и приводит к упрочнению материала и увеличению его твердости при высоких температурах. Увеличивает также магнитные свойства. Используется в жаропрочных материалах.
• Хром: благодаря образованию карбидов придает стали прочность и сопротивляемость высоким температурам, увеличивает коррозионную стойкость, увеличивает глубину формирования карбидов и нитридов при термохимической обработке, используется в качестве твердого нержавеющего покрытия для осей, поршней и так далее.
• Молибден увеличивает твердость и коррозионную стойкость для аустенитных материалов.
• Азот добавляется для облегчения образования аустенита.
• Никель делает аустенит стабильным при комнатной температуре, увеличивая твердость материала. Используется в жаростойких сплавах.
• Свинец образует маленькие глобулярные образования, которые повышают способность к механической обработке стали. Этот элемент обеспечивает смазку материала при процентном содержании от 0,15% до 0,30%.
• Кремний увеличивает закаливаемость и стойкость к окислению материала.
• Титан стабилизирует сплав при высоких температурах и увеличивает его сопротивляемость окислению.
• Вольфрам образует вместе с железом стабильные и очень твердые карбиды, которые остаются устойчивыми при высоких температурах, 14—18% этого элемента позволяет создать режущую сталь, которую можно применять со скоростью в три раза больше, чем обычную углеродную сталь.
• Ванадий увеличивает сопротивляемость окислению материала и формирует сложные карбиды с железом, которые увеличивают сопротивление усталости.
• Ниобий придает твердость, пластичность и ковкость сплаву. Используется в структурных материалах и автоматике.

Примеси в сплаве

Примесями называются элементы, которые нежелательны в составе стали. Они содержатся в самом материале и попадают в него в результате плавки, так как содержатся в горючем топливе и в минералах. Необходимо уменьшать их содержание, поскольку они ухудшают свойства сплава. В том случае, когда их удаление из состава материала является невозможным или дорогим, тогда стараются сократить их процентное содержание до минимума.

Сера: ее содержание ограничивается 0,04%. Элемент образует сульфиды вместе с железом, которые, в свою очередь, совместно с аустенитом образуют эвтектику с низкой температурой плавления. Сульфиды выделяются на границах зерен. Содержание серы резко ограничивает возможность термо- и механообработки материалов при средних и высоких температурах, поскольку приводит к разрушению материала по границам зерен.

Добавки марганца позволяют контролировать содержание серы в материалах. Марганец имеет большее родство с серой, чем железо, поэтому вместо сульфида железа образуется сульфид марганца, имеющий высокую температуру плавления и хорошие пластические свойства. Концентрация марганца должна быть в пять раз больше, чем концентрация серы, для обеспечения положительного эффекта. Марганец также увеличивает способность к механической обработке сталей.

Фосфор: максимальный предел его содержания в сплаве составляет 0,04%. Фосфор вреден, поскольку растворяется в феррите, уменьшая тем самым его пластичность. Фосфид железа вместе с аустенитом и цементитом образует хрупкую эвтектику с относительно низкой температурой плавления. Выделение фосфида железа на границах зерен делает материал хрупким.

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.

Плотность и удельный вес | Немного информации о метеорите

Вашингтонский университет в Сент-Луисе

вернуться к разделу «Некоторые метеоритные реалии»

Плотность

Плотность — это термин, обозначающий, насколько тяжел объект для своего размера. Плотность породы обычно выражается в таких единицах, как граммы на кубический сантиметр (г/см3 или г/см ³ ), килограммы на кубический метр или фунты на кубический дюйм (кубический фут или кубический ярд).

Плотность горных пород значительно различается, поэтому плотность горных пород часто является хорошим инструментом идентификации и помогает отличить наземные (земные) породы от метеоритов. Железные метеориты очень плотные, 7-8 г/см ³ . Большинство метеоритов представляют собой обычные хондриты, а плотность обычных хондритов вдвое меньше, чем у железа. Плотность большинства обычных хондритов составляет от 3,0 до 3,7 г/см ³ , что больше, чем у большинства земных пород. Например, известняк (2,6 г/см ³ или менее), кварцит (2,7 г/см ³ ) и гранит (2,7–2,8 г/см ³ ) — все это распространенные породы с низкой плотностью. Некоторые метеориты имеют низкую плотность (<3,0 г/см ³ ), но такие метеориты встречаются редко. Плотность базальта, одного из наиболее распространенных типов земных вулканических пород, может достигать 3,0 г/см 9 .0010 3 . Единственными типами земных пород, которые плотнее метеоритов, являются руды – оксиды и сульфиды металлов, таких как железо, цинк и свинец. Например, породы, состоящие из гематита или магнетита (оксидов железа), часто ошибочно принимают за метеориты (см. конкреции). Такие породы имеют высокую плотность 4,5—5 г/см ³ , что больше, чем у любого типа каменных метеоритов.

Удельный вес

Для измерения плотности необходимо измерить объем горной породы. Это трудно сделать точно. Однако столь же полезным, как и плотность, является число 9.0008 удельный вес . Удельный вес – это отношение массы (веса) горной породы к массе того же объема воды. Вода имеет плотность 1,0 г/см ³ , поэтому числовое значение удельного веса камня такое же, как и плотность. Поскольку удельный вес является отношением, у него нет единицы измерения.

Удельный вес легче измерить, чем плотность. Для измерения удельного веса вам понадобятся весы или весы с крючком на дне. Этот метод описан в большинстве учебников по физике для средней школы, и в большинстве средних школ (лаборатории по общим наукам и физике) есть весы, которые можно использовать для измерения удельного веса. Может быть трудно получить точную меру для небольшого камня, например <10 граммов.

Итог

Если у вас есть неметаллический камень с удельным весом более 4,0, то это не метеорит.

Если у вас есть камень с удельным весом от 3,0 до 4,0, это может быть метеорит. Это хорошие новости. Плохая новость заключается в том, что если вы соберете 1000 камней с удельным весом в этом диапазоне, то, вероятно, все они будут земными породами, потому что многие типы земных пород находятся в диапазоне 3-4. Если у вас есть камень с удельным весом менее 3,0, это почти наверняка не метеорит. Многие типы земных пород имеют удельный вес менее 3,0.

---

вернуться к «Некоторым метеоритным реалиям»

удельный вес | Формула, единицы измерения и уравнение

ареометр

Смотреть все СМИ

Похожие темы:

нефть тяжелая нефть и битуминозный песок битуминозный песок Весёлый баланс Шкала силы тяжести Американского нефтяного института

Просмотреть весь связанный контент →

удельный вес , также называемый относительной плотностью , отношение плотности вещества к плотности стандартного вещества.

Стандартным стандартом для сравнения твердых и жидких веществ является вода при температуре 4 °C (39,2 °F) и плотностью 1,0 кг на литр (62,4 фунта на кубический фут). Газы обычно сравнивают с сухим воздухом, который имеет плотность 1,29 грамма на литр (1,29 унции на кубический фут) при так называемых стандартных условиях (0 °C и давление 1 стандартная атмосфера). Например, жидкая ртуть имеет плотность 13,6 кг на литр; следовательно, его удельный вес равен 13,6. Углекислый газ плотностью 1,976 грамм на литр при стандартных условиях имеет удельный вес 1,53 (= 1,976/1,29). Поскольку это отношение двух величин, имеющих одинаковые размеры (масса на единицу объема), удельный вес не имеет размерности.

Викторина «Британника»

Забавные факты об измерении и математике

Что измеряет барометр? В какой год люди растут быстрее всего? Соберитесь с мыслями и измерьте свои знания, пройдя этот тест.

Плавучесть (способность объекта плавать в воде или воздухе) тесно связана с удельным весом. Если вещество имеет удельный вес меньше, чем у жидкости, оно будет плавать в этой жидкости: воздушные шары, наполненные гелием, будут подниматься в воздух, нефть образует пленку на воде, а свинец будет плавать на ртути. Удельный вес вещества характерен; он одинаков для разных образцов вещества (если чистый, одинаковый по составу, без полостей и включений) и используется для идентификации неизвестных веществ. У удельного веса есть много других применений: геммологи используют его, чтобы различать похожие драгоценные камни; химики, чтобы проверить ход реакций и концентрацию растворов; и автомеханики, чтобы протестировать аккумуляторную жидкость и антифриз.

Удельный вес лежит в основе методов, использовавшихся на протяжении всей истории для обогащения руд. Промывка, отсадка, встряхивание, спиральная сепарация и сепарация тяжелой и средней фракций относятся к методам, которые зависят от различий в удельной массе для получения концентрированной руды. Удельный вес самый высокий у пород, богатых железом, оксидом магния и тяжелыми металлами, и самый низкий у пород, богатых щелочами, кремнеземом и водой.