Состав и общие характеристики стали: плотность кг см3, удельный вес и другие технологически свойства

Первые упоминания о стали содержатся в индийские источники, датируемые приблизительно 1 тысячелетием до н. э. Стальные мечи, изготовленные индийскими мастерами, были прочнее и острее бронзовых. Сталь обрабатывалась на Ближнем Востоке и в Древнем Риме. Именно стальные мечи и доспехи помогли римским легионам в их победоносном шествии по античному миру.

Второе рождение материала произошло в 19 веке, года был разработан мартеновский метод ее выплавки, позволяющий получать сплавы высокого и стабильного качества в больших количествах. В 20 веке сталь стала основным конструкционным материалом. Одной из важных характеристик любого материала, является его плотность — масса вещества в единице объема.

Плотность стали

Плотность измеряется в граммах на кубический сантиметр или в тоннах на кубометр. Цифровое значение плотности для этих двух единиц измерения будет совпадать. Плотность одного и того же материала при разной температуре меняется вследствие явления теплового и объемного расширения. У большинства веществ, включая металлы, плотность с ростом температуры падает.

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/м3плотность 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:

Плотность стали конструкционной повышенной обрабатываемости

Удельный вес стали 30ХГСА, применяемой для валов, осей, рычагов составляет 7,85 т/м3. При нагреве до 200 ºС он снижается до 7,8. Плотность стали конструкционной подшипниковой марки 35ХГ2 равна 7,8 т/м3.

Удельный вес стали 12Х2Н4А, применяемой для создания высоконагруженных шестерен, поршневых пальцев и т. п., составляет 7,84 т/м3 при 20 ºС и снижается до 7,63 при нагреве до 600 ºС

Плотность стали конструкционной рессорно – пружинной

Рессорно-пружинные сплавы обладают повышенной упругостью при сохранении высокой прочности и применяются для изготовления элементов упругости механизмов — рессор, пружин, амортизаторов. Плотность марки 65Г составляет 7,85 т/м3.

Плотность стали конструкционной углеродистой качественной

Сталь качественная конструкционная углеродистая марок 10, 20, 30, 40 имеет плотность 7,85 т/м3

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.

Нержавеющая сталь

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:

Плотность других сталей и сплавов

Удельный вес стали других групп приведен в таблице:

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.

Плавление стали

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.

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.

Углеродистые стали

Используются преимущественно для производства сварных конструкций и содержит от 0,25 до 2,14 процента углерода. Внутри группы они далее разделяются на подгруппы, и также по процентной доле углерода:

• высокоуглеродистые (0,6-2,14);
• среднеуглеродистые (0,3-0,55);
• низкоуглеродистые (ниже 0,25).

В качестве присадок в них также входят кремний и марганец.Кроме полезных, вводимых целенаправленно присадок в сплаве могут содержаться и вредные примеси, отрицательно влияющие на ее физико- химические свойства:

• фосфор снижает пластичность при нагреве и повышает хрупкость при охлаждении;
• сера приводит к образованию микротрещин.

Низкоуглеродистая сталь

В состав сплава могут попадать и другие примеси.

Легированная сталь

Для обретения сплавом требуемых свойств при плавке в него добавляют полезные присадки, или легирующие элементы, чаще всего металлы, такие, как алюминий, молибден, хром, марганец, никель, ванадий и другие.

Свойства сплава меняются при этом весьма существенно: сплав приобретает стойкость к коррозии, особую прочность, высокую ковкость, повышенную или пониженную электропроводность и т.д.Сплав с такими добавками называют легированной сталью.

По процентному содержанию легирующих присадок они делятся на три группы:

• высоколегированные – свыше 11;
• среднелегированные – от 4 до 11;
• низколегированные – менее 4.

По области применения стальные сплавы делятся на:

• инструментальные — высокопрочные сплавы применяются для изготовления инструментов, штампов, фрез, сверл и резцов;
• конструкционные – применяются для производства корпусов и узлов транспортных средств, станков, строительных конструкций;
• специальные. В эту группу включают сплавы с повышенной стойкостью к кислотной и щелочной среде, радиации, нержавеющие сплавы, электроматериалы и др.

Легированая сталь

Некоторые присадки и виды обработки повышают плотность материала, а другие – снижают, например:

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/plotnost-stali.html

Технологические, физические и механические свойства древесины

Натуральное дерево имеет привлекательные качества. Это низкая теплопроводность, поддержание оптимального уровня влажности, быстрый прогрев и поддержка комфортного климата в помещениях. Из древесины делают мебель, используют ее для отопительных целей. Происходит это благодаря уникальным характеристикам и свойствам древесины.

Свойства древесины можно подразделить на четыре вида:

• физические. Они характеризуются плотностью, весом, проницаемостью и способностью сопротивления агрессивным воздействиям внешней эксплуатационной среды;
• химические характеризуются показателями стойкости при действии химических реагентов, способствующих разрушению материала;
• механические свойства оцениваются способностью сопротивления сжатию и растяжению. Стойкостью к ударам и другим видам силовых воздействий;
• технологические свойства указывают на способность древесины удерживать крепления.

Исходя из этих свойств, определяют сферу их применения. При рассмотрении древесины с учетом комплекса всех характеристик, явно видно, что у нее нет конкурентов.

Плотность и коэффициент плотности

Каждая порода дерева обладает различным коэффициентом плотности. Он зависит от влажности древесины. Плотность древесины представляет объемную массу. Для ориентировочных расчетов можно воспользоваться специальной таблицей.

Средние показатели плотности различных пород древесины

Строение древесины

Различают два понятия: «дерево» и «древесина». Живое, растущее дерево состоит из корня, ствола и ветвей с листьями или хвоей.

Древесина — ткань дерева, она получается при распиливании его частей. Ствол дает основную массу древесины. Он подразделяется на вершину и комель.

Защищает дерево кора, состоящая из корки, пробковой ткани и лубяного слоя. Под ним находится кольцевой слой – камбий. При разрезе дерева кольца хорошо видны. По ним считают возраст дерева.

В центре находится сердцевина. Она рыхлая и мягкая. От сердцевины расходятся лучи. По этим лучам древесина может растрескиваться при высыхании.

Вокруг сердцевины находится – спелая древесина. Она имеет большую прочность.

Древесина, находящаяся ближе к коре, называется заболонью. Она менее прочная, имеет большую влажность, имеет сильную усушку и коробится.

Из чего состоит древесина наглядно показано на картинке

Химический состав

Сухая древесина состоит из углерода, кислорода и водорода, из которых образуются сложные органические вещества:

• Целлюлоза. Это очень стойкое вещество не растворяется в воде и в органических растворителях. Из нее делают множество различных материалов: бумагу, вату, целлофан, лаки, искусственные волокна, порох и другие материалы.
• Лигнин и гемицеллюлоза – полимеры ароматической природы. Из них получают этиловый спирт, сухой лед, кормовые дрожжи, ванилин.
• Остальной состав – это дубильные вещества и смолы.

Цвет

Цвет древесины важен при выборе материала для изготовления мебели, при производстве художественных поделок, для отделки интерьеров. Древесина имеет самые разнообразные цвета и оттенки. Даже в одной доске может сочетаться несколько цветов. Интенсивность окраски может увеличиваться с возрастом дерева. Изменение цвета свидетельствует о загнивании древесины, поражении грибами.

Цвет древесины легко установить с помощью атласа цветов. Также можно воспользоваться визуальными и фотоэлектрическими колориметрами.

Пример каталога цветов древесины

Естественная влажность

Для древесины различных пород естественная влажность колеблется от 23 до 35 % . Показатели влажности сосны, выросшей в сухом месте и ели, которая росла в заболоченном месте, сильно отличаются.

Влажность измеряют с помощью:

• электровлагомера. Этот специальный прибор имеет металлические датчики с острыми концами. Их острия вонзают в исследуемый образец, после чего включают ток. На шкале прибора можно увидеть результат.
• Номограмм. Они дают более точные результаты.
• Взвешиванием. Для этого берут образец древесины, высушивают его и взвешивают.

Помимо сушки воду можно удалять с помощью прессования.

Доски, изготовленные из влажной древесины, начнут коробиться. Поэтому для строительства дома разрешается использовать древесину, имеющую влажность не более 12%-15%. Это стандартный показатель, который введен в строительные нормы и правила.

Вес куба древесины

Вес древесины является отличительным признаков пород. Для удобства расчетов пользуются онлайн кубатурником. Это специальная таблица со встроенным механизмом расчета. Чтобы узнать вес дерева, надо набрать его породу, влажность и указать требуемое количество древесины в кубометрах. Встроенный механизм рассчитает вес.

Удельный и объемный вес

Удельный вес древесины учитывается без содержания влаги и воздуха. Это очень нестабильная величина. Рассчитывают его специальной таблице. На практике чаще пользуются объемным весом древесины.

Его измеряют килограммами веса на кубометр. Этот вес учитывается с содержащимся в древесине воздухом и водой.

Показатели объемного веса постоянно меняются и обязательно учитываются при переработке отходов древесины.

Модуль упругости

Модули упругости – это важные расчетные величины. Они характеризуют жесткость материала, способность менять форму под действием механического сопротивления. Определить модуль упругости очень сложно, для этого нужны сверхточные приборы.

Расчетное сопротивление изгибу

Расчетное сопротивление древесины измеряется в кг/см?. Эти параметры необходимо знать при проектировании деревянных конструкций. Они имеют разные значения под воздействием различных нагрузок. В расчетных сопротивлениях учитывается снижение прочности древесины.

Прочность

Прочность указывает на способность древесины сопротивляться разрушениям под действием нагрузок. Испытания на прочность проводят стандартными методами на образцах древесины, не имеющих пороков. При проведении испытаний выявляют действий сил на растяжение, изгиб, сжатие и скалывание.

Показатели прочности на сжатие различных пород древесины 

Твердость по Бринеллю

Твердость древесины у нас в стране указывают по шкале Бринелля. Твердость древесины характеризуется ее способностью сопротивляться внедрению твердого тела. Чем выше твердость, тем сложнее обработка.

Чтобы определить твердость берут образец древесины и стальной шар, который вдавливают в образец течение 30 секунд с силой 100 кг. После вдавливания замеряют углубление и рассчитывают показатель по шкале Бринелля.

Таблица твердости некоторых пород древесины по Бринеллю (кгс/мм?)

В таблице приведены усредненные значения. Твердость древесины зависит от множества условий, поэтому разброс значений бывает очень значительный.

Нормы по ГОСТу

Все древесные пиломатериалы должны соответствовать ГОСТам, в которых прописаны основные параметры и размеры. По согласованию с потребителем на внутреннем рынке допускаются небольшие отклонения.

Теплопроводность

Коэффициент теплопроводности древесины независимо от породы невысокий. Чем плотнее древесина, тем выше теплопроводность.

Сравнение показателей теплопроводности бруса и кирпичной кладки

Удельная теплота сгорания древесины

Удельная теплота сгорания измеряется в Дж/м?. Чтобы измерить эту величину пользуются методами калориметрии. Удельный расход топлива получается меньше, если удельная теплота его сгорания высокая

Для отопления лучше использовать древесину твердых пород с высокой удельной теплотой сгорания. Она медленно разгорается, зато потом горит спокойным мощным пламенем. Древесина мягких пород имеет низкую удельную теплоту сгорания.

Температура горения

Температурой воспламенения (возгорания) называется низшая температура нагрева древесины до самовоспламенения. Древесина относится к сгораемым материалам — она легко воспламеняется и быстро распространяет огонь. Температура самовоспламенения древесины от 210—300°.

Деревянные изделия с гладкой поверхностью имеет высокую теплоотражающую способность, поэтому они воспламеняются при максимальных значениях температуры.

Гигроскопичность

Древесина – гигроскопический материал. Она изменяет свою влажность при изменении состояния окружающей среды. После длительной выдержки во влажной среде древесина приобретает устойчивую влажность.

Зольность

Зола – нежелательная часть топлива, она затрудняет эксплуатацию топочных устройств. В золе содержится множество микроэлементов, поэтому она используется для удобрения почвы.

Зольность определяют путем сжигания предварительно высушенной древесины в платиновом тигле. Ее прокаливают в муфельной печи.

После этого золу остужают и тигель помещают в эксикатор с безводным глиноземом и взвешивают.

Российское законодательство не обязывает проводить обязательную сертификацию пиломатериалов. Но производители, планирующие участвовать в тендерах или экспортировать свою продукцию, могут оформить добровольный сертификат. Он гарантирует качество и безопасность продукции. Заказчик сертификата на пиломатериалы может самостоятельно выбирать параметры лабораторных испытаний.

В завершении, можно посмотреть учебный фильм, который еще раз расскажет о свойствах древесины:

Источник: http://stroyres.net/lesnye-materialy/drevesina/obshie-svedenia/tehnologicheskie-i-fizicheskie-svoystva.html

Плотность нержавеющей стали – отечественные марки и стандарт AISI

Плотность (P) – это физическая величина, которая определяется для однородного материала либо вещества их массой (в г, кг или т) в единице объема (1 мм3, 1 см3 или 1 м3). То есть вычисляется делением массы на объем, в котором она заключена.

В результате получается некая величина, которая для каждого материала и вещества имеет свое значение, изменяющееся в зависимости от температуры. Плотность еще называют удельной массой. Оперируя этим термином, проще понять суть данной характеристики.

То есть это масса, которой обладает единица объема материала либо вещества.

Удельный вес нержавеющей стали

Рекомендуем ознакомиться

И для вычисления теоретического (расчетного номинального) веса 1 погонного или квадратного метра какой-либо металлопродукции используют именно эту физическую величину – плотность, разумеется, для соответствующего металла.

А во всех ГОСТах сортамента, где приводятся основные характеристики проката, после таблиц, в которых перечислены теоретические массы 1 погонного или квадратного метра изделий разных типоразмеров, обязательно указывается, какое именно значение плотности бралось при расчете. Зачем и когда нужно выяснять вес 1 метра металлопродукции, знают все, кому это надо.

Этот параметр используют для вычисления общей массы одного изделия либо целой партии по их суммарной длине либо площади. А вот зачем и когда нужно знать плотность стали, в частности нержавеющей?

Дело в том, что для всех видов металлопродукции теоретическая масса 1 метра, приведенная в ГОСТах и справочниках, рассчитана была с использованием того или иного среднего значения плотности.

Для стального проката чаще всего встречается указание на величину в 7850 кг/м3 или 7,85 г/см3, что одно и то же.

А фактическая P стали в зависимости от использованного для производства изделия сплава может варьироваться в пределах от 7600 до 8800 кг/м3.

При желании нетрудно подсчитать, какая будет погрешность в случае выполнения расчета массы уголка (либо изделия иного вида стального проката), изготовленного не из углеродистой или другой стали с плотностью 7850 кг/м3, а из другого более тяжелого (например, стали 12Х18Н10Т) либо легкого сплава.

Для небольших объемов проката, и когда не требуется точное определение веса, разница будет несущественна. То есть приблизительный расчет общей массы металлопродукции на основе табличных данных из ГОСТа об весе ее 1 метра будет оправдан.

К тому же, при отгрузке, как правило, делают взвешивание, чтобы определить фактический вес изделий для точности взаиморасчетов между поставщиком и покупателем.

Но нередко необходимо знать точный, пусть и теоретический, вес еще на стадии оформления заказа на поставку проката, а для конструкторских и проектных расчетов это является обязательным условием.

Как корректировать вес 1 метра, рассмотрено ниже.

Зачем рассчитывать плотность металлопроката? Скорее всего, это никогда не понадобится.

Однако могут возникнуть обстоятельства, когда расчет плотности может оказаться единственным быстрым доступным способом, позволяющем приблизительно определить, к какой группе сплавов (марок сталей) относится металл, из которого изготовлено интересующее не промаркированное изделие.

В соответствии с вышеприведенным определением плотности расчет ее для сплава того или иного проката достаточно прост. Надо его массу разделить на объем. Первую величину определяем взвешиванием, а вторую рассчитываем после обмера всех необходимых размеров изделия.

Один из способов расчета плотности стали

Выполнить корректировку взятой из таблиц ГОСТов либо справочников теоретической массы 1 метра проката тоже достаточно просто.

Необходимо ее разделить на плотность, которая указана в используемом стандарте или справочном пособии обычно перед таблицами с типоразмерами изделия или после них.

Как правило, там так и написано, что плотность металла принята равной такой-то величине. Затем умножаем полученное значение на фактическую P сплава, из которого изготовлено интересующее изделие.

Также для корректировки можно использовать переводной коэффициент, полученный делением фактической плотности на использованную для расчета теоретического веса 1 метра.

Он приводится в ряде ГОСТов и справочников для некоторых марок сплавов. В этом случае достаточно будет взятую из стандарта теоретическую массу умножить на этот коэффициент. Однако надо иметь ввиду, что такая корректировка будет менее точная, чем при использовании предыдущего способа, так как коэффициенты приблизительные за счет округления до сотых долей.

Плотность стали 12Х18Н10Т и некоторых других наиболее распространенных нержавеющих сплавов указана в приведенных ниже таблицах. В последней графе таблиц приблизительный коэффициент относительно плотности в 7850 кг/м3 (7,85 г/см3).

Листы нержавеющей стали

Таблица 1. Плотность отечественных марок нержавейки

Таблица 2. Плотность некоторых марок нержавейки по стандарту AISI

Источник: http://tutmet.ru/plotnost-nerzhaveyushhej-stali.html

Удельный и объемный вес стали. Таблица веса 1м2 стали различных марок

     Сталь – деформируемый сплав малого количества углерода (до 2%) с железом и другими элементами. Это один из самых распространённых материалов, применяемый в почти во всех отраслях промышленности. Классифицируются по маркам стали, которые различаются по структуре, различным механическим и различным физическим свойствам, а также по химическому составу.

      Ниже приведена таблица веса 1м2 стали, наиболее распространённых марок в г/см3:

      Так как существует огромное количество марок стали (около 1500), мы представили только удельный вес стали наиболее распространённых марок. Более подробную информацю про вес 1 м2 стали можно найти в других статьях на нашем сайте.

     Исходя из характеристик стали, можно выделить такие основные – плотность, коэффициент линейного расширения, модули упругости и сдвига. По химическому составу различают легированные и углеродистые.

В последнюю, на ряду с углеродом и добавлением железа, также добавляют марганец (0,1 – 1,0%) и кремний (до 0,4%).

Для добавления особых свойств в сталь добавляют вредные примеси: фосфор – придаёт хрупкости при низких температурах, а при нагревании до определённых температур, уменьшает пластичность; сера – образовывает мелкие трещины (красноломкость) при высоких температурах.

     Рассчитываться удельный вес стали по следующей формуле: y=P/V, где P – вес однородного тела, V – объём соединения. Получаемый параметр постоянный и работает только тогда, когда сталь имеет абсолютно плотное состояние и непористую структуру.

    По справочнику физических свойств и материалов установлено, что вес стали 1м2  идентичен плотности стали, что равняется 7,85 г/см3. Изменяется этот параметр так:

Источник: https://naruservice.com/articles/udelnyj-ves-stali

Плотность стали

Сталь – деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. Сталь – важнейший материал, применяемый в большенстве отраслей промышленности. К стали, в зависимости от применения, предъявляют разнообразные требования. Существует большое число марок сталей, различающихся по химическому составу, структуре, физическим и механическим свойствам.

Основные характеристики стали (плотность стали, модуль упругости и модуль сдвига стали, коэффициент линейного расширения и т.д.) приведены на странице» физические свойства стали».

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (0,1-1,0%), кремний (до 0,4%).

Сталь содержит также вредные примеси (фосфор, серу, газы — несвязанный азот и кислород). Фосфор придает стали хрупкость (хладноломкость) при низких температурах, уменьшает пластичность при нагревании. Сера вызывает трещиноватость при высоких температурах (красноломкость).

Для изготовления сварных конструкций в основном применяется углеродистая сталь обыкновенного качества, соответствующая ГОСТ 380-71.

– в нее вводят так называемые легирующие элементы, как правило, металлы: хром, никель, молибден, алюминий и др. Такие стали называют легированными.

Свойства стали можно изменять, применяя различные виды обработки: термическую (закалка, отжиг), химико-термическую (цементизация, азотирование), термо-механическую (прокатка, ковка).

При обработке стали для получения необходимой структуры используют свойство полиморфизма, присущее стали так же, как и их основа – железу. Полиморфизм – способность кристаллической решетки менять свое строение при нагреве и охлаждении.

Взаимодействие углерода с двумя модификациями (видоизменениями) железа — α и γ – приводит к образованию твердых растворов. Избыточный углерод, не растворяющийся в α-железе, образует с ним химическое соединение — цементит Fe3C.

При закалке стали образуется метастабильная фаза — мартенсит – пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе. Сталь при этом теряет пластичность и приобретает высокую твердость. Сочетая закалку с последующим нагревом (отпуском), можно добиться оптимального сочетания твердости и пластичности.

По назначению стали делятся на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами.

Конструкционные стали применяют для изготовления строительных конструкций, деталей машин и механизмов, судовых и вагонных корпусов, паровых котлов.

Инструментальные стали служат для изготовления резцов, штампов и других режущих, ударно-штамповых и измерительных инструментов. К сталям с особыми свойствами относятся электротехнические, нержавеющие, кислотостойкие и др.

По способу изготовления сталь бывает мартеновской и кислородно-конверторной (кипящей, спокойной и полуспокойной). Кипящую сталь сразу разливают из ковша в изложницы, она содержит значительное количество растворенных газов.

Спокойная сталь — это сталь, выдержанная некоторое время в ковшах вместе с раскислителями (кремний, марганец, алюминий), которые соединяясь с растворенным кислородом, превращаются в оксиды и выплывают на поверхность массы стали.

В современной металлургии сталь выплавляют в основном из чугуна и стального лома. Основные виды агрегатов для ее выплавки: мартеновская печь, кислородный конвертер, электропечи. Наиболее прогрессивным в наши дни считается кислородно-конвертерный способ производства стали.

В то же время развиваются новые, перспективные способы ее получения: прямое восстановление стали из руды, электролиз, электрошлаковый переплав и т.д. При выплавке стали в сталеплавильную печь загружают чугун, добавляя к нему металлические отходы и железный лом, содержащий оксиды железа, которые служат источником кислорода.

Выплавку ведут при возможно более высоких температурах, чтобы ускорить расплавление твердых исходных материалов. При этом железо, содержащееся в чугуне, частично окисляется:

• 2Fe + O2 = 2FeO + Q
• Образующийся оксид железа (II) FeO, перемешиваясь с расплавом, окисляет, кремний, марганец, фосфор и углерод, входящие в состав чугуна:
• Si +2FeO = SiO2 + 2 Fe + Q
• Mn + FeO = MnO + Fe + Q
• 2P + 5FeO = P2O5 + 5Fe + Q
• C + FeO = CO + Fe – Q
• Чтобы довести до конца окислительные реакции в расплаве, добавляют так называемые раскислители – ферромарганец, ферросилиций, алюминий.

Источник: https://studfile.net/preview/724256/

Удельный вес металла. Таблица плотности металлов и сплавов

Все металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Чтобы определить, насколько тот или иной сплав черной или нержавеющий стали подходит для производства рассчитывается удельный вес металлопроката.

Все металлические изделия, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных металлов, к примеру, из железа, латуни или алюминия, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Иными словами, отношение объема сплава к его массе — удельная плотность (кг/м3), является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества.

Плотность сплава рассчитывается по специальной формуле и имеет прямое отношение к расчету удельного веса металла.

Удельным весом металла называется отношение веса однородного тела из этого вещества к объему металла, т.е. это плотность, в справочниках измеряется в кг/м3 или г/см3. Отсюда можно вычислить формулу как узнать вес металла. Чтобы это найти нужно умножить справочное значение плотности на объем.

В таблице даны плотности металлов цветных и черного железа.

Таблица разделена на группы металлов и сплавов, где под каждым наименованием обозначена марка по ГОСТ и соответствующая ей плотность в г/см3 в зависимости от температуры плавления.

Для определения физического значения удельной плотности в кг/м3 нужно табличную величину в г/см3 умножить на 1000. Например, так можно узнать какова плотность железа — 7850 кг/м3.

К черным металлам в таблице относятся железо, марганец, титан, никель, хром, ваннадий, вольфрам, молибден, и черные сплавы на их основе, например, нержавеющие стали (плотность 7,7-8,0 г/см3), черные стали (плотность 7,85 г/см3) в основном используют производители металлоконструкций в Украине, чугун (плотность 7,0-7,3 г/см3). Остальные металлы считаются цветными, а также сплавы на их основе. К цветным металлам в таблице относятся следующие виды:

• − легкие — магний, алюминий;
• − благородные металлы (драгоценные) — платина, золото, серебро и полублагородная медь;
• − легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец.

Удельный вес цветных металлов

При прокате заготовок из цветных металлов необходимо еще точно знать их химический состав, поскольку от него зависят их физические свойства.

Например, если в алюминии присутствуют примеси (хотя бы и в пределах 1%) кремния или железа, то пластические характеристики у такого металла будут гораздо хуже.Другое требование к горячему прокату цветных металлов – это предельно точная выдержка температуры металла.

К примеру, цинк требует при прокатке температуры строго 180 градусов — если она будет чуть выше или чуть ниже, капризный металл резко утратит пластичность.

Медь более «лояльна» к температуре (ее можно прокатывать при 850 – 900 градусах), но зато требует, чтобы в плавильной печи непременно была окислительная (с повышенным содержанием кислорода) атмосфера — иначе она становится хрупкой.

Таблица удельного веса сплавов металлов

Удельный вес металлов определяют чаще всего в лабораторных условиях, но в чистом виде они весьма редко применяются в строительстве. Значительно чаще находится применение сплавам цветных металлов и сплавам черных металлов, которые по удельному весу подразделяют на легкие и тяжелые.

Легкие сплавы активно используются современной промышленностью, из-за их высокой прочности и хороших высокотемпературных механических свойств. Основными металлами подобных сплавов выступают титан, алюминий, магний и бериллий. Но сплавы, созданные на основе магния и алюминия, не могут использоваться в агрессивных средах и в условиях высокой температуры.

В основе тяжелых сплавов лежит медь, олово, цинк, свинец. Среди тяжелых сплавов во многих сферах промышленности применяют бронзу (сплав меди с алюминием, сплав меди с оловом, марганцем или железом) и латунь (сплав цинка и меди). Из этих марок сплавов производятся архитектурные детали и санитарно-техническая арматура.

Источник: https://sbk.ltd.ua/ru/sortament-ves-metalloprokata/230-udelnyj-ves-metalla-tablitsa-plotnosti-metallov-i-splavov.html