Таблица плотности металлов (кг/м3): какова плотность чугуна

Плотность чистых металлов

Технические показатели сплавов металлов

Наиболее распространенными сплавами на основе меди считаются латунь и бронза. Их состав формируется также из других элементов:

Все сплавы различаются между собой структурой. Наличие олова в составе позволяет делать бронзовые сплавы отменного качества. В более дешевые сплавы входит никель либо цинк. Производимые материалы на основе Cuprum обладают следующими характеристиками:

• высокая пластичность и износостойкость;
• электропроводность;
• устойчивость к агрессивной среде;
• низкий коэффициент трения.

Сплавы на основе меди находят широкое применение в промышленном производстве. Из них производят посуду, ювелирные украшения, электропровода и системы отопления. Материалы с Cuprum часто используют для декорирования фасадной части домов, изготовления композиций. Высокая устойчивость и пластичность являются основными качествами для применения материала.

Плотность материала – это физическая величина определяющая отношения массы материала к занимаемому объему. Единицей измерения плотности в системе СИ принята размерность кг/м 3 .

Величины усредненные, не являются эталонными, величины указанных плотностей варьируются от среды и условий измерения.

Одним из наиболее распространенных цветных металлов, используемых в промышленности, является медь, ее название на латинском Cuprum, в честь острова Кипра, где ее добывали греки много тысяч лет назад. Это один из семи металлов, которые были известны еще в глубокой древности, из него делали украшения, посуду, деньги, орудия. Историками даже назван период (с IV по III тысячелетие до нашей эры) Медным Веком. Д. И. Менделеев поставил этот металл на 29-е место в своей таблице, после водорода, поскольку медь не вытесняет его из кислотной среды. Медь — цветной металл, который имеет уникальные физические, механический, химические свойства. Плотность меди в кг м³ является одной из важнейших характеристик, с ее помощью определяется вес будущего изделия.

Плотность черных металлов

Как определяется плотность

Плотность любого вещества — показатель отношения массы к общему объему. Наиболее распространенной системой измерения величины плотности является килограмм на кубический метр. Для меди этот показатель равен 8,93 кг/м³. Поскольку существуют различные марки металла, которые различаются в зависимости от примесей других веществ, общий показатель плотности может изменяться. В данном случае уместней использовать другую характеристику — удельный вес. В измерительных системах этот показатель выражается в разных величинах:

Читать также: Распил древесины ленточной пилой

Формула определения плотности вещества

• система СГС — дин/см³;
• система СИ — н/м³;
• система МКСС — кг/м³

При этом для перевода величин можно использовать следующую формулу:

1 н/м³ = 1 дин/см³ = 0,102 кг/м³.

Удельный вес — важный показатель при производстве различных материалов, содержащих медь, особенно когда речь идет о ее сплавах. Это величина отношения массы меди в общем объеме сплава.

Рассмотреть как применяется этот показатель на практике, можно на примере расчета веса 25 медных листов, размером 2000*1000 мм, толщиной 5 мм. Для начала определим объем листа — 5 мм * 2000 мм * 1000 мм = 10000000 мм3 или 10 000 см³.

Удельный вес меди 8, 94 гр/см³

Рассчитываем вес меди в одном листе — 10 000 * 8,94 = 89 400 гр или 89, 40 кг.

Масса медного проката в общем количестве материала — 89, 40 * 25 = 2 235 кг.

Эта схема расчета применяется и при переработке лома металла.

Плотность нержавеющих сталей

Металл в природе

Более 6 тысяч лет назад на территории Ближнего Востока начали изготавливать первые изделия из серебра. А в сплаве с золотом оно служило материалом для первых в мире монет. И вот уже многие века ценится ювелирами за свое высокое качество, легкость в обработке и внешний вид.

В природе содержится в самородках. Самый большой самородок на сегодняшний день был найден в Канаде. Его длина составляла 30 метров, а при переплавке получили 20 тонн металла. К сожалению, химическая активность этого металла позволяет находить его только в виде соединений, часто ими являются соли серебра, в составе которых содержится селен, сера, или другие химические элементы. Запасы металла в мире сегодня составляют около полумиллиона тонн, а добывают его наибольшее количество в Перу, Китае, Мексике, Австралии и Чили.

Плотность сплавов цветных металлов

Свойства и характеристики металла

Железо – достаточно легкий, умеренно тугоплавкий металл, серебристо-серого цвета. Легко реагирует с разбавленными кислотами и поэтому считается элементом средней активности. На воздухе – сухом, металл постепенно покрывается пленкой оксида, которая препятствует дальнейшей реакции.

Но при самой небольшой влажности вместо пленки появляется ржавчина – рыхлая и неоднородная по составу. Ржавчина дальнейшей коррозии железа не препятствует. Однако физические свойства металла, а, главное, его сплавов с углеродом таковы, что, несмотря на низкую коррозийную стойкость, использование железа более чем оправдано.

Далее вы узнаете, чему равна плотность железа (в кг на м3) в сравнении, например, с медью или алюминием.

Масса и плотность

Молекулярная масса железа составляет 55,8, что указывает на относительную легкость вещества. А какая же у железа плотность? Такой показатель определяется фазовой модификацией:

• α-Fe – 7,87 г/куб. см при 20 С, и 7,67 г/куб. см при 600 С;
• γ-фаза отличается еще более низкой плотностью – 7,59 г/куб см при 1000С;
• плотность δ-фазы составляет 7,409 г/куб см.

С повышением температуры плотность железа закономерно падает.

А теперь давайте узнаем, какова температура плавления железа по Цельсию, сравнивая ее, например, с медью или чугуном.

Температурный диапазон

Металл относится к умеренно тугоплавким, что означает сравнительно невысокую температуру изменения агрегатного состояния:

• температура плавления – 1539 С;
• температура кипения – 2862 С;
• температура Кюри, то есть, утраты способности к намагничиванию – 719 С.

Стоит иметь в виду, что когда говорят о температуре плавления или кипения, имеют дело с δ-фазой вещества.

Данное видео поведает вам о физических и химических свойствах железа:

Механические характеристики

Железо и его сплавы настолько распространены, что хотя и стали использоваться позже чем, например, медь и бронза, стали своеобразными эталонами. Когда сравнивают металлы, указывают на железо: крепче, чем сталь, мягче железа в 2 раза и так далее.

Характеристики приводятся для металла, включающего малые доли примесей:

• твердость по шкале Мооса – 4–5;
• твердость по Бринеллю – 350–450 Мн/кв. м. Причем у химически чистого железа твердость выше – 588–686;

Показатели прочности исключительно сильно зависят от количества и характера примесей. Эта величина регламентируется ГОСТом для каждой марки сплава или чистого метала. Так, предел прочности на сжатие для нелегированной стали составляет 400–550 МПа. При закалке этой марки предел прочности при растяжении увеличивается до 700 МПа.

• ударная вязкость металла составляет 300 Мн/кв м;
• предел текучести –100 Мн/кв. м.

О том, что надо для определения удельной теплоемкости железа, узнаем далее.

Теплоемкость и теплопроводность

Как и всякий металл, железо проводит тепло, хотя показатели его в этой области невысоки: по теплопроводности металл уступает алюминию – в 2 раза меньше, и меди – в 5 раз.

Теплопроводность при 25 С составляет 74,04 вт/(м·К). Величина зависит от температуры;

• при 100 к теплопроводность составляет 132 [Вт/(м.К)];
• при 300 К – 80,3 [Вт/(м.К)];
• при 400 – 69,4 [Вт/(м.К)];
• а при 1500 – 31,8 [Вт/(м.К)].

Важно:

• Коэффициент температурного расширения при 20 С – 11,7·10-6.
• Теплоемкость металла определяется его фазовой структурой и довольно сложно зависит от температуры. С повышением до 250 С, теплоемкость медленно увеличивается, затем резко возрастает до достижения точки Кюри, а потом начинается снижаться.
• Удельная теплоемкость в температурном диапазоне от 0 до 1000С составляет 640,57 дж/(кг·К).

Электропроводность

Железо проводит ток, но далеко не так хорошо, как медь и серебро. Удельное электрическое сопротивление металла при нормальных условиях – 9,7·10-8 ом·м.

Поскольку железо является ферромагнетиком, его показатели в этой области более значимы:

• магнитная индукция насыщения составляет 2,18 Тл;
• магнитная проницаемость – 1,45.106.

Далее рассмотрена токсичность железа.

Плотность редкого металла осмия

Он содержится в незначительных количествах на нашей планете. Чаще всего его встречают в виде сплавов с иридием и платиной, а также в форме оксидов. Осмий обладает ГПУ решеткой с параметрами a = 2,7343 и c = 4,32 ангстрема. Масса одного атома составляет в среднем m = 190,23 а.е.м.

Приведенных выше цифр достаточно, чтобы определить величину ρ. Для этого следует воспользоваться исходной формулой для плотности и учесть, что одна гексагональная призма содержит шесть атомов. В результате мы приходим к рабочей формуле:

Подставляя записанные выше цифры и учитывая их размерности, приходим к результату: ρ = 22 579 кг/м 3 .

Таким образом, плотность редкого металла равна 22,58 г/см 3 , что равняется измеренному экспериментально табличному значению.

Кто знает, металл с наименьшей плотностью?

ПОС 61 олово 64%,свинец 36% 181 Т, П натрий 70%,ртуть 30% 181 Т Хим. акт, Токсичен. кадмий 32%,олово 68% 177(178) Т, П Эвтектический сплав свинец 32%,олово 68% 177 Т, П висмут 12,8%,свинец 49%,олово 38,2% 172 Т, П калий 80%,таллий 20% 165 Т Хим. акт висмут 13,3%,свинец 46%,олово 40,1% 165 Т, П ∑? висмут 10,5%,свинец 42%,олово 47,5% 160 Т, П висмут 13,7%,свинец 44,8%,олово 41,5% 160 Т, П Эвтектический сплав висмут 16%,свинец 36%,олово 48% 155 Т, П висмут 18,1%,свинец 36,2%,олово 45,7% 151 Т, П висмут 25%,свинец 50%,олово 25% 149 Т, П висмут 62,5%,кадмий 37,5% 149 Т, П висмут 19%,свинец 38%,олово 43% 148 Т, П висмут 50%,свинец 50% 145 Т, П свинец 32%,олово 50%,кадмий 18% 145 Т, П висмут 60%,кадмий 40% 144 Т, П Эвтектический сплав свинец 42%,олово 37% 143 Т, П ∑? кадмий 18,2%,свинец 30,6%,олово 51,2% 142 8,8 Т, П

Как по плотности определить пробу?

Способ определения доли серебра в сплаве был изобретен еще Архимедом. Смысл такого метода неразрушающего контроля базируется на взвешивании металла в воде. Для того чтобы определить плотность, необходимо узнать две величины — объем и массу.

Масса изделия определяется взвешиванием на весах. Но как определить объем? Для этого замеряем объем вытесненной изделием воды. Делим массу на объем и получаем плотность. По таблице определяем, к какой пробе металла относится изделие.

По такому же методу можно отличить и другие металлы между собой. Например, последние технологии в области бижутерии — изготовление изделий из нержавеющей стали. Для неопытного глаза, бывает трудно определить, из какого именно белого металла сделано то или иное украшение, но это легко можно определить по плотности. Сталь намного легче серебра при одинаковых объемах.

Плавка сплавов

При плавке легко вступает в реакцию с кислородом, поэтому плавят его в прикрытом тигле из графита. Тигль предварительно разогревается, чтобы удалить оттуда грязь и влагу. Если тигль используется керамический, то при плавке в него добавляют уголь. Для предотвращения окисления сплава может добавляться фосфор или фосфористая медь.

Если используется графитовый тигель, то этого делать необязательно, так как окисление носит незначительный характер, последующая очистка его убирает. Вид поверхности серебра при отливании может дать важнейшую информацию — при правильной температуре оно имеет розоватый оттенок, поверхность чистая и блестящая. После расплавления верхний слой, который содержит окиси меди, снимается. Важно не перегреть сплав, так как это может повлиять на его стабильность и однородность.