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


Плотность чистых металлов

Наименование материала, маркаПлотность ρ, кг/м3
Алюминий2700
Бериллий1840
Ванадий6500-7100
Висмут9800
Вольфрам19300
Галлий5910
Гафний13090
Германий5330
Золото19320
Индий7360
Иридий22400
Кадмий8640
Кобальт8900
Кремний2550
Литий530
Магний1740
Медь8940
Молибден10300
Марганец7200-7400
Натрий970
Никель8900
Олово7300
Палладий12000
Платина21200-21500
Рений21000
Родий12480
Ртуть13600
Рубидий1520
Рутений12450
Свинец11370
Серебро10500
Талий11850
Тантал16600
Теллур6250
Титан4500
Хром7140
Цинк7130
Цирконий6530

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

Наименование материала, маркаПлотность ρ, кг/м3
Сталь 10 ГОСТ 1050-887856
Сталь 20 ГОСТ 1050-887859
Сталь 40 ГОСТ 1050-887850
Сталь 60 ГОСТ 1050-887800
С235-С375 ГОСТ 27772-887850
Ст3пс ГОСТ 380-20057850
Чугун ковкий КЧ 70-2 ГОСТ 1215-797000
Чугун высокопрочный ВЧ35 ГОСТ 7293-857200
Чугун серый СЧ10 ГОСТ 1412-856800
Чугун серый СЧ20 ГОСТ 1412-857100
Чугун серый СЧ30 ГОСТ 1412-857300

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

Наименование материала, маркаПлотность ρ, кг/м3
04Х18Н107900
08Х137700
08Х17Т7700
08Х20Н14С27700
08Х18Н107900
08Х18Н10Т7900
08Х18Н12Т7950
08Х17Н15М3Т8100
08Х22Н6Т7600
08Х18Н12Б7900
10Х17Н13М2Т8000
10Х23Н187950
12Х137700
12Х177700
12Х18Н10Т7900
12Х18Н12Т7900
12Х18Н97900
15Х25Т7600

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

Наименование материала, маркаПлотность ρ, кг/м3
АЛ12750
АЛ22650
АЛ32700
АЛ42650
АЛ52680
АЛ72800
АЛ82550
АЛ9 (АК7ч)2660
АЛ11 (АК7Ц9)2940
АЛ13 (АМг5К)2600
АЛ19 (АМ5)2780
АЛ212830
АЛ22 (АМг11)2500
АЛ24 (АЦ4Мг)2740
АЛ252720
Б887350
Б837380
Б83С7400
БН9500
Б169290
БС610050
БрАмц9-2Л7600
БрАЖ9-4Л7600
БрАМЖ10-4-4Л7600
БрС309400
БрА58200
БрА77800
БрАмц9-27600
БрАЖ9-47600
БрАЖМц10-3-1,57500
БрАЖН10-4-47500
БрБ28200
БрБНТ1,78200
БрБНТ1,98200
БрКМц3-18400
БрКН1-38600
БрМц58600
БрОФ8-0,38600
БрОФ7-0,28600
БрОФ6,5-0,48700
БрОФ6,5-0,158800
БрОФ4-0,258900
БрОЦ4-38800
БрОЦС4-4-2,58900
БрОЦС4-4-49100
БрО3Ц7С5Н18840
БрО3Ц12С58690
БрО5Ц5С58840
БрО4Ц4С179000
БрО4Ц7С58700
БрБ28200
БрБНТ1,98200
БрБНТ1,78200
ЛЦ16К48300
ЛЦ14К3С38600
ЛЦ23А6Ж3Мц28500
ЛЦ30А38500
ЛЦ38Мц2С28500
ЛЦ40С8500
ЛС40д8500
ЛЦ37Мц2С2К8500
ЛЦ40Мц3Ж8500
Л968850
Л908780
Л858750
Л808660
Л708610
Л688600
Л638440
Л608400
ЛА77-28600
ЛАЖ60-1-18200
ЛАН59-3-28400
ЛЖМц59-1-18500
ЛН65-58600
ЛМц58-28400
ЛМцА57-3-18100
Л60, Л638400
ЛС59-18450
ЛЖС58-1-18450
ЛС63-3, ЛМц58-28500
ЛЖМц59-1-18500
ЛАЖ60-1-18200
Мл31780
Мл41830
Мл51810
Мл61760
Мл101780
Мл111800
Мл121810
МА11760
МА21780
МА2-11790
МА51820
МА81780
МА141800
Копель МНМц43-0,58900
Константан МНМц40-1,58900
Мельхиор МнЖМц30-1-18900
Сплав МНЖ5-18700
Мельхиор МН198900
Сплав ТБ МН169020
Нейзильбер МНЦ15-208700
Куниаль А МНА13-38500
Куниаль Б МНА6-1,58700
Манганин МНМц3-128400
НК 0,28900
НМц2,58900
НМц58800
Алюмель НМцАК2-2-18500
Хромель Т НХ9,58700
Монель НМЖМц28-2,5-1,58800
ЦАМ 9-1,5Л6200
ЦАМ 9-1,56200
ЦАМ 10-5Л6300
ЦАМ 10-56300

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.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: