Удельный вес стали

Автор: Волков Семён

Дата публикации: 25 Апреля 2024

Сталь является материалом, который состоит как минимум из 45% железа и 0,2-2,14% углерода, дополнено незначительным количеством примесей и специфических добавок. Пожилое в природе, элементы, участвующие в легировании, зачастую могут оказаться бесценными и редко встречающимися. Сталь играет роль основополагающего строительного материала и применяется для производства различных частей, элементов крепления и оболочек разнообразных механизмов. Некоторые сплавы, характеризующиеся высокой твердостью и прочностью, используются в строительстве мостов, опор и создании инструментов. В то время как другие, более пластичные, эффективно обрабатываются под давлением, резкой или штамповкой.

Специфическая гравитация Ƴ стали является одним из ключевых показателей. В физике, эта величина отражает гравитационное воздействие, которое тело оказывает на поверхность или подвес. В любой системе этот параметр — это производная плотности материала и скорости свободного падения Ƴ= P g. Её измеряют в единицах Ньютона.

Определение плотности P = m / V представляет собой соотношение массы и объема и вычисляется в единицах кг/м³. Зная этот показатель, можно оценить грузоподъемность для перевозок, подсчитать металлосодержание в продукции или в каждом отдельном произведенном изделии.

Определение значения Ƴ производится в условиях лаборатории для вещества, которое идеально плотное и не содержит примесей или инородных элементов. Стандарты устанавливают плотность для каждой марки вещества. Химические компоненты прежде всего влияют на оба показателя. Марганец, углерод, хром и алюминий делают сплав более легким, в то время как кобальт, никель, вольфрам придают ему вес. Добавление в состав естественных декомпозеров и элементов, дробящих зерно, поддерживает процесс уплотнения.

Все материалы при нагреве имеют свойство расширяться, а под воздействием силы они сжимаются. Стойкие к высоким температурам стали были разработаны специально для функционирования в условиях высокотемпературной обстановки при воздействии механического давления.

Примеси и добавки

Лигатуры или целевые добавки вступают в химическую реакцию с железом, соединяясь с ним и предотвращая его окисление, образуя при этом карбиды и интерметаллиды, которые участвуют в формировании структуры. Каждый из этих элементов обладает своими особенностями, придавая определенные свойства, а также внося свой вклад в общий удельный вес стали.

• Марганец – это натуральная добавка, которая присутствует в железных рудах. В процессе плавления, марганец добавляют в количестве до 2% для десульфуризации руды. Он защищает металл от коррозии, улучшает его предел текучести, обеспечивает холодоустойчивость и износостойкость, однако при этом сплав становится уязвимым к перегреву. Проблему перегрева устраняют при помощи элементов, которые делают мельче зерно.
• В состав материала до 2% может быть введена естественная примесь - кремний. Не вступая в соединение с углеродом, он распределяется в структуре железа, усиливая его предел текучести и общую прочность. Однако, при его концентрации более 1% возможно снижение пластичности и уровня охрупчивания при низких температурах.
• Хром обеспечивает устойчивость, при этом сохраняя эластичность, и формирует на поверхности окисную покрытие, придающую изделиям свойство стойкости к коррозии.
• Никель существенно повышает качества хрома, отвечает за способность приобретать новые свойства при нагревании, однако из-за его высокой стоимости предпринимаются попытки замены его аналогичными материалами.
• Вольфрам создает крайне жесткие карбиды, помогает измельчить зерно и предупреждает появление хрупкости при релаксации.
• Использование ванадия в небольших количествах значительно улучшает прочность материала, а также делает его более устойчивым к переменным нагрузкам. Этот метод легирования активно используется при создании деталей, подверженных высоким нагрузкам.
• Молибден способствует уплотнению структурных зерен, укрепляет материал за счет термического воздействия и предотвращает разрушение от повторяющихся нагрузок.
• Кобальт обладает высокой устойчивостью к ударным воздействиям и температурным колебаниям, благодаря чему активно используется при создании быстрорежущего инструмента с обогреваемым режущим краем. Кроме того, он способен повышать вторичную твердость в условиях соблюдения регламентов термической обработки.
• Титан улучшает и стабилизирует прочные характеристики, обеспечивает измельчение зерна, антиоксидацию и защиту от коррозии.
• Для сталей, устойчивых к кислотам и обладающих повышенными требованиями к коррозионной устойчивости сварных соединений, используется ниобий.
• Медь способствует увеличению обрабатываемости материала, не уменьшая при этом его прочностные свойства и способствуя дисперсионному укреплению.
• Алюминий способствует удалению газов из расплава и увеличивает термостойкость готовой продукции.
• Цирконий является стабилизирующим элементом для составов с высоким процентом легирования, он способствует измельчению структуры, и обеспечивает возможность создания материалов с определенной зернистостью.

Показатель плотности для железа равен 7874 кг/м³, в то время как для общеупотребляемых марок стали этот показатель составляет от 7550 до 8200. Стали с высокой удельной плотностью используются в производстве различных инструментов, включая те, которые предназначены для обработки металла. В свою очередь, легкие и долговечные сплавы находят свое применение в области судостроения, авиастроения и производства различного оборудования и бытовых вещей.

Удельный вес металлов

Таблица удельного веса стали

Ключевые рабочие свойства металлов включают в себя плотность, термическое расширение, модуль упругости, прочность и предел текучести. Для повышения этих показателей производители изменяют химическую структуру и используют различные технологии обработки.

Как происходит изменение удельного веса в процессах выплавки и прокатки:

• Процесс декарбюрирования и сжигания карбидов приводит к уплотнению структуры.
• Степень концентрации хрома, алюминия, марганца и титана уменьшается.
• Уровень меди, кобальта, вольфрама, никеля повышается.
• Процесс холодного волочения увеличивается на 2-3%.

Необходимо учитывать, что для каждого типа сплава существуют минимальные и максимальные границы легирования. Процессы полировки, шлифования и фрезерования могут вызывать неконтролируемые потери материала, в связи с чем все параметры при покупке и распределении принимаются с отклонением.

В процессах горячего и холодного проката используется давление. Холодная штамповка позволяет существенно повысить плотность материала. По такому принципу производят крепежные изделия, автомобильные оси и вращающиеся детали.

Зависимость показателя от условий использования также отмечается. Например, параметр стали 30ХГСА, используемой для осей и валов, уменьшается с 7,85 г/см³ до 7,8 при нагревании выше 200⁰. При низких температурах металл сжимается, однако не полностью, поскольку точки усадки ограничиваются крепежными элементами и сварными соединениями. Такие усадочные изменения типичны для обшивки морских судов и металлических конструкций в северных областях.

Вес стального листа

В процессе приобретения полуфабрикатов не составит труда воспользоваться геометрическими формулами. Есть вариант использования калькуляторов или таблиц, либо индивидуального расчета параметров груза. Вес является результатом умножения объема на плотность.

m=VP

Чтобы вычислить объем, следует выполнить умножение следующих параметров, преимущественно используя метры для расчета:

• Длина;
• Ширина;
• Толщина

В системе СИ, сталь с высоким содержанием углерода весит в среднем 7850 кг/м³, это значение применяется во многих веб-калькуляторах. Точное число можно найти в справочной информации или можно округлить его до 8 для более общих расчетов. Чтобы рассчитать вес связки листов, просто умножим указанное значение на количество листов. Однако, горячекатаные изделия не всегда идеальны, как их поверхностные сллои могут неравномерно окисляться, поэтому полученный вес будет приближенным, хотя погрешности при доставке не существенны. Точный вес стального листа играет ключевую роль при облицовке ангаров, промышленных холодильников, кораблей и при строительстве крыш.

Вы можете использовать наш инструмент для расчета массы стального листа - калькулятор металла.