Плотность стали — справочные таблицы, метод определения

Удельный объем — объем единицы веса данного вещества. Размерность: м3/кГ

Величина, обратная удельному объему, есть удельный вес. Размерность: кг/м3

Кроме удельного объема, состояние тела может характеризоваться молярным объемом = удельному объему х μ, где μ — молекулярный вес вещества.

Методы экспериментального определения удельных объемов веществ

Применяют различные методы: метод, основанный на взвешивании, метод пикнометра, метод ареометра и другие, в зависимости от агрегатного состояния исследуемого вещества, давления и температуры, а также возможных условий постановки эксперимента.

Определение удельного веса металла

Испытуемое тело сначала взвешивается в воздухе, вес его пусть будет = g1, а затем погружается в воду. Благодаря потери в весе предмета (по закону Архимеда) чашка весов, к которой подвешено тело, поднимается.

Для приведения весов в положение равновесия необходимо положить некоторый груз — g2. Удельный вес тела = g1 : g2

Испытуемое тело может иметь любую форму, но должно быть не слишком мало (чтобы по сравнению с его весом можно было пренебречь весом нити, служащей для подвешивания).

Пример:

Кусок быстрорежущей стали весит g1 = 450 г

Добавочный груз вести g2 = 55 г

Удельный вес ϒ = g1/g2 = 450/55 = 8,3 г/см3

Плотность стали конструкционной легированной

Конструкционные легированные сплавы используются в производстве высоконагруженных ответственных конструкций, в том числе работающих в агрессивной среде. Плотность марки 30ХГСА близка к типовому значению в 7,85 т/м 3

плотность стали конструкционной низколегированной для сварных конструкций

Низколегированные сплавы обладают великолепной свариваемостью и высокой устойчивостью к коррозийным процессам, по этому их широко используют для ответственных конструкций в строительстве и судостроении. УВ стали данной группы может колебаться в границах 7,85-7,87 т/м 3 и приведен в таблице:

Группа	Марка	Плотность
низколегированная конструкционная	09Г2С	7,85
высоко-углеродистая	70 (ВС и ОВС)	7,85
среднеуглеродистая	45	7,85
мало-углеродистая	10, 10А, 20, 20А	7,85
углеродистая конструкционная	Ст3сп, Ст3пс	7,87

1. МЕТОД ОТБОРА ОБРАЗЦОВ

1.1. Отбор образцов проводят по ГОСТ 20559-75.



Если объем одного образца менее 0,5 см, то для одного определения плотности отбирают несколько образцов суммарным объемом не менее 0,5 см, при этом объем каждого образца должен быть не менее 0,05 см.



(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.2. Поверхность образцов должна быть тщательно очищена от жира, масла и загрязнений.



(Измененная редакция, Изм. N 1).

Плотность стали конструкционной очень высокой обрабатываемости

Удельный вес стали 30ХГСА, используемой для валов, осей, рычагов составляет 7,85 т/м 3 . При нагревании до 200 ?С он уменьшается до 7,8. Плотность стали конструкционной подшипниковой марки 35ХГ2 равна 7,8 т/м 3 .

Удельный вес стали 12Х2Н4А, используемой для создания высоконагруженных шестерен, пальцев поршня и т. п., составляет 7,84 т/м 3 при 20 ?С и уменьшается до 7,63 при нагревании до 600 ?С

2. ОБОРУДОВАНИЕ

2.1. Прибор для определения плотности состоит из двух основных частей:



весов с разновесами с погрешностью не более 0,001 г, разновесы должны иметь плотность не ниже 7 г/см;



устройства для взвешивания в воде, состоящего из сосуда с жидкостью и проволоки или корзинки для погружения образца в жидкость (приложение 1).



Проволока из некорродирующего материала для подвешивания образца к коромыслу весов диаметром не более 0,25 мм. Корзинка должна быть изготовлена из такой же проволоки.



(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.2. В качестве жидкости для взвешивания применяют дистиллированную или деионизированную и предпочтительно дегазированную воду, к которой добавляют одну или две капли вещества для улучшения смачиваемости. Допускается применение других жидкостей, если их плотность в установленном для испытания интервале температур известна до четвертого знака после запятой.



(Введен дополнительно, Изм. N 1).

Плотность стали конструкционной рессорно – пружинной

Рессорно-пружинные сплавы обладают очень высокой упругостью при сохранении исключительной прочности и применяются для производства компонентов упругости механизмов — рессор, пружин, демпферов. Плотность марки 65Г составляет 7,85 т/м 3 .

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Температуру дистиллированной воды измеряют с погрешностью до 1 К (1 °С) и определяют ее плотность по таблице приложения 2.



(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.2. Образец взвешивают в воздухе с погрешностью не более 0,001 г.

3.3. Образец подвешивают на нити или проволоке или помещают в корзинку и погружают в сосуд с водой таким образом, чтобы он был полностью покрыт водой. Глубина погружения должна быть не менее 10 мм от верха образца. На образце (нити, проволоке, корзинке) не должно быть пузырьков воздуха.



Для удаления пузырьков воздуха предварительно погружают образец (проволоку, корзинку) в воду.



(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.4. Образец взвешивают в воде с погрешностью не более 0,001 г.



Примечание. Перед каждым взвешиванием следует проверять установку на нуль весов, когда нить (проволока, корзинка) для подвески образцов погружена в воду.

Плотность стали конструкционной углеродистой хорошей

Сталь качественно сделанная конструкционная углеродистая марок 10, 20, 30, 40 имеет плотность 7,85 т/м 3

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Плотность образца кг/м (г/см) — масса, отнесенная к единице объема вещества, вычисляется по формуле

,

где — масса образца, взвешенного в воздухе, г;

— масса образца, взвешенного в воде, г;

— плотность воды, кг/м (г/см).

(Измененная редакция, Изм. N 2).

4.2. Расчет плотности проводят с погрешностью не более 0,01 г/см.

4.3. За показатель плотности партии принимают среднее арифметическое значение определений, округленное до 0,01 г/см.

4.4. Результаты испытаний заносят в протокол, форма которого приведена в приложении 3.

Плотность нержавейки

Плотность вещества вычисляется делением массы объекта на его объем. Такие вычисления для всех популярных человеку веществ уже выполнены, и метрологические службы иногда повторяют и уточняют эти измерения. В работе перед людьми становится иная фактическая задача: зная материал, из которого сделано изделие, определить его массу.

Плотность вещества также называют удельной массой (или, в бытовых условиях, удельным весом) — т. е. массой сплошного физического тела сделанного из этого вещества и содержащего единичный объем.

Нужно сказать, что, применяя термин «масса», в 99% случаев люди имеют дело с весом — силой притяжения физического тела к Земля. А дело все в том, что для определения массы тела в строгом физическом смысле требуется не простое оборудование, доступное лишь в крупных научных центрах. Для использования на практике во многих случаях достаточно обыкновенных, больше или меньше точных весов, применяющих гравитацию Земли и пружины, либо рычаги и обычные гири, либо пьезоэлектрические элементы.

В работе, чтобы высчитать вес погонного или кв.м. металлического проката применяют удельную массу, или плотность материала, из которого он сделан. В справочниках по сортаменту металлического проката среди ключевых параметров каждого сорта в первую очередь указывается масса погонного или кв.м. и значение плотности, использованное при вычислениях.

Во многих случаях расчета по массе погонного или кв.м. хватает для практичных применений. Сырье и комплектующие покупаются с некоторым нормированным запасом, а перед отгрузкой потребителю изделие взвешивают на весах для точных взаиморасчетов между агентами.

Но следует понимать, что данные в справочнике рассчитываются на основании типовой плотности стали, практически всегда это 7,85 т/м 3 . В то же время практическая плотность стали определенной марки зависит от состава и удельного количества присадок и колеблется от 7,6 до 8,8 т/м 3 .

Это может дать погрешность до 10% в большую или в меньшую сторону для изделия, выполненного из облегченного либо, наоборот, очень тяжёлого сплаваю. Для небольшого количества металла разница будет мала, и ею можно будет пренебречь. Но для трудных изделий, применяющих значительные объемы металла, понадобятся более правильные расчеты.

Масса понадобится при формировании заявки на закупку металла. На основе плотности данного сплава делают исправление справочных значений массы одного погонного или кв.м., и дальше в расчетах применяют уже уточненное значение.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ ОБРАЗЦОВ (КОРЗИНКА, ПРОВОЛОКА)

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Черт.2

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 (рекомендуемое). МАТЕРИАЛЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СПЕЧЕННЫЕ НЕПРОНИЦАЕМЫЕ И ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Рекомендуемое

Impermeable sintered metal materials and hardmetals

Determination of density

1. Назначение и область применения

В данном международном стандарте описывается метод определения плотности непроницаемых спеченных металлических материалов и твердых сплавов.

2. Ссылки

ИСО 4489-78 Спеченные твердые сплавы. Отбор проб и испытание.



ИСО 4884-78 Твердые сплавы. Отбор и испытания порошков на спеченных образцах.

3. Сущность

Взвешивание испытуемого образца проводят сначала на воздухе, затем в жидкости для определения его плотности с помощью расчетов.

4. Прибор и материалы

4.1. Презиционные весы с точностью показания ±0,1 мг при массе образца до 10 г и ±0,001% при массе образца свыше 10 г.



Навески должны быть откалиброваны и иметь плотность не менее 7 г/см.

4.2. Устройство из решеток или проволоки приведено на черт.1 и 2. В каждом случае максимальный диаметр проволоки должен быть 0,2 мм. Более толстая проволока может использоваться в том случае, если необходимо поддержать испытуемый образец.

Черт.2

4.3. Сосуд для взвешивания в жидкости. Для взвешивания испытуемых образцов массой менее 10 см требуется такой сосуд, который обеспечивает поднятие уровня жидкости при погружении испытуемого образца не менее чем на 2,5 мм.

4.4. Дистиллированная, деионизированная и желательно дегазированная вода, в которую добавлена 1 или 2 капли смачивающего реагента.



Значения плотности дистиллированной воды в зависимости от температуры

Температура, °С	, г/см
15	0,9981
16	0,9979
17	0,9977
18	0,9976
19	0,9974
20	0,9972
21	0,9970
22	0,9967
23	0,9965
24	0,9963
25	0,9960
26	0,9958
27	0,9955
28	0,9952
29	0,9949
30	0,9946

Примечания:

1. Можно использовать другие жидкости, если их плотность на воздухе при температуре испытания известна с точностью до четырех десятичных знаков.

2. При использовании латунных навесок на воздухе, значение на 0,00106 г/см меньше истинной плотности воды, измеренной в вакууме.

5. Испытуемый образец

5.1. Отбор проб должен быть проведен в соответствии с ИСО 4489-78 или ИСО 4884-78.

5.2. Объем испытуемого образца должен быть не менее 0,5 см. Если требуется определить плотность образца объемом менее 0,5 см, то для одного определения можно взять несколько образцов, причем объем каждого отдельно взятого образца должен быть не менее 0,05 см.

5.3. Поверхность испытуемого образца должна быть тщательно очищена от налипшего инородного материала, например, грязи, масла, смазки.

6. Проведение испытания

6.1. Поместите испытуемый образец на верхнюю решетку (черт.1) или чашу (рис.2). Нижняя решетка должна быть полностью погружена, проволока должна свободно свешиваться с чаши и должна быть частично погружена в жидкость. Удалите все пузырьки воздуха и взвесьте ().

6.2. Поместите испытуемый образец на нижнюю решетку (черт.1) или подвесьте его с помощью проволоки (черт.2). Погрузите испытуемый образец в сосуд, содержащий жидкость, так, чтобы только проволока касалась поверхности жидкости. Удалите все пузырьки воздуха и взвесьте.

6.3. Точность взвешивания для навесок массой до 10 г будет 0,1 мг, а для навесок массой более 10 г — 0,001%.

6.4. При проведении взвешивания температура испытуемого образца жидкости и окружающего воздуха должна быть одинаковой. Температуру жидкости следует определять. При использовании дистиллированной воды ее плотность должна быть определена по п.4.1.

7. Обработка результатов

Плотность испытуемого образца в граммах на кубический сантиметр определяют по формуле

,

где — масса испытуемого образца, определенная при взвешивании;

— плотность жидкости на воздухе, г/см;



— масса объема жидкости вытесненной образцом, помещенным в эту жидкость, равная разности масс образца, взвешенного на воздухе, и образца, взвешенного в воде, г.

Результаты испытаний округляются до второго десятичного знака.

8. Отчет об испытаниях

В отчет об испытаниях необходимо включить:

1) ссылку на данный международный стандарт;

2) всю подробную информацию, касающуюся идентификации испытуемого образца;

3) полученные результаты;

4) все операции, не указанные в данном международном стандарте или рассматриваемые как необязательные.



ПРИЛОЖЕНИЕ 4. (Введено дополнительно, Изм. N 3).







Электронный текст документа

подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:

официальное издание

М.: Издательство стандартов, 1986







Редакция документа с учетом

изменений и дополнений

подготовлена АО «Кодекс»

Как высчитать P или выполнить исправление массы 1 метра?

Фактический способ определения плотности очень прост и известен нам из школьного курса физики. В мерную емкость, заполненную водой до конкретной метки, опускают образец материала. Водный уровень подымается на конкретную высоту. Объем вытесненной воды равён объему образца. Массу образца формируют взвешиванием на точных весах. Плотность будет равна отношению массы и объема.

Чтобы выполнить исправление массы погонного или кв.м., необходимо значение из справочника поделить на плотность из справочника и результат помножить на измеренную плотность материала образца. Выйдет откорректированная величина.

Если предвидится повторение аналогичных вычислений, то удобнее будет определить корректировочный показатель, равный отношению типовой плотности и плотности образца, и дальше использовать его в расчетах.

Плотность различных жидкостей.

Различные жидкости. Наименование

жидкости Плотность жидкости

ρ, кг/м3 Жидкий водород 70 Эфир 740 Бензин 750 Ацетон 795 Керосин 800 Спирт метиловый 810 Нефть 820…920 Масло подсолнечное 915 Масло оливковое 920 Вода 1000 Вода морская 1025 Глицерин 1260 Серная кислота 1840 Ртуть 13600

Вверх

Плотность 12Х18Н10Т и отдельных нержавеек

Марка 12?18Н10Т является одной из очень широко используемых нержавеек. Плотность для нее и нескольких распространенных в изготовлении марок приведена в таблице, марки размещены по мере возрастания плотности. В третьей колонке показан показатель корректировки плотности относительно обычного значения в 7,85:

Марка стали	Плотность т/м 3	Корректировочный показатель
08Х22Н6Т 15Х28	7,60	0,97
08Х13 12Х17	7,70	0,98
04Х18Н10 08Х18Н12Б 12Х18Н10Т 17Х18Н9	7,90	1,01
08Х18Н12Т 10Х23Н18	7,95	1,01
06ХН28МДТ 08ХН28МДТ	7,96	1,01
10Х17Н13М2Т	8,00	1,02
08Х17Н15М3Т	8,10	1,03

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Предприятие-изготовитель
Тип прибора
Дата испытаний	Марка сплава		Номер образца		, г	, г	, К (°C)	кг/м (г/см)		кг/м (г/см)	Примечание

(Измененная редакция, Изм. N 2).

Плотность иных сталей и сплавов

Удельный вес стали иных групп приведен в таблице:

Вид стали	Марка	Плотность
криогенная нержавеющая конструкционная	12Х18Н10Т	7,9
жаропрочная нержавеющая коррозионно-стойкая	08Х18Н10Т	7,9
штамповая инструментальная	Х12МФ	7,7
штамповая инструментальная	5ХНМ	7,8
мало-углеродистая электро-техническая (Армко)	Но и Э; ЭА; ЭАА	7,8
хромистая	15ХА	7,74
хромоалюминиевомолибденовая азотируемая	38ХМЮА	7,71
хромомарганцовокремнистая	25ХГСА	7,85
хромованадиевая	30ХГСА; 20ХН3А	7,85

Сталь — понятие и ее характеристики

Сталь– считается очень распространенным материалом для производства 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, увеличивает прочность и твердость, но выполняет сплав не очень пластичным и ковким. Помимо углерода, в сплав входят металлы и неметаллы.

К наиболее весомым характеристикам сплава относятся:

• модуль сдвига;
• модуль упругости;
• плотность;
• показатель линейного увеличения.

Разнообразные области использования материалов просят от них друг от друга отличающихся химических и физических параметров. Так, к примеру, стальные сплавы с высоким модулем упругости применяют для изготовления пружин и демпферов рессорного типа. Данные показатели целенаправленно меняются в результате добавки самых разных присадок.

Плотность стали, или УВ стали — одна из очень важных параметров сплава. Исходя из нее, конструктор подсчитывает вес детали и общий вес изделия, логистика организует закупку и доставку сырья, заготовок и готовых изделий, экономисты формируют отпускная цена.

Вес стали устанавливается как творение плотности на объем.

Классификация стали

В зависимости от доли неметаллических примесей, определяемой методом выплавки этой марки, стальные сплавы делят на:

• особо высокого качества;
• высокого качества;
• обычного качества.

По химическому составу сплавы также делят на легированные и углеродистые.

Углеродистые стали

Применяются преимущественно для изготовления сварных конструкций и имеет от 0,25 до 2,14 процента углерода. В середине группы они дальше делятся 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.

Помимо полезных, вводимых целенаправленно присадок в сплаве находятся и вредные примеси, отрицательно которые влияют на ее физико- химические свойства:

• фосфор уменьшает эластичность при нагревании и увеличивает хрупкость при охлаждении;
• сера приводит к появлению маленьких трещин.

В состав сплава как правило попадают и остальные примеси.

Легированная сталь

Для обретения сплавом требуемых параметров при плавке в него добавляют полезные присадки, или легирующие детали, очень часто металлы, такие, как алюминий, молибден, хром, марганец, никель, ванадий и остальные. Свойства сплава меняются при этом очень значительно: сплав приобретает устойчивость к коррозии, особенную крепость, высокую ковкость, очень высокую или низкую проводимость электричества и т.д.

Сплав с подобными добавками называют легированной сталью. По процентному содержанию легирующих присадок они разделяют на 3 группы:

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

По сфере использования стальные сплавы разделяют на:

• инструментальные — очень прочные сплавы применяются для производства инструментов, штампов, фрез, сверл и резцов;
• конструкционные – применяются для изготовления корпусов и узлов ТС, станков, конструкций строительства;
• специализированные. В данную группу включают сплавы с очень высокой стойкостью к кислотной и щелочной обстановке, радиации, нержавеющие сплавы, электроматериалы и др.

Некоторые присадки и виды обработки увеличивают плотность материала, а иные – уменьшают, к примеру:

Метод обработки или добавка	Изменение плотности
углерод	уменьшается
хром, алюминий, марганец	уменьшается
кобальт, вольфрам, медь	растет
волочение	растет в границах трех процентов

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...