Плотность металлов таблица по возрастанию

Во всех сферах человеческой деятельности применяются изделия из металлов. Металлы в научном смысле представляют собой простые вещества, обладающие специфическими свойствами (металлическим блеском, ковкостью, высокой электропроводностью). В быту и на производстве часто используют их сплавы с другими элементами. Эти затвердевшие расплавы также обычно называют металлами.

Определение и использование плотности

Как известно, чтобы найти плотность вещества, его массу делят на объем. Плотность является физико-химической характеристикой вещества. Она постоянна. Материалы для промышленного производства должны соответствовать этому показателю. Для её обозначения принято использовать греческую букву ρ.

Плотность железа равна 7874 кг/м³, никеля — 8910 кг/м³, хрома — 7190 кг/м³, вольфрама — 19250 кг/м³. Конечно, это относится к твёрдым сплавам. В расплавленном состоянии веществам присущи другие характеристики.

В природе лишь некоторые металлы присутствуют в большом количестве. Удельный вес железа в земной коре 4,6%, алюминия — 8,9%, магния — 2,1%, титана — 0,63%. Металлы незаменимы в большинстве сфер человеческой деятельности. Их производство растёт год от года. Для удобства металлы разделены на группы.

Железо и его сплавы

Чёрными металлами принято называть стали и чугуны разных марок. Сплав железа и углерода считается сталью, если железа не менее 45%, а содержание углерода 0,1%—2,14%. Чугуны, соответственно, углерода содержат больше.

Для получения необходимых свойств сталям и сплавам их легируют (присаживают при переплаве легирующие добавки). Таким образом плавят заданные марки. Все марки металла строго соответствуют определённым техническим условиям. Свойства каждой марки регламентированы государственными стандартами.

В зависимости от состава плотность стали варьируется в диапазоне 7,6—8,8 (г/см³) в СГС или 7600—8800 (кг/м³) в СИ (это видно из таблицы 1). Конечно, сталь имеет сложную структуру, это не смесь различных веществ. Однако присутствие этих веществ и их соединений изменяют свойства, в частности, плотность. Поэтому самыми большими плотностями обладают быстрорежущие стали с высоким содержанием вольфрама.

Цветные металлы и их сплавы

Изделия из бронзы, латуни, меди, алюминия широко применяются на производстве:

• Обычно бронзы это сплавы меди с оловом, алюминием, свинцом и бериллием. Однако в бронзовом веке, когда удельный вес бронзы в общей массе металлических изделий составлял почти 100%, это были сплавы медь — мышьяк.
• Сплавы на основе цинка — латуни. В латуни может присутствовать олово, но его количество меньше, чем цинка. Чтобы получить сыпучую стружку, иногда добавляют свинец. Кроме ювелирных сплавов латуни и бронзы, они нужны для деталей машин и морских судов, скобяных изделий, пружин. Некоторые сорта применяют в авиации и ракетостроении.
• Дюралюминий (дюраль) — сплав алюминия с медью (меди 4,4%) — это высокопрочный сплав. Главным образом применяется в авиации.
• Титан по прочности превосходит многие марки стали. Одновременно он вдвое легче. Эти качества сделали его незаменимым в большинстве отраслей промышленности. А также он широко применяется в медицине (протезировании). Удельный вес титана в производстве летательных аппаратов достигает 70% от всего выплавляемого в мире. Около 15% титана идёт для химического машиностроения.
• Серебро и золото — первые металлы, с которыми познакомился человек. За всю историю существования человечества эти металлы, по большей части, шли на ювелирные изделия. И в настоящее время тенденция сохраняется.
• Вольфрам из-за высокой тугоплавкости незаменим в приборостроении. Большая плотность позволяет применять его, как защиту от радиации.
• Никель и хром образуют нихром — жаропрочный пластичный сплав, очень долговечный и надёжный.

Различные марки сталей и чугунов, бронз и других металлов имеют разный химический состав и разную плотность. Плотности всех востребованных материалов измерены и систематизированы. Таблицы, содержащие эти данные доступны пользователям. С их помощью можно легко найти массу изделия заданной формы.

Определение массы изделия

Все современные справочные материалы, ГОСТ и технические условия предприятий скорректированы в соответствии с международной классификацией.

Пользуясь справочными таблицами плотностей различных материалов, легко определить их массу. Это особенно актуально, когда предметы тяжёлые или отсутствуют соответствующие весы. Для этого требуется знать их геометрические параметры. Чаще всего узнать требуется массу предмета в форме цилиндра, трубы или параллелепипеда:

1. Металлические прутки имеют форму цилиндра. Зная диаметр и длину, легко узнать массу. Масса равна плотности, умноженной на объём. Находим объём предмета. Он получается умножением площади сечения на длину. Площадь круга, зная диаметр, определить несложно. Диаметр в квадрате умножается на 3,14 (число пи), делится на 4.
2. Массу трубы получаем аналогично. При нахождении площади берём разницу между внешним и внутренним диаметром сечения.
3. Чтобы определить массу листа, блюма, сляба или прутка прямоугольного сечения, определяем объём, перемножая длину, высоту и толщину. Умножаем на плотность из справочника.

При таких вычислениях всегда допускается маленькая погрешность, ведь формы не идеальны. На практике ей можно пренебречь. Производители металлоизделий разработали специальные калькуляторы вычисления массы для пользователей. Достаточно ввести уникальные размеры в соответствующие окна и получить результат.

Что такое удельный вес

Удельным весом называют плотность, умноженную на ускорение свободного падения (силу тяжести) или отношение веса тела к его объёму. Путать его с плотностью недопустимо. Однако часто это происходит из-за смешения понятий массы и веса. Вес тела, а следовательно и удельный вес, изменяется в зависимости от силы тяжести. Он не является постоянной величиной. В зависимости от места, где находится предмет, он имеет разные значения. Эта физическая величина будет разной даже в разных точках Земли. Ускорение свободного падения на экваторе больше, чем на полюсах. Масса и плотность постоянны.

К примеру, можно вычислить удельный вес серебра. На Земле эта величина будет составлять 10500 кг/м³ (плотность чистого металла). Умножив на 9,81м/с 2 (сила тяжести), можно получить 103005 Н/м³. А на Луне 10500 кг/м³ умножается на 1,62м/с 2 (сила тяжести на Луне). Результат уже другой — 17,01Н/м³. В кабине корабля, вращающегося вокруг Земли — невесомость, ускорение равно нулю. Следовательно, и вес любого материала здесь ноль.

Все значения будут разными. Самое большое значение будет в первом случае, потому что на Земле ускорение свободного падения имеет самое большое значение. В невесомости вещь не весит ничего. Плотность одного и того же материала в любом месте будет одинаковой. Она является константой.

Для того, чтобы составить таблицы удельного веса металлов на различных планетах (или в других условиях), необходимо знать ускорение свободного падения и плотность.

Перевозки изделий из металлов

В системе грузоперевозок задействовано такое понятие, как «объёмный вес». Если масса предмета в одном кубическом метре 167 кг, то такой вес считается физическим, а если меньше — объёмным. Например, масса куба стали углеродистой — 7750 кг. Другими словами, объёмный вес стали 7750 кг. Эти расчёты нужны, чтобы определить, какой объем займёт перевозимый груз.

Однако в зависимости от того, какие металлические изделия перевозятся, объем будет меняться. Предположим, что есть несколько различных метизов одной и той же марки стали. По идее, они обладают одинаковой плотностью. Однако слитки, крупносортные изделия и бунты проволоки обладают различным объёмом, а следовательно, при их перевозке займут больше или меньше места на транспорте. Таким образом, они обладают разным объёмным весом. При любых условиях кубометр стали больше 167 кг, следовательно, его не назовёшь объёмным.

Таблица плотностей металлов и другие их физические свойства

Кроме этого, в зависимости от температуры кипения все металлы подразделяют на тугоплавкие (T_кип> 1000 o С) и легкоплавкие (T_кип o С). Примером тугоплавких металлов может быть – Au, Cu, Ni, W, легкоплавких – Hg, K, Al, Zn.

Таблица 1. Плотности некоторых металлов.

Материал

Плотность, г/см 3

Примеры решения задач

Задание	Определите молярную массу газа, если его относительная плотность по кислороду равна 0,7312.
Решение	Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму. Данная величина показывает, во сколько раз первый газ тяжелее или легче второго газа.

Молярная масса газа равна его плотности по отношению к другому газу, умноженной на молярную массу второго газа:

Тогда, молярная масса неизвестного газа будет равна:

ОтветМолярная масса газа равна 23 г/моль.

Задание	Плотность простого вещества газа брома по воздуху равна 5,52. Вычислите молярную массу брома и его формулу.
Решение	Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму. Данная величина показывает, во сколько раз первый газ тяжелее или легче второго газа.

Молярная масса газа равна его плотности по отношению к другому газу, умноженной на молярную массу второго газа:

Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов.

Тогда, молярная масса газа брома будет равна:

M_gas = D_air× M(air) = 5,52 × 29 = 160 г/моль.

Относительная атомная масса брома равна 79,901а.е.м. Тогда, в состав молекулы брома входит M_gas /A_r(Br) атомов фтора:

Значит формула молекулы фтора Br₂.

Материал	Плотность, кг/м 3
Алюминиевые сплавы
АЛ1	2750
АЛ2	2650
АЛ3	2700
АЛ4	2650
АЛ5	2680
АЛ7	2800
АЛ8	2550
АЛ9	2660
АЛ11	2940
АЛ13	2600
АЛ21	2830
АЛ22	2500
АЛ24	2740
АЛ25	2720
Баббиты оловянные и свинцовые
Б88	7350
Б83	7380
Б83С	7400
Б16	9290
БН	9700
БС6	10050
Бронзы безоловянные литейные
БрА9Мц2Л	7600
БрА9Ж3Л	7600
БрА10Ж4Н4Л	7600
БрС30	9400
Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением
БрА5	8200
БрА7	7800
БрАМц9-2	7600
БрАЖ9-4	7600
БрАЖМц10-3-1,5	7500
БрАЖН10-4-4	7500
БрКМц3,1	8400
БрКН1-3	8600
БрМц5	8600
Бронзы бериллиевые
БрБ2	8200
БрБНТ1,9	8200
БрБНТ1,7	8200
Бронзы оловянные деформируемые
Бр0Ф8,0-0,3	8600
Бр0Ф7-0,2	8600
Бр0Ф6,5-0,4	8700
Бр0Ф6,5-0,15	8800
Бр0Ф4-0,25	8900
Бр0Ц4-3	8800
Бр0ЦС4-4-2,5	8900
Бр0ЦС4-4-4	9100
Бронзы оловянные литейные
Бр03Ц12С5	8690
Бр03Ц7С5Н1	8840
Бр05Ц5С5	8840
Магниевые сплавы деформируемые
МА1	1760
МА2	1780
МА2-1	1790
МА5	1820
МА8	1780
МА14	1800
Магниевые сплавы литейные
МЛ3	1780
МЛ4	1830
МЛ6	1810
МЛ10	1760
МЛ11	1780
МЛ12	1800
Медно-цинковые сплавы (латуни) литейные
ЛЦ16К4	8300
ЛЦ23А6Ж3Мц2	8500
ЛЦ30А3	8500
ЛЦ38Мц2С2	8500
ЛЦ40Сд	8500
ЛЦ40С	8500
ЛЦ40Мц3Ж	8500
ЛЦ25С2	8500
Медно-цинковые сплавы (латуни), обрабатываемые давлением
Л96	8850
Л90	8780
Л85	8750
Л80	8660
Л70	8610
Л68	8600
Л63	8440
Л60	8400
ЛА77-2	8600
ЛАЖ60-1-1	8200
ЛАН59-3-2	8400
ЛЖМц59-1-1	8500
ЛН65-5	8600
ЛМ-58-2	8400
ЛМ-А57-3-1	8100
Никелевые и медно-никелевые сплавы, обрабатываемые давлением
НК0,2	8900
НМц2,5	8900
НМц5	8800
НМцАК2-2-1	8500
НХ9,5	8700
МНМц43-0,5	8900
НМЦ-40-1,5	8900
МНЖМц30-1-1	8900
МНЖ5-1	8700
МН19	8900
МН16	9020
МНЦ15-20	8700
МНА13-3	8500
МНА6-1,5	8700
МНМц3-12	8400
Цинковые сплавы антифрикционные
ЦАМ9-1,5Л	6200
ЦАМ9-1,5	6200
ЦАМ10-5Л	6300
ЦАМ10-5	6300

Отверстия под резьбу

Таблица сверл для отверстий под нарезание трубной цилиндрической резьбы.

Размеры гаек под ключ

Основные размеры под ключ для шестигранных головок болтов и шестигранных гаек.

G и M коды

Примеры, описание и расшифровка Ж и М кодов для создания управляющих программ на фрезерных и токарных станках с ЧПУ.

Типы резьб

Типы и характеристики метрической, трубной, упорной, трапецеидальной и круглой резьбы.

Масштабы чертежей

Стандартные масштабы изображений деталей на машиностроительных и строительных чертежах.

Режимы резания

Онлайн калькулятор для расчета режимов резания при точении.

Отверстия под резьбу

Таблица сверл и отверстий для нарезания метрической резьбы c крупным (основным) шагом.

Станки с ЧПУ

Классификация станков с ЧПУ, станки с ЧПУ по металлу для точения, фрезерования, сверления, расточки, нарезания резьбы, развёртывания, зенкерования.

Режимы резания

Онлайн калькулятор для расчета режимов резания при фрезеровании.

Форматы чертежей

Таблица размеров сторон основных и дополнительных форматов листов чертежей.

CAD/CAM/CAE системы

Системы автоматизированного проектирования САПР, 3D программы для проектирования, моделирования и создания 3d моделей.

Чтение чертежей

Техническое черчение, правила выполнения чертежей деталей и сборочных чертежей.