Содержание
Главной характеристикой влияющей на вес металла, является его плотность.
Под плотностью металла, подразумевается его вес на единицу занимаемого объёма. Часто объём измеряют в метрах кубических и сантиметрах в кубе. Чем же обусловлены такие большие, по земным меркам, вес и плотность? Плотность металла и его вес, зависит от того, насколько мал радиус атома и велик при том его вес.
| Метал | г/см 3 | кг/м 3 | Метал | г/см 3 | кг/м 3 |
| Литий | 0,534 | 534 | Самарий | 7,536 | 7536 |
| Калий | 0,87 | 870 | Железо | 7,87 | 7874 |
| Натрий | 0,968 | 9680 | Гадолиний | 7,895 | 7895 |
| Рубидий | 1,53 | 1530 | Тербий | 8,272 | 8272 |
| Кальций | 1,54 | 1540 | Диспрозий | 8,536 | 8536 |
| Магний | 1,74 | 1740 | Ниобий | 8,57 | 8570 |
| Бериллий | 1,845 | 1845 | Кадмий | 8,65 | 8650 |
| Цезий | 1,873 | 1873 | Гольмий | 8,803 | 8803 |
| Кремний | 2,33 | 2330 | Никель | 8,9 | 8900 |
| Бор | 2,34 | 2340 | Кобальт | 8,9 | 8900 |
| Стронций | 2,6 | 2600 | Медь | 8,94 | 8940 |
| Алюминий | 2,7 | 2700 | Эрбий | 9,051 | 9051 |
| Скандий | 2,99 | 2990 | Тулий | 9,332 | 9332 |
| Барий | 3,5 | 3500 | Висмут | 9,8 | 9800 |
| Иттрий | 4,472 | 4472 | Лютеций | 9,842 | 9842 |
| Титан | 4,54 | 4540 | Молибден | 10,22 | 10220 |
| Селен | 4,79 | 4790 | Серебро | 10,49 | 10490 |
| Европий | 5,259 | 5259 | Свинец | 11,34 | 11340 |
| Германий | 5,32 | 5320 | Торий | 11,66 | 11660 |
| Мышьяк | 5,727 | 5727 | Таллий | 11,85 | 11850 |
| Галлий | 5,907 | 5907 | Палладий | 12,02 | 12020 |
| Ванадий | 6,11 | 6110 | Рутений | 12,4 | 12400 |
| Лантан | 6,174 | 6174 | Родий | 12.44 | 12440 |
| Теллур | 6,25 | 6250 | Гафний | 13,29 | 13290 |
| Цирконий | 6,45 | 6450 | Ртуть | 13,55 | 13550 |
| Церий | 6,66 | 6660 | Тантал | 16,6 | 16600 |
| Сурьма | 6,68 | 6680 | Уран | 19,07 | 19070 |
| Празеодим | 6,782 | 6782 | Вольфрам | 19,3 | 19300 |
| Иттербий | 6,977 | 6977 | Золото | 19,32 | 19320 |
| Неодим | 7,004 | 7004 | Плутоний | 19,84 | 19840 |
| Цинк | 7,13 | 7130 | Рений | 21,02 | 21020 |
| Хром | 7,19 | 7190 | Платина | 21,40 | 21400 |
| Олово | 7,3 | 7300 | Иридий | 22,42 | 22420 |
| Индий | 7,31 | 7310 | Осмий | 22,5 | 22500 |
| Марганец | 7,44 | 7440 |
Из таблицы видно, что удельный вес куба металла, очень разнится. Разница в весе между самым тяжёлым и самым лёгким металлом — 42 раза. Осмий, вес которого равняется 22500 кг в м 3 и литий, имеющего наименьшую плотность, вес которого 534 кг в м 3 . Металл имеющий наибольшую плотность, так же имеет наибольший вес и им является осмий, как мы уже поняли.
Средняя плотность, среди всех металлов — 11,5 г на см в кубе.
Примечательно и то, что существуют металлы, плотность которых меньше воды. Таких несколько: литий, калий, натрий.
Для справки можно добавить, что осмий не только самый тяжёлый, но и самый редкий. Его добывают в районе 100 кг в год.
К драгоценным металлам принято относить: серебро, золото, палладий, платина, рутений, родий, иридий, осмий. Плотность которых начинается от 10,49 г см 3 (серебро) и доходит до 22,5 см 3 (осмий). Уточнить вес прочих можно в таблице.
Все тела, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных веществ, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Отношение объема сплава к его массе — плотность — является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. А удельный вес — это сила тяжести непосредственно взятого за основу объема данного вещества. Другими словами, удельным весом металла называется вес единицы объема безусловного плотного (непористого) материала. Для обозначения удельного веса следует массу сухого материала поделить на его объем в полностью плотном состоянии.
Все известные и применяемые в промышленности металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Металлы обладают характерными свойствами, среди которых можно назвать высокую прочность, тепло- и электропроводность, пластичность.
Химические свойства и удельный вес цветных металлов
| Наименование цветного металла | Химическое обозначение | Атомный вес | Температура плавления, °C | Удельный вес, г/куб.см |
| Цинк (Zinc) | Zn | 65,37 | 419,5 | 7,13 |
| Алюминий (Aluminium) | Al | 26,9815 | 659 | 2,69808 |
| Свинец (Lead) | Pb | 207,19 | 327,4 | 11,337 |
| Олово (Tin) | Sn | 118,69 | 231,9 | 7,29 |
| Медь (Сopper) | Cu | 63,54 | 1083 | 8,93 |
| Титан (Titanium) | Ti | 47,90 | 1668 | 4,505 |
| Никель (Nickel) | Ni | 58,71 | 1455 | 8,91 |
| Магний (Magnesium) | Mg | 24 | 650 | 1,74 |
| Ванадий (Vanadium) | V | 6 | 1900 | 6,11 |
| Вольфрам (Wolframium) | W | 184 | 3422 | 19,3 |
| Хром (Chromium) | Cr | 51,996 | 1765 | 7,19 |
| Молибден (Molybdaenum) | Mo | 92 | 2622 | 10,22 |
| Серебро (Argentum) | Ag | 107,9 | 1000 | 10,5 |
| Тантал (Tantal) | Ta | 180 | 3269 | 16,65 |
| Золото (Aurum) | Au | 197 | 1095 | 19,32 |
| Платина (Platina) | Pt | 194,8 | 1760 | 21,45 |
Удельный вес наиболее распространенных марок стали
| Наименование (тип стали) | Марка или обозначение | Удельный вес (г/см 3 ) |
| Сталь нержавеющая конструкционная криогенная | 12Х18Н10Т | 7,9 |
| Сталь нержавеющая коррозионно-стойкая жаропрочная | 08Х18Н10Т | 7,9 |
| Сталь конструкционная низколегированная | 09Г2С | 7,85 |
| Сталь конструкционная углеродистая качественная | 10,20,30,40 | 7,85 |
| Сталь конструкционная углеродистая | Ст3сп, Ст3пс | 7,87 |
| Сталь инструментальная штамповая | Х12МФ | 7,7 |
| Сталь конструкционная рессорно-пружинная | 65Г | 7,85 |
| Сталь инструментальная штамповая | 5ХНМ | 7,8 |
| Сталь конструкционная легированная | 30ХГСА | 7,85 |
Удельный вес стали различных марок
| Наименование (тип стали) | Марка или обозначение | Удельный вес (г/см 3 ) |
| никельхромовая сталь | ЭИ 418 | 8,51 |
| хромомарганцовоникелевая сталь | Х13Н4Г9 (ЭИ100) | 8,5 |
| хромистая сталь | 1Х13 (ЭЖ1) | 7,75 |
| 2Х13 (ЭЖ2) | 7,70 | |
| 3Х13 (ЭЖ3) | 7,70 | |
| 4Х14 (ЭЖ4) | 7,70 | |
| Х17 (ЭЖ17) | 7,70 | |
| Х18 (ЭИ229) | 7,75 | |
| Х25 (ЭИ181) | 7,55 | |
| Х27 (Ж27) | 7,55 | |
| Х28 (ЭЖ27) | 7,85 | |
| хромоникелевая сталь | 0Х18Н9 (ЭЯ0) | 7,85 |
| 1Х18Н9 (ЭЯ1) | 7,85 | |
| 2Х18Н9 (ЭЯ2) | 7,85 | |
| Х17Н2 (ЭИ268) | 7,75 | |
| ЭИ307 | 7,7 | |
| ЭИ334 | 8,4 | |
| Х23Н18 (ЭИ417) | 7,9 | |
| хромокремнемолибденовая сталь | ЭИ107 | 7,62 |
| хромоникельвольфрамовая сталь | ЭИ69 | 8,0 |
| хромоникельвольфрамовая с кремнием сталь | Х25Н20С2 (ЭИ283) | 8,0 |
| хромоникелькремнистая сталь | ЭИ72 | 7,7 |
| прочая особая сталь | ЭИ401 | 7,9 |
| ЭИ418 | 8,51 | |
| ЭИ434 | 8,13 | |
| ЭИ435 | 8,51 | |
| ЭИ437 | 8,20 | |
| ЭИ415 | 7,85 |
Удельный вес стали углеродистой и легированной
Все металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Чтобы определить, насколько тот или иной сплав черной или нержавеющий стали подходит для производства рассчитывается удельный вес металлопроката. Все металлические изделия, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных металлов, к примеру, из железа, латуни или алюминия, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Иными словами, отношение объема сплава к его массе – удельная плотность (кг/м3), является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. Плотность сплава рассчитывается по специальной формуле и имеет прямое отношение к расчету удельного веса металла.
Удельным весом металла называется отношение веса однородного тела из этого вещества к объему металла, т.е. это плотность, в справочниках измеряется в кг/м3 или г/см3. Отсюда можно вычислить формулу как узнать вес металла. Чтобы это найти нужно умножить справочное значение плотности на объем.
В таблице даны плотности металлов цветных и черного железа. Таблица разделена на группы металлов и сплавов, где под каждым наименованием обозначена марка по ГОСТ и соответствующая ей плотность в г/см3 в зависимости от температуры плавления. Для определения физического значения удельной плотности в кг/м3 нужно табличную величину в г/см3 умножить на 1000. Например, так можно узнать какова плотность железа – 7850 кг/м3.
Наиболее типичным черным металлом является железо. Значение плотности – 7,85 г/см3 можно считать удельным весом черного металла на основе железа. К черным металлам в таблице относятся железо, марганец, титан, никель, хром, ваннадий, вольфрам, молибден, и черные сплавы на их основе, например, нержавеющие стали (плотность 7,7-8,0 г/см3), черные стали (плотность 7,85 г/см3) в основном используют производители металлоконструкций в Украине , чугун (плотность 7,0-7,3 г/см3). Остальные металлы считаются цветными, а также сплавы на их основе. К цветным металлам в таблице относятся следующие виды:
− легкие – магний, алюминий;
− благородные металлы (драгоценные) – платина, золото, серебро и полублагородная медь;
− легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец.
Таблица. Удельный вес металлов, свойства, обозначения металлов, температура плавления
При прокате заготовок из цветных металлов необходимо еще точно знать их химический состав, поскольку от него зависят их физические свойства.
Например, если в алюминии присутствуют примеси (хотя бы и в пределах 1%) кремния или железа, то пластические характеристики у такого металла будут гораздо хуже.
Другое требование к горячему прокату цветных металлов – это предельно точная выдержка температуры металла. К примеру, цинк требует при прокатке температуры строго 180 градусов — если она будет чуть выше или чуть ниже, капризный металл резко утратит пластичность.
Медь более «лояльна» к температуре (ее можно прокатывать при 850 – 900 градусах), но зато требует, чтобы в плавильной печи непременно была окислительная (с повышенным содержанием кислорода) атмосфера — иначе она становится хрупкой.
Удельный вес металлов определяют чаще всего в лабораторных условиях, но в чистом виде они весьма редко применяются в строительстве. Значительно чаще находится применение сплавам цветных металлов и сплавам черных металлов, которые по удельному весу подразделяют на легкие и тяжелые.
Легкие сплавы активно используются современной промышленностью, из-за их высокой прочности и хороших высокотемпературных механических свойств. Основными металлами подобных сплавов выступают титан, алюминий, магний и бериллий. Но сплавы, созданные на основе магния и алюминия, не могут использоваться в агрессивных средах и в условиях высокой температуры.
В основе тяжелых сплавов лежит медь, олово, цинк, свинец. Среди тяжелых сплавов во многих сферах промышленности применяют бронзу (сплав меди с алюминием, сплав меди с оловом, марганцем или железом) и латунь (сплав цинка и меди). Из этих марок сплавов производятся архитектурные детали и санитарно-техническая арматура.
Ниже в справочной таблице приведены основные качественные характеристики и удельный вес наиболее распространенных сплавов металлов. В перечне представлены данные по плотности основных сплавов металлов при температуре среды 20°C.
Список сплавов металлов
Плотность сплавов
(кг/м 3 )
Адмиралтейская латунь – Admiralty Brass (30% цинка, и 1% олова)
Алюминиевая бронза – Aluminum Bronze (3-10% алюминия)