Удельный вес стали гост

Первые упоминания о стали содержатся в индийские источники, датируемые приблизительно 1 тысячелетием до н. э. Стальные мечи, изготовленные индийскими мастерами, были прочнее и острее бронзовых. Сталь обрабатывалась на Ближнем Востоке и в Древнем Риме. Именно стальные мечи и доспехи помогли римским легионам в их победоносном шествии по античному миру.

Второе рождение материала произошло в 19 веке, года был разработан мартеновский метод ее выплавки, позволяющий получать сплавы высокого и стабильного качества в больших количествах. В 20 веке сталь стала основным конструкционным материалом. Одной из важных характеристик любого материала, является его плотность — масса вещества в единице объема.

Удельный вес стали гост

Плотность стали

Плотность измеряется в граммах на кубический сантиметр или в тоннах на кубометр. Цифровое значение плотности для этих двух единиц измерения будет совпадать. Плотность одного и того же материала при разной температуре меняется вследствие явления теплового и объемного расширения. У большинства веществ, включая металлы, плотность с ростом температуры падает.

Плотность стали конструкционной легированной

Конструкционные легированные сплавы применяются в производстве высоконагруженных ответственных конструкций, в том числе работающих в агрессивных средах. Плотность марки 30ХГСА близка к стандартному значению в 7,85 т/м3плотность стали конструкционной низколегированной для сварных конструкций

Низколегированные сплавы обладают прекрасной свариваемостью и высокой стойкостью к коррозии, поэтому их широко применяют для ответственных конструкций в строительстве и кораблестроении. УВ стали этой группы колеблется в пределах 7,85-7,87 т/м3 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

Плотность стали конструкционной повышенной обрабатываемости

Удельный вес стали 30ХГСА, применяемой для валов, осей, рычагов составляет 7,85 т/м3. При нагреве до 200 ºС он снижается до 7,8. Плотность стали конструкционной подшипниковой марки 35ХГ2 равна 7,8 т/м3.

Удельный вес стали 12Х2Н4А, применяемой для создания высоконагруженных шестерен, поршневых пальцев и т. п., составляет 7,84 т/м3 при 20 ºС и снижается до 7,63 при нагреве до 600 ºС

Плотность стали конструкционной рессорно – пружинной

Рессорно-пружинные сплавы обладают повышенной упругостью при сохранении высокой прочности и применяются для изготовления элементов упругости механизмов — рессор, пружин, амортизаторов. Плотность марки 65Г составляет 7,85 т/м3.

Плотность стали конструкционной углеродистой качественной

Сталь качественная конструкционная углеродистая марок 10, 20, 30, 40 имеет плотность 7,85 т/м3

Плотность нержавеющей стали

Плотность вещества вычисляется путем деления массы объекта на его объем. Такие вычисления для всех известных человеку веществ уже сделаны, и метрологические службы периодически повторяют и уточняют эти измерения. На практике перед людьми встает другая практическая задача: зная материал, из которого изготовлено изделие, определить его массу.

Плотность вещества также называют удельной массой (или, в быту, удельным весом) — т. е. массой сплошного физического тела изготовленного из данного вещества и имеющего единичный объем.

Удельный вес стали гост

Нержавеющая сталь

Следует отметить, что, используя термин «масса», в 99% случаев люди имеют дело с весом — силой притяжения физического тела к Земле.

Дело в том, что для определения массы тела в строгом физическом смысле требуется сложное оборудование, доступное лишь в крупнейших научных центрах.

Для практического применения в большинстве случаев достаточно обычных, более или менее точных весов, использующих гравитацию Земли и пружины, либо рычаги и стандартные гири, либо пьезоэлементы.

На практике, чтобы рассчитать вес погонного или квадратного метра металлопроката используют удельную массу, или плотность материала, из которого он изготовлен. В справочниках по сортаменту металлопроката среди основных характеристик каждого сорта обязательно указывается масса погонного или квадратного метра и значение плотности, использованное при вычислениях.

В большинстве случаев расчета по массе погонного или квадратного метра хватает для практических применений. Сырье и комплектующие закупаются с некоторым нормированным запасом, а перед отгрузкой потребителю изделие взвешивают на весах для точных взаиморасчетов между контрагентами.

Однако нужно понимать, что данные в справочнике рассчитываются на основании стандартной плотности стали, чаще всего это 7,85 т/м3. В то же время фактическая плотность стали конкретной марки зависит от состава и удельного количества присадок и может колебаться от 7,6 до 8,8 т/м3.

Это может дать погрешность до 10% в большую или в меньшую сторону для изделия, сделанного из очень легкого или, наоборот, очень тяжелого сплаваю. Для малого количества металла разница будет мала, и ею можно будет пренебречь. Однако для сложных изделий, использующих большие объемы металла, потребуются более точные расчеты.

Масса понадобится при формировании заявки на закупку металла. На основе плотности данного сплава делают корректировку справочных значений массы одного погонного или квадратного метра, и далее в расчетах используют уже уточненное значение.

Как рассчитать P или выполнить корректировку массы 1 метра?

Практический способ определения плотности достаточно прост и известен нам из школьного курса физики. В мерную емкость, заполненную водой до определенной отметки, опускают образец материала. Уровень воды поднимается на определенную высоту. Объем вытесненной воды равен объему образца. Массу образца определяют взвешиванием на точных весах. Плотность будет равна отношению массы и объема.

Чтобы выполнить корректировку массы погонного или квадратного метра, нужно значение из справочника разделить на плотность из справочника и результат умножить на измеренную плотность материала образца. Получится откорректированная величина.

Если предвидится повторение подобных вычислений, то удобнее будет вычислить корректировочный коэффициент, равный отношению стандартной плотности и плотности образца, и далее применять его в расчетах.

Плотность 12Х18Н10Т и некоторых нержавеющих сталей

Марка 12×18Н10Т является одной из самых широко применяемых нержавеющих сталей. Плотность для нее и нескольких популярных в производстве марок приведена в таблице, марки расположены по мере возрастания плотности. В третьей колонке показан коэффициент корректировки плотности относительно стандартного значения в 7,85:

Марка стали Плотность т/м3 Корректировочный коэффициент
08Х22Н6Т15Х28 7,60 0,97
08Х1312Х17 7,70 0,98
04Х18Н1008Х18Н12Б12Х18Н10Т17Х18Н9 7,90 1,01
08Х18Н12Т10Х23Н18 7,95 1,01
06ХН28МДТ08ХН28МДТ 7,96 1,01
10Х17Н13М2Т 8,00 1,02
08Х17Н15М3Т 8,10 1,03

Плотность других сталей и сплавов

Удельный вес стали других групп приведен в таблице:

Тип 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) А 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– является самым распространенным материалом для изготовления 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, повышает прочность и твердость, но делает сплав менее пластичным и ковким. Кроме углерода, в состав сплава входят металлы и неметаллы.

К наиболее важным характеристикам сплава относятся:

  • модуль сдвига;
  • модуль упругости;
  • плотность;
  • коэффициент линейного расширения.

Разные сферы применения материалов требуют от них отличающихся друг от друга  физических и химических свойств. Так, например, стальные сплавы с высоким модулем упругости применяют для производства пружин и амортизаторов рессорного типа. Эти свойства целенаправленно меняются в результате добавления различных присадок.

Удельный вес стали гост

Плавление стали

Плотность стали, или УВ стали — одна из важнейших характеристик сплава. Исходя из нее, конструктор подсчитывает вес детали и общий вес изделия, логистика организует закупку и доставку сырья, заготовок и готовых изделий, экономисты определяют себестоимость.Вес стали определяется как произведение плотности на объем.

Классификация стали

В зависимости от доли неметаллических примесей, определяемой методом выплавки данной марки, стальные сплавы разделяют на:

  • особо высококачественные;
  • высококачественные;
  • обыкновенного качества.

По химическому составу сплавы также разделяют на легированные и углеродистые.

Углеродистые стали

Используются преимущественно для производства сварных конструкций и содержит от 0,25 до 2,14 процента углерода. Внутри группы они далее разделяются 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.Кроме полезных, вводимых целенаправленно присадок в сплаве могут содержаться и вредные примеси, отрицательно влияющие на ее физико- химические свойства:

  • фосфор снижает пластичность при нагреве и повышает хрупкость при охлаждении;
  • сера приводит к образованию микротрещин.

Удельный вес стали гост

Низкоуглеродистая сталь

В состав сплава могут попадать и другие примеси.

Легированная сталь

Для обретения сплавом требуемых свойств при плавке в него добавляют полезные присадки, или легирующие элементы, чаще всего металлы, такие, как алюминий, молибден, хром, марганец, никель, ванадий и другие.

Читайте также:  Металлоискатель для поиска монет своими руками

Свойства сплава меняются при этом весьма существенно: сплав приобретает стойкость к коррозии, особую прочность, высокую ковкость, повышенную или пониженную электропроводность и т.д.Сплав с такими добавками называют легированной сталью.

По процентному содержанию легирующих присадок они делятся на три группы:

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

По области применения стальные сплавы делятся на:

  • инструментальные — высокопрочные сплавы применяются для изготовления инструментов, штампов, фрез, сверл и резцов;
  • конструкционные – применяются для производства корпусов и узлов транспортных средств, станков, строительных конструкций;
  • специальные. В эту группу включают сплавы с повышенной стойкостью к кислотной и щелочной среде, радиации, нержавеющие сплавы, электроматериалы и др.

Удельный вес стали гост

Легированая сталь

Некоторые присадки и виды обработки повышают плотность материала, а другие – снижают, например:

Метод обработки или присадка Изменение плотности
углерод снижается
хром, алюминий, марганец снижается
кобальт, вольфрам, медь растет
волочение растет в пределах трех процентов

Как определить удельный вес стали: формула и таблица

Сталь — это сплав, в котором содержится не менее 45% железа и 0,2-2,14% углерода, некоторое количество примесей и специальных присадок. Основные составляющие распространены в природе, легирующие элементы, напротив, могут быть ценными и редкими.

Сталь — основной конструкционный материал, она используется для изготовления деталей, крепежей, корпусов различных механизмов. Твердые и прочные сплавы предназначены для строительства мостов, опор, производства инструментов.

Другие, напротив, пластичны, легко обрабатываются давлением, резанием, штамповкой.

Удельный вес стали гост

Некоторые марки разрабатываются исключительно для решения специфических задач, их число постоянно увеличивается и превышает 1500. Для определения свойств в материаловедении и металлургии предусмотрено несколько способов классификации:

  • По содержанию углерода: увеличивает твердость и хрупкость, металл с высоким содержанием не пластичен, при деформации склонен к трещинообразованию, но в пределах допустимых нагрузок износостоек.
  • По степени раскисления: железо получают из восстановленной окиси, активный элемент стремится к созданию соединений. Качество стали определяется чистотой от газов, серы. фосфора, органических включений.
  • По структуре: легирование связывает железо и углерод в соединения, образующие кристаллическую решетку, не всегда похожую на исходный вариант. Выделено 4 структурных класса.
  • По назначению: в зависимости от химических и физических свойств.

Удельный вес (Ƴ) стали — одна из важнейших характеристик. В физике эта величина указывает на силу тяжести, которую оказывает тело на поверхность или подвес. В любой системе она равна произведению плотности вещества и ускорения свободного падения (Ƴ= P*g). Измеряется в ньютонах.

Плотность (P=m/V) — это отношение массы к объему, рассчитывается в кг/м³. Если значение известно, можно определить тоннаж для грузоперевозки, рассчитать металлоемкость партии или каждой изготовляемой детали.

Значение Ƴ определяют в лабораторных условиях для абсолютно плотного вещества без примесей и посторонних включений. Плотность каждой марки установлена стандартами.

Прежде всего, на оба показателя оказывает влияние химический состав. Марганец, углерод, хром, и алюминий делают сплав легче, кобальт, никель, вольфрам — тяжелее.

Добавки естественных раскислителей и элементов, измельчающих зерно способствуют уплотнению. 

Каждое тело под воздействием нагрева расширяется, а под давлением становятся сжатым. Жаропрочные стали созданы для работы в высокотемпературной среде под действием механических нагрузок.

Примеси и добавки

Целевые присадки или лигатуры вступают в химическое соединения с железом, связывая его и предотвращая окисление, образуют карбиды и интерметаллиды, участвующие в формировании структуры. Каждый элемент имеет свое назначение, придает те или иные свойства, одновременно оказывая влияние на удельный вес стали.

  • Марганец — природная примесь, присутствующая в составе железных руд. Марганец вводят в расплав в концентрации до 2% для раскисления. В дальнейшем он предохраняет металл от коррозии, повышает предел текучести, хладноломкости, износостойкость, но делает сплав чувствительным к перегреву. Это компенсируют элементами, измельчающими зерно. 
  • Кремний — естественная примесь вводится в состав до 2% для интенсивного раскисления, структурно растворяется в железе, не взаимодействуя с углеродом, повышает предел текучести и прочность, в больших концентрациях (более 1%) приводит к снижению пластичности и порога холодового охрупчивания.
  • Хром — увеличивает прочность, одновременно сохраняя пластичность, образует на поверхности пленку окислов, делающую изделия нержавеющими.
  • Никель — значительно усиливает свойства хрома, отвечает за прокаливаемость, но из-за высокой цены его стараются заменить аналогами. 
  • Вольфрам — образует очень твердые карбиды, измельчает зерно, предотвращает отпускную хрупкость.
  • Ванадий — небольшие добавки значительно увеличивают прочность и стойкость к знакопеременным нагрузкам. Легирование применяют для производства нагруженных элементов.
  • Молибден — измельчает структурные зерна, способствует термоупрочнению, противостоит усталостному разрушению.
  • Кобальт — стойкость к ударным нагрузкам, нагреву, применяется для производства быстрорежущих инструментов с нагреваемой кромкой, увеличивает вторичную твердость при соблюдении циклов термообработки.
  • Титан — повышает прочность и технологичность, измельчает зерно, раскисляет и защищает от коррозии.
  • Ниобий — для кислотоупорных сталей с высокими требованиями к коррозионной стойкости сварных швов.
  • Медь — повышает обрабатываемость, не снижая прочностные характеристики, способствует дисперсному твердению.
  • Алюминий — удаляет газы из расплава, повышает жаростойкость готовых изделий.
  • Цирконий — стабилизирует высоколегированные составы, измельчает структуру, позволяет получать материалы с заданной зернистостью.

Плотность железа 7874 кг/м³, у распространенных стальных марок этот показатель равен 7550-8200. Стали с большим удельным весом применяют для изготовления инструментов, в том числе обрабатывающих металлы. Легкие и прочные сплавы применяются в судостроении, самолетостроении, в производстве оборудования и предметов быта.

Удельный вес стали гост

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

Таблица удельного веса стали

Тип стали Марка Удельный вес (г/см3)
криогенная нержавеющая конструкционная 12Х18Н10Т 7,9
жаропрочная нержавеющая коррозионно-стойкая 08Х18Н10Т 7,9
низколегированная конструкционная 09Г2С 7,85
качественная конструкционная углеродистая 10,20,30,40 7,85
углеродистая конструкционная Ст3сп, Ст3пс 7,87
штамповая инструментальная Х12МФ 7,7
рессорно-пружинная конструкционная 65Г 7,85
штамповая инструментальная 5ХНМ 7,8
легированная конструкционная 30ХГСА 7,85
сталь высоко-углеродистая 70 (ВС и ОВС) 7,85
сталь среднеуглеродистая 45 7,85
сталь мало-углеродистая 10 и 10А; 20 и 20А 7,85
сталь мало-углеродистая электро-техническая (Армко) А и Э; ЭА; ЭАА 7,8
сталь хромистая 15ХА 7,74
сталь хромоалюминиевомолибденовая азотируемая 38ХМЮА 7,65
сталь хромомарганцовокремнистая 25ХГСА 7,85
сталь хромованадиевая 30ХГСА; 20ХН3А 7,85

Основные эксплуатационные характеристики металлов: плотность, температурное расширение, модуль упругости, прочность, предел текучести. Для увеличения одного или нескольких параметров модифицируют химический состав, применяют разные технологии обработки.

Как меняется удельный вес при выплавке и прокатке:

  • Разуглероживание, выгорание карбидов — структура становится более плотной;
  • Хром, алюминий, марганец, титан — снижают;
  • Медь, кобальт, вольфрам, никель — увеличивают;
  • Холодное волочение — возрастает на 2-3%.

Следует помнить, что каждая марка имеет нижний и верхний порог легирования. Полировка, шлифовка, фрезерование приводят к неконтролируемым потерям сырья, поэтому при закупках и распределении все величины принимают с погрешностью. 

При горячем и холодном прокате применяют давление. Плотность значительно увеличивается при холодной штамповке. Этим методом изготавливают крепежи, оси автомобилей, тела вращения. 

Показатель также зависит от условий эксплуатации. Так у стали 30ХГСА (для осей и валов) при нагреве более 200⁰ параметр снижается с 7,85 г/см³ до 7,8. В минусовых температурах металл сжимается, но не целиком, точки усадки ограничиваются креплениями, сварными соединениями. Усадочные изменения характерны для обшивки морских судов, металлоконструкций в северных районах.

Вес стального листа

При покупке полуфабрикатов несложно применить геометрические формулы. Можно использовать калькуляторы и таблицы, или вычислить характеристики груза самостоятельно.Масса равна произведению объема и плотности:

m=V*P

Для определения объема необходимо перемножить следующие величины, удобнее считать в метрах:

Средняя масса углеродистой стали по системе СИ — 7850 кг/м³, она используется в большинстве онлайн-калькуляторов. Можно посмотреть точное значение в сопроводительной документации или округлить до 8, если требуется приблизительный расчет.

Для вычисления веса пачки листов достаточно умножить полученное значение на количество единиц. Горячий прокат не отличается точностью, поверхностные слои могут подвергаться неравномерному окислению, поэтому полученная величина будет относительной, но погрешности при транспортировке не существенны.

Точный вес стального листа имеет важное значение при обшивке ангаров, промышленных холодильников, судов, обустройстве крыш.

Читайте также:  Чертеж чпу станка из фанеры

Для расчета веса стального листа можно воспользоваться нашим калькулятором металла.

Оцените нашу статью

Удельный вес стали — РИНКОМ

Поделиться

Сталь – сплав железа с углеродом, используемый в промышленности и строительстве. Нередко материал усиливается присадками, увеличивающими прочность, коррозионную стойкость, ударную вязкость и прочие параметры. Такие стали называют легированными.

Большинство легированных сталей разработано для определенных целей. Продукция различается по следующим параметрам.

  • Содержание углерода. Углерод увеличивает твердость и хрупкость материала. Он преобладает в сплавах, подвергающихся трению и температурным нагрузкам. Превышение доли углерода более чем на 2,14% превращает сталь в чугун.
  • Содержание вредоносных добавок. В процессе выплавки сталь насыщается серой, фосфором и прочими элементами. Они снижают прочностные характеристики сплава, усложняют его обработку. Чем меньше серы и фосфора содержится в материале, тем более он качественный.
  • Структура. Выделяют 4 структурных класса стали. Они различаются количеством углерода и легирующих элементов. Каждый структурный класс соответствует определенному строению кристаллической решетки.

Назначение сплава определяется его характеристиками. Например, нержавеющие стали оптимальны для компонентов, работающих во влажной среде. Жаростойкие сплавы являются отличной основой для деталей, эксплуатируемых при высоких температурах.

Понятие удельного веса

Удельный вес стали – важнейшая характеристика, используемая при проектировании и лабораторных исследованиях. Параметр определяет силу, с которой материал воздействует на поверхность или подвес.

Удельный вес металла (стали) рассчитывается по формуле:

Большинство легированных сталей разработано для определенных целей. Продукция различается по следующим параметрам.

    Y=P х g, где:

  • Y – удельный вес стали в Ньютонах;
  • Р – плотность материала в кг/м3;
  • g – ускорение свободного падения (фиксированная величина).

Расчеты проводятся в лабораторных условиях. Для получения достоверного результата используется очищенное вещество, не содержащее примесей.

Зависимость удельного веса от легирующих присадок

На удельный вес сплава влияют легирующие элементы. Каждый компонент помогает достичь определенного результата.

  • Марганец. Примесь естественного происхождения, используемая для раскисления материала. Добавка повышает коррозионную стойкость стали, предел текучести и хладноломкости. Вместе с этим увеличивается чувствительность к перегреву.
  • Кремний. Раскисляющий элемент, растворяющийся в структуре железа. Кремний не оказывает влияния на углерод, повышает прочность материала и предел текучести. Большая концентрация присадки снижает пластичность продукта, приводит к его охрупчиванию на холоде.
  • Хром. Ценный легирующий элемент, повышающий характеристики стали. Посредством хрома улучшается пластичность и коррозионная стойкость. На поверхности материала создается окисная пленка, предотвращающая контакт с агрессивными средами.
  • Никель. Никель используется вместе с хромом. Он существенно усиливает свойства последнего, улучшает прокаливаемость материала.
  • Вольфрам. Легирующий элемент, образующий твердые карбиды. С его помощью снижается размер зерна, уменьшается отпускная хрупкость сплава.
  • Кобальт. Материал, повышающий устойчивость к вибрациям и ударам. Кобальт также улучшает термическую стойкость, продлевает сохранение заточки у отрезного инструмента.
  • Ванадий. Легирование ванадием повышает устойчивость к переменным нагрузкам. Элемент часто встречается в сталях, используемых для изготовления нагруженных деталей.
  • Молибден. Элемент предотвращает усталостное разрушение. Он измельчает размер зерна, повышает термическую устойчивость материала.
  • Ниобий. Легирующий элемент, используемый при производстве кислотоупорных сталей. Ниобий также повышает коррозионную стойкость и долговечность материала.
  • Титан. Посредством титана измельчается зерно, повышается прочность и коррозионная стойкость сплава.
  • Медь. Присадки на базе меди улучшают обрабатываемость стали без снижения ее прочности.
  • Алюминий. Алюминий способствует повышению жаростойкости и удалению газов из расплавленного сырья.

Для стабилизации сплавов с большим числом легирующих элементов используется циркон. Он способствует измельчению структуры, позволяет получить материал заданной зернистости.

Удельный вес чистого железа составляет 7 874 кг/м³. Для сталей различных марок показатель варьируется в пределах 7 550 – 8 200 кг/м³.

Удельный вес легирующих элементов, используемых при изготовлении сталей, представлен в таблице.

Удельный вес стали гост Таблица 1 Удельный вес легирующих элементов

Определить удельный вес стали отечественных марок позволяет отдельная таблица

Удельный вес стали гост Таблица 2 Удельный вес сталей

Каждая марка имеет верхний и нижний порог легирования. Несоответствие количества легирующих элементов обозначенному диапазону исключает принадлежность стали к указанной марке.

Вес стального листа

Для определения веса стального листа необходимо умножить плотность материала на его объем. Показатели плотности уточняются в справочнике. Объем рассчитывается перемножением длины, ширины и толщины проката.

Стандартный лист имеет длину 2 500 мм при ширине 1 250 мм. Толщина зависит от сортамента. Наиболее популярные размеры: 1,5 мм, 2,0 мм и 3,0 мм.

Обработка легированных и углеродистых сталей

Для работы с легированными и углеродистыми сталями нужен соответствующий инструмент. Подбор подходящей продукции гарантирует высокое качество и скорость выполнения работ.

Воспользовавшись каталогом магазина «РИНКОМ», Вы приобретете все необходимое для обработки стали: сверла, фрезы, развертки, зенкеры, резцы и многое другое. Продукция соответствует международным стандартам качества, всегда есть в наличии.

Стали по ГОСТ, классификация, свойства

Сталь – деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. Это важнейший материал, который применяется в большинстве отраслей промышленности. Существует большое число марок сталей, различающихся по структуре, химическому составу, механическим и физическим свойствам.

Основные характеристики стали:

  • плотность
  • модуль упругости и модуль сдвига
  • коэффициент линейного расширения
  • и другие

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (0,1-1,0%), кремний (до 0,4%).

Сталь содержит также вредные примеси (фосфор, серу, газы — несвязанный азот и кислород). Фосфор при низких температурах придает ей хрупкость (хладноломкость), а при нагревании уменьшает пластичность. Сера приводит к образованию мелких трещин при высоких температурах (красноломкость).

Чтобы придать стали какие-либо специальные свойста (коррозионной устойчивости, электрические, механические, , магнитные, и т.д.), в нее вводят легирующие элементы. Обычно это металлы: алюминий, никель, хром, молибден, и др. Такие стали называют легированными.

Свойства стали можно изменять путем применения различных видов обработки: термической (закалка, отжиг), химико-термической (цементизация, азотирование), термо-механической (прокатка, ковка).

При обработке для получения необходимой структуры используют свойство полиморфизма, присущее стали так же, как и их основе – железу. Полиморфизм – способность кристаллической решетки менять свое строение при нагреве и охлаждении.

Взаимодействие углерода с двумя модификациями (видоизменениями) железа — α и γ – приводит к образованию твердых растворов. Избыточный углерод, не растворяющийся в α-железе, образует с ним химическое соединение — цементит Fe3C.

При закалке стали образуется метастабильная фаза — мартенсит – пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе. Сталь при этом теряет пластичность и приобретает высокую твердость. Сочетая закалку с последующим нагревом (отпуском), можно добиться оптимального сочетания твердости и пластичности.

По назначению стали делятся на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами.

Конструкционные стали применяют для изготовления строительных конструкций, деталей машин и механизмов, судовых и вагонных корпусов, паровых котлов. Инструментальные стали служат для изготовления резцов, штампов и других режущих, ударно-штамповых и измерительных инструментов. К сталям с особыми свойствами относятся электротехнические, нержавеющие, кислотостойкие и др.

По способу изготовления сталь бывает мартеновской и кислородно-конверторной (кипящей, спокойной и полуспокойной). Кипящую сталь сразу разливают из ковша в изложницы, она содержит значительное количество растворенных газов.

Спокойная сталь — это сталь, выдержанная некоторое время в ковшах вместе с раскислителями (кремний, марганец, алюминий), которые соединяясь с растворенным кислородом, превращаются в оксиды и выплывают на поверхность массы стали.

Такая сталь имеет лучший состав и более однородную структуру, но дороже кипящей на 10-15%. Полуспокойная сталь занимает промежуточное положение между спокойной и кипящей.

В современной металлургии сталь выплавляют в основном из чугуна и стального лома. Основные виды агрегатов для ее выплавки: мартеновская печь, кислородный конвертер, электропечи. Наиболее прогрессивным в наши дни считается кислородно-конвертерный способ производства стали.

В то же время развиваются новые, перспективные способы ее получения: прямое восстановление стали из руды, электролиз, электрошлаковый переплав и т.д. При выплавке стали в сталеплавильную печь загружают чугун, добавляя к нему металлические отходы и железный лом, содержащий оксиды железа, которые служат источником кислорода.

Выплавку ведут при возможно более высоких температурах, чтобы ускорить расплавление твердых исходных материалов. При этом железо, содержащееся в чугуне, частично окисляется:

  • 2Fe + O2 = 2FeO + Q
  • Образующийся оксид железа (II) FeO, перемешиваясь с расплавом, окисляет, кремний, марганец, фосфор и углерод, входящие в состав чугуна:
  • Si +2FeO = SiO2 + 2 Fe + Q
  • Mn + FeO = MnO + Fe + Q
  • 2P + 5FeO = P2O5 + 5Fe + Q
  • C + FeO = CO + Fe – Q
  • Чтобы довести до конца окислительные реакции в расплаве, добавляют так называемые раскислители – ферромарганец, ферросилиций, алюминий.
  • Марки стали
  • Марки стали углеродистой
  • Углеродистая сталь обыкновенного качества в зависимости от назначения подразделяется на три группы:
  • группа А — поставляемая по механическим свойствам;
  • группа Б — поставляемая по химическому составу;
  • группа В — поставляемая по механическим свойствам и химическому составу.
Читайте также:  Как затянуть болт без динамометрического ключа

В зависимости от нормируемых показателей стали группы А подразделяются на три категории: А1, А2, А3; стали группы Б на две категории: Б1 и Б2; стали группы В на шесть категорий: В1, В2, В3, В4, В5, В6.

Для стали группы А установлены марки Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6. Для стали группы Б марки БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6. Сталь группы В изготовляется мартеновским и конвертерным способом.

Для нее установлены марки ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.

Буквы Ст обозначают сталь, цифры от 0 до 6 — условный номер марки стали в зависимости от химического состава и механических свойств. С повышением номера стали возрастают пределы прочности (σв) и текучести (σт) и уменьшается относительное удлинение (δ5).

Марку стали Ст0 присваивают стали, отбракованной по каким-либо признакам. Эту сталь используют в неответственных конструкциях.

  1. В ответственных конструкциях применяют сталь Ст3сп.
  2. Буквы Б и В указывают на группу стали, группа А в обозначении не указывается.
  3. Если сталь относится к кипящей, ставится индекс «кп», если к полустойкой — «пс», к спокойной — «сп».

Качественные углеродистые конструкционные стали применяют для изготовления ответственных сварных конструкций. Качественные стали по ГОСТ 1050-74 маркируются двузначными цифрами, обзначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, марки 10, 15, 20 и т.д. означают, что сталь содержит в среднем 0,10%, 0,15%, 0,2% углерода.

Сталь по ГОСТ 1050-74 изготовляют двух групп: группа I — с нормальным содержанием марганца (0,25-0,8%), группа II — с повышенным содержанием марганца (0,7-1,2%). При повышенном содержании марганца в обозначение дополнительно вводится буква Г, указывающая, что сталь имеет повышенное содержание марганца.

Марки стали легированной

Легированные стали кроме обычных примесей содержат элементы, специально вводимые в определенных количествах для обеспечения требуемых свойств. Эти элементы называются лигирующими. Лигированные стали подразделяются в зависимости от содержания лигирующих элементов на низколегированные (2,5% легирующих элементов), среднелегированные (от 2,5 до 10% и высоколегированные (свыше 10%).

Лигирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают опасность хрупкого разрушения. В качестве легирующих добавок применяют хром, никель, медь, азот (в химически связанном состоянии), ванадий и др.

Легированные стали маркируются цифрами и буквами, указывающими примерный состав стали.

Буква показывает, какой легирующий элемент входит в состав стали (Г — марганец, С — кремний, Х -хром, Н — никель, Д — медь, А — азот, Ф — ванадий), а стоящие за ней цифры — среднее содержание элемента в процентах.

Если элемента содержится менее 1%, то цифры за буквой не ставятся. Первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Нержавеющая сталь. Свойства. Химический состав

Нержавеющая сталь — легированная сталь, устойчивая к коррозии на воздухе, в воде, а также в некоторых агрессивных средах. Наиболее распространены хромоникелевая (18% Cr b 9%Ni) и хромистая (13-27% Cr) нержавеющая сталь, часто с добавлением Mn, Ti и других элементов.

Добавка хрома повышает стойкость стали к окислению и коррозии. Такая сталь сохраняет прочность при высоких температурах. Хром входит также в состав износостойких сталей, из которых делают инструменты, шарикоподшипники, пружины.

Примерный химический состав нержавеющей стали ( в %)

Наименование стали C Si Mn P S
Хромистая сталь (нержавеющая и кислотостойкая) Не более 0,35-0,45 Не более 0,60 Не более 0,60 Не более 0,03 Не более 0,035
Хромоникелевая сталь (нержавеющая и кислотостойкая) 0,06 0,50-1,0 1,0-2,0 0,030 0,020
Хромоникелевая сталь (окалиностойкая и жаропрочная) 0,20 1,50 2,00 0,035 0,030

Дамасская и булатная сталь.

Дамасская сталь — первоначально то же, что и булат; позднее — сталь, полученная кузнечной сваркой сплетенных в жгут стальных полос или проволоки с различным содержанием углерода. Название получила от города Дамасск (Сирия), где производство этой стали было развито в средние века и, отчасти, в новое время.

Булатная сталь (булат) — литая углеродистая сталь со своеобразной структурой и узорчатой проверхностью, обладающая высокой твердостью и упругостью. Из булатной стали изготовляли холодное оружие исключительной стойкости и остроты. Булатная сталь упоминается еще Аристотелем.

Секрет изготовления булатной стали, утерянный в средние века, раскрыл в XIX веке П.П.Аносов. Опираясь на науку, он определил роль углерода как элемента, влияющего на качество стали, а также изучил значение ряда других элементов.

Выяснив важнейшие условия образования лучшего сорта углеродистой стали — булата, Аносов разработал технологию его выплавки и обработки (Аносов П.П. О булатах. Горный журнал, 1841, № 2, с.157-318).

  • Плотность стали, удельный вес стали и другие характеристики стали
  • Плотность стали — (7,7-7,9)*103 кг/м3;
  • Удельный вес стали — (7,7-7,9) г/cм3;
  • Удельная теплоемкость стали при 20°C — 0,11 кал/град;
  • Температура плавления стали — 1300-1400°C ;
  • Удельная теплоемкость плавления стали — 49 кал/град;
  • Коэффициент теплопроводности стали — 39ккал/м*час*град;
  • Коэффициент линейного расширения стали
    • (при температуре около 20°C) :
    •     сталь 3 (марка 20) — 11,9 (1/град);
    •     сталь нержавеющая — 11,0 (1/град).
  • Предел прочности стали при растяжении :
    •     сталь для конструкций — 38-42 (кГ/мм2);
    •     сталь кремнехромомарганцовистая — 155 (кГ/мм2);
    •     сталь машиноподелочная (углеродистая) — 32-80 (кГ/мм2);
    •     сталь рельсовая — 70-80 (кГ/мм2);
  • Плотность стали, удельный вес стали
    • Плотность стали — (7,7-7,9)*103 кг/м3 (приблизительно 7,8*103 кг/м3);
    • Плотность вещества (в нашем случае стали) есть отношение массы тела к его объему (другими словами плотность равна массе единицы объема данного вещества):
    • d=m/V, где m и V — масса и объем тела.
    • За единицу плотности принимают плотность такого вещества, единица объема которого имеет массу, равную единице:
    • в системе СИ это 1 кг/м3, в системе СГС — 1 г/см3, в системе МКСС — 1 тем/м3. Эти единицы связаны между собой соотношением:
    • 1 кг/м3=0,001 г/см3=0,102 тем/м3.
  • Удельный вес стали — (7,7-7,9) г/cм3 (приблизительно 7,8 г/cм3);
    • Удельный вес вещества (в нашем случае стали) есть отношение силы тяжести Р однородного тела из данного вещества (в нашем случае стали) к объему тела. Если обозначить удельный вес буквой γ , то:
    • γ=P/V .
    • С другой стороны, удельный вес можно рассматривать, как силу тяжести единицы объема данного вещества (в нашем случае стали). Удельный вес и плотность связаны таким же соотношением, как вес и масса тела:
    • γ/d=P/m=g.
    • За единицу удельного веса принимают: в системе СИ — 1 н/м3, в системе СГС — 1 дн/см3, в системе МКСС — 1 кГ/м3. Эти единицы связаны между собой соотношением:
    • 1 н/м3=0,0001 дн/см3=0,102 кГ/м3.
    • Иногда используют внесистемную единицу 1 г/см3.
    • Так как масса вещества, выраженная в г, равна его весу, выраженному в Г, то удельный вес вещества (в нашем случае стали), выраженный в этих единицах, численно равен плотности этого вещества, выраженной в системе СГС.
    • Аналогичное численное равенство существует и между плотностью в системе СИ и удельным весом в системе МКСС.

Плотность стали

Наименование Плотность
СИ, кг/м3 СГС, г/см3 МКСС, тем/м3
Сталь 7800 7,8 796

Модули упругости стали и коэффициент Пуассона

Наименование стали Модуль Юнга, кГ/мм2 Модуль сдвига, кГ/мм2 Коэффициент Пуассона
Стали легированные Стали углеродистые 21000 20000-21000 8100 8100 0,25-0,30 0,24-0,28

Величины допускаемых напряжений стали (кГ/мм2)

Наименование стали Допускаемое напряжение
на растяжение на сжатие
Сталь легированная конструкционная в машиностроении 10-40 и выше 10-40 и выше
Сталь (ст. 3) 14 14
Сталь углеродистая конструкционная в машиностроении 16-25 16-25

Свойства некоторых электротехнических сталей

Марка стали Начальная магнитная проницаемость, гс/эрсm Максимальная магнитная проницаемость, гс/эрсm Коэрцитивная сила, эрсm Индукция при 25 эрсm , гс Удельное электрическое сопротивление, ом*мм2/м
Э 31 Э 41 Э 42 Э 45Э 310 250 300 400 6001000 5500 6000 7500 1000030000 0,55 0,45 0,4 0,250,12 15200 14900 14900 1460017800 0,52 0,6 0,6 0,620,5

Нормируемый химический состав углеродистых сталей обыкновенного качества по ГОСТ 380-71

Марка стали Содержание элементов, %
C Mn Si P S
не более
Ст0 Не более 0,23 0,07 0,06
Ст2пс Ст2сп 0,09…0,15 0,25…0,50 0,05…0,07 0,12…0,30 0,04 0,05
Ст3кп Ст3пс Ст3спСт3Гпс 0,14…0,22 0,30…0,60 0,40…0,65 0,40…0,650,80…1,10 не более 0,07 0,05…0,17 0,12…0,30не более 0,15 0,04 0,05
Ст4кп Ст4псСт4сп 0,18…0,27 0,40…0,70 не более 0,07 0,05…0,170,12…0,30 0,04 0,05
Ст5пс Ст5сп 0,28…0,37 0,50…0,80 0,05…0,17 0,12…0,35 0,04 0,05
Ст5Гпс 0,22…0,30 0,80…1,20 не более 0,15 0,04 0,05

Нормируемые показатели механических свойств углеродистых сталей обыкновенного качества по ГОСТ 380-71

Марка стали Предел прочности (временное сопротивление)σв, МПа Предел текучести σт, МПа Относительное удлинение коротких образцов δ5, % Изгиб на 180° при диаметре оправки d
толщина образца s, мм
до 20
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector