Чугун состоит из углерода, железа и некоторых примесей. Это один из главных материалов черной металлургии. Чугун используются при изготовлении предметов быта и коммунального хозяйства, деталей машин и в других отраслях. Его применяют в производстве, ориентируясь и учитывая его свойства и характеристики.
Данная статья как раз и призвана рассказать вам о плотности высокопрочного, жидкого, белого и серого чугуна, его температурах плавления и удельная теплоемкость также будут рассмотрены отдельно.
У чугуна, как и у любого металла, присутствуют следующие свойства: тепловые, физические, механические, гидродинамические, электрические, технологические, химические. Каждые свойства рассмотрим подробнее.
- Это видео рассказывается о структуре и составе чугунных сплавов и зависимости их свойств от определенного состава:
Теплоемкость
Тепловую емкость чугуна определяют с помощью правила смещения. Когда теплоемкость чугуна достигает температурного периода, начало которого начинается с температуры, значение которой больше фазовых превращений и заканчивается на отметке равной температуры плавления, то теплоемкость чугуна принимает значение 0,18 кал/Го С.
Если значение температуры плавления превышает абсолютное значение, то теплоемкость равна 0,23±0,03 кал/Го С. Если происходит процесс затвердения, то тепловой эффект равняется 55±5 кал. Тепловой эффект зависит от количества перлита, когда происходит перлитное превращение. Обычно он принимает значение 21,5±1,5кал/Г.
За величину объемной теплоемкости принимают произведение удельного веса на удельную теплоемкость. Для твердого чугуна эта величина составляет 1 кал/см3*ºС, для жидкого – 1,5 кал/см3*ºС.
Удельная теплоемкость чугуна равна 540 Дж/кг С.
Удельная теплоемкость чугуна и других металлов в виде таблицы
Теплопроводность
В отличие от теплоемкости, теплопроводность не определяется по правилу смещения. Только в случае изменения величины графитизации, на теплопроводность будет влиять состав чугуна.
Температуропроводность
Значение температуропроводности твердого чугуна (при крупных расчетах) может быть принята равной его теплопроводности, а жидкого чугуна – 0, 03 см2*/сек.
О том, какую чугуны имеют температуру плавления, читайте ниже.
Температура плавления
Чугун плавится при температуре 1200ºС. Это значение температуры ниже температуры плавления стали на 300 градусов. При повышенном содержании углерода, этот химический элемент имеет на молекулярном уровне тесную связь с атомами железа.
В процессе плавления чугуна и его кристаллизации углеродная составляющая не может полностью пронизать структурную решетку железа. Вследствие этого материал чугун примеряет на себя свойство хрупкости. Чугун используют для деталей, от которых требуется повышенная прочность. Однако чугун не применяют при изготовлении предметов, на которые будут действовать постоянные динамические нагрузки.
В таблице ниже указана температура плавления чугуна в сравнении с другими металлами.
Температура плавления чугуна и других металлов
Физические характеристики
Масса
Вес материала меняется в зависимости от количества связанного углерода и наличия определенного процента пористости. Удельный вес чугуна при температуре плавления может существенно снижаться в зависимости от наличия в чугуне примесей.
Кроме этого линейное расширение металла и структура чугуна меняется в зависимости от состояния каждого показателя. То есть это зависимые величины.
Удельный вес каждого чугуна отличается в зависимости от вида материала. У серого чугуна удельная масса равна 7,1±0,2 г/см3, у белого — 7,5±0,2 г/см3 , у ковкого — 7,3±0,2 г/см3.
О некоторых физических свойствах чугуна поведает видео ниже:
Объем чугуна, проходя через температуру фазовых превращений, достигает увеличения в 30%. Однако, при нагреве в 500ºС, объем увеличивается на 3%. Росту помогают графитообразующие элементы. Тормозят рост объема карбидообразующие составляющие. Та же росту препятствует нанесение на поверхность гальванических покрытий.
Содержание углерода обычно составляет не менее 2,14%. Благодаря углеродной доле чугун имеет отличную твердость. Однако пластичность и ковкость материала на этом фоне страдают.
О том, какова плотность чугуна, расскажем ниже.
Плотность
Плотность описываемого материала, чугуна, равна 7,2 гр/см3. Если сравнивать с чугуном другие металлы и сплавы, то это значение плотности достаточно высокое.
Благодаря хорошему значению плотности чугун широко применяют для литья разнообразных деталей в промышленности. По этому свойству чугун совсем незначительно уступает некоторым сталям.
Механические особенности
Предел прочности
Предел прочности чугуна при сжатии зависит от структуры самого материала. Составляющие структуры набирают свою прочность вместе с увеличением уровня дисперсности. На предел прочности оказывают сильное влияние количество, величина, распределение и формаграфитных включений. Предел прочности уменьшается на заметную величину, если графитные включения расположены в виде цепочки. Такое расположение уменьшает сплоченность металлической массы.
Предел прочности достигает максимального значения, когда графит принимает сфероидальную форму. Получается такая форма без влияния температуры, но при включении в чугунную массу церия и магния.
- При повышении температуры плавления до 400ºС, предел прочности не изменяется.
- Если температура поднимается выше этого значения, то предел прочности уменьшается.
- Заметим, что при температуре от 100 до 200ºС предел прочности может снижаться на 10-15%.
Пластичность
Пластичность чугуна в большей степени зависит от формы графита, а так же зависят от структуры металлической массы. Если графитные включения имеют сфероидальную форму, то процент удлинения может достигать 30.
- В обычном чугуне серого вида удлинение достигает только десятой доли.
- В отожженном чугуне серого вида удлинение равно 1,5%.
Упругость
Упругость зависит от формы графита. Если графитные включения не менялись, а температура повышалась, то упругость остается при том же значении.
Модуль упругости считается условной величиной, так как он имеет относительное значение и прямо зависит от присутствия графитных включений. Модуль упругости снижается, если увеличивается количество графитных включений. Так же модуль упругости возрастает, если форма включений отдалена от глобулярной формы.
Ударная вязкость
Этот показатель отражает динамические свойства материала. Ударная вязкость чугуна повышается:
- когда форма графитных включений приближена к шаровидной;
- когда содержание феррита увеличивается;
- когда уменьшается содержание графита.
Предел выносливости
Предел выносливости чугуна становится больше, когда увеличивается частота нагружений и становится больше предел прочности.
Гидродинамические свойства
Динамическая вязкость
На процесс влияет значение температуры. Так вязкость становится меньше при прямопропорциональном отношении двух температур (температура проходящего опыты и начала затвердевания).
Поверхностное натяжение
Это показатель равен 900±100 дин/см2. Значение увеличивается при снижении количества углерода и терпит существенные изменения при наличии неметаллических составляющих.
Токсичность
Из чугуна часто изготавливают посуду. Дело в том, что как материал чугун не обладает токсичностью и прекрасно переносит перепады температур.
Электрические характеристики
Электропроводность чугуна оценивают с помощью закона Курнакова. Электросопротивление некоторых видов приведено ниже:
- белый чугун — 70±20 Мк·ои·см.
- серый чугун — 80±40 Мк·ои·см.
- ковкий чугун — 50±20 Мк·ои·см.
По ослабевающему действию на электросопротивление элементы твердого чугуна можно расположить так: первый – кремний, второй – марганец, третий- хром, четвертый — никель, пятый – кобальт.
Технологические особенности
Жидкотекучесть может быть определенная различными методами. Этот показатель зависит от формы и свойств чугуна.
Жидкотекучесть становится больше, когда:
- увеличивается перегрев;
- уменьшается вязкость;
- становится меньше затвердевание.
Так же жидкотекучесть зависит от теплоты плавления и теплоемкости.
Химические свойства
Сопротивление коррозии материала зависит от внешней среды и его структуры. Если рассматривать чугун со стороны убывающего электродного потенциала, то его составляющие имеют следующее расположение: графит-цементит, фосфидная эвтектика-феррит.
Следует отметить, что разность потенциалов между графитом и ферритом равняется 0,56 В. В случае увеличения дисперсности, сопротивление коррозии становится меньше. При сильном уменьшении дисперсности происходит обратное действие, сопротивление коррозии уменьшается. На сопротивление чугуна так же влияют легирующие элементы.
- Так, марганец тормозит процесс графитизации. Выделение графита приостанавливается, в результате чугун приобретает способность отбеливаться.
- Сера ухудшает литейные и механические характеристики.
- Сульфиды в основном образуются в сером чугуне.
- Фосфор улучшает литейные свойства, увеличивает износостойкость и повышает твердость. Однако на этом фоне чугун все же остается хрупким.
- Кремний больше всех влияет на структуру материала. В зависимости от количества кремня получаются белый и ферритный чугун.
Для получения определенных характеристик в чугун часто вводят специальные примеси при его изготовлении. Такие материалы получили название легированные чугуны. В зависимости от добавленного элемента чугуны могут называться алюминиевыми, хромистыми, серными. В основном элементы вводят с целю получить износостойкий, жаропрочный, немагнитный и коррозионностойкий материал.
В данном видео будет приведено сравнение свойств чугуна и стали:
Что тяжелее золото или чугун — ТехПорт
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.
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/см 3
Для быстрого ответа на вопрос: «Что тяжелее — золото или серебро?» — достаточно базовых школьных знаний химии. Тяжелее тот элемент, который находится в таблице Менделеева ниже.
Золото заметно ниже и тяжелее. Au: атомный №79 (атомная масса 196,96654). Ag: атомный №47 (атомная масса 107,8682). И судя по атомному весу, желтый металл тяжелее почти в 2 раза.
Проектирование штампов для горячей штамповки
Характеристики и влияние пробы на вес
Золото и серебро — благородные металлы, ковкие, пластичные, относимые к драгоценным, желтого и серебристо-белого цвета соответственно. Они хорошо подвергаются механической обработке. Au невосприимчив к химическим окислителям, даже самым сильным. Его способна растворить только «царская водка» (смесь кислот).
Установлены и используются отдельные пробы для золота и серебра. Насколько чистый элемент, легко определить по пробе:
- Так, для Au применяются пробы 375, 500, 585, 750, 958 (999 — чистое). Чем выше проба, тем плотнее сплав, соответственно, больше вес. Чем меньше благородного металла в сплаве, тем он легче.
- У серебра считается наиболее низкосортной проба 720, наивысшей — 960. Сплавы разной пробы отличаются визуально. Чем хуже проба, тем меньше узнаваемого блеска, больше не характерной для чистого Ag желтизны.
Золото и серебро интересны своими драгоценными свойствами. Однако они в первую очередь металлы и обладают качествами, сравнимыми с их «собратьями».
Сравнительная таблица золота и серебра с другими Ме, сплавами
| Ме/сплав | Характеристики | |||
| Ат. вес, а.е.м. | T плавл., ºС | Плотность, г/см3 | Твердость по шкале Мооса | |
| Золото | 197 | 1095 | 19,32 | 2,5-3 |
| Серебро | 107,9 | 962 | 10,5 | 2,5-3 |
| Платина | 194,8 | 1768 | 21,45 | 4-4,5 |
| Свинец | 207,19 | 327,4 | 11,337 | 1,5 |
| Чугун | 11501200 | 7,1 | 7,5 | |
| Ртуть | 200,59 | -38,83 | 13,5 | 1,5 (твердая) |
| Медь | 63,54 | 1083 | 8,96 | 3 |
| Железо | 55,85 | 1535 | 7,87 | 4 |
| Сталь | 600-1600 | 7,85 | 4-4,5 |
Ближе всех по совокупности характеристик к золоту и серебру оказывается платина. Тоже относится к благородным металлам, по плотности и атомной массе близка к Au, но более тугоплавка. С Ag платину несколько «роднит» серебристо-белый цвет.
Кроме сплавов — чугуна и стали — представленные металлы относятся к группе переходных. Исключение составляет свинец — он из группы легких Ме. Лишь два металла из перечня встречаются в живых организмах — это железо (кровь) и медь (печень).
Практически всегда для получения чистого вещества его необходимо выделять из окислов или солей, заниматься переработкой руд. И только Au способен «явить себя» в чистом виде, встречаясь в форме самородков или песка. Самый тяжелый из сравниваемых металлов — золото.
Также далее смотрите интересный видеоролик о том, как можно отличить золото и серебро от других металлов.
Ведущий ролик для гриндера своими руками
Заключение
На сколько Au тяжелее Ag, можно увидеть наглядно, если сравнить килограммовые слитки этих металлов. Они будут занимать очевидно разный объем. Желтый элемент настолько «жестче» по показателям плотности, что его слиток будет по размерам заметно меньше. 1 кг золота — это примерно 50 см3, в то время как серебру потребуется где-то 95 см3.
И наоборот — при одинаковом объеме Au весит гораздо больше. И даже несколько граммов драгоценных металлов в сравнении разительно отличаются по объему. Для этого достаточно сравнить драгоценные ювелирные изделия одного веса.
Уникальные потребительские и промышленные свойства золота и серебра обязаны именно химико-физическим свойствам металлов. Вкупе с эстетическими качествами драгоценные элементы являются самым популярными и желанными приобретениями и вложениями.
Таблица 3. Удельные веса некоторых лакокрасочных материалов
К оглавлению
Масса чугунной трубы и другие технические характеристики
Плотность чугуна (м3 и г, см3) кг/дм3 и г/см3. Удельная плотность чугуна СЧ15 и ВЧ40, жидкого и ковкого твердого, ДМ3 и ЧХ1, ЧХ16 и СЧ18.
Таблица удельного веса чугуна
Так как, чугун является сложным материалом, рассчитать его удельный вес в полевых условиях самостоятельно не представляется возможным. Эти вычисления проводят в специальных химических лабораториях. Однако, при этом его средний удельный вес известен. Этот параметр составляет: для серого чугуна от 6,6 до 7,8 г/см3, для белого от 7,0 до 7,8 г/см3.
Для упрощения подсчетов ниже представлена таблица с значениями таких параметров, как вес чугуна, удельный вес чугуна, а также эти значения в зависимости от единиц исчисления.
| Материал | Удельный вес (г/см3) | Вес 1 м3 (кг) |
| Чугун белого типа | От 7 до 7,8 | От 7000 до 7800 |
| Чугун серого типа | От 6,6 до 7,8 | От 6600 до 7800 |
Источник: http://naruservice.com/articles/ves-chuguna
| Наименование материала, марка | Плотность ρ, кг/м 3 |
| Алюминий | 2700 |
| Бериллий | 1840 |
| Ванадий | 6500-7100 |
| Висмут | 9800 |
| Вольфрам | 19300 |
| Галлий | 5910 |
| Гафний | 13090 |
| Германий | 5330 |
| Золото | 19320 |
| Индий | 7360 |
| Иридий | 22400 |
| Кадмий | 8640 |
| Кобальт | 8900 |
| Кремний | 2550 |
| Литий | 530 |
| Магний | 1740 |
| Медь | 8940 |
| Молибден | 10300 |
| Марганец | 7200-7400 |
| Натрий | 970 |
| Никель | 8900 |
| Олово | 7300 |
| Палладий | 12000 |
| Платина | 21200-21500 |
| Рений | 21000 |
| Родий | 12480 |
| Ртуть | 13600 |
| Рубидий | 1520 |
| Рутений | 12450 |
| Свинец | 11370 |
| Серебро | 10500 |
| Талий | 11850 |
| Тантал | 16600 |
| Теллур | 6250 |
| Титан | 4500 |
| Хром | 7140 |
| Цинк | 7130 |
| Цирконий | 6530 |
Это интересно: Пирометры для измерения температуры бесконтактным методом
Источник: http://metallvsegda.ru/metally/tablitsa-plotnosti-metallov-kg-m3-kakova-plotnost-chuguna.html
Калькуляторы по физике
Решение задач по физике, подготовка к ЭГЕ и ГИА, механика термодинамика и др.
Калькуляторы по физике
|
Источник: http://calc.ru/624.html
Источник: http://metallvsegda.ru/metally/tablitsa-plotnosti-metallov-kg-m3-kakova-plotnost-chuguna.html Физика 7,8,9,10,11 класс, ЕГЭ, ГИА |
||||||||||||||||||||||||
| Основная информация по курсу физики для обучения и подготовки в экзаменам, ГВЭ, ЕГЭ, ОГЭ, ГИА | ||||||||||||||||||||||||
| Физика 7,8,9,10,11 класс, ЕГЭ, ГИА |
Источник: http://calc.ru/624.html
МаркировкаМеталлургические комбинаты производят несколько марок этого материала. Его маркировку осуществляют следующим образом. Две буквы в начале аббревиатуры обозначают тип чугуна, маркировка серого чугуна начинается с СЧ, цифры, которые расположены после букв, говорят о пределе прочности во время растяжения
Источник: http://SevenTools.ru/faq/legirovannyj-chugun-primenenie.html Характеристики чугунных радиаторов отопления: сколько весит одна секция, размер, плюсы и минусы
Свойства чугуна Содержание углерода в составе придает сплаву повышенной твердости, снижая при этом вязкость и пластичность. Углерод может применятся двух типов: графита и цементита. Чугуны содержат примеси постоянного типа, такие как марганец, кремний, фосфор и сера, а также, редко, элементы легирующего типа, такие как никель, алюминий, хром, ванадий и другие. Свойства и характеристикиПлотность чугуна колеблется в пределах от 6800 до 7200 г/см 2. Из-за присутствия графита она значительно меньше, чем плотность стали — примерно на 8—10%. Плотность также зависит от содержания магния, кремния и углерода. Интересные факты о чугунеИнтересная информация о чугуне заключается в следующем:
Актуальность чугунаСо времени получения первого железоуглеродистого сплава прошло не менее полутора тысяч лет. Казалось бы, новейшие технологии научно-технического прогресса должны были полностью вытеснить его. Но нет. Плотность твердых веществ |
| Плотность твердых веществ, определение плотности твердого вещества и твердого тела,таблица плотности твердых веществ. |
| Плотность твердых веществ. |
Источник: http://calc.ru/624.html
Когда необходимо знать, сколько весит трубные стройматериалы
Расчет веса необходим:
- – для определения объема покупки (трубные стройматериалы продаются не метрами, а тоннами);
- – для определения грузоподъемности автомобиля или стоимости перевозки;
- – для определения грузоподъемности крана или погрузчика;
- – для расчета трудозатрат на одну смену;
- – для расчета количества соединительных и крепежных элементов, подвесов, опор (они должны выдерживать массу транспортируемой среды и массу трубопровода).
Если вес канализационной чугунной трубы определить неверно, то при перевозде может случиться авария, во время поднятия на высоту могут разорваться тросы или стропы, перевернуться погрузчик или кран, во время эксплуатации могут изкривиться опоры и балки, оборваться подвески.
Источник: http://elton-zoloto.ru/metally-i-splavy/skolko-vesit-1-kub-chuguna.html
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Таблицы плотности металлов и сплавов
| Наименование материала, марка | Плотность ρ, кг/м3 |
| Алюминий | 2700 |
| Бериллий | 1840 |
| Ванадий | 6500-7100 |
| Висмут | 9800 |
| Вольфрам | 19300 |
| Галлий | 5910 |
| Гафний | 13090 |
| Германий | 5330 |
| Золото | 19320 |
| Индий | 7360 |
| Иридий | 22400 |
| Кадмий | 8640 |
| Кобальт | 8900 |
| Кремний | 2550 |
| Литий | 530 |
| Магний | 1740 |
| Медь | 8940 |
| Молибден | 10300 |
| Марганец | 7200-7400 |
| Натрий | 970 |
| Никель | 8900 |
| Олово | 7300 |
| Палладий | 12000 |
| Платина | 21200-21500 |
| Рений | 21000 |
| Родий | 12480 |
| Ртуть | 13600 |
| Рубидий | 1520 |
| Рутений | 12450 |
| Свинец | 11370 |
| Серебро | 10500 |
| Талий | 11850 |
| Тантал | 16600 |
| Теллур | 6250 |
| Титан | 4500 |
| Хром | 7140 |
| Цинк | 7130 |
| Цирконий | 6530 |
Особенности применяемой таблицы
Для того чтобы рассчитать вес будущего изделия, которое будет получено из чугуна, следует знать его размеры и показатель плотности. Линейные размеры определяются для того, чтобы рассчитать объем. Применяется расчетный метод определения веса изделия в том случае, когда нет возможности провести его взвешивание.
Рассматривая методические таблицы, стоит уделить внимание таким моментам:
- Все металлы разделены на несколько групп.
- Для каждого материала указывается наименование, а также ГОСТ.
- В зависимости от температуры плавления указывается значение плотности.
- Для определения физического значения удельной плотности в килограммах или других изменениях проводится перевод единиц изменения. К примеру, если нужно перевести граммы в килограммы, то проводится умножение табличного значения на 1000.
Определение удельного веса зачастую делается в специальных лабораториях. Это значение редко используется при проведении реальных расчетов во время изготовления изделий или строительства сооружений.
Плотность черных металлов
| Наименование материала, марка | Плотность ρ, кг/м3 |
| Сталь 10 ГОСТ 1050-88 | 7856 |
| Сталь 20 ГОСТ 1050-88 | 7859 |
| Сталь 40 ГОСТ 1050-88 | 7850 |
| Сталь 60 ГОСТ 1050-88 | 7800 |
| С235-С375 ГОСТ 27772-88 | 7850 |
| Ст3пс ГОСТ 380-2005 | 7850 |
| Чугун ковкий КЧ 70-2 ГОСТ 1215-79 | 7000 |
| Чугун высокопрочный ВЧ35 ГОСТ 7293-85 | 7200 |
| Чугун серый СЧ10 ГОСТ 1412-85 | 6800 |
| Чугун серый СЧ20 ГОСТ 1412-85 | 7100 |
| Чугун серый СЧ30 ГОСТ 1412-85 | 7300 |
Таблица удельного веса чугуна
Так как, чугун является сложным материалом, рассчитать его удельный вес в полевых условиях самостоятельно не представляется возможным. Эти вычисления проводят в специальных химических лабораториях. Однако, при этом его средний удельный вес известен. Этот параметр составляет: для серого чугуна от 6,6 до 7,8 г/см3, для белого от 7,0 до 7,8 г/см3.
Неорганические полимеры: примеры и области применения
Для упрощения подсчетов ниже представлена таблица с значениями таких параметров, как вес чугуна, удельный вес чугуна, а также эти значения в зависимости от единиц исчисления. Удельный вес и вес 1 м3 чугуна в зависимости от единиц измерения
| Материал | Удельный вес (г/см3) | Вес 1 м3 (кг) |
| Чугун белого типа | От 7 до 7,8 | От 7000 до 7800 |
| Чугун серого типа | От 6,6 до 7,8 | От 6600 до 7800 |
Плотность нержавеющих сталей
| Наименование материала, марка | Плотность ρ, кг/м3 |
| 04Х18Н10 | 7900 |
| 08Х13 | 7700 |
| 08Х17Т | 7700 |
| 08Х20Н14С2 | 7700 |
| 08Х18Н10 | 7900 |
| 08Х18Н10Т | 7900 |
| 08Х18Н12Т | 7950 |
| 08Х17Н15М3Т | 8100 |
| 08Х22Н6Т | 7600 |
| 08Х18Н12Б | 7900 |
| 10Х17Н13М2Т | 8000 |
| 10Х23Н18 | 7950 |
| 12Х13 | 7700 |
| 12Х17 | 7700 |
| 12Х18Н10Т | 7900 |
| 12Х18Н12Т | 7900 |
| 12Х18Н9 | 7900 |
| 15Х25Т | 7600 |
Определение и характеристика плотности
Плотность — физическая величина, определяющая соотношение массы к объему. Подобным физико-механическим показателем характеризуются практически все материалы. Стоит учитывать, что соответствующий показатель плотности алюминия, меди и чугуна существенно отличаются.
Рассматриваемое физико-механическое качество определяет:
- Некоторые физико-механические свойства. В большинстве случаев повышение плотности связано с уменьшением зернистости структуры. Чем меньше расстояние между отдельными частицами, тем более прочная образуется связь между ними, повышается твердость и снижается пластичность.
- С уменьшением расстояния между частицами увеличивается их количество и вес материала. Поэтому при создании автомобилей, самолетов и другой техники выбирается материал, который обладает легкостью и достаточной прочностью. Например, плотность алюминия кг м3 составляет около 2 700, в то время как плотность металла кг м3 более, чем в два раза больше.
Существуют специальные таблицы плотности металлов, в которых указывается рассматриваемый показатель для стали и цветных сплавов, а также чугуна.
Плотность сплавов цветных металлов
| Наименование материала, марка | Плотность ρ, кг/м3 |
| АЛ1 | 2750 |
| АЛ2 | 2650 |
| АЛ3 | 2700 |
| АЛ4 | 2650 |
| АЛ5 | 2680 |
| АЛ7 | 2800 |
| АЛ8 | 2550 |
| АЛ9 (АК7ч) | 2660 |
| АЛ11 (АК7Ц9) | 2940 |
| АЛ13 (АМг5К) | 2600 |
| АЛ19 (АМ5) | 2780 |
| АЛ21 | 2830 |
| АЛ22 (АМг11) | 2500 |
| АЛ24 (АЦ4Мг) | 2740 |
| АЛ25 | 2720 |
| Б88 | 7350 |
| Б83 | 7380 |
| Б83С | 7400 |
| БН | 9500 |
| Б16 | 9290 |
| БС6 | 10050 |
| БрАмц9-2Л | 7600 |
| БрАЖ9-4Л | 7600 |
| БрАМЖ10-4-4Л | 7600 |
| БрС30 | 9400 |
| БрА5 | 8200 |
| БрА7 | 7800 |
| БрАмц9-2 | 7600 |
| БрАЖ9-4 | 7600 |
| БрАЖМц10-3-1,5 | 7500 |
| БрАЖН10-4-4 | 7500 |
| БрБ2 | 8200 |
| БрБНТ1,7 | 8200 |
| БрБНТ1,9 | 8200 |
| БрКМц3-1 | 8400 |
| БрКН1-3 | 8600 |
| БрМц5 | 8600 |
| БрОФ8-0,3 | 8600 |
| БрОФ7-0,2 | 8600 |
| БрОФ6,5-0,4 | 8700 |
| БрОФ6,5-0,15 | 8800 |
| БрОФ4-0,25 | 8900 |
| БрОЦ4-3 | 8800 |
| БрОЦС4-4-2,5 | 8900 |
| БрОЦС4-4-4 | 9100 |
| БрО3Ц7С5Н1 | 8840 |
| БрО3Ц12С5 | 8690 |
| БрО5Ц5С5 | 8840 |
| БрО4Ц4С17 | 9000 |
| БрО4Ц7С5 | 8700 |
| БрБ2 | 8200 |
| БрБНТ1,9 | 8200 |
| БрБНТ1,7 | 8200 |
| ЛЦ16К4 | 8300 |
| ЛЦ14К3С3 | 8600 |
| ЛЦ23А6Ж3Мц2 | 8500 |
| ЛЦ30А3 | 8500 |
| ЛЦ38Мц2С2 | 8500 |
| ЛЦ40С | 8500 |
| ЛС40д | 8500 |
| ЛЦ37Мц2С2К | 8500 |
| ЛЦ40Мц3Ж | 8500 |
| 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 |
| ЛМц58-2 | 8400 |
| ЛМцА57-3-1 | 8100 |
| Л60, Л63 | 8400 |
| ЛС59-1 | 8450 |
| ЛЖС58-1-1 | 8450 |
| ЛС63-3, ЛМц58-2 | 8500 |
| ЛЖМц59-1-1 | 8500 |
| ЛАЖ60-1-1 | 8200 |
| Мл3 | 1780 |
| Мл4 | 1830 |
| Мл5 | 1810 |
| Мл6 | 1760 |
| Мл10 | 1780 |
| Мл11 | 1800 |
| Мл12 | 1810 |
| МА1 | 1760 |
| МА2 | 1780 |
| МА2-1 | 1790 |
| МА5 | 1820 |
| МА8 | 1780 |
| МА14 | 1800 |
| Копель МНМц43-0,5 | 8900 |
| Константан МНМц40-1,5 | 8900 |
| Мельхиор МнЖМц30-1-1 | 8900 |
| Сплав МНЖ5-1 | 8700 |
| Мельхиор МН19 | 8900 |
| Сплав ТБ МН16 | 9020 |
| Нейзильбер МНЦ15-20 | 8700 |
| Куниаль А МНА13-3 | 8500 |
| Куниаль Б МНА6-1,5 | 8700 |
| Манганин МНМц3-12 | 8400 |
| НК 0,2 | 8900 |
| НМц2,5 | 8900 |
| НМц5 | 8800 |
| Алюмель НМцАК2-2-1 | 8500 |
| Хромель Т НХ9,5 | 8700 |
| Монель НМЖМц28-2,5-1,5 | 8800 |
| ЦАМ 9-1,5Л | 6200 |
| ЦАМ 9-1,5 | 6200 |
| ЦАМ 10-5Л | 6300 |
| ЦАМ 10-5 | 6300 |
Химический состав
Этот металл представляет собой сплав железа и углерода, который содержит небольшое количество примесей. Процентное содержание железа достигает уровня более 90%. А также присутствуют кремний, фосфор, марганец и сера. Углерода — не менее 2,14%. Он определяет свойства всего соединения.
Роль углерода
Прежде всего углерод даёт твёрдость. Именно углерод формирует прочностные характеристики сплаву, который является отличным материалом для литейного производства. Но он же снижает пластичность и ковкость.
Поэтому твёрдый, но хрупкий металл имеет ограниченную область применения. В основном это металлургия, машиностроение, автомобилестроение, производство тяжёлой специальной техники, коммунальное хозяйство и промышленный дизайн.
В составе чугуна углерод присутствовать в разных формах: как цементит (Fe 3 C), или графит (пластинчатый, сферического, хлопьевидный). Графит в значительной степени определяет свойства этого материала, который в настоящее время подразделяется на следующие виды:
- Серый.
- Высокопрочный.
- Ковкий.
- Белый.
- Половинчатый.
Влияние примесей на характеристики металла
Промышленный чугун содержит примеси. Эти примеси сильно сказываются на свойствах, характеристиках и структуре чугуна.
- Так, марганец тормозит процесс графитизации. Выделение графита приостанавливается, в результате чугун приобретает способность отбеливаться.
- Сера ухудшает литейные и механические характеристики.
- Сульфиды в основном образуются в сером чугуне.
- Фосфор улучшает литейные свойства, увеличивает износостойкость и повышает твердость. Однако на этом фоне чугун все же остается хрупким.
- Кремний больше всех влияет на структуру материала. В зависимости от количества кремня получаются белый и ферритный чугун.
Для получения определенных характеристик в чугун часто вводят специальные примеси при его изготовлении. Такие материалы получили название легированные чугуны. В зависимости от добавленного элемента чугуны могут называться алюминиевыми, хромистыми, серными. В основном элементы вводят с целю получить износостойкий, жаропрочный, немагнитный и коррозионностойкий материал.
В данном видео будет приведено сравнение свойств чугуна и стали:
Тепловые свойства чугуна
У чугуна, как и у любого металла, присутствуют следующие свойства: тепловые, физические, механические, гидродинамические, электрические, технологические, химические. Каждые свойства рассмотрим подробнее.
Это видео рассказывается о структуре и составе чугунных сплавов и зависимости их свойств от определенного состава:
Теплоемкость
Тепловую емкость чугуна определяют с помощью правила смещения. Когда теплоемкость чугуна достигает температурного периода, начало которого начинается с температуры, значение которой больше фазовых превращений и заканчивается на отметке равной температуры плавления, то теплоемкость чугуна принимает значение 0,18 кал/Го С.
Если значение температуры плавления превышает абсолютное значение, то теплоемкость равна 0,23±0,03 кал/Го С. Если происходит процесс затвердения, то тепловой эффект равняется 55±5 кал. Тепловой эффект зависит от количества перлита, когда происходит перлитное превращение. Обычно он принимает значение 21,5±1,5кал/Г.
Силикон. Виды и применение. Свойства и особенности. Плюсы
За величину объемной теплоемкости принимают произведение удельного веса на удельную теплоемкость. Для твердого чугуна эта величина составляет 1 кал/см 3 *ºС, для жидкого – 1,5 кал/см 3 *ºС.
Удельная теплоемкость чугуна и других металлов в виде таблицы
Теплопроводность
В отличие от теплоемкости, теплопроводность не определяется по правилу смещения. Только в случае изменения величины графитизации, на теплопроводность будет влиять состав чугуна.
Температуропроводность
Значение температуропроводности твердого чугуна (при крупных расчетах) может быть принята равной его теплопроводности, а жидкого чугуна – 0, 03 см 2* /сек.
О том, какую чугуны имеют температуру плавления, читайте ниже.
Температура плавления
Чугун плавится при температуре 1200ºС. Это значение температуры ниже температуры плавления стали на 300 градусов. При повышенном содержании углерода, этот химический элемент имеет на молекулярном уровне тесную связь с атомами железа.
В процессе плавления чугуна и его кристаллизации углеродная составляющая не может полностью пронизать структурную решетку железа. Вследствие этого материал чугун примеряет на себя свойство хрупкости. Чугун используют для деталей, от которых требуется повышенная прочность. Однако чугун не применяют при изготовлении предметов, на которые будут действовать постоянные динамические нагрузки.
В таблице ниже указана температура плавления чугуна в сравнении с другими металлами.
Температура плавления чугуна и других металлов
Распространение и применение чугуна
Чугун стал обширно применяться много лет назад. Это связано с тем, что материал довольно прост в производстве и обладает довольно привлекательными эксплуатационными качествами. Выделяют следующие разновидности этого материала:
- Высокопрочный: применяется при производстве изделий, которые должны обладать повышенной прочностью. Получается подобная структура за счет добавления в состав примеси магния. Отличается высокой устойчивостью к изгибу и другому воздействию, не связанному с переменными нагрузками.
- Ковкий чугун: обладает структурой, которая легко поддается ковке за счет высокой пластичности. Процесс производства предусматривает выполнения отжига.
- Половинчатый: обладает неоднородной структурой, которая во многом и определяет основные механические качества материала.
Загрузка...
