Чему равна плотность чугуна

Довольно большое распространение получил чугун. Как и другие металлы, он обладает довольно большим количеством физико-механических свойств, среди которых можно отметить удельный вес. Этот показатель зачастую берется из технической литературы при производстве самых различных изделий.

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:

1. 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.
2. 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.

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:

1. 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.
2. Ковкий чугун: обладает структурой, которая легко поддается ковке за счет высокой пластичности. Процесс производства предусматривает выполнения отжига.
3. Половинчатый: обладает неоднородной структурой, которая во многом и определяет основные механические качества материала.

Удельный вес во многом зависит от применяемого метода производства, а также химического состава. На свойства чугуна оказывают воздействие следующие примеси:

1. При добавлении в состав серы снижается тугоплавкость и повышается значение жидкотекучести.
2. Фосфор позволяет использовать материал для изготовления различных сложных изделий. Стоит учитывать, что за счет добавления в состав фосфора снижается прочность.
3. Кремний понижает температуру плавления и существенно улучшает свойства литья.
4. Марганец способен повысить прочность и твердость, но неблагоприятно влияет на литейные качества.

Рассматривая чугун, стоит уделить внимание следующей информации:

1. Серый чугун марки СЧ10 — самый легкий из всех производимых: 6800 кг/м 3 . С повышением марки также увеличивается и удельная масса.
2. Ковкая разновидность этого металла обладает значением 7000 кг/м 3 .
3. Высокопрочный имеет значение 7200 км/м 3 .

Плотность металлов, как и других материалов, рассчитывается по особой формуле. Она имеет прямое отношение к удельному весу. Поэтому два этих показателя довольно часто сравнивают между собой.

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:

1. Все металлы разделены на несколько групп.
2. Для каждого материала указывается наименование, а также ГОСТ.
3. В зависимости от температуры плавления указывается значение плотности.
4. 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.

Физические свойства чугуна (плотность, теплофизические и электромагнитные свойства) зависят от состава и структуры, а следовательно, от вида и марки чугуна.

Плотность чугуна.

Пренебрегав сравнительно малым влиянием ряда элементов в обычном чугуне, можно рассчитать плотность чугуна.

где С, S, Р — массовые доли элементов,%;
Сr — массовая доля графита, %;
П — пористость, %;
15 С_св; 2,7 S; 14,5 (Р—0,1) — количество карбидов железа, сульфидов марганца н фосфидной эвтектики соответственно.

Приведенная формула дает вполне удовлетворительные совпадения с экспериментальными данными.

В табл. 1 приведена плотность различных групп чугунов.

Наибольшей плотностью характеризуются белые чугуны, не содержащие свободных графитовых включений, а некоторые легированные чугуны (хромовые, никелевые, хромоникелевые).

Таблица 1. Плотность чугуна

Группа чугуна	Марка чугуна	Структура	Плотность, т/м2
Белый	—	Перлит, карбиды	7,4-7,75
С пластинчатым графитом	СЧ15, СЧ18	Ферритная, ферритноперлитная	6,8-7,2
	СЧ20-СЧ25	Перлитная	7,0-7,3
	СЧ30, СЧ35	Перлитная	7,2-7,4
Высокопрочный с вермикулярным или шаровидным графитом	ВЧ 35-ВЧ 45	Ферритная	7,1-7,2
	ВЧ 60-ВЧ 80	Перлитная	7,2-7,3
	ВЧ 100	Бейнитная	7,2-7,35
Ковкий	КЧ 30-6/КЧ 37-12	Ферритная	7,2-7,24
	КЧ 45-7/КЧ 65-3	Перлитная	7,3-7,5
Легированный	Никелевый с 34-36% Ni	Аустенитная	7,5-7,7
	Никелевый с медью типа ЧН15Д7Х2 — нерезист	—	7,4-7,6
	Хромовый тип ЧХ28, ЧХ32	—	7,3-7,6
	Хромово-никелевый	—	7,6-7,8
	Кремнистый типа С15, С17	Ферритная	6,7-7,0
	Чугун с 12% Mn	—	7,1-7,3
	Алюминиевый: с 5-8% Al типа ЧЮ22Ш — чугаль	—	6,4-6,7
		Ферритная	5,6-6,0

У серых чугунов плотность обычно тем больше, чем выше прочность чугуна.

Высокопрочный чугун при прочих равных условиях (одинаковом содержании кремния, перлита и графита) характеризуется большей плотностью, чем чугун с пластинчатым графитом. Однако во многих случаях эта плотность может оказаться на практике ниже, чем у серых чугунов, вследствие более высокого содержания углерода и кремния или большей ферритизации матрицы.

Большей плотностью также характеризуются аустенитные чугуны, вследствие более плотного строения, особенно при легировании никелем и мелью, плотность которых больше, чем у железа.

При легировании марганцем плотность аустенита несколько понижается. Еще меньше плотность ферритных кремнистых и алюминиевых чугунов.

Во всех случаях на плотность отливок влияет пористость (газовая, усадочная), величина которой колеблется обычно от 0,5 До 1,2% в зависимости от состава чугуна, характера кристаллизации и технологических факторов (эффективности питания, толщины стенки и т. п.), которые, в свою очередь, определяются технологичностью конструкции отливки. Наибольшее значение имеют условия питания, гидростатический напор, под которым происходит затвердевание отливки. Поэтому плотность в верхних частях крупных отливок может быть на 5% меньше, чем в нижних частях, а в центре — на 10% меньше, чем на периферии.

Плотность графитизированного чугуна уменьшается также с увеличением толщины стенки отливки вследствие увеличения степени графитизации и укрупнения графита:

Толщина стенки, мм	10	12,5	25	37
Плотность, т/м 3	7,23	7,14	7,08	7,02

С увеличением жесткости форма Уменьшается предусадочное расширение, а следовательно, и усадочная пористость. Поэтому отливки, полученные в металлические формы, при прочих равных условиях более плотные, чем отливки, изготовленные в песчаных формах.

В нашей проектной организации Вы можете заказать расчет плотности чугуна на основании технологического задания и/или технологической схемы производственного процесса.

Плотность — это физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму.

Плотность чугуна = 7000 — 7300 кг/м3 (при нормальных условиях).

Плотность чугуна может изменяться в зависимости от условий окружающей среды (температура и давление). Точное значение плотности чугуна в зависимости от условий окружающей среды смотрите в справочной литературе.

Рассчитать плотность можно с помощью этой онлайн программы плотности.

На этой странице представлена основная простейшая информация о плотности. Точное значение плотности зависит от температуры и давления. В нашей проектной организации вы можете заказать расчет плотности для любого материала.