Содержание
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:
- 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.
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.
Удельный вес во многом зависит от применяемого метода производства, а также химического состава. На свойства чугуна оказывают воздействие следующие примеси:
- При добавлении в состав серы снижается тугоплавкость и повышается значение жидкотекучести.
- Фосфор позволяет использовать материал для изготовления различных сложных изделий. Стоит учитывать, что за счет добавления в состав фосфора снижается прочность.
- Кремний понижает температуру плавления и существенно улучшает свойства литья.
- Марганец способен повысить прочность и твердость, но неблагоприятно влияет на литейные качества.
Рассматривая чугун, стоит уделить внимание следующей информации:
- Серый чугун марки СЧ10 — самый легкий из всех производимых: 6800 кг/м 3 . С повышением марки также увеличивается и удельная масса.
- Ковкая разновидность этого металла обладает значением 7000 кг/м 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:
- 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.
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 Ссв; 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).
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.