Удельный объем — объем единицы веса данного вещества. Размерность: м 3 /кГ Величина, обратная удельному объему, есть удельный вес. Размерность: кг/м 3 Кроме удельного объема, состояние тела может характеризоваться молярным объемом = удельному объему х μ, где μ — молекулярный вес вещества.
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.
Определение удельного веса металла
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
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.
Читать также: Ремонт китайского паяльника с регулятором температуры
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.
Читать также: Формулы сопротивления проводника при параллельном соединении
Чугун — это один из распространённых и хорошо изученных сплавов в металлургии. Давно известный человеку и простой в изготовлении этот материал находит применение во всех отраслях народного хозяйства. На первый взгляд, он не покажется особо ценным: твёрдый, но хрупкий металл нельзя использовать так же, как сталь. Но объем его выплавки до сих пор весьма значителен.
Историческая справка
Выплавка чугуна уже достаточно давно известна человеку. Первые упоминания о сплаве датируются шестым веком до нашей эры.
В Китае в древние времена получали чугун с довольно низкой температурой плавления. В Европе чугун стали получать примерно в 14 веке, когда впервые начали использовать доменные печи. На тот момент такое чугунное литье шло на производство оружия, снарядов, деталей для строительства.
На территории России производство чугуна активно началось в 16 столетии и далее быстро расширялось. Во времена Петра I Российская империя по объему производства чугуна смогла обойти все государства мира, однако уже через сто лет начала снова сдавать свои позиции на рынке черной металлургии.
Чугунное литье использовалось для создания разнообразных художественных произведений ещё в эпоху Средневековья. В частности, в 10 веке китайские мастера отлили поистине уникальную фигуру льва, вес которого превысил 100 тонн. Начиная с 15 века на территории Германии, а после и в других странах литье из чугуна получило широчайшее распространение. Из него делали оградки, решетки, парковые скульптуры, садовую мебель, надгробия.
В последние годы 18 века чугунное литье максимально задействовано в архитектуре России. А 19 столетие так и вообще прозвали «чугунным веком», так как сплав очень активно использовался в зодчестве.
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:
Виды чугуна
В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:
- Самым распространённым является серый чугун. Он имеет высокую прочность, малую усадку, низкую температуру кристаллизации, хорошо обрабатывается. Из него получаются качественные корпуса и детали для машиностроения (поршни, цилиндры, корпуса котлов и запорной арматуры). А также хорошо себя зарекомендовали чугунные детали, работающие с безударной нагрузкой: станины станочного парка, различные валы и шкивы. Содержание углерода — от 2,4 до 3,8%. Маркировка — СЧ.
- Высокопрочный чугун (ВЧ) получают с помощью специальной термообработки и добавлению присадок (легирование). Графит в нём имеет шаровидную форму и при плавке соединяется с элементами кристаллической решётки железа. Это даёт улучшение механических свойств, что позволяет изготовить надёжные коленчатые валы, крышки цилиндров, литые трубы и отопительные приборы. По своим характеристикам этот вид приближается к некоторым маркам стали.
- Ковкий чугун идёт на изготовление художественных изделий, металлического декора, но главным образом на производство коллекторов и производство деталей сельхозтехники и автомобилей, которым приходится работать в сложных условиях. Наряду с другими, он используется в электротехнической промышленности. Этот сплав представляет собой разновидность белого.
- Белый чугун. Назван так из-за характерного белого цвета в месте разломов. Содержит около трёх процентов углерода в виде карбида и цементита. Хрупок и ломок, поэтому применяется при изготовлении деталей, не подвергающихся особым нагрузкам.
- Переходной стадией между СЧ (серым) и БЧ (белым) является половинчатый чугун. В нём графит и карбид присутствуют в равных долях, при общем содержании углерода 3,5—4,15%. Материал применяется при производстве деталей, работающих в условиях трения.
Читать также: Узо и автомат последовательность установки
Главная
Какая плотность чугуна? Вопрос, как ни странно это может показаться, волнует многих людей. Зачем нужно узнать плотность чугуна? Обычно для расчетов веса какого-то изделия из чугуна. Если есть геометрические размеры и известна плотность чугуна, то рассчитать вес не сложно. Заковырка заключается в том, что плотность у чугуна разная и сильно зависит от марки чугуна. В принципе плотность чугуна можно узнать из справочной литературы. Однако пользоваться ей не слишком удобно, поэтому мы привели тут данные по плотности серого чугуна. Надеемся, что вам пригодится эта информация Вы можете узнать на нашем сайте и значения плотности для других видов чугуна. Так в частности, мы приводим значение плотности чугуна для следующих видов чугуна: белый чугун, серый чугун, высокопрочный чугун, ковкий чугун, легированный чугун и чугун пирофераль – алюминиевый чугун ЗДЕСЬ.
Плотность чугуна. Подраздел: плотность серого чугуна.
Таблица 2. Плотность чугуна серого или плотность чугуна марок СЧ.
Плотность серого чугуна марок СЧ15, СЧ18 равняется 6.8 – 7.2 тонн в метре кубическом чугуна.
Плотность серого чугуна марок СЧ20 – СЧ25 равняется 7.0 – 7.3 тонн в метре кубическом чугуна.
Плотность серого чугуна марок СЧ30, СЧ35 равняется 7.2 – 7.4 тонн в метре кубическом чугуна.
Свойства и характеристики
Плотность 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.
Модификаторы могут значительно увеличить плотность, которая повышает антикоррозионную стойкость материала. Эта особенность учитывается при изготовлении канализационных труб, крышек люков и пр.
Удельный вес чугуна во многом зависит от способа выплавки и применяемых модификаторов. Даже в изделии (болванке) показатели удельного веса в верхней и нижней её части разнятся на несколько процентов. Немаловажно содержание графита и условия первичной кристаллизации металла. Среднее значение варьируется в пределах от 7,1 до 7,5 г/см 2.
Другие характеристики, такие как масса чугуна в изделии, пластичность зависят от технологии производства. Неизменной остаётся теплопроводность — 1200 градусов Цельсия.
Интересные факты о чугуне
Интересная информация о чугуне заключается в следующем:
- Не встречается в природе, это сплав.
- Впервые получен китайцами.
- В обороте, некоторое время ходили чугунные монеты.
- В Россию, технология производства, попала через мастеров Золотой Орды.
- Англичане построили чугунный мост в XVIII веке.
- Главный мировой производитель — КНР.
- Предметы домашнего обихода (сковороды, кастрюли, утюги) с незначительными изменениями используются многие столетия.
Актуальность чугуна
Со 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.
Простой и надёжный, чугун и сейчас незаменим во многих сферах деятельности человека. И в отдельных случаях его предпочитают новым, более «продвинутым» материалам.
Чугунная ванна может быть показателем хорошего материального положения у представителя среднего класса. Кованая ограда особняка характеризует хозяина не только, как богача, но и как человека с определённым художественным вкусом. А знаменитое каслинское литье ставится искусствоведами в один ряд с лучшими образцами художественного ваяния.
Производство
Чугун
Технология промышленного извлечения железа из железосодержащего сырья и получение чугуна достаточно трудоёмкая и сложная. Нет смысла описывать все химические и технологические процессы и углубляться в терминологию. Изучить вопрос можно при желании в источниках по металлургии.
Чугун выплавляют из магнитного, красного, бурого железняка, на металлургических комбинатах, в специальных доменных печах. Топливом служит кокс, который частично могут заменять мазутом или газом.
Руда проходит предварительную подготовку, прежде чем попасть в доменную печь. Помимо руды и топлива, для плавки используют флюсы – известняки, необходимые для образования шлака и удаления серы из расплава.
Методы подготовки зависят от качества руды – это дробление, сортировка, окусковывание, обогащение и другие.
Пройдя все сложные процессы, руда превращается в шихту, которая непрерывно загружается в доменную печь.
Через фурмы в нижней части подается раскаленный воздух, обогащенный кислородом и природный газ, который сгорает под воздействием высоких температур, образуя диоксид кислорода. Поднимаясь выше, газ соединяется с кислородом и с еще не сгоревшим углеродом, преобразуясь в угарный газ СО. Он вступает в реакцию с оксидами железа, «отбирая» у них кислород.
В результате образуется почти чистый металл. Расплавленная чугунная масса стекает в горн. Несгораемые остатки также стекают вниз.
Готовый чугун сливают через определенные промежутки времени в специальные ковши.
Пока в печи идет процесс плавки, отверстие, через которое выпускают чугун, забивают специальной пробкой из тугоплавкой массы. Чтобы выпустить металл, в пробке пробивают отверстие. По специальным каналам в полу цеха поток расплавленного металла течет «красным сливом».
Жидкий шлак также выпускают из печи по другому каналу.
С каждой плавки берется проба. Металл заливают в специальную форму и делают анализ. Все процессы автоматизированы. За ними следят операторы.
А простому обывателю домна представляется гигантской пробиркой, в которой происходит «таинство» превращения железной руды в чугун.
