Чугун: виды, марки, плотность, удельный вес и масса

В первой таблице представлены плотности чистых металлов: алюминий, медь, никель, молибден и др. Скачать таблицу можно по этой ссылке

Во второй таблице представлены плотности сталей, чугунов и некоторых цветных сплавов, в т.ч. алюминиевых медных, титановых сплавов и т.д. Скачать таблицу с плотностями сталей, чугунов и цветных сплавов можно по этой ссылке

Плотность — это физическая величина, которая определяет отношение массы тела к занимаемому этим телом объему. Различают истинную плотность, которая не учитывает пустоты в теле и удельную плотность, которая рассчитывается, как отношение массы тела к его реальному объему

Таблица 1 — Плотности металлов

Металл Плотность, г/см3
Алюминий 2,7
Ванадий 6,11
Висмут 9,8
Вольфрам 19,3
Железо 7,8
Золото 19,3
Кобальт 8,8
Кремний 2,3
Магний 1,74
Медь 8,93
Молибден 10,2
Никель 8,91
Ниобий 8,4
Олово 7,29
Свинец 11,35
Серебро 10,5
Тантал 16,6
Титан 4,5
Хром 7,2
Цинк 7,13

Таблица 2 — Плотности сталей, чугунов и некоторых цветных сплавов

Марка сплава Плотность, г/см3
Плотность некоторых конструкционных сталей
10 7,85
60 7,8
30ХГС 7,85
45Х 7,82
Плотность некоторых инструментальных сталей
У8 7,84
Р9К10 8,3
Х12М 7,7
Плотность сплавов чугуна
СЧ10 6,8
СЧ35 7,4
ЧВГ30 7,0
Плотность нержавеющих и коррозионостойких сталей
08Х18Н10 7,9
08Х13 7,76
20Х13 7,67
95Х18 7,75
Плотность некоторых алюминиевых сплавов
АЛ6 2,75
АК12 2,65
АК7ч 2,66
Д16 2,77
АК4-1 2,8
Плотность бронзовых сплавов
БрО10 8,8
БрС30 9,54
БрБ2 8,2
Плотность некоторых медно-никелевых сплавов
ВТ20 4,45
ОТ4 4,55
ВТ1-0 4,5

Таблица плотности ρ материалов г/см3 (кг/дм3) и коэффициентов К = ρ/7.85*

* Согласно данным справочника П.М. Поливанов, Е.П. Поливанова. Таблицы для расчета массы деталей и материалов: Справочник. 13-е издание, 2019 г. (переработанное в соответсвие с ГОСТами).

Наименование группы Наименование материала, марка ρ К
ЧИСТЫЕ МЕТАЛЛЫ

Чистые металлы
Алюминий 2,7 0,34
Бериллий 1,84 0,23
Ванадий 6,5-7,1 0,83-0,90
Висмут 9,8 1,24
Вольфрам 19,3 2,45
Галлий 5,91 0,75
Гафний 13,09 1,66
Германий 5,33 0,68
Золото 19,32 2,45
Индий 7,36 0,93
Иридий 22,4 2,84
Кадмий 8,64 1,10
Кобальт 8,9 1,13
Кремний 2,55 0,32
Литий 0,53 0,07
Магний 1,74 0,22
Медь 8,94 1,14
Молибден 10,3 1,31
Марганец 7,2-7,4 0,91-0,94
Натрий 0,97 0,12
Никель 8,9 1,13
Олово 7,3 0,93
Палладий 12,0 1,52
Платина 21,2-21,5 2,69-2,73
Рений 21,0 2,67
Родий 12,48 1,58
Ртуть 13,6 1,73
Рубидий 1,52 0,19
Рутений 12,45 1,58
Свинец 11,37 1,44
Серебро 10,5 1,33
Талий 11,85 1,50
Тантал 16,6 2,11
Теллур 6,25 0,79
Титан 4,5 0,57
Хром 7,14 0,91
Цинк 7,13 0,91
Цирконий 6,53 0,82
СПЛАВЫ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Алюминиевые сплавы
литейные
АЛ1 2,75 0,35
АЛ2 2,65 0,34
АЛ3 2,70 0,34
АЛ4 2,65 0,34
АЛ5 2,68 0,34
АЛ7 2,80 0,36
АЛ8 2,55 0,32
АЛ9 (АК7ч) 2,66 0,34
АЛ11 (АК7Ц9) 2,94 0,37
АЛ13 (АМг5К) 2,60 0,33
АЛ19 (АМ5) 2,78 0,35
АЛ21 2,83 0,36
АЛ22 (АМг11) 2,50 0,32
АЛ24 (АЦ4Мг) 2,74 0,35
АЛ25 2,72 0,35
Баббиты оловянные и
свинцовые
Б88 7,35 0,93
Б83 7,38 0,94
Б83С 7,40 0,94
БН 9,50 1,21
Б16 9,29 1,18
БС6 10,05 1,29
Бронзы безоловянные,
литейные
БрАмц9-2Л 7,6 0,97
БрАЖ9-4Л 7,6 0,97
БрАМЖ10-4-4Л 7,6 0,97
БрС30 9,4 1,19
Бронзы безоловянные,
обрабатываемые
давлением
БрА5 8,2 1,04
БрА7 7,8 0,99
БрАмц9-2 7,6 0,97
БрАЖ9-4 7,6 0,97
БрАЖМц10-3-1,5 7,5 0,95
БрАЖН10-4-4 7,5 0,95
БрБ2 8,2 1,04
БрБНТ1,7 8,2 1,04
БрБНТ1,9 8,2 1,04
БрКМц3-1 8,4 1,07
БрКН1-3 8,6 1,09
БрМц5 8,6 1,09
Бронзы оловянные
деформируемые
БрОФ8-0,3 8,6 1,09
БрОФ7-0,2 8,6 1,09
БрОФ6,5-0,4 8,7 1,11
БрОФ6,5-0,15 8,8 1,12
БрОФ4-0,25 8,9 1,13
БрОЦ4-3 8,8 1,12
БрОЦС4-4-2,5 8,9 1,13
БрОЦС4-4-4 9,1 1,16
Бронзы оловянные
литейные
БрО3Ц7С5Н1 8,84 1,12
БрО3Ц12С5 8,69 1,10
БрО5Ц5С5 8,84 1,12
БрО4Ц4С17 9,0 1,14
БрО4Ц7С5 8,70 1,10
Бронзы бериллиевые БрБ2 8,2 1,04
БрБНТ1,9 8,2 1,04
БрБНТ1,7 8,2 1,04
Медно-
цинковые сплавы
(латуни)
литейные
ЛЦ16К4 8,3 1,05
ЛЦ14К3С3 8,6 1,09
ЛЦ23А6Ж3Мц2 8,5 1,08
ЛЦ30А3 8,5 1,08
ЛЦ38Мц2С2 8,5 1,08
ЛЦ40С 8,5 1,08
ЛС40д 8,5 1,08
ЛЦ37Мц2С2К 8,5 1,08
ЛЦ40Мц3Ж 8,5 1,08
Медно-
цинковые сплавы
(латуни),
обрабатываемые
давлением
Л96 8,85 1,12
Л90 8,78 1,12
Л85 8,75 1,11
Л80 8,66 1,10
Л70 8,61 1,09
Л68 8,60 1,09
Л63 8,44 1,07
Л60 8,40 1,07
ЛА77-2 8,60 1,09
ЛАЖ60-1-1 8,20 1,04
ЛАН59-3-2 8,40 1,07
ЛЖМц59-1-1 8,50 1,08
ЛН65-5 8,60 1,09
ЛМц58-2 8,40 1,07
ЛМцА57-3-1 8,10 1,03
Латунные прутки
прессованные и
тянутые
Л60, Л63 8,40 1,07
ЛС59-1 8,45 1,07
ЛЖС58-1-1 8,45 1,07
ЛС63-3, ЛМц58-2 8,50 1,08
ЛЖМц59-1-1 8,50 1,08
ЛАЖ60-1-1 8,20 1,04
Магниевые сплавы
литейные
Мл3 1,78 0,23
Мл4 1,83 0,23
Мл5 1,81 0,23
Мл6 1,76 0,22
Мл10 1,78 0,23
Мл11 1,80 0,23
Мл12 1,81 0,23
Магниевые сплавы
деформируемые
МА1 1,76 0,22
МА2 1,78 0,23
МА2-1 1,79 0,23
МА5 1,82 0,23
МА8 1,78 0,23
МА14 1,80 0,23
Медно-никелевые
сплавы,
обрабатываемые
давлением
Копель МНМц43-0,5 8,9 1,13
Константан МНМц40-1,5 8,9 1,13
Мельхиор МнЖМц30-1-1 8,9 1,13
Сплав МНЖ5-1 8,7 1,11
Мельхиор МН19 8,9 1,13
Сплав ТБ МН16 9,02 1,15
Нейзильбер МНЦ15-20 8,7 1,11
Куниаль А МНА13-3 8,5 1,08
Куниаль Б МНА6-1,5 8,7 1,11
Манганин МНМц3-12 8,4 1,07
Никелевые сплавы НК 0,2 8,9 1,13
НМц2,5 8,9 1,13
НМц5 8,8 1,12
Алюмель НМцАК2-2-1 8,5 1,08
Хромель Т НХ9,5 8,7 1,11
Монель НМЖМц28-2,5-1,5 8,8 1,12
Цинковые сплавы
антифрикционные
ЦАМ 9-1,5Л 6,2 0,79
ЦАМ 9-1,5 6,2 0,79
ЦАМ 10-5Л 6,3 0,80
ЦАМ 10-5 6,3 0,80
СТАЛЬ, СТРУЖКА, ЧУГУН
Нержавеющая
сталь
04Х18Н10 7,90 1,00
08Х13 7,70 0,98
08Х17Т 7,70 0,98
08Х20Н14С2 7,70 0,98
08Х18Н10 7,90 1,00
08Х18Н10Т 7,90 1,00
08Х18Н12Т 7,95 1,01
08Х17Н15М3Т 8,10 1,03
08Х22Н6Т 7,60 0,97
08Х18Н12Б 7,90 1,00
10Х17Н13М2Т 8,00 1,02
10Х23Н18 7,95 1,01
12Х13 7,70 0,98
12Х17 7,70 0,98
12Х18Н10Т 7,90 1,01
12Х18Н12Т 7,90 1,00
12Х18Н9 7,90 1,00
15Х25Т 7,60 0,97
Сталь конструкционная Сталь конструкционная 7,85 1,0
Стальное литье Стальное литьё 7,80 0,99
Сталь быстрорежущая с содержанием вольфрама, % 5 8,10 1,03
10 8,35 1,06
15 8,60 1,09
18 8,90 1,13
Стружка (т/м3) алюминиевая мелкая дроблёная 0,70
стальная (мелкий вьюн) 0,55
стальная (крупный вьюн) 0,25
чугунная 2,00
Чугун серый 7,0-7,2 0,89-0,91
ковкий и

высокопрочный

7,2-7,4 0,91-0,94
антифрикционный 7,4-7,6 0,94-0,97

Плотность чугуна и другие его физические свойства

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Чугун – это сплав железа с углеродом. Содержание углерода в чугуне не превышает четырех процентов.

Углерод в составе чугуна может присутствовать в различных формах: в виде соединения состава Fe3C, называемого цементитом или в виде графита (пластинчатого, хлопьевидного или сферического), причем от формы графита в значительной мере зависят свойства чугуна. Он в очень малой степени способен к пластической деформации (в обычных условиях не поддается ковке), но обладает хорошими литейными свойствами. Чугун дешевле стали.

Выделяют

белый

, серый,

высокопрочный

и ковкий чугун. Плотность чугуна показана ниже:

Чугун

белый

серый

(СЧ 10 ГОСТ 1412-85)

высокопрочный

(ВЧ 35 ГОСТ 7293-85

ковкий

(КЧ 70-2 ГОСТ 1215-79)

7400 – 7750

6800

7200

7000

Белый чугун содержит весь углерод в виде цементите. Он обладает высокой твердостью, хрупок и поэтому имеет ограниченное применение. В основном он выплавляется для передела на сталь.

В сером чугуне углерод содержится главным образом в виде пластинок графита. Серый чугун (рис. 1) характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Он широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров. Кроме углерода, серый чугун содержит другие элементы. Важнейшие из них – это кремний и марганец. В большинстве марок серого чугуна содержание углерода лежит в пределах 2,4-3,8%, кремния 1-4% и марганца до 1,4%.

Рис. 1. Серый чугун. Внешний вид.

Высокопрочный чугун получают присадкой к жидкому чугуну некоторых элементов, в частности магния, под влиянием которого графит при кристаллизации принимает сферическую форму. Сферический графит улучшает механические свойства чугуна. Из высокопрочного чугуна изготовляют коленчатые валы, крышки цилиндров, детали прокатных станов, прокатные валки, насосы, вентили.

Ковкий чугун получают длительным нагреванием отливок из белого чугуна. Его применяют для изготовления деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках. Пластичность и прочность ковкого чугуна обусловлены тем, что углерод находится в нем в форме хлопьевидного графита.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание В результате сгорания кислородсодержащего органического соединения в избытке воздуха собрано 1,584 г углекислого газа и 0,972 мл воды. Плотность пара этого соединения по воздуху равна 1,5865. Выведите химическую формулу соединения, если она содержит два одноименных радикала.
Решение Составим схему реакции сгорания органического соединения обозначив количество атомов углерода, водорода и кислорода за «x», «у» и «z» соответственно:

CxHyOz + Oz →CO2 + H2O.

Определим массы элементов, входящих в состав этого вещества. Значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел: Ar(C) = 12 а.е.м., Ar(H) = 1 а.е.м., Ar(O) = 16 а.е.м.

m(C) = n(C)×M(C) = n(CO2)×M(C) = [m(CO2) / M(CO2)]/M(C);

m(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H2O)×M(H) = [2×m(H2O) / M(H2O)] ×M(H);

m(H) = [2×V(H2O) ×M(H) / M(H2O) ×1 (г/мл)].

Рассчитаем молярные массы углекислого газа и воды. Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr):

M(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 г/моль;

M(H2O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 г/моль.

Тогда,

m(C) = [1,584 / 44]/12 = 0,432 г;

m(H) = [2×0,971 ×1 / 18 ×1 (г/мл)] = 0,108 г.

Значение молярной массы органического вещества можно определить при помощи его плотности по воздуху:

Msubstance = Mair × Dair;

Msubstance = 29 × 1,5862 = 46 г/моль.

Найдем число атомов углерода и водорода в соединении:

x:y = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H);

x:y = 0,432/12 :0,108/1;

x:y = 0,036 : 0,108 = 1: 3.

Значит простейшая формула углеводородного радикала этого соединения имеет вид CH3 и молярную массу 15 г/моль [M(CH) = Ar(C) + 3×Ar(H) = 12 + 3×1 = 12 + 3 = 15 г/моль]. Это означает, что на кислород приходится [46-15 = 31 г/моль], что невозможно.

Учитывая условие задачи про два одноименных радикала 2×М(CH3) = 2×15 = 30 г/моль, получаем, что на кислород приходится [46-30 = 16 г/моль], т.е. органическое кислородсодержащее соединение имеет вид CH3-O-CH3. Это ацетон (диметилкетон).

Ответ CH3-O-CH3

ПРИМЕР 2

Задание При сжигании органического вещества массой 10,5 г получили 16,8 г углекислого газа (н.у.) и 13,5 г воды. Плотность паров вещества по воздуху равна 2,9. Выведите молекулярную формулу вещества.
Решение

Значение молярной массы органического вещества можно определить при помощи его плотности по воздуху:

Msubstance = Mair × Dair;

Msubstance = 29 × 2,9 = 84,1 г/моль.

По массам углекислого газа и воды находим массы углерода и водорода, а также кислорода (по разнице между массой вещества и атомов углерода и водорода в нем). Однако, для начала рассчитаем их молярные массы. Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr):

M(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 г/моль;

M(H2O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 г/моль.

m (C) = m(CO2) × Ar(C)/ M(CO2);

m (C) = 16,8 × 12/ 44 = 4,58 г.

m (H) = m(H2O) × 2×Ar(H)/ M(H2O);

m (H) = 13,5 × 2×1 / 18 = 1,5 г.

m(O) = msubstance – m (C) – m (H) = 10,5 – 4,58 – 1,5 = 4,42 г.

Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (углерод), «у» (водород) и «z» (кислород).

Тогда,

мольное отношение будет выглядеть следующим образом:

x:y:z = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O);

x:y:z = 4,58/12 : 1,5/1 : 4,42/16;

x:y:z  = 0,38 : 1,5: 0,276 = 1,38 : 5,43 : 1 = 3: 11 : 2.

Следовательно, простейшая формула органического соединения имеет вид C3H11O2 и молярную массу 46 г/моль [M(C3H11O2) = 3×Ar(C) + 11×Ar(H) +2×Ar(O) = 3×12+ 11×1 + 2×16= 36 + 11 + 32 = 79 г/моль].

Чтобы найти истинную формулу органического соединения найдем отношение полученных молярных масс:

Msubstance / M(C3H11O2) = 84,1 / 79 = 1.

Значит формула органического соединения будет иметь вид C3H11O2.

Ответ C3H11O2