что такое удельный вес металла
Удельный вес металла. Таблица плотности металлов и сплавов
Таблицы плотности металлов и сплавов
Удельным весом металла называется отношение веса однородного тела из этого вещества к объему металла, т.е. это плотность, в справочниках измеряется в кг/м3 или г/см3. Отсюда можно вычислить формулу как узнать вес металла. Чтобы это найти нужно умножить справочное значение плотности на объем.
− легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец.
Удельный вес цветных металлов
Таблица. Удельный вес металлов, свойства, обозначения металлов, температура плавления
При прокате заготовок из цветных металлов необходимо еще точно знать их химический состав, поскольку от него зависят их физические свойства.
Например, если в алюминии присутствуют примеси (хотя бы и в пределах 1%) кремния или железа, то пластические характеристики у такого металла будут гораздо хуже.
Другое требование к горячему прокату цветных металлов – это предельно точная выдержка температуры металла. К примеру, цинк требует при прокатке температуры строго 180 градусов — если она будет чуть выше или чуть ниже, капризный металл резко утратит пластичность.
Медь более «лояльна» к температуре (ее можно прокатывать при 850 – 900 градусах), но зато требует, чтобы в плавильной печи непременно была окислительная (с повышенным содержанием кислорода) атмосфера — иначе она становится хрупкой.
Таблица удельного веса сплавов металлов
Удельный вес металлов определяют чаще всего в лабораторных условиях, но в чистом виде они весьма редко применяются в строительстве. Значительно чаще находится применение сплавам цветных металлов и сплавам черных металлов, которые по удельному весу подразделяют на легкие и тяжелые.
Легкие сплавы активно используются современной промышленностью, из-за их высокой прочности и хороших высокотемпературных механических свойств. Основными металлами подобных сплавов выступают титан, алюминий, магний и бериллий. Но сплавы, созданные на основе магния и алюминия, не могут использоваться в агрессивных средах и в условиях высокой температуры.
В основе тяжелых сплавов лежит медь, олово, цинк, свинец. Среди тяжелых сплавов во многих сферах промышленности применяют бронзу (сплав меди с алюминием, сплав меди с оловом, марганцем или железом) и латунь (сплав цинка и меди). Из этих марок сплавов производятся архитектурные детали и санитарно-техническая арматура.
Ниже в справочной таблице приведены основные качественные характеристики и удельный вес наиболее распространенных сплавов металлов. В перечне представлены данные по плотности основных сплавов металлов при температуре среды 20°C.
Список сплавов металлов
Плотность сплавов (кг/м 3 )
Показатели удельного веса золота и других металлов
Разные системы применяют отличные единицы измерения: СИ = Н/М3, МКСС = 1 кг/м3, СГС = 1 дин/см3. Кроме этого удельный вес золота выражается в граммах на один кубический сантиметр. Это внесистемная единица измерения.
Что такое удельный вес?
Сегодня мы говорим именно о благородных (драгоценных металлах). В ювелирном деле их используют всего четыре:
Начнем с того, что все металлические изделия, имеющие одинаковый объем, но вылитые из разных металлов имеют разную массу. Масса изделия напрямую зависит от его объема. Иными словами, отношение объема сплава к его массе (кг/м3) — это удельная плотность. Удельный вес — то же самое, что плотность. То есть величина, которая является отношением веса к объёму. Формула вычисления: Y=P/V, где Р — вес, а V — плотность.
В ювелирном деле практически никогда не используются металлы в первозданном виде. Вероятность встретить украшение из чистого золота — мизерна. Почему? Потому что это непрактично. Чистый металл слишком мягкий, если вылить украшение из 100% золота — оно будет гнуться и деформироваться. Поэтому каждый из драгоценных металлов требует усовершенствования. Чтобы увеличить прочность и износостойкость, добавить блеска и видоизменить оттенок, ювелиры используют лигатуру, то есть примеси. Сплав с добавлением примесей имеет уже другой удельный вес, который отличается от удельного веса чистого золота, серебра и платины.
В качестве лигатуры используют:
Физические свойства
Благородный металл обладает следующими физическими характеристиками:
Основная особенность золота – его инертность. Благодаря ей, металл получил призвание благородного. Инертность препятствует окислению, поэтому золотые ювелирные украшения столетиями сохраняют свой первоначальный вид.
Пожалуй, единственным недостатком золота является его мягкость. Она компенсируется за счет добавления в сплавы различных примесей. За счет нее золото становится более твердым, но, вместе с тем, изменяются его основные характеристики: температура плавления и плотность.
Кроме мягкости, золото обладает повышенной тяжестью. Для расчета веса одного куба золота разработаны специальные формулы и таблицы, где представлены такие же показатели для разных металлов.
Благодаря тяжелому удельному весу добыча золота существенно облегчается за счет возможности отмывать крупицы металла от более меньших по массе крупиц песка и глины, которые содержатся в воде.
Удельный вес золота, серебра и платины
От количества и состава примесей в изделии зависит проба. Проба — это количество чистого драгоценного металла в изделии. Например, в 585 пробе золота показатель чистого металла — 58,5%. Остальные 41,5% — примесь из других металлов.
Удельный вес чистого золота —
19,32 г/см3. Самая распространенная проба золота — 585. Удельный вес золота 585 пробы — колеблется от 12,85 г/см3 до 14,76 г/см3, в зависимости от оттенка и состава примесей. У белого золота плотность еще ниже, потому что благородный белый цвет выводиться благодаря смеси обычного желтого золота с большим количеством серебра.
Температура плавления золота — 1 064°C
Удельный вес чистого серебра
— 10,5 г/см3. Серебро тверже золота, но пластичнее — оно легче поддается обработке, что говорит о меньшей износостойкости этого металла. Серебряные украшение легче царапаются и гнуться. Самая распространенная проба серебра для украшений — 925.
Температура плавления серебра — 961,8°C
Удельный вес чистой платины
— 21,45 г/см3. Платина — самый прочный ювелирный металл, поэтому она не нуждается в большом количестве лигатуры. Самая распространенная проба платины для украшений — 950, то есть практически “чистая”. Ее удельная плотность составляет 21,05г/см3.
Температура плавления платины — 1769° С
Биологическая роль [ править | править код ]
Многие тяжёлые металлы
Читать также: Как пользоваться угломером слесарным
Металлы платиновой группы
Палладий — серебристо-белый металл, его цвет очень напоминает платину. Плотность палладия составляет 12,16 г/см. Температура плавления — 1554,5°С. Палладий обладает хорошей ковкостью и тягучестью, но его износостойкость хуже, чем у платины. Для изготовления ювелирных украшений обычно применяют сплав палладия 850-й пробы, где 85% палладия, 13% серебра и 2% никеля.
Родий — металл бледно-голубого цвета с плотностью 12,4 г/см3. Температура плавления — 1966° С. Родий активно используют в ювелирном деле для покрытия украшений из серебра и белого золота. Тончайший слой наносится электролитическим способом, усиливает блеск и защищает изделие от потускнения.
— металл серебристо-белого цвета с плотностью 12,26 г/см. Получается в процессе переработки и очистки сырой платины. Рутений хрупкий, поэтому не применяется в промышленности, зато в незначительных количествах его используют ювелиры в сплавах с платиной.
Иридий встречается в платиновых рудах, получается при переработке и очистке сырой платины. Это хрупкий металл серебристо-серого цвета, химически очень стойкий, тяжелый и твердый. Плотность иридия — 22,42 г/см3, температура плавления — 2454° С. В ювелирном деле применяют платиноиридиевый сплав, содержащий 5-10% иридия.
Воздействие на организм человека
Ртуть считают ядовитым веществом и это так, но отравляющее действие заметно не сразу и моментального летального исхода не вызывает.
При длительном соприкосновении кожи с ртутью возможны появления ожогов и покраснение эпидермиса. Но поверхностное воздействие не так страшно, ведь ее используют даже при приготовлении мыла. Моющие вещества с ртутью могут вызывать аллергические реакции и сухость кожи. Опасность жидкого металла кроется в парах. Даже при комнатной температуре ртуть быстро испаряется, а пары ее токсичны. При попадании через дыхательные пути (сильно раздражает слизистые, вызывая затруднение дыхания) в кровь, ртуть вызывает токсическое отравление, сопровождающееся головными болями, раздражительностью и агрессией, дрожью в руках, постоянными бессонницами и другими осложнениями.
Плотность металлов показана в возрастающей последовательности:
Именно поэтому три абсолютно идентичных по площади и объему украшения из золота, серебра и платины весят по-разному. Чем плотнее материал, тем больше его нужно. Этот момент должны учитывать все, кто собирается сделать индивидуальный заказ на изготовление украшения — играет роль не только цена за грамм драгоценного металла, но и его удельный вес.
Теперь вы знаете, что это такое и сможете избежать неприятного сюрприза при оглашении цены. Оставайтесь вместо со Zlato.ua, мы готовим для вас еще много полезных лайфхаков!
Нажмите чтобы прочитать более старый материал!
Увидели потрясающее колечко в белом золоте и хотите заказать такое же, но в красном оттенке металла? Или понравившуюся модель обручальных колец классической 585 пробы хотите сделать для себя из платины? Современные ювелиры создают украшения на любой вкус: в широкой палитре и дизайне. Но очень часто цена изделия на заказ становится сюрпризом и превышает ожидания. Здесь играет роль не только цена драгметалла за грамм, но и его удельный вес. Что это за характеристика и зачем знать если не ее формулу, то как она влияет на цену? Эксперты Zlato.ua расскажут легко о сложном и объяснят, почему внешне одинаковые изделия имеют разный вес?
У одинаковых по дизайну колье из золота — разный вес и цена
Что такое удельный вес драгоценного металла
Удельная плотность (кг/м3) – отношение объема сплава к его массе.
Удельный вес – вес единицы объема безусловного плотного (непористого) металла. Это отношения веса к объему металла в чистом виде. Формула: Y=P/V, при этом Р — вес элемента, V — плотность.
Металлы непрактично использовать для изготовления украшений в чистом виде. Например, золото и серебро слишком мягкие для этого. Каждый из драгоценных металлов требует усовершенствования: чтобы увеличить его прочность и износостойкость, изменить оттенок. Все эти процедуры влияют на пробу и как итог — цену готового изделия.
Проба – количество чистого драгоценного металла в изделии. Например, в 585 пробе золота показатель чистого металла — 58, 5%, остальное – это лигатура. Сплав с добавлением других металлов имеют свой удельный вес, который отличается от удельного веса чистого золота, серебра или платины. В качестве добавки выступают медь, никель, цинк, серебро, палладий, индий, германий. После этого характеристики металла меняются: от температуры плавления до плотности.
Кольцо одного размера с одинаковыми параметрами из золота, серебра и платины будет иметь разную массу. Делая украшение на заказ, стоит учитывать это.
Кольцо из белого золота, желтого и платины
Плотность золота, серебра и платины
Удельный вес чистого золота 999 пробы 19,32 г/см3, а примесей в нем всего 0,01%. Для 585 пробы это значит, что есть 58,5% золота, и 41,5% других металлов (которые добавили для твердости и блеска украшения). Добавленные металлы имеют другую плотность, чем золото.
Золото 585 пробы имеет плотность от 12,85 г/см3 до 14,76 г/см3 в зависимости от оттенка и состава лигатуры (у белого плотность ниже). Это означает, что слиток золото весит в 12,85 раз больше, чем равный объем воды. Плотность жидкого золота меньше, чем твёрдого, и составляет 17 г/см3.
Шар из чистого золота (999 проба) диаметром 46,237 мм весит один килограмм. А двухлитровая бутылка из пластика с золотым песком имеет массу около 32 кг
Плотность золота в зависимости от оттенка сплава
Плотность чистого серебра
– 10,5 г/см3. Оно тверже золота и тяжелее стали. Серебро легко поддается обработке, но это же снижает его износостойкость. Для прочности к нему придают медь. Стандартное серебро для ювелирных украшений имеет 925 пробу.
Серебряные слитки в 1 килограмм получаются большими по объему, чем золотые
Платина – самый твердый и прочный материал. Металл тяжело поддается обработке, но, к примеру, крапаны в кольце из нее, удерживающие камень, не расшатываются. 999 проба имеет плотность 21,45 г/куб.см. 950 проба платины в украшениях имеет общий удельный вес 21,05 г/куб.см.
В производстве украшений удельный вес платины составляет от 85% до 95%. Это означает, что изделие практически полностью сделано из драгоценного металла.
Пример: три абсолютно одинаковых по объему и площади гладкие кольца без вставок кольца из серебра, золота и платины будут иметь разный вес. Платина плотнее белого золота, поэтому для создания одинаковых обручальных колец из платины потребуется больше, соответственно это влияет на цену.
Преимущества латуни
Латунь отлично зарекомендовала себя как сплав эластичного типа с высокой стойкостью к коррозии. Детали, сделанные из этого материала, долговечны и надежны в применении.
Особенно ценится латунь среди производства холодильной продукции и пищевой промышленности, благодаря обеспечению бесперебойной и эффективной эксплуатации оборудования, сделанные с помощью этого материала, а также значительному снижению затрат в сравнении с применением меди. Также латунь часто используется в автомобильной, судостроительной и авиационной промышленности.
Если говорить про строительные работы, то, латунь широко применяется в производстве сантехнической продукции, в гравировочных работах, а также для отделки фасадов и обустройства внутренних помещений зданий.
Из основных преимуществ, стоит выделить также и такие:
Удельный вес металла
При проектировании деталей и металлоконструкций необходимо знать сколько будет весить готовое изделие или сооружение. Эта характеристика важна для работы механизмов, расчетов нагрузок на опоры. Образцы одного объема и формы, выполненные из разных материалов имеют разные показатели массы, ускорения. Это же относится к сравнению металлических сплавов одной группы. Что такое удельный вес металла, как его определить?
Удельным называют вес абсолютно плотного вещества. Для измерения следует привести материал в такое состояние, в котором в структуре отсутствуют поры и посторонние включения. Расчет проводят по формуле:
где P — вес однородного тела, V — его объем
Принято несколько систем вычисления с разными единицами измерения.
Эти единицы измерения легко конвертировать: 0,1 дин/см³= 1 Н/м³= 0,102кГ/м³. Для удобства вычислений в металлургии используют обозначения в кубических сантиметрах и метрах. Это зависит от ценности и расхода сырья. Иногда Ƴ путают с плотностью. Действительно, их вычисляют по похожим формулам. Однако плотность (P=m/V) рассчитывают для любых тел и веществ, и даже пространств (межгалактические и межзвездные среды), а не только для абсолютно плотных.
Величина меняется в зависимости от температуры среды. Определение “весит” указывает на силу, с которой тело воздействует на подвес или поверхность, она имеет направленный вектор: Р (в ньютонах)=mg (масса в кг*ускорение свободного падения м/с²). Там, где важна высокая точность, значение g варьируется от 9,780 на экваторе Земли до 9,82 на полюсах. Во всех остальных случаях допускается округление до 10. Масса тел постоянна.
Удельный вес цветных металлов
Цветмет — ограниченное и ценное сырье, каждый материал обладает уникальными свойствами: свинец и олово смягчают трение механизмов, алюминий легкий и безопасный, из его сплавов делают самолеты и упаковку для пищи. Величину Ƴ вычисляют в лабораторных условиях. Она соотносится с температурой плавления — фазовым переходом из твердого состояния в жидкое под воздействием нагрева и давления. В этом же терморежиме происходит и обратный процесс.
Таким образом, t плавления = t кристаллизации.
Это совпадение возможно только для идеально чистых однородных веществ, не содержащих примесей. Именно эти цифры указывают в справочниках.
Таблица удельного веса цветных металлов
| Наименование цветного металла | Химическое обозначение | Атомный вес | Температура плавления, °C | Удельный вес, г/куб.см |
| Цинк (Zinc) | Zn | 65,37 | 419,5 | 7,13 |
| Алюминий (Aluminium) | Al | 26,9815 | 659 | 2,69808 |
| Свинец (Lead) | Pb | 207,19 | 327,4 | 11,337 |
| Олово (Tin) | Sn | 118,69 | 231,9 | 7,29 |
| Медь (Сopper) | Cu | 63,54 | 1083 | 8,93 |
| Титан (Titanium) | Ti | 47,90 | 1668 | 4,505 |
| Никель (Nickel) | Ni | 58,71 | 1455 | 8,91 |
| Магний (Magnesium) | Mg | 24 | 650 | 1,74 |
| Ванадий (Vanadium) | V | 6 | 1900 | 6,11 |
| Вольфрам (Wolframium) | W | 184 | 3422 | 19,3 |
| Хром (Chromium) | Cr | 51,996 | 1765 | 7,19 |
| Молибден (Molybdaenum) | Mo | 92 | 2622 | 10,22 |
| Серебро (Argentum) | Ag | 107,9 | 1000 | 10,5 |
| Тантал (Tantal) | Ta | 180 | 3269 | 16,65 |
| Золото (Aurum) | Au | 197 | 1095 | 19,32 |
| Платина (Platina) | Pt | 194,8 | 1760 | 21,45 |
Таблица удельного веса сплавов
Адмиралтейская латунь — Admiralty Brass (30% цинка, и 1% олова)
Алюминиевая бронза — Aluminum Bronze (3-10% алюминия)
Баббит — Antifriction metal
Бериллиевая бронза (бериллиевая медь) — Beryllium Copper
Дельта металл — Delta metal
Желтая латунь — Yellow Brass
Фосфористые бронзы — Bronze — phosphorous
Обычные бронзы — Bronze (8-14% Sn)
Ковкий чугун — Wrought Iron
Красная латунь (мало цинка) — Red Brass
Латунь, литье — Brass — casting
Латунь, прокат — Brass — rolled and drawn
Легкие сплавы алюминия — Light alloy based on Al
Легкие сплавы магния — Light alloy based on Mg
Марганцовистая бронза — Manganese Bronze
Нержавеющая сталь — Stainless Steel
Нейзильбер — Nickel silver
Припой 50% олово/ 50% свинец — Solder 50/50 Sn Pb
Светлый антифрикционный сплав для заливки подшипников =штейн с содержанием 72-78% Cu — White metal
Свинцовые бронзы, Bronze — lead
Углеродистая сталь — Steel
Электрум (сплав золота с серебром, 20% Au) — Electrum
Все вещества имеют разную молекулярную структуру и межатомное расстояние, поэтому вес атома не всегда точно соотносится с удельным. Человечество научилось применять эти свойства во благо. Тяжесть золота относительно минералов позволила золотоискателям отмывать песчинки в ручье, в то время как легкие титан и алюминий дали возможность подняться в небо.
Ни один металлический элемент таблицы Менделеева невозможно получить в чистом состоянии: чистота электротехнической бескислородной меди 99,999%.
Ее применяют только в высокоточной аппаратуре, так как удаление примесей требует использования сложных технологий. Для производства проводников достаточно 99,9. Многие цветные металлы используются исключительно в сплавах: дюраль, мельхиор, бронза, латунь и др.
Марочные сплавы не имеют точной температуры плавления, только переходные диапазоны. При расчетах и проектировании показатель Ƴ= P/V не используют, но устанавливается плотность, присущая каждой марке. Например у латуни ЛМцА57-3-1 она равна 8100 кг/м³. Из этой марки производят детали для морских судов. Благодаря значению можно вычислить сколько сырья потребуется для производства партии и каждой детали в отдельности. Слитки с недостаточным соотношением массы и объема будут низкого качества, вероятно в их структуре присутствуют включения газов и оксидов.
Удельный вес чугуна
Железо — один из самых распространенных элементов в земной коре. Это важнейший конструкционный материал, стойкий к механическим нагрузкам. Из железных руд выплавляют чугун — сплав на основе железа и углерода. Если уменьшить углеродную составляющую — получится сталь.
Чистое железо, синтезированное лабораторным путем, весит 7,874 г/см³ или 7874 кг/м³. Его t плавления 1538⁰, но предварительно оно претерпевает ряд превращений по кристаллическому признаку, поэтому при выплавке чугуна достигать этого нагрева не требуется.
Ƴ чугуна вычислить невозможно, так как его физические свойства зависят от массовой доли углерода и его состояния: формирование включений графита или карбидных соединений. Для обозначения параметра используют диапазон величин, присущий типу.
В результате изменения режимов охлаждения получают промежуточные варианты. Благодаря легирующим добавкам на рынке представлены жаростойкие, антифрикционные, износостойкие, коррозионностойкие и другие чугуны. Самые легкие из применяемых марок имеют показатель P=m/V равный 6,8 г/см³, у быстрорежущих сталей он достигает 8.
Типичные физические свойства и удельный вес чугуна
Вывод
Удельный вес — это сила воздействия на подвес или поверхность, рассчитанная в ньютонах для тела из абсолютно плотного вещества, не имеющего в своем составе посторонних включений.
На практике такого состояния достичь невозможно. Лабораторная величина соотносится со строением атома, типом кристаллической решетки.
При создании марок черных и цветных металлов знание Ƴ помогает заранее вычислить плотность новой разработки. Значение необходимо в научных и промышленных отраслях, в точном конструировании, компьютерном моделировании. Установленные показатели в килограммах на кубический метр представлены в стандартах ГОСТ, для удобства расчета закупок и распределения металлопроката можно использовать специальные онлайн-калькуляторы, или зная форму полуфабриката, посчитать объем затраченного сырья по геометрической формуле. Так, при продаже арматуры применяют тоннаж, для ювелирных изделий указывают граммы.
Для удобства воспользуйтесь нашим марочником стали.