Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Значения справочные, для твёрдого состояния при температуре около 20 °C. Стандарты в последнем столбце определяют марки и химический состав материала, а не саму плотность: для конкретной марки и сечения точное значение уточняют по справочнику или паспорту на поставку. Для инженерных расчётов массы стальных изделий традиционно принимают усреднённую плотность стали 7850 кг/м³. Плотность чугуна ниже плотности стали из-за графитовых включений и зависит от формы графита и структуры металлической матрицы.
Приведены справочные значения плотности чистых металлов при 20 °C, расположенные по возрастанию. Самый лёгкий из конструкционных металлов — магний, самый тяжёлый из встречающихся на практике — осмий. Для технически чистого металла реальное значение может незначительно отличаться из-за примесей и способа получения.
Плотность сплава определяется его составом, поэтому для сплавов корректнее указывать диапазон. Латунь ложится в узкий интервал 8,4–8,7 г/см³; бронза имеет широкий разброс — алюминиевые бронзы легче (от 7,5 г/см³), оловянные тяжелее (до 8,9 г/см³). Алюминиевые сплавы (дюралюминий, силумин) остаются лёгкими и близки к чистому алюминию. Для ответственных расчётов используют значение для конкретной марки.
Таблицы массы металлопроката обычно рассчитаны для стали с плотностью 7850 кг/м³. Чтобы получить массу такого же по размерам изделия из другого материала, табличную массу умножают на коэффициент K = ρ материала / 7850. Значения K приведены относительно углеродистой стали.
Плотность металлов и сплавов — базовая физическая характеристика, от которой напрямую зависит масса детали, нагрузка на опоры и конструкцию, а также выбор материала под задачу. Справочная таблица плотности (в кг/м³ и г/см³) для стали, чугуна, алюминия, меди, латуни, бронзы, титана и других металлов позволяет быстро оценить массу заготовки или готового изделия по его объёму. Ниже собраны таблицы плотности по группам материалов, формула расчёта массы, примеры и пояснения, от каких факторов зависит значение плотности.
Плотность — это физическая величина, равная отношению массы тела к его объёму. Для однородного материала она показывает, какая масса приходится на единицу объёма, и обозначается греческой буквой ρ (ро).
ρ = m / V
m = ρ · V
Плотность не следует путать с удельным весом: удельный вес — это отношение веса тела к объёму, он зависит от ускорения свободного падения и измеряется в Н/м³. В инженерной практике под «удельным весом» в справочных таблицах чаще всего подразумевают именно плотность, приводя её в кг/м³ или г/см³.
Для расчёта массы стальных изделий в машиностроении принимают усреднённую плотность стали 7850 кг/м³.
В системе СИ плотность измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м³). В справочниках и на практике часто применяют внесистемную единицу — граммы на кубический сантиметр (г/см³), которая численно совпадает с т/м³ (тоннами на кубометр).
2,70 × 1000 = 2700
К чёрным металлам относят железо и сплавы на его основе — стали и чугуны (см. таблицу 1). Плотность химически чистого железа составляет около 7870 кг/м³. Легирующие элементы и структура смещают это значение в ту или иную сторону.
Для углеродистых конструкционных сталей в расчётах принимают 7850 кг/м³. Легирование меняет плотность: конструкционные легированные стали близки к 7820 кг/м³, а аустенитные нержавеющие стали типа 12Х18Н10Т плотнее — около 7900 кг/м³ из-за содержания никеля и хрома и плотноупакованной гранецентрированной решётки. Наибольшую плотность среди сталей имеют быстрорежущие стали: у Р6М5 она около 8150 кг/м³, а у высоковольфрамовой Р18 достигает примерно 8700 кг/м³ благодаря значительному содержанию вольфрама.
Чугуны легче сталей, поскольку часть углерода находится в них в виде графита, плотность которого мала. Серый чугун с пластинчатым графитом имеет плотность примерно 6800–7400 кг/м³ в зависимости от марки и структуры матрицы. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом и ковкий чугун несколько плотнее — порядка 7100–7400 кг/м³.
Цветные металлы охватывают очень широкий диапазон плотности (см. таблицу 2 и таблицу 3) — от лёгкого магния до тяжёлых благородных и тугоплавких металлов.
Магний (1740 кг/м³) — самый лёгкий конструкционный металл, за ним следуют алюминий (2700 кг/м³) и титан (4500 кг/м³). Именно низкая плотность при достаточной прочности делает эти металлы и их сплавы основой лёгких конструкций. Дюралюминий Д16 (около 2780 кг/м³) и литейные силумины (около 2650 кг/м³) сохраняют малую массу.
К тяжёлым относят медь (8960 кг/м³), никель и кобальт (около 8900 кг/м³), свинец (11 340 кг/м³), молибден (10 220 кг/м³) и вольфрам (19 250 кг/м³). Благородные металлы — серебро (10 490 кг/м³), золото (19 320 кг/м³) и платина (21 450 кг/м³) — отличаются высокой плотностью.
Латунь (сплав меди с цинком) укладывается в узкий диапазон 8400–8700 кг/м³. Бронза имеет более широкий разброс: алюминиевые бронзы легче (от 7500 кг/м³), оловянные тяжелее (до 8900 кг/м³). Поэтому однозначно утверждать, что «бронза тяжелее латуни», нельзя — всё зависит от конкретной марки.
Основная задача, ради которой используют таблицу плотности, — расчёт массы. Порядок действий простой.
V = 0,1 · 0,05 · 0,02 = 0,0001 м³
m = 7850 · 0,0001 = 0,785 кг
Если под рукой готовая таблица массы проката, рассчитанная для стали, массу такого же изделия из другого материала получают через коэффициент K = ρ / 7850: табличную массу умножают на K. Например, для алюминия K = 0,344, для меди K = 1,141.
12 · 0,344 ≈ 4,1 кг
12 · 1,141 ≈ 13,7 кг
Для литых деталей фактическая масса может немного отличаться от расчётной из-за пористости и усадки. При высокой точности учитывают эти факторы отдельно, а плотность берут для конкретной марки и состояния материала.
Табличные значения приводят при 20 °C, но плотность не является абсолютно постоянной. На неё влияет несколько факторов.
Поэтому для точных расчётов при повышенных температурах или для пористых материалов вводят поправки, а не пользуются справочным значением напрямую.
Плотность — один из критериев выбора материала, особенно там, где важна масса конструкции.
Лёгкие металлы и сплавы (магний, алюминий, титан и их сплавы) применяют там, где нужна минимальная масса при достаточной прочности: в транспортном и подъёмном оборудовании, в тонкостенных конструкциях. Тяжёлые металлы используют, наоборот, когда важна большая масса в малом объёме или специальные свойства: свинец — для защитных экранов и балласта, вольфрам и его сплавы — для противовесов и тяжёлого инструмента. Медные сплавы (латуни, бронзы) выбирают за сочетание обрабатываемости, коррозионной стойкости и антифрикционных свойств, а их относительно высокая плотность учитывается при расчёте массы арматуры и втулок.
Плотность не связана напрямую с коррозионной стойкостью или прочностью. Лёгкий алюминий устойчив к коррозии за счёт оксидной плёнки, а плотный свинец — за счёт химической стойкости. Поэтому плотность рассматривают вместе с прочностными и эксплуатационными характеристиками, а не отдельно.
Для углеродистой конструкционной стали в расчётах принимают 7850 кг/м³ (7,85 г/см³). Чугун легче: серый чугун — примерно 6800–7400 кг/м³, высокопрочный и ковкий — около 7100–7400 кг/м³. Разница объясняется графитовыми включениями в чугуне.
Массу находят по формуле m = ρ · V: плотность материала умножают на объём детали. Например, для стального бруска объёмом 0,0001 м³ масса равна 7850 · 0,0001 = 0,785 кг. Важно согласовать единицы: плотность в кг/м³, объём в м³.
В системе СИ — в кг/м³. На практике часто используют г/см³, которая численно равна т/м³. Для перевода из г/см³ в кг/м³ значение умножают на 1000.
Среди конструкционных металлов самый лёгкий — магний (1740 кг/м³), далее алюминий (2700 кг/м³) и титан (4500 кг/м³). Из практически встречающихся металлов наибольшую плотность имеет осмий (22 590 кг/м³); среди распространённых тяжёлых — вольфрам (19 250 кг/м³) и золото (19 320 кг/м³).
Однозначного ответа нет. Латунь имеет плотность 8400–8700 кг/м³. У бронзы разброс шире: алюминиевые бронзы легче (от 7500 кг/м³), оловянные тяжелее (до 8900 кг/м³). Оловянная бронза будет тяжелее большинства латуней, а алюминиевая может оказаться легче.
Плотность зависит от температуры: при нагреве металл расширяется и его плотность немного снижается. Чтобы значения были сопоставимы, их приводят к стандартной температуре около 20 °C. Для расчётов при высоких температурах применяют поправки на тепловое расширение.
Таблицы массы проката обычно рассчитаны для стали (7850 кг/м³). Массу такого же по размерам изделия из другого материала получают умножением на коэффициент K = ρ материала / 7850. Например, для алюминия K = 0,344, для меди K = 1,141.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.