Показатели удельного веса золота и других металлов

Для того чтобы продуктивно осуществлять работу с различными материалами, мастер должен быть осведомлён обо всех их физических свойствах и характеристиках, которые помогут определить нюансы процесса работы. Это очень важный аспект, касающийся любого рабочего процесса, связанного с обработкой материалов в различных отраслях.

Свойства практически всех известных человечеству материалов давно уже изучены и любые показатели могут быть узнаны пользователем, благодаря огромному количеству теоретических материалов, которые есть и в специальных книгах и справочниках, и на просторах сети интернет.

Металлы — это целая группа материалов, которые очень широко используются в различных производственных областях. Их обработка является не самым лёгким процессом, так как практически всегда требуется вмешательство физического или термического воздействия. Поэтому очень важно знать многие физические свойства таких материалов.

Удельный вес металлов является одной из очень важных характеристик, которые нужно знать при их обработке. В данной статье будут рассмотрены некоторые показатели удельного веса разных металлов, которые, возможно, впоследствии смогут пригодиться пользователю.

История производства сплавов с изменением их плотности

Как инструментальный материал железо использовалось еще во времена Шумера и Древнего Египта. Археологические артефакты (украшения, кинжал) были изготовлены из метеоритного сплава, содержащего никель и железо.

Небесное происхождение рудного материала отражено в латинском и греческом языках, где его название обозначает «звездный» («сидер»).

Способ получения стали из черного шлиха описан Аристотелем.

В качестве сырья использовались пески, содержащие магнетит. Изготовленная сталь отличалась превосходными качествами благодаря содержанию в ней титана. С развитием цивилизаций в мире увеличивались потребности в объеме сырья. Промышленные масштабы переработки руды требовали новых технологий выплавки.

Первым шагом металлургического производства было получение сырья путем восстановления его из окиси. В результате процесса выгорания руды в специально оборудованной печи оставался комок пористого металла, который подвергался обработке путем плавления.

В результате многократного сложения вдвое заготовки с последующей ковкой удалось получить отличную сталь, называемую дамасской.

Но в жидком состоянии химический элемент впервые был получен несколько веков назад. Этот факт обусловил возможность насыщать углеродом расплавленный материал с целью придавать ему новые свойства.

Путем непрерывных экспериментов, поисков новых технологий извлечения ценного компонента из руды, формировался новый состав материала, используемого в современном производстве металлопроката, предметов быта и техники.

В основу разработок было положено улучшение технических параметров материала, изменение его плотности и температуры плавления.

Ювелирная область

Ежегодно для изготовления ювелирных изделий используется более 50 тонн платины. Большая часть продаваемых изделий содержит 95% чистого минерала. Поскольку в аксессуарах мало примесей, они не тускнеют, не теряют свой красивый серебристый цвет и сохраняют блеск надолго. Из платины создают красивые колье, цепочки, браслеты, серьги, кольца.

Ювелирные украшения с чистым составом не раздражают кожу, как это часто бывает с аксессуарами, содержащими аллергенные металлы. Яркий блеск напоминает бриллиантовое сияние. Платина служит прекрасной оправой для драгоценных камней. Её часто сочетают с природными жёлтыми тонами золота.

Платиновые украшения часто выбирают из-за их высокой прочности. Ювелирные аксессуары из золота и серебра через какое-то время изнашиваются, и их приходится сдавать в ремонт для замены испортившегося слоя новым. С предметами из платины такого не бывает, поэтому они служат своим владельцам всю жизнь.

Удельный вес металлов

Все тела, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных веществ, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Отношение объема сплава к его массе — плотность — является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. А удельный вес — это сила тяжести непосредственно взятого за основу объема данного вещества. Другими словами, удельным весом металла называется вес единицы объема безусловного плотного (непористого) материала. Для обозначения удельного веса следует массу сухого материала поделить на его объем в полностью плотном состоянии.Все известные и применяемые в промышленности металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Металлы обладают характерными свойствами, среди которых можно назвать высокую прочность, тепло- и электропроводность, пластичность.Химические свойства и удельный вес цветных металлов

Удельный вес наиболее распространенных марок стали

Удельный вес стали различных марок

Определение удельного веса металла

Для начала следует определить, что же такое удельный вес. Так легче будет впоследствии разбираться во всех показателях, а также использовать полученные знания при обработке заготовок из, созданных из этого прочного материала.

Удельным весом называют отношение однородного тела из этого вещества к объёму данного материала. Из этого можно сразу выделить интересный момент, заключающийся в том, что по сути удельный вес металла является его плотностью.

Данная величина, то есть удельный вес металла, измеряется в кг/куб. м. Это единица измерения, чаще всего указываемая в различных технических справочниках. Иногда могут указываться и другие единицы измерения, но в отечественных источниках они встречаются гораздо реже.

Если же справочника, содержащего необходимые данные о том или ином металле, под рукой нет, то можно рассчитать удельный вес по известной формуле:

В данной формуле y обозначает удельный вес, который впоследствии придётся рассчитать, Р — это вес, а V — это объём. Использую эту формулу, можно уже при известных данных о весе и объёме выполнить расчёт.

Целебные и магические свойства

Наночастицы платины могут без препятствий проникать в клетки человеческого тела и благотворно влиять на обменные процессы, происходящие в организме. Одна из главных функций минерала — уничтожение свободных радикалов и торможение преждевременного старения. Некоторые препараты, которые используются при лечении онкологических заболеваний, имеют в своём составе платину.

Металлу нашли и другое применение в медицине:

• Минерал используется при производстве хирургических инструментов, которые стерилизуют в пламени спиртовой горелки. Платиновые сплавы с включением серебра, палладия, меди, цинка или никеля выступают отличным материалом для изготовления зубных протезов.
• Металл, благодаря его инертности к различным соединениям, электропроводимости и гипоаллергенности, активно используется в качестве составляющей электростимуляторов, катетеров и других видов медицинских оборудований.

Также стоит отметить и магические свойства благородного минерала. Он считается светлым, чистым и лишённым зла. Платина не хранит негативную память, как золото. Она тесно связана с космосом и несёт мудрость и добро людям. Материал помогает озарить душу и просветлить ум. Работникам сферы медицины рекомендуется носить талисман, сделанный из этого металла. Серебристый металл подойдёт и тем, чья деятельность связана с людьми, которые нуждаются в помощи.

Платиновые изделия способны нейтрализовать негативные эмоции и пробудить в человеке позитивные мысли, обострить интуицию, указать своему владельцу правильный путь или решение. Металлический оберег защитит человека от негативных влияний, которые разрушают энергетическую оболочку.

Платина способна смягчать действие драгоценных камней. Её часто используют в качестве оправы для тех самоцветов, которые могут сильно повлиять на своих владельцев и принести им вред. Металл рекомендуют людям, которые хотят встать на путь духовного просвещения, обратиться к религиозным или оккультным учениям. Во время молитвы или медитации советуют надевать платиновое кольцо на указательный или безымянный палец.

Прочность металла считается также и магическим свойством. Некоторые верят, что если молодожёны на свадьбе обменяются кольцами из платины, тогда они будут вместе до конца совместной жизни. Прочные амулеты не позволят никому и ничему разлучить влюблённую пару.

Минерал следует приобретать только спокойным натурам, склонным к созерцательности. Металл не любит сплетников и завистников, а воров и предателей он может жестоко наказать.

Платину связывают с планетой Нептун. Этот металл показан Рыбам и Ракам. Некоторые древние племена индейцев поклонялись платиновым слиткам. Люди верили, что через минерал их слышит сам Нептун.

Показатели удельного веса других металлов

Удельный вес – показатель, являющийся неотъемлемой характеристикой и других металлов.

На удельный вес серебра влияет проба сплава. При добавлении в него других металлов (медь, никель) удельный вес и плотность теряются. Так, плотность меди составляет 8,93 г/см3, никеля – 8,91 г/см3. Все значения рассчитываются по формулам.

Серебро – такой же благородный металл, как и золото. Его удельный вес составляет 10,5 г/см3. Плавится оно при температуре 960 градусов. Основными физическими характеристиками серебра являются:

• устойчивость к коррозии;
• низкая сопротивляемость;
• повышенная светоотражаемость.

Несмотря на природную мягкость, серебро обладает высокой плотностью и удельным весом.

Титан – цветной металл бело-серебристого оттенка. Он обладает высокой прочностью, хоть и легкий на вес. Так, он в 12 раз прочнее алюминия и в 4 раза – меди и железа. По степени нахождения в земной коре титану отводится четвертое место среди остальных.

Низкий удельный вес титана – 4,505 г/см3 более соответствует щелочным металлам. На его поверхности образуется оксидная пленка, которая препятствует образованию коррозии.

Цинк – также цветной металл бело-синеватого оттенка. Обладает средней твердостью и начальной температурой плавления 419 градусов. Под воздействием температуры 913 градусов этот металл приобретает парообразное состояние. У цинка удельный вес составляет 7,13 г/см3.

Обычная температура делает цинк хрупким, но ее повышение до 100 градусов превращает металл в гибкий и пластичный. При взаимодействии с воздухом, на поверхности цинка образуется пленка из оксида.

Цвет свинца – грязно-серый, но это не влияет на природный блеск металла. Однако сияние довольно быстро прекращается за счет образования на поверхности свинца оксидной пленки. Свинцовый сплав обладает повышенным удельным весом – 11,337 г/см3. По этому показателю он превышает цинк, алюминий, железо и некоторые другие металлы. Несмотря на высокий показатель плотности, свинец – очень мягкий металл.

В таблице приведены значения удельного веса и температура плавления других металлов.

История платины

О платине было известно ещё до нашей эры. Древние египтяне использовали минерал в создании различных украшений. Какое-то время он был распространён в племенах инков. В середине VI века испанские конкистадоры нашли на территории Южной Америки этот металл, который напомнил им о серебре. Новому материалу они дали соответствующее название. В переводе с испанского platina означает «маленькое серебро» или «серебришко». В те времена новый металл мало ценился людьми из-за его тугоплавкости и высокой плотности. Платине дали такие наименования, как «недозревшее золото» и «неправильное серебро».

Но позже у материала нашли интересную особенность: оказалось, что он легко сплавляется с золотом. После этого открытия ювелиры стали смешивать эти металлы, чтобы снизить стоимость производства украшений и других аксессуаров. Подделку практически нельзя было отличить от натурального золота. Когда это мошенничество раскрылось, ввоз платины в Европу на определённый период был запрещён.

Какое-то время люди считали, что белое золото и платина — одно и то же. Это утверждение неверно, поскольку металлы разные и похожи лишь внешне по цвету. Самостоятельным химическим элементом материал стал только в середине XVIII века, когда он был тщательно изучен. Обозначение платины — Pt. Физические свойства и особенности эксплуатации позволили использовать металл в изготовлении оборудования и иных целей. Вскоре стоимость минерала резко повысилась. Сегодня платина считается одним из самых дорогих металлов.

Самые легкие и самые тяжелые алюминиевые сплавы

• Одним из самых легких алюминиевым сплавом является зарубежный литейный сплав 518.0 (7,5-8,5 % магния) – 2,53 г на кубический сантиметр [1]. Отечественный сплав АМг11 (АЛ22) содержит еще больше магния – от 10,5 до 13,0 %. Поэтому, надо думать, он еще легче, но точных данных у нас нет!
• Самыми тяжелыми алюминиевыми сплавами являются зарубежные литейные сплавы 222.0 и 238.0 с номинальным содержанием меди 10 %. Их номинальная плотность – 2,95 г на кубический сантиметр [1].
• Самый легкий деформируемый сплав – алюминиево-литиевый сплав 8090 с номинальным содержанием лития 2,0 %. Его номинальная плотность – 2,55 г на кубический сантиметр [1].
• Самые тяжелые деформируемые алюминиевые сплавы – сплав В95 и зарубежный сплав 7175: 2,85 г на кубический сантиметр [4].

Классификация стали

В зависимости от доли неметаллических примесей, определяемой методом выплавки данной марки, стальные сплавы разделяют на:

• особо высококачественные;
• высококачественные;
• обыкновенного качества.

По химическому составу сплавы также разделяют на легированные и углеродистые.

Углеродистые стали

Используются преимущественно для производства сварных конструкций и содержит от 0,25 до 2,14 процента углерода. Внутри группы они далее разделяются на подгруппы, и также по процентной доле углерода:

• высокоуглеродистые (0,6-2,14);
• среднеуглеродистые (0,3-0,55);
• низкоуглеродистые (ниже 0,25).

В качестве присадок в них также входят кремний и марганец. Кроме полезных, вводимых целенаправленно присадок в сплаве могут содержаться и вредные примеси, отрицательно влияющие на ее физико- химические свойства:

• фосфор снижает пластичность при нагреве и повышает хрупкость при охлаждении;
• сера приводит к образованию микротрещин.

В состав сплава могут попадать и другие примеси.

Легированная сталь

Для обретения сплавом требуемых свойств при плавке в него добавляют полезные присадки, или легирующие элементы, чаще всего металлы, такие, как алюминий, молибден, хром, марганец, никель, ванадий и другие. Свойства сплава меняются при этом весьма существенно: сплав приобретает стойкость к коррозии, особую прочность, высокую ковкость, повышенную или пониженную электропроводность и т.д. Сплав с такими добавками называют легированной сталью. По процентному содержанию легирующих присадок они делятся на три группы:

• высоколегированные – свыше 11;
• среднелегированные – от 4 до 11;
• низколегированные – менее 4.

По области применения стальные сплавы делятся на:

• инструментальные — высокопрочные сплавы применяются для изготовления инструментов, штампов, фрез, сверл и резцов;
• конструкционные – применяются для производства корпусов и узлов транспортных средств, станков, строительных конструкций;
• специальные. В эту группу включают сплавы с повышенной стойкостью к кислотной и щелочной среде, радиации, нержавеющие сплавы, электроматериалы и др.

Некоторые присадки и виды обработки повышают плотность материала, а другие – снижают, например:

Определение массы изделия

Все современные справочные материалы, ГОСТ и технические условия предприятий скорректированы в соответствии с международной классификацией.

Пользуясь справочными таблицами плотностей различных материалов, легко определить их массу. Это особенно актуально, когда предметы тяжёлые или отсутствуют соответствующие весы. Для этого требуется знать их геометрические параметры. Чаще всего узнать требуется массу предмета в форме цилиндра, трубы или параллелепипеда:

1. 
   Металлические прутки имеют форму цилиндра. Зная диаметр и длину, легко узнать массу. Масса равна плотности, умноженной на объём. Находим объём предмета. Он получается умножением площади сечения на длину. Площадь круга, зная диаметр, определить несложно. Диаметр в квадрате умножается на 3,14 (число пи), делится на 4.

2. Массу трубы получаем аналогично. При нахождении площади берём разницу между внешним и внутренним диаметром сечения.
3. Чтобы определить массу листа, блюма, сляба или прутка прямоугольного сечения, определяем объём, перемножая длину, высоту и толщину. Умножаем на плотность из справочника.

При таких вычислениях всегда допускается маленькая погрешность, ведь формы не идеальны. На практике ей можно пренебречь. Производители металлоизделий разработали специальные калькуляторы вычисления массы для пользователей. Достаточно ввести уникальные размеры в соответствующие окна и получить результат.

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:

1. Все металлы разделены на несколько групп.
2. Для каждого материала указывается наименование, а также ГОСТ.
3. В зависимости от температуры плавления указывается значение плотности.
4. 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.