الوزن النوعي والحجمي للفولاذ: جدول الأوزان النوعية لمختلف الدرجات
الفولاذ سبيكة قابلة للتشكيل من الحديد وكمية صغيرة من الكربون (حتى 2%) وعناصر أخرى. وهو من أكثر المواد انتشارًا، ويُستخدم في جميع قطاعات الصناعة تقريبًا. ويُصنف الفولاذ إلى درجات تختلف في البنية والخصائص الميكانيكية والفيزيائية والتركيب الكيميائي.
يوضح الجدول التالي الوزن النوعي لأكثر درجات الفولاذ شيوعًا بوحدة غ/سم³:
| نوع الفولاذ | الدرجة | الوزن النوعي (غ/سم³) |
| فولاذ إنشائي غير قابل للصدأ للبرودة الشديدة | 12Kh18N10T | 7,9 |
| فولاذ غير قابل للصدأ مقاوم للحرارة والتآكل | 08Kh18N10T | 7,9 |
| فولاذ إنشائي منخفض السبائك | 09G2S | 7,85 |
| فولاذ إنشائي كربوني عالي الجودة | 10,20,30,40 | 7,85 |
| فولاذ إنشائي كربوني | St3sp, St3ps | 7,87 |
| فولاذ أدوات للقوالب | Kh12MF | 7,7 |
| فولاذ إنشائي للنوابض | 65G | 7,85 |
| فولاذ أدوات للقوالب | 5KhNM | 7,8 |
| فولاذ إنشائي سبائكي | 30KhGSA | 7,85 |
| فولاذ عالي الكربون | 70 (VS وOVS) | 7,85 |
| فولاذ متوسط الكربون | 45 | 7,85 |
| فولاذ منخفض الكربون | 10 و10A؛ 20 و20A | 7,85 |
| فولاذ كهربائي منخفض الكربون (أرمكو) | A وE؛ EA؛ EAA | 7,8 |
| فولاذ كرومي | 15KhA | 7,74 |
| فولاذ كروم-ألمنيوم-موليبدينوم قابل للنترتة | 38KhMYuA | 7,65 |
| فولاذ كروم-منغنيز-سيليكون | 25KhGSA | 7,85 |
| فولاذ كروم-فاناديوم | 30KhGSA؛ 20KhN3A | 7,85 |
نظرًا إلى وجود عدد هائل من درجات الفولاذ (نحو 1500 درجة)، فقد أوردنا الأوزان النوعية لأكثرها شيوعًا فقط. ويمكن العثور على معلومات أكثر تفصيلًا عن الوزن النوعي للفولاذ في مقالات أخرى على موقعنا.
يمكن، استنادًا إلى خصائص الفولاذ، تحديد المعلمات الأساسية الآتية: الكثافة، ومعامل التمدد الخطي، ومعامل المرونة، ومعامل القص. ومن حيث التركيب الكيميائي ينقسم الفولاذ إلى سبائكي وكربوني. ويُضاف إلى الفولاذ الكربوني، إلى جانب الكربون والحديد، المنغنيز (0,1 - 1,0%) والسيليكون (حتى 0,4%). وقد تدخل شوائب أخرى في التركيب لإكساب الفولاذ خصائص معينة: فالفوسفور يسبب الهشاشة عند درجات الحرارة المنخفضة ويقلل اللدونة عند التسخين إلى درجات محددة، بينما يسبب الكبريت شقوقًا دقيقة (الهشاشة الحمراء) في درجات الحرارة المرتفعة.
يُحسب الوزن النوعي للفولاذ بالصيغة التالية: γ = P/V، حيث P وزن الجسم المتجانس وV حجم المادة. وتكون المعلمة الناتجة ثابتة، لكنها تنطبق فقط عندما يكون الفولاذ في حالة كاملة الكثافة وذا بنية غير مسامية.
تشير مراجع الخصائص الفيزيائية للمواد إلى أن متوسط كثافة الفولاذ يساوي 7,85 غ/سم³. وتتغير هذه المعلمة كما يلي:
| معالجة الفولاذ / إضافة الشوائب | التغير مقارنة بالقيمة القياسية 7,85 غ/سم³ |
| الكربون | ينخفض الوزن النوعي |
| الكروم والألمنيوم والمنغنيز | ينخفض الوزن النوعي |
| الكوبالت والتنغستن والنحاس | يزداد الوزن النوعي |
| التشكيل بالسحب | يزداد الوزن النوعي، ولكن بما لا يتجاوز 2-3% |
الأسئلة الشائعة
كم يزن 1 م³ من الفولاذ؟
تُستخدم كثافة متوسطة قدرها 7,85 غ/سم³ في معظم الحسابات، ولذلك يزن 1 م³ من الفولاذ نحو 7850 كغ. وقد تختلف القيمة قليلًا لبعض درجات الفولاذ المقاوم للصدأ وفولاذ الأدوات والفولاذ السبائكي.
لماذا تختلف كثافة الفولاذ باختلاف الدرجة؟
لا يتكون الفولاذ من الحديد والكربون فقط؛ فقد يحتوي أيضًا على الكروم والنيكل والمنغنيز والتنغستن والنحاس وعناصر أخرى. وتغيّر إضافات السبك تركيب السبيكة، فتُحدث تغيرًا طفيفًا في كثافتها.
كيف يُحسب وزن قطعة فولاذية؟
يُضرب حجم القطعة في كثافة درجة الفولاذ المختارة. وللتقدير التقريبي تُستخدم غالبًا قيمة 7850 كغ/م³، أما الحسابات الدقيقة فيُفضل أن تعتمد على الكثافة الواردة في المراجع أو وثائق الدرجة المحددة.