Плотность нержавеющей стали: таблица по маркам
Плотность — базовая величина для расчёта массы любого металлопроката. У нержавеющих сталей она варьируется от 7,70 до 8,00 г/см³ в зависимости от химического состава и структурного класса.
Значения по маркам
| Марка AISI | Аналог ГОСТ | Плотность, г/см³ | Плотность, кг/м³ |
|---|---|---|---|
| 201 | — | 7,80 | 7 800 |
| 202 | 12Х17Г9АН4 | 7,80 | 7 800 |
| 301 | 07Х16Н6 | 7,90 | 7 900 |
| 302 | 12Х18Н9 | 7,90 | 7 900 |
| 303 | — | 7,90 | 7 900 |
| 304 | 08Х18Н10 | 7,90 | 7 900 |
| 304L | 03Х18Н11 | 7,90 | 7 900 |
| 309S | 20Х20Н14С2 | 7,90 | 7 900 |
| 310S | 20Х23Н18 | 7,98 | 7 980 |
| 316 | 10Х17Н13М2 | 7,98 | 7 980 |
| 316L | 03Х17Н14М3 | 7,98 | 7 980 |
| 316Ti | 10Х17Н13М2Т | 8,00 | 8 000 |
| 317L | — | 7,98 | 7 980 |
| 321 | 12Х18Н10Т | 7,90 | 7 900 |
| 347 | 08Х18Н12Б | 7,96 | 7 960 |
| 409 | 08Х13 | 7,75 | 7 750 |
| 410 | 12Х13 | 7,75 | 7 750 |
| 420 | 20Х13 | 7,75 | 7 750 |
| 430 | 12Х17 | 7,70 | 7 700 |
| 439 | 08Х17Т | 7,70 | 7 700 |
| 440C | 95Х18 | 7,70 | 7 700 |
| 446 | 15Х25Т | 7,60 | 7 600 |
| 904L | 06ХН28МДТ | 7,95 | 7 950 |
| 2205 | 03Х22Н5АМ3 | 7,80 | 7 800 |
| 2507 | — | 7,80 | 7 800 |
Плотность по классам стали
| Класс | Диапазон, г/см³ | Типичное значение |
|---|---|---|
| Аустенитные без молибдена | 7,90–7,93 | 7,90 |
| Аустенитные с молибденом | 7,95–8,00 | 7,98 |
| Аустенитные марганцовистые | 7,78–7,82 | 7,80 |
| Ферритные | 7,60–7,75 | 7,70 |
| Мартенситные | 7,70–7,80 | 7,75 |
| Дуплексные | 7,78–7,85 | 7,80 |
Закономерность простая: никель и молибден увеличивают плотность, хром — снижает. Отсюда ферритные хромистые марки легче аустенитных примерно на 3 %.
Сравнение с другими металлами
| Материал | Плотность, г/см³ | Отношение к стали 304 |
|---|---|---|
| Магний | 1,74 | 0,22 |
| Алюминий | 2,70 | 0,34 |
| Титан | 4,51 | 0,57 |
| Цинк | 7,13 | 0,90 |
| Чугун | 7,20 | 0,91 |
| Олово | 7,29 | 0,92 |
| Углеродистая сталь | 7,85 | 0,99 |
| Нержавеющая сталь 304 | 7,90 | 1,00 |
| Латунь | 8,50 | 1,08 |
| Никель | 8,90 | 1,13 |
| Медь | 8,96 | 1,13 |
| Свинец | 11,34 | 1,44 |
Нержавеющая сталь тяжелее углеродистой всего на 0,6 % — при пересчёте конструкций разница обычно несущественна.
Влияние температуры
Плотность снижается при нагреве за счёт теплового расширения. Значения для стали AISI 304:
| Температура, °C | Плотность, г/см³ | Изменение |
|---|---|---|
| 20 | 7,90 | — |
| 100 | 7,88 | −0,25 % |
| 200 | 7,85 | −0,63 % |
| 300 | 7,81 | −1,14 % |
| 400 | 7,77 | −1,65 % |
| 500 | 7,73 | −2,15 % |
| 600 | 7,69 | −2,66 % |
| 800 | 7,60 | −3,80 % |
Для инженерных расчётов при температурах до 200 °C изменением плотности обычно пренебрегают.
Как использовать в расчётах
Пруток круглый
m = π × D² / 4 × L × ρ / 1000
Круг диаметром 20 мм, длиной 1 м из стали 304: 3,14 × 400 / 4 × 1 × 7,9 / 1000 = 2,48 кг
Лист
m = L × B × S × ρ / 1000
Лист 1250 × 2500 × 2 мм: 1,25 × 2,5 × 2 × 7,9 = 49,38 кг
Труба круглая
m = π × (D − S) × S × L × ρ / 1000
Труба 25×2, длина 1 м: 3,14 × 23 × 2 × 7,9 / 1000 = 1,14 кг
Квадрат
m = A² × L × ρ / 1000
Квадрат 20×20 мм, 1 м: 400 × 1 × 7,9 / 1000 = 3,16 кг
Шестигранник
m = 0,866 × S² × L × ρ / 1000
где S — размер под ключ. Шестигранник 22 мм, 1 м: 0,866 × 484 × 7,9 / 1000 = 3,31 кг
Удельный вес и плотность
Термины часто смешивают, хотя физически это разные величины.
Плотность — масса единицы объёма, измеряется в г/см³ или кг/м³. Величина постоянная для материала.
Удельный вес — вес единицы объёма, измеряется в Н/м³. Зависит от ускорения свободного падения:
γ = ρ × g
Для стали 304: 7900 × 9,81 = 77 499 Н/м³
В практике металлоторговли под «удельным весом» почти всегда подразумевают плотность — расхождение терминологии не влияет на расчёты массы.
Частые вопросы
Какая плотность у нержавейки в кг/м³?
Для наиболее распространённой марки AISI 304 — 7900 кг/м³. Для 316L — 7980 кг/м³, для ферритной 430 — 7700 кг/м³.
Почему у разных марок плотность отличается?
Из-за химического состава. Никель (8,9 г/см³) и молибден (10,2 г/см³) плотнее железа, хром (7,19 г/см³) — легче. Соотношение легирующих элементов и определяет итоговое значение.
Какое значение брать, если марка неизвестна?
Используйте 7,9 г/см³ — это средневзвешенное для наиболее ходовых аустенитных марок. Погрешность не превысит 1,5 % для любой стандартной нержавеющей стали.
Отличается ли плотность холоднокатаного и горячекатаного проката?
Нет, плотность определяется составом, а не способом обработки. Наклёп при холодной прокатке меняет структуру, но не плотность.
Влияет ли полировка на плотность?
Нет. Обработка поверхности снимает микрослой металла, изменяя массу изделия, но не плотность материала.
Как плотность связана с магнитными свойствами?
Прямой связи нет. Ферритные марки одновременно магнитны и менее плотны, но причина в химсоставе — высокое содержание хрома при отсутствии никеля.