ما كثافة الفولاذ؟
في الحسابات العامة لوزن الفولاذ الكربوني والإنشائي تُستخدم عادة كثافة 7,850 kg/m³، أي 7.85 g/cm³.
هذه قيمة هندسية عملية، وليست ثابتاً واحداً لجميع درجات الفولاذ.
يؤثر التركيب الكيميائي في الكثافة بدرجة محدودة. تبلغ الكثافة النموذجية للفولاذ المقاوم للصدأ 304 نحو 7.90 g/cm³، ولـ316 نحو 8.00 g/cm³، بينما تبلغ للفولاذ الفريتي 430 نحو 7.70 g/cm³.
يصلح 7,850 kg/m³ عادة لتقدير وزن الصفائح والألواح والمقاطع واللفائف المصنوعة من الفولاذ الكربوني. أما عند تحديد درجة بعينها، فمن الأفضل استخدام كثافة تلك الدرجة.
جدول كثافة الفولاذ
| الفولاذ | kg/m³ | g/cm³ | lb/in³ |
|---|---|---|---|
| الفولاذ الإنشائي / الكربوني — قيمة حساب شائعة | 7,850 | 7.85 | 0.284 |
| فولاذ AISI 4140 السبائكي | 7,850 | 7.85 | 0.284 |
| الفولاذ المقاوم للصدأ 304 | 7,900 | 7.90 | 0.285 |
| الفولاذ المقاوم للصدأ 316 / 316L | 8,000 | 8.00 | 0.289 |
| الفولاذ المقاوم للصدأ 430 | 7,700 | 7.70 | 0.278 |
| الفولاذ المقاوم للصدأ 17-4 PH | 7,800 | 7.80 | 0.282 |
مرّر داخل الجدول لرؤية جميع الأعمدة ←
هذه قيم مرجعية نموذجية. عند الحاجة إلى حساب دقيق لدرجة محددة، تكون بيانات المنتج ووثائق المادة هي المرجع الأساسي.
لماذا لا توجد كثافة واحدة لجميع أنواع الفولاذ؟
الفولاذ مجموعة من السبائك وليس تركيباً كيميائياً واحداً.
يؤثر الكربون والكروم والنيكل والموليبدينوم والمنغنيز وعناصر السبائك الأخرى في كتلة الحجم نفسه من المادة.
الفروق محدودة في كثير من أنواع الفولاذ التجاري، ولهذا تُستخدم قيمة 7,850 kg/m³ على نطاق واسع في التقديرات.
لكن الفرق يصبح مهماً عند التعامل مع كميات كبيرة. فالمادة ذات الكثافة 8,000 kg/m³ تكون أثقل بنحو 1.9% من الحجم نفسه المحسوب عند 7,850 kg/m³.
وحدات الكثافة
1 g/cm³ = 1,000 kg/m³
7.85 g/cm³ = 7,850 kg/m³ ≈ 0.284 lb/in³
8.00 g/cm³ = 8,000 kg/m³ ≈ 0.289 lb/in³
حساب الوزن باستخدام الكثافة
الكتلة = الكثافة × الحجم
للصفيحة أو اللوح المستطيل:
الكتلة (kg) = L(m) × W(m) × t(mm) × ρ / 1000
وللفولاذ الكربوني:
الكتلة (kg) ≈ L × W × t(mm) × 7.85
مثال
صفيحة بأبعاد:
2 m × 1 m × 1 mm
الفولاذ الكربوني: 15.70 kg
304: 15.80 kg
316: 16.00 kg
430: 15.40 kg
لحساب وزن الصفائح والألواح، استخدم حاسبة وزن صفائح وألواح الفولاذ .
حساب اللفائف
تنطبق العلاقة نفسها بين الحجم والكثافة على لفائف الفولاذ.
لحساب أبعاد اللفائف، استخدم حاسبة وزن لفائف الفولاذ وطولها .
استخدم 7,850 kg/m³ للفولاذ الكربوني العادي، وعدّل القيمة عند التعامل مع الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبيكة محددة.
الفولاذ المطلي
تشير كثافة الفولاذ إلى الركيزة المعدنية الأساسية.
يضيف الزنك والطلاءات المعدنية والدهان كتلة إضافية، لكن من الأفضل حسابها بشكل منفصل بدلاً من تغيير كثافة الفولاذ الأساسي.
أي كثافة ينبغي استخدامها؟
استخدم 7,850 kg/m³ لتقديرات الفولاذ الكربوني والإنشائي العامة.
استخدم قيمة الدرجة المحددة للفولاذ المقاوم للصدأ والسبائكي، خصوصاً عند التعامل مع كميات كبيرة أو حسابات دقيقة.
للتعرف على عائلات المواد، راجع الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ السبائكي . وللأبعاد والطلاءات، راجع صفائح وألواح الفولاذ ولفائف الفولاذ المجلفن ولفائف الفولاذ المطلي مسبقًا: PPGI وPPGL .
أسئلة شائعة
هل كثافة جميع أنواع الفولاذ 7,850 kg/m³؟
لا. إنها قيمة شائعة للحسابات الخاصة بالفولاذ الكربوني والإنشائي.
ما كثافة الفولاذ المقاوم للصدأ؟
تعتمد على الدرجة. تبلغ نحو 7.9 g/cm³ للنوع 304، ونحو 8.0 للنوع 316، ونحو 7.7 للنوع 430.
هل الفولاذ المقاوم للصدأ أثقل دائماً؟
لا. 304 و316 أكثر كثافة قليلاً من القيمة الشائعة للفولاذ الكربوني، بينما 430 أقل كثافة.
ما كثافة الفولاذ بوحدة lb/in³؟
تعادل كثافة 7,850 kg/m³ نحو 0.284 lb/in³.
هل يغني حساب الكتلة عن الوزن الفعلي؟
لا. يعتمد الحساب على الأبعاد الاسمية والكثافة المرجعية. وتتأثر الكتلة الفعلية أيضاً بتفاوتات الأبعاد والطلاءات وعمليات التشذيب.