چگالی آهن، رابطه بین جرم آهن و مقدار فضایی است که اشغال می‌کند. چگالی از تقسیم جرم بر حجم به دست می‌آید. چگالی یا دانسیته، یکی از ویژگی‌های مهم مواد از جمله آهن و فولاد است. با دانستن چگالی آهن و فولاد می‌توان وزن و حداکثر ظرفیت باربری محصولات فولادی را مشخص کرد. به همین منظور، چگالی آهن، چگالی آهن مذاب، چگالی آهن گالوانیزه، همچنین چگالی فولاد و انواع آن، مانند فولاد کربنی، فولاد ضدزنگ و … را به عنوان یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این مواد در جداول جداگانه گردآوری کرده‌ایم.
نسخه صوتی مقاله چگالی آهن و فولاد چقدر است؟
چگالی چیست؟
چگالی یا جرم واحد حجم، دانسیته (Density) نامیده می‌شود.
منظور از چگالی آهن، جرم آهن برای ۱ واحد (۱ مترمکعب) است. به این ترتیب، واحد اندازه‌گیری آن نیز واضح خواهد بود؛ واحد اندازه گیری چگالی، کیلوگرم بر مترمکعب است، البته از واحدهای دیگری نیز استفاده می‌شود که در ادامه معرفی می‌کنیم.
چگالی را با نماد P نشان می‌دهند و طبق فرمول زیر از تقسیم جرم بر حجم به دست می‌آید.
P=m/v
واحد اندازه گیری چگالی چیست؟
معمولا در آزمایشگاه‌ها واحد چگالی را گرم بر دسی‌متر مکعب (g/dm³)در نظر می‌گیرند. g/dm³ معادل و یکای هم ارز کیلوگرم بر مترمکعب (kg/m³) است.
اما در بازار و برای محاسبه وزن آهن‌آلات یا مقاطع فولادی، واحدی که برای چگالی در نظر گرفته می‌شود، kg/dm³ یا g/cm۳ است. یعنی واحد چگالی فولاد یا واحد چگالی آهن در بازار «کیلوگرم بر دسی‌متر مکعب» یا همان «گرم بر سانتی‌متر مکعب » در نظر گرفته می‌شود.
واحد اندازه گیری چگالی و معادل هم ارز آن‌ها را در جدول زیر مشاهده می‌کنید.
| واحد اندازه‌گیری چگالی | کاربرد | مثال |
| g/dm³ = kg/m³ (کیلوگرم بر متر مکعب) = (گرم بر دسی‌متر مکعب) | در آزمایشگاه‌ها | ۷۸۷۴ |
| kg/dm³ = g/cm۳ (گرم بر سانتی‌متر مکعب) = (کیلوگرم بر دسی‌متر مکعب) | در بازار | ۷.۸۷۴ |
چگالی آهن چند است؟
آهن که با نماد شیمیایی Fe (Ferrum) شناخته می‌شود، بزرگ‌ترین و اصلی‌ترین فلز سازنده زمین است.
چگالی آهن ۷۸۷۴ کیلوگرم بر مترمکعب (kg/m۳) است، ولی معمولا آن را رُند کرده و ۷۸۵۰ و یا ۷.۸۵ kg/dm۳ در نظر گرفته می‌شود.
نکته مهم: در بازار برای محاسبه وزن آهن آلات و برای راحتی کار، به جای عدد ۷.۸۵، معمولا عدد ۸ را به عنوان چگالی آهن در نظر می‌گیرند.
| چگالی آهن | |
| چگالی آهن (دقیق) | ۷۸۷۴ kg/m³ |
| چگالی آهن (رُند شده) | ۷۸۵۰ kg/m³ |
| ۷.۸۵ kg/dm۳ | |
چگالی آهن مذاب چند است؟
چگالی آهن مایع در دمای ذوب (حدود ۱۵۳۸ درجه سانتی‌گراد) برابر با ۶.۹۸ کیلوگرم بر دسی‌متر مکعب (kg/dm۳) است که آن را رُند کرده و ۷ در نظر می‌گیرند.
| چگالی آهن مذاب | |
| چگالی آهن مذاب (در دمای ۱۵۳۸ درجه سانتی گراد) | ۶۹۸۰ kg/m³ |
| ۶.۹۸ kg/dm۳ | |
چگالی فولاد (آلیاژی از آهن و کربن) چند است؟
فولاد در زبان انگلیسی Steel نامیده می‌شود. فولاد، آلیاژی از آهن است؛ یعنی آهن با مقدار مشخصی از کربن (بین ۰٫۰۰۲ تا ۲٫۱ درصد جرم ) ترکیب شده و فولاد تولید می‌شود.
چگالی فولاد (چگالی شمش فولادی یا چگالی محصولات ساخته شده با فولاد) یک عدد ثابت نیست و بین ۷۷۵۰ تا ۸۰۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب متغیر است؛ زیرا بر اساس ترکیبات آلیاژی موجود در فولاد، مقدار چگالی فولادهای مختلف نیز کمی متفاوت می‌شود.
چگالی فولاد مذاب کمتر از چگالی فولاد در حالت جامد است و از ۶۹۸۰ تا ۷۰۴۰ متغیر است.
چگالی فازهای مختلف فولاد نیز که در مراحل تولید و در فشارهای مختلف ایجاد می‌شود، متفاوت است. مثلا:
- مارتنزیت، چگالی کمتری نسبت به آستنیت دارد.
- چگالی فریت و سمانتیت، نزدیک به هم است.
با این حال برای راحتی کار، چگالی فولادهای پرکاربرد را در ادامه معرفی می‌کنیم.
چگالی فولادهای پرکاربرد در صنایع
ترکیبات فولاد ساختمانی که با استفاده از آن انواع مقاطع فولادی ساخته می‌شود، مشابه فلز آهن است. به همین دلیل، چگالی فولاد ساختمانی مشابه چگالی آهن بوده و عدد ۷.۸۶ در نظر گفته می‌شود.
چگالی دیگر فولادهای مورد استفاده در صنعت ساخت و ساز و صنایع مختلف نیز به این صورت است:
| چگالی انواع فولاد | |
| چگالی فولاد | ۷۷۵۰ تا ۸۰۵۰ kg/m³ |
| چگالی فولاد ساختمانی | ۷.۸۶ kg/dm۳ |
| چگالی فولاد st37 | ۷.۸ kg/dm۳ |
| چگالی فولاد st52 | ۷.۸ kg/dm۳ |
| چگالی فولاد ck45 | ۷.۸ kg/dm۳ |
| چگالی فولاد a36 | ۷.۸ kg/dm۳ |
| چگالی فولاد a709 | ۷.۸۵ kg/dm۳ |
| چگالی فولاد mo40 | ۷.۸ kg/dm۳ |
| چگالی فولاد 2312 | ۷.۸۴ kg/dm۳ |
| چگالی فولاد spk | ۷.۷ kg/dm۳ |
چگالی فولاد کربنی چند است؟
فولاد کربنی، نوعی فولاد است که درصد وزنی کربن در آن، بین ۰.۰۵ تا ۲.۱ % می‌باشد. فولاد کربنی با توجه به درصد کربن به کار رفته در آن، به انواع کم کربن، کربن متوسط، پرکربن و … تقسیم می‌شود. هر چه محتوای کربن بالاتر باشد، سختی و استحکام آن بیشتر می‌شود؛ اما در عین حال شکنندگی آن افزایش پیدا می‌کند.
چگالی فولاد کربنی در حالت معمول ۷.۸ kg/dm۳ در نظر گرفته می‌شود، اما با توجه به مقدار کربن و سایر عناصر آلیاژی در آن، از ۷.۷۵ تا ۸.۰۵ کیلوگرم بر دسی‌متر مکعب متغیر است.
نکته: فولاد کربنی در مقایسه با فلزات دیگر، مانند فولاد ضد زنگ و آلیاژهای مس، سبک‌تر است (چگالی کمتری دارد)، اما سنگین تر از آلومینیوم است.
| چگالی فولاد کربنی | |
| چگالی فولاد کربنی | ۷۷۵۰ تا ۸۰۵۰ kg/m³ |
| چگالی فولاد کربنی در بازار | ۷۸۶۰ kg/m³ |
| ۷.۸۶ kg/dm۳ | |
چگالی فولاد گالوانیزه و چگالی آهن گالوانیزه چند است؟
زمانی که بر سطح فولاد یا آهن، لایه‌ای از فلز روی کشیده شود، به آن فولاد گالوانیزه یا آهن گالوانیزه می‌گویند. فولاد پوشش دارگالوانیزه، معمولا با غوطه‌ورشدن درون استخری از فلز روی تولید می‌شوند.
چگالی فولاد گالوانیزه در درجه اول به آلیاژ فولاد بستگی دارد؛ زیرا تغییر وزن و چگالی که پوشش «روی» ایجاد می‌کند بسیار ناچیز است. چگالی فولاد گالوانیزه با توجه به آلیاژ فولاد معمولا بین ۷۰۰۰ تا ۸۰۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب است. چگالی آهن گالوانیزه، مشابه چگالی آهن و معادل ۷۸۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب است.
در بازار، چگالی فولاد و آهن گالوانیزه (که ورق گالوانیزه، لوله گالوانیزه و … از این مقطع فولادی ساخته می‌شود) معمولا ۷.۸۵ کیلوگرم بر دسی‌متر مکعب در نظر گرفته می‌شود.
| چگالی فولاد و آهن گالوانیزه | |
| چگالی فولاد گالوانیزه | ۷۰۰۰ تا ۸۰۵۰ kg/m³ |
| چگالی فولاد گالوانیزه برای مصارف ساختمانی | ۷۸۵۰ kg/m³ |
| ۷.۸۵ kg/dm۳ | |
| چگالی آهن گالوانیزه | ۷.۸۵ kg/dm۳ |
نکته ۱: برای تمام اهداف عملی، چگالی فولاد یا آهن گالوانیزه با چگالی فولاد و آهن، یکسان در نظر گرفته می‌شود؛ زیرا گالوانیزه، یک پوشش بسیار نازک از روی است که چگالی آن قابل چشم پوشی است.
نکته ۲: چگالی سطحی تقریبی برای فولاد گالوانیزه با هر نوع پوشش تبدیلی کرومات (مطابق روش اندازه‌گیری در استاندارد ISO 3892 ) مقدار بسیار کم و بین ۰.۵ تا ۱.۵ گرم بر مترمربع (g/m۲) است.
چگالی فولاد زنگ نزن (فولاد مقاوم در برابر خوردگی) چند است؟
فولاد زنگ نزن یا فولاد ضد زنگ در زبان انگلیسی «استنلس استیل» نامیده می‌شود، اما در اصطلاح عامیانه به جای استنلس استیل، فقط از کلمه «استیل» برای معرفی فولاد زنگ نزن استفاده می‌شود.
فولاد زنگ نزن، آلیاژی از فولاد است. اصلی‌ترین ترکیبات آن نیز آهن، کمتر از ۲% کربن و حداقل ۱۰.۵% کروم می‌باشد.
چگالی فولاد ضد زنگ یا چگالی استنلس استیل با توجه به درصد مواد تشکیل دهنده آن و شناسه فولاد، بین ۷.۷ تا ۸.۲ کیلوگرم بر دسی‌متر مربع متغیر است.
در جدول زیر می‌توانید چگالی استیل برخی از پرکاربردترین گریدهای استنلس استیل را مشاهده کنید که بیشتر برای ساخت ورق استیل و دیگر مقاطع فولادی استفاده می‌شود.
| شناسه | چگالی استیل | |
| ۱.۴۳۰۱ | چگالی استیل ۳۰۴ | ۷.۹ kg/dm۳ |
| ۱.۴۴۰۱ | چگالی استیل ۳۱۶ | ۸ kg/dm۳ |
| ۱.۴۸۴۵ | چگالی استیل 310 | ۷.۹ kg/dm۳ |
| ۱.۴۰۰۶ | چگالی استیل ۴۱۰ | ۷.۷ kg/dm۳ |
| ۱.۴۰۲۱ | چگالی استیل ۴۲۰ | ۷.۷ kg/dm۳ |
| ۱.۴۰۱۶ | چگالی استیل 430 | ۷.۷ kg/dm۳ |
سخن آخر
چگالی از ویژگی‌های مهم مواد است. چگالی آهن و فولاد، نقش مهمی در تعیین وزن و حداکثر ظرفیت بارگذاری آن‌ها در مصارف مختلف، مخصوصا در کاربردهای ساختمانی و صنعتی دارد.
سوالات متداول
چگالی فولاد چیست و عدد آن چند است؟
منظور از چگالی فولاد، جرم فولاد برای ۱ واحد (۱ متر مکعب) است. به عبارتی، رابطه بین جرم فولاد و مقدار فضایی که اشغال می‌کند را نشان می دهد.
چگالی فولاد با توجه به ترکیبات آن، یک عدد ثابت نیست و بین ۷۷۵۰ تا ۸۰۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب متغیر است.
چگالی آهن چقدر است
چگالی آهن ۷۸۷۴ کیلوگرم بر متر مکعب یا ۷.۸۷۴ کیلوگرم بر دسی‌متر مکعب است.
چگالی فولاد بیشتر است یا آهن؟
چگالی فولاد، یک عدد ثابت نیست و از حدود ۷.۷ تا حدود ۸ kg/dm۳ متغیر است؛ اما چگالی آهن ثابت و حدود ۷.۸ می باشد.
در نتیجه، نمی توان به صورت کلی گفت چگالی فولاد بیشتر است یا آهن!
اما برای کاربردهای ساختمانی می توان گفت: چگالی آهن و چگالی فولاد ساختمانی با هم برابر هستند.
