Khối Lượng Riêng Là Gì? Bảng Tính Khối Lượng Riêng Của Thép

Khối lượng riêng của thép là một thông số kỹ thuật quan trọng trong ngành công nghiệp sắt thép. Bảng tính khối lượng riêng giúp bạn tính toán vật liệu cần thiết cho dự án, đảm bảo an toàn và tối ưu chi phí trong quá trình sản xuất và xây dựng.

Khối Lượng Riêng Là Gì?

Khối lượng riêng (hay còn gọi là tỷ trọng) là đặc tính vật lý của vật liệu, được định nghĩa là tỷ số giữa khối lượng của một vật thể và thể tích của nó. Đơn vị đo lường khối lượng riêng quốc tế SI là kg/m³, nhưng trong thực tế còn sử dụng các đơn vị như g/cm³.

Khối lượng riêng của một vật liệu có thể thay đổi theo nhiệt độ và áp suất. Khi nhiệt độ tăng, đa số vật liệu giãn nở làm giảm khối lượng riêng, ngược lại khi áp suất tăng, khối lượng riêng thường tăng do vật liệu bị nén lại.

Cách Tính Khối Lượng Riêng

Công Thức Tính Khối Lượng Riêng

Công thức tính khối lượng riêng cơ bản:  D = m / V

Trong đó:

• D: Khối lượng riêng, ( kg/m³ hoặc g/cm³)
• m: Khối lượng của vật (kg hoặc g)
• V: Thể tích của vật, (m³ hoặc cm³)

Ví dụ: Một thanh thép có khối lượng 78,5 kg và thể tích 0,01 m³. Khối lượng riêng của thanh thép sẽ là: D = 78,5 / 0,01 = 7.850 kg/m³

Công Thức Tính Khối Lượng Riêng Trung Bình

Đối với vật thể không đồng nhất hoặc hỗn hợp nhiều vật liệu khác nhau, chúng ta cần tính khối lượng riêng trung bình. 

Với công thức: Dtb = (m1 + m2 + … + mn) / (V1 + V2 + … + Vn)

Trong đó:

• Dtb: Khối lượng riêng trung bình
• m1, m2, …, mn: Khối lượng của từng phần
• V1, V2, …, Vn: Thể tích của từng phần tương ứng

Ví dụ: Một cấu kiện gồm 2 phần: phần thép (khối lượng 100 kg, thể tích 0,0127 m³) và phần nhôm (khối lượng 20 kg, thể tích 0,0074 m³). Khối lượng riêng trung bình sẽ là: Dtb = (100 + 20) / (0,0127 + 0,0074) = 120 / 0,0201 = 5.970,15 kg/m³

Bảng Tính Khối Lượng Riêng Của Chất Rắn

STT	Chất rắn		Khối lượng riêng D (kg/m³)
1	Chì		11.300
2	Sắt		7.800
3	Nhôm		2.700
4	Đá		Khoảng 2.600
5	Gạo		Khoảng 1.200
6	Gỗ	Gỗ xẻ nhóm II, III	1.000
		Gỗ xẻ nhóm IV	910
		Gỗ xẻ nhóm V	770
		Gỗ xẻ nhóm VI	710
		Gỗ xẻ nhóm VII	670
		Gỗ xẻ nhóm VIII	550
		Gỗ xẻ nhóm mới	770 – 1.280
		Gỗ xẻ nhóm khô	690 – 1.030
		Gỗ dán	600
		Gỗ thông xẻ khô	480
7	Sứ		2.300
8	Bạc		10.500
9	Vàng		19.031
10	Kẽm		6.999
11	Đồng		8.900
12	Inox	309S / 310S / 316(L) / 305 / 321	7.980
		201 / 202 / 301 / 302 / 303 / 304(L) / 305 / 321	7.930
		405 / 410 / 420	7.750
		409 / 430 / 434	7.750
13		Thiếc	7.100

Tỷ Trọng Riêng Của Thép

Thép là hợp kim của sắt và carbon, với hàm lượng carbon thường không quá 2%. Khối lượng riêng của thép phụ thuộc vào thành phần hợp kim và quá trình xử lý nhiệt. 

Bảng tính khối lượng riêng 1 số loại thép

Loại thép	Khối lượng riêng (kg/m³)
Thép carbon thông thường	7.850
Thép không gỉ	7.480 – 8.000
Thép công cụ	7.720 – 7.840
Thép hợp kim thấp	7.850 – 7.870
Thép hợp kim cao	7.700 – 8.200
Thép kết cấu	7.850
Thép đàn hồi	7.700 – 7.900
Thép chịu nhiệt	7.700 – 8.000

Tỷ Trọng Riêng Của Inox

Inox (thép không gỉ) có khối lượng riêng dao động từ 7.480 đến 8.000 kg/m³ tùy theo loại và thành phần hợp kim. 

Bảng tính khối lượng riêng của các loại inox 

Loại inox	Khối lượng riêng (kg/m³)	Đặc điểm
Inox 304	7.930	Loại phổ biến nhất, chứa 18% Cr và 8% Ni
Inox 316	8.000	Chống ăn mòn cao hơn, chứa thêm molybden
Inox 201	7.800	Hàm lượng niken thấp
Inox 430	7.700	Loại ferit, không chứa niken
Inox 410	7.750	Loại mactenxit, độ cứng cao
Inox 904L	8.000	Chống ăn mòn cực cao, hàm lượng niken cao
Inox 321	7.910	Bổ sung titan, ổn định nhiệt
Inox 2205	7.805	Loại duplex, kết hợp tính chất ferit và austenit

Tỷ Trọng Riêng Của Ống

Khối lượng riêng của ống phụ thuộc vào vật liệu chế tạo. 

Bảng tính khối lượng riêng của 1 số loại ống phổ biến

Loại ống	Khối lượng riêng (kg/m³)
Ống thép carbon	7.850
Ống inox	7.930
Ống đồng	8.930
Ống nhôm	2.700
Ống gang	7.200
Ống PVC	1.400
Ống HDPE	950
Ống PPR	900

Để tính trọng lượng của ống, ngoài khối lượng riêng, cần phải tính đến việc ống rỗng bên trong. Công thức tính trọng lượng của ống như sau:

m = D × π × h × (R² – r²)

Trong đó:

• m: Khối lượng ống (kg)
• D: Khối lượng riêng của vật liệu (kg/m³)
• h: Chiều dài ống (m)
• R: Bán kính ngoài của ống (m)
• r: Bán kính trong của ống (m)

Ví dụ: Một ống thép có chiều dài 6m, đường kính ngoài 114mm, độ dày thành 4mm. Tính trọng lượng của ống.

• Khối lượng riêng thép: 7.850 kg/m³
• Đường kính ngoài: 114mm = 0,114m
• Đường kính trong: 114 – 2×4 = 106mm = 0,106m
• Bán kính ngoài (R): 0,114 ÷ 2 = 0,057m
• Bán kính trong (r): 0,106 ÷ 2 = 0,053m

m = 7.850 × 3,14 × 6 × (0,057² – 0,053²) m = 7.850 × 3,14 × 6 × (0,003249 – 0,002809) m = 7.850 × 3,14 × 6 × 0,00044 m = 65,15 kg

Ứng Dụng Khối Lượng Riêng Trong Ngành Công Nghiệp Sắt Thép

Tính Toán Trọng Lượng Và Chi Phí Vật Liệu

Khối lượng riêng giúp kỹ sư và nhà thiết kế ước tính chính xác trọng lượng của kết cấu thép. Từ đó, họ có thể tính toán chi phí vật liệu, chi phí vận chuyển và lập ngân sách dự án một cách hợp lý.

Ví dụ: Một dự án cần 150 thanh thép I, mỗi thanh dài 6m với tiết diện 15,5 cm². Biết khối lượng riêng của thép là 7.850 kg/m³, ta có thể tính:

• Thể tích mỗi thanh: 15,5 × 10⁻⁴ × 6 = 0,0093 m³
• Khối lượng mỗi thanh: 0,0093 × 7.850 = 73,01 kg
• Tổng khối lượng: 73,01 × 150 = 10.951,5 kg ≈ 10,95 tấn

Kiểm Tra Chất Lượng Và Phát Hiện Khuyết Tật

Khối lượng riêng là một chỉ số quan trọng để kiểm tra chất lượng thép. Nếu khối lượng riêng của mẫu thép khác biệt đáng kể so với giá trị tiêu chuẩn, có thể chỉ ra sự hiện diện của khuyết tật, lỗ rỗng hoặc tạp chất bên trong.

Phương pháp kiểm tra không phá hủy dựa trên nguyên lý Archimedes thường được sử dụng để xác định khối lượng riêng và phát hiện các khuyết tật bên trong mà không làm hỏng mẫu thép.

Ứng Dụng Trong Luyện Kim Và Đúc Thép

Trong quá trình luyện kim, khối lượng riêng giúp xác định tỷ lệ các nguyên tố hợp kim cần thêm vào để đạt được thành phần mong muốn. Ngoài ra, việc theo dõi khối lượng riêng của thép lỏng trong quá trình đúc giúp kiểm soát chất lượng sản phẩm.

Phân Loại Và Tái Chế Thép

Trong quá trình tái chế, khối lượng riêng là một trong những đặc tính vật lý giúp phân loại các loại thép khác nhau, giúp tách thép không gỉ (inox) khỏi thép carbon thông thường.

Tính Toán Trong Quy Trình Mạ Và Xử Lý Bề Mặt

Khối lượng riêng giúp tính toán lượng vật liệu mạ (như kẽm, crôm, niken) cần thiết trong quá trình mạ bảo vệ thép. Điều này đảm bảo lớp mạ đạt độ dày theo yêu cầu mà không lãng phí vật liệu.

Bảng tính khối lượng riêng đã giúp ta tính toán chính xác trọng lượng và chi phí vật liệu, hỗ trợ các quyết định kỹ thuật liên quan đến thiết kế, sản xuất và kiểm tra chất lượng. Khối lượng riêng, cùng với các tính chất cơ lý khác, là cơ sở để phát triển các loại thép tiên tiến – nhẹ hơn, bền hơn và thân thiện với môi trường hơn.

Sắt thép Minh Quân hiện có cung cấp các loại thép như Thép tấm đóng tàu, Thép hộp chữ nhật 40×80, Thép tấm scm440, Thép tấm SKD61, Thép hộp vuông 400×400, … Quý khách hàng có nhu cầu mua hãy liên hệ ngay với Sắt Thép Minh Quân để được tư vấn và hỗ trợ.

Thông tin liên hệ Công ty TNHH Sắt Thép Minh Quân:

• Website: https://satthepminhquan.com.vn
• Địa chỉ: 131/12/4A, đường Tân Chánh Hiệp 18, khu phố 8, phường Tân Chánh Hiệp, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam
• Điện thoại: 0968.973.689
• Hotline: 0949.267.789 (Mr. Bình)