Khối lượng riêng của thép

Khối lượng riêng và trọng lượng riêng là hai khái niệm thường xuyên xuất hiện trong cơ học, xây dựng và vật liệu, nhưng có bản chất hoàn toàn khác nhau. Việc phân biệt rõ giúp tránh nhầm lẫn trong tính toán kỹ thuật và ứng dụng thực tế.

Trọng lượng của 1 vật chính là lực hút của trái đất lên vật đó. Công thức tính trọng lượng riêng như sau:

Trọng lượng riêng = Khối lượng riêng x 9,81

Đơn vị của trọng lượng riêng là KN, còn đơn vị của khối lượng riêng là KG.

Bảng tra trọng lượng riêng của thép tròn

Trọng lượng của thép tròn được chúng tôi tổng hợp trong bản dưới đây

Bảng tra trọng lượng riêng của thép hộp vuông, chữ nhật

Khi mua và sử dụng các loại thép hộp vuông, chữ nhật, quý khách hàng muốn nắm rõ trọng lượng của chúng để thuận tiện cho việc thi công vận chuyển, giá thành hợp lý tham khảo bảng dưới đây.

Bảng tra trọng lượng riêng của thép D20

Dưới đây là bảng tính trọng lượng ống thép D20 nói riêng và các kích thước khác nói chung.

Bảng tra trọng lượng riêng của thép hộp cỡ lớn

Việc sử dụng các loại thép hộp có kích thước lớn, rất khó khăn trong việc đem đi cân từng cái để biết trọng lượng. Chính vì vậy trước khi mua quý khách có thể xem bảng dưới đây để tính chính xác trọng lượng theo yêu cầu.

Bảng tra trọng lượng riêng của thép chữ U

Trọng lượng thép chữ U với tên gọi khá xa lạ với người tiêu dùng, vì vậy cần dựa vào bảng quy đổi dưới đây

Các yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng riêng của thép

Khối lượng riêng của thép phản ánh mối quan hệ giữa khối lượng và thể tích của vật liệu, giá trị tiêu chuẩn thường xấp xỉ 7.850 kg/m³. Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất và ứng dụng, con số này có thể dao động nhẹ do nhiều yếu tố kỹ thuật và công nghệ. Việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng giúp tính toán chính xác khối lượng, kiểm soát vật tư và thiết kế an toàn.

Thành phần hóa học và hàm lượng hợp kim

Thép là hợp kim của sắt và carbon, có thể bổ sung nhiều nguyên tố khác.

• Hàm lượng carbon thay đổi làm biến đổi cấu trúc mạng tinh thể

• Nguyên tố hợp kim như mangan, crom, niken, molypden có khối lượng riêng khác sắt

• Thép hợp kim cao thường có khối lượng riêng cao hoặc thấp hơn nhẹ so với thép carbon

Sự thay đổi này thường nằm trong phạm vi nhỏ, nhưng ảnh hưởng rõ trong các phép tính kỹ thuật chính xác.

Cấu trúc tinh thể và tổ chức kim loại

Quá trình luyện kim tạo nên các pha cấu trúc khác nhau.

• Ferrit, peclit, bainit, mactenxit có mật độ sắp xếp nguyên tử khác nhau

• Mật độ nguyên tử càng cao, khối lượng riêng càng lớn

• Sự chuyển pha do nhiệt luyện làm thay đổi nhẹ thể tích vật liệu

Đây là yếu tố quan trọng trong thép chịu lực và thép đặc biệt.

Nhiệt độ làm việc và điều kiện môi trường

Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến thể tích.

• Nhiệt độ tăng gây giãn nở nhiệt, thể tích tăng

• Thể tích tăng làm khối lượng riêng giảm tương đối

• Khi nguội về điều kiện tiêu chuẩn, giá trị gần như trở lại ban đầu

Trong đa số tính toán xây dựng, ảnh hưởng này thường được bỏ qua, nhưng cần xem xét trong công nghiệp nhiệt.

Mức độ rỗng và khuyết tật vật liệu

Quá trình đúc và cán có thể tạo ra khuyết tật vi mô.

• Lỗ rỗng khí hoặc co ngót

• Nứt vi mô trong cấu trúc

• Tạp chất không kim loại

Các yếu tố này làm giảm khối lượng riêng thực tế so với giá trị lý thuyết.

Tiêu chuẩn sản xuất và dung sai cho phép

Mỗi tiêu chuẩn kỹ thuật cho phép mức sai số nhất định.

• Dung sai kích thước ảnh hưởng đến thể tích

• Khối lượng thực tế chênh lệch so với tính toán

• Sai số thường nằm trong giới hạn kiểm soát

Asia Industry luôn khuyến nghị đối chiếu bảng tra tiêu chuẩn và dữ liệu nhà sản xuất khi tính toán.

Phương pháp gia công và xử lý bề mặt

Gia công cơ khí và xử lý bề mặt cũng tạo khác biệt nhỏ.

• Mạ kẽm, sơn phủ làm tăng khối lượng tổng

• Cắt gọt cơ khí làm giảm thể tích

• Đánh bóng thay đổi rất nhỏ mật độ bề mặt

Ảnh hưởng này quan trọng khi cân đo khối lượng thành phẩm.

So sánh khối lượng riêng của thép với vật liệu khác

Khối lượng riêng là thông số thể hiện mức độ nặng – nhẹ của vật liệu trên một đơn vị thể tích. Trong kỹ thuật xây dựng và cơ khí, việc so sánh khối lượng riêng của thép với các vật liệu khác giúp lựa chọn vật liệu phù hợp về chịu lực, trọng lượng và chi phí.

Giá trị tham chiếu phổ biến của thép là ≈ 7.850 kg/m³.

Giá trị khối lượng riêng của thép phổ biến là gì

Khối lượng riêng của thép là đại lượng biểu thị khối lượng của thép trên một đơn vị thể tích. Trong kỹ thuật cơ khí và xây dựng, giá trị này được dùng làm chuẩn tính khối lượng, lập dự toán và thiết kế kết cấu.

Giá trị tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến

• Thép carbon và thép kết cấu thông dụng:
  ≈ 7.850 kg/m³ (tương đương 7,85 g/cm³)

Đây là giá trị phổ biến nhất, được áp dụng trong phần lớn bảng tra khối lượng thép, phần mềm tính toán và hồ sơ thiết kế.

Giá trị khối lượng riêng của một số loại thép thường gặp

• Thép carbon thấp – trung bình: ~ 7.850 kg/m³

• Thép hợp kim thấp: ~ 7.800 – 7.850 kg/m³

• Thép không gỉ (inox 304, 316): ~ 7.900 – 8.000 kg/m³

• Thép chịu nhiệt, thép hợp kim cao: ~ 7.900 kg/m³

Sự chênh lệch chủ yếu đến từ thành phần hợp kim như crom, niken, molypden.

Vì sao giá trị 7.850 kg/m³ được dùng làm chuẩn

• Phù hợp với đa số thép xây dựng và thép cơ khí

• Sai số nhỏ, chấp nhận được trong thiết kế và dự toán

• Được sử dụng thống nhất trong bảng tra kỹ thuật và tiêu chuẩn phổ biến

Trong thực tế, khối lượng riêng của thép có thể dao động nhẹ do dung sai sản xuất, cấu trúc kim loại và nhiệt độ, nhưng hiếm khi vượt quá ±1%.

Ứng dụng của khối lượng riêng của thép trong thực tế

Khối lượng riêng của thép (xấp xỉ 7.850 kg/m³ đối với thép carbon phổ biến) là thông số nền tảng trong kỹ thuật cơ khí và xây dựng. Giá trị này được sử dụng xuyên suốt từ thiết kế, dự toán, mua sắm đến thi công và nghiệm thu, giúp đảm bảo độ chính xác, an toàn và hiệu quả chi phí.

• Tính toán khối lượng vật tư nhanh và chính xác
• Lập dự toán và kiểm soát chi phí
• Thiết kế kết cấu và tính toán chịu lực
• So sánh vật liệu và lựa chọn giải pháp tối ưu
• Kiểm tra, nghiệm thu và quản lý vật tư
• Ứng dụng trong logistics và vận chuyển