Densité et masse volumique des matériaux : tableau et calcul de masse
Publié le 28 septembre 2026 — les masses volumiques des aciers, alliages d'aluminium, cuivreux, titane et plastiques techniques, un calculateur de masse pour plaques, ronds, tubes et hexagones, et les réglages SOLIDWORKS qui garantissent une masse juste dans la nomenclature.
Calculateur de masse d’une pièce
Choisissez le matériau et la forme, saisissez les dimensions en millimètres : vous obtenez le volume et la masse. Pratique pour un devis, une nomenclature ou pour vérifier la masse calculée par la CAO.
Ce calcul n'est pas enregistré quand vous quittez la page. La version Excel (9 $) calcule une liste de 50 pièces, en mm ou en pouces, avec le total en kg et en lb.
Ordre de grandeur à retenir : une plaque d'acier de 1 m × 1 m × 1 mm pèse 7,85 kg. En aluminium, 2,7 kg — presque trois fois moins, à volume égal. Pour la résistance des aciers de construction, voir S235, S275, S355 : limite élastique et désignation.
Version Excel complète, pour une liste de débit ou un devis de matière : 50 pièces, 9 formes (tôle, rond, carré, hexagone, tubes rond, carré et rectangulaire, cornière, U), 28 matériaux modifiables, cotes en mm ou en pouces, masse en kg et en lb, coût facultatif au kg. Hors ligne, sans macro, classeurs en français et en anglais.
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1. Masses volumiques des métaux
Valeurs usuelles à 20 °C. Pour un alliage donné, la fiche matière du fournisseur ou la norme de la nuance fait foi ; les écarts entre nuances d'une même famille restent de l'ordre de 1 à 3 %.
Densité ou masse volumique ? La masse volumique ρ s'exprime en kg/m³ ; la densité d est le rapport sans unité entre cette masse volumique et celle de l'eau (1 000 kg/m³). Comme l'eau fait 1 g/cm³, la densité se lit directement dans la colonne g/cm³ : acier 7,85, aluminium 2,7.
2. Masses volumiques des plastiques
Les plastiques varient davantage : charge (fibre de verre, minérale), taux de cristallinité et additifs déplacent la valeur. Un PA6 chargé à 30 % de fibre de verre dépasse nettement la valeur du PA6 non chargé : prenez la fiche technique du grade exact.
Ordre de grandeur : la plupart des plastiques techniques se situent entre 1 000 et 1 450 kg/m³, environ six fois moins que l'acier. Le PP et le PE-HD, de densité inférieure à 1, flottent sur l'eau ; le PTFE, vers 2 200 kg/m³, est le plus lourd du tableau.
Autres matériaux :
3. Eau, air, glace et fibres de renfort
La masse volumique de l’eau vaut 1 000 kg/m³ à 4 °C, son maximum, et 998,2 kg/m³ à 20 °C. Celle de l’air sec vaut 1,204 kg/m³ à 20 °C sous la pression normale (1 013,25 hPa), soit environ 830 fois moins que l’eau. Ce sont les deux valeurs de référence : la densité d’un matériau est sa masse volumique divisée par celle de l’eau, et la poussée d’Archimède se calcule avec celle du fluide.
L’eau se dilate quand elle chauffe : à 80 °C, un litre ne pèse plus que 972 g. Pour un calcul de réservoir, de pompe ou de vérin à eau chaude, prenez la valeur à la température de service :
Valeurs à la pression atmosphérique normale (données de référence IAPWS). Autres fluides et fibres :
La glace (917 kg/m³) est moins dense que l’eau : c’est pourquoi elle flotte, et pourquoi l’eau qui gèle fait éclater une canalisation. La masse volumique de l’air baisse quand la température monte ou que l’altitude augmente ; au-delà du calcul de poussée, elle sert surtout en ventilation et en aéraulique.
Composites : un stratifié fibre + résine a une masse volumique intermédiaire, qui dépend du taux de fibres. En négligeant les bulles, ρ = 1 / (wf/ρf + (1 − wf)/ρr), avec wf le taux massique de fibres, ρf et ρr les masses volumiques de la fibre et de la résine (fiche du fournisseur). Pour une pièce, demandez la valeur mesurée du stratifié : elle varie avec le procédé (contact, infusion, préimprégné).
4. Les formules utilisées
- Masse = masse volumique × volume. Avec des cotes en mm : m (kg) = ρ (kg/m³) × V (mm³) × 10−9.
- Plaque : V = L × l × e.
- Rond plein : V = π × D² / 4 × L.
- Tube : V = π × (D² − d²) / 4 × L, avec d = D − 2 × épaisseur.
- Hexagone (cote sur plats s) : V = (√3 / 2) × s² × L.
Exemple : un rond Ø 50 en acier de 1 m pèse π × 50² / 4 × 1 000 × 7 850 × 10−9 ≈ 15,4 kg.
5. Dans SOLIDWORKS : une masse juste jusqu’à la nomenclature
SOLIDWORKS calcule la masse à partir du matériau appliqué à la pièce (clic droit sur Matériau → Editer le matériau) et l'affiche dans Outils → Evaluer → Propriétés de masse. Trois points font la différence entre une masse fiable et une masse fausse :
- Pas de matériau, pas de masse : une pièce sans matériau prend la masse volumique par défaut (1 000 kg/m³, celle de l'eau). Une nomenclature pleine de pièces « à 1 000 » donne des masses d'ensemble fausses d'un facteur 8 sur l'acier.
- La masse en propriété liée : la propriété personnalisée Masse doit être liée à la valeur calculée (
"SW-Mass@…"), jamais saisie à la main, sinon elle ne suit plus les modifications. - Les pièces du commerce téléchargées ont souvent un matériau vide ou faux : un contrôle à l'enregistrement dans le PDM évite qu'elles polluent la nomenclature.
Ce sont typiquement les règles d'une bonne codification des propriétés SOLIDWORKS, pour que la masse arrive juste dans la nomenclature et l'ERP.
6. FAQ
Quelle est la masse volumique de l'acier ?
7 850 kg/m³ (7,85 g/cm³) pour les aciers non alliés et faiblement alliés. Les inox austénitiques sont un peu plus lourds : environ 7 900 kg/m³ pour le 304 et 8 000 kg/m³ pour le 316L.
Quelle est la masse volumique de l'aluminium ?
2 700 kg/m³ (2,7 g/cm³) pour l'aluminium et les alliages courants 6060, 6061 et 6082. Les alliages au cuivre ou au zinc sont un peu plus denses : environ 2 790 kg/m³ pour le 2017A et 2 810 kg/m³ pour le 7075.
Quelle est la différence entre densité et masse volumique ?
La masse volumique est une masse par unité de volume (kg/m³ ou g/cm³). La densité est sa valeur rapportée à celle de l'eau, 1 000 kg/m³ : elle n'a pas d'unité et vaut le même nombre que la masse volumique en g/cm³. L'acier a une masse volumique de 7 850 kg/m³ et une densité de 7,85.
Quelle est la masse volumique des plastiques ?
De 900 kg/m³ pour le polypropylène à environ 2 200 kg/m³ pour le PTFE ; la plupart des plastiques techniques (ABS, PA6, PC, PMMA, POM) sont entre 1 000 et 1 450 kg/m³. Une charge de fibre de verre augmente la valeur : reportez-vous à la fiche du grade.
Quelle est la masse volumique de l'eau ?
1 000 kg/m³ (1 g/cm³) à 4 °C, son maximum, et 998,2 kg/m³ à 20 °C. Elle baisse quand l'eau chauffe : 983,2 kg/m³ à 60 °C et 958,4 kg/m³ à 100 °C. L'eau de mer est un peu plus dense, de 1 020 à 1 030 kg/m³.
Quelle est la masse volumique de l'air ?
1,204 kg/m³ pour l'air sec à 20 °C sous 1 013,25 hPa, et 1,225 kg/m³ à 15 °C, la valeur de l'atmosphère type au niveau de la mer. Elle diminue quand la température ou l'altitude augmente.
Combien pèse une tôle d'acier de 1 mm ?
7,85 kg par mètre carré. La règle se généralise : une tôle d'acier pèse 7,85 kg/m² par millimètre d'épaisseur, soit 23,55 kg/m² en 3 mm.
Comment calculer la masse d'un rond en acier ?
Masse (kg/m) = π × D² / 4 × 7 850 × 10⁻⁶, avec D en mm. Formule rapide : D² × 0,00617 kg par mètre. Un Ø 50 pèse donc environ 15,4 kg/m.
Pourquoi la masse SOLIDWORKS est-elle fausse ?
Le plus souvent parce qu'aucun matériau n'est appliqué à certaines pièces : SOLIDWORKS utilise alors la masse volumique par défaut de 1 000 kg/m³. Vérifiez le matériau de chaque pièce et que la propriété Masse est liée à la valeur calculée.