TIINA I INGINERIA MATERIALELOR

curs 7

conf.dr.ing. Liana Baltebaltes@unitbv.ro@

Simbolizareaoelurilornfunciedeutilizare SR EN 10027-1:2006 - Sisteme de simbolizare pentru oeluri. Partea 1: Simbolizarea

alfanumeric simboluri principalealfanumeric, simboluri principale

Litera Utilizare Proprietatea mecanicS Oel pentru construcii Rezistena minim la curgere

l b i i i i lP Oel pentru vase sub presiune Rezistena minim la curgereL Oel pentru evi Rezistena minim la curgereE Oel pentru construcii mecanice Rezistena minim la curgereB O l b R i l i i B Oel beton Rezistena la curgere caracteristicY Oel pentru structuri pretensionate Rezistena minim la curgereR Oel pentru calea ferat Rezistena minim la curgereH O l d lt i t t l i l R i t i i lH Oel de nalt rezisten pentru laminare la rece Rezistena minim la curgereD Produse plate pentru deformare plastic la rece C, D sau X + dou cifre care caracterizeaz oelulT Oel pentru table galvanizate Rezistena la curgere nominal

M Oel electricNumr=100x pierderea specificNumr=100x grosimea nominal n mmLiter pentru tipul oelului (A,B,E,N,S sau P)

Ex:S420 = oel pentru construcii (S) cu rezistena minim la curgere de 420MPa (420)

Simbolizareaoelurilornfunciedeutilizare SR EN 10027-2:1996 - Sisteme de simbolizare pentru oeluri. Partea 2: Sistemul

inumeric Numere alocate de European Registering Office (VDEh n Dusseldorf)Oeluri CarbonNumr = 1.00XX (& 1.90XX )-oeluri de bazNumr = 1.01XX (& 1.91XX )-oeluri de calitate (pentru structuri generale cu

Rm

Simbolizareaoelurilor

Oeluri Carbon SpecialeNumr = 1.10XX (& 1.90XX )-oeluri speciale (oeluri cu proprieti fizice speciale)Numr = 1 11XX-oeluri speciale (oeluri pentru vase sub presiune i pentruNumr 1.11XX oeluri speciale (oeluri pentru vase sub presiune i pentru

construcii mecanice cu %C < 0,5 )Numr = 1.12XX(& 1.90XX )-oeluri speciale (oeluri pentru vase sub presiune i

pentru construcii mecanice cu % C 0,5)pentru construcii mecanice cu % C 0,5)Numr = 1.13XX-oeluri speciale (oeluri pentru vase sub presiune i pentru

construcii mecanice cu cerine speciale)Numr = 1 14XX oeluri specialeNumr = 1.14XX-oeluri speciale Numr = 1.15XX la 1.18XX-oeluri de sculeNumr = 1.19XX-oeluri speciale

Simbolizarea funcie de compoziia chimic: C urmat de dou cifre = 100xconinutul de carbon %

Ex: C45 oel carbon de mbuntire cu C = 0,42...0,5%.

SimbolizareaoelurilorcarbondeuzgeneralMrci de oeluri destinate fabricrii produselor laminate la cald, sub form de

laminate plate i bare forjate pentru construcii mecanice i metalicelaminate plate i bare forjate, pentru construcii mecanice i metalice. Sunt oeluri hipoeutectoide, care se livreaz cu diferite clase de calitate i grade de

dezoxidare. Sunt cele mai ieftine oeluri cu o larg utilizare fr alte deformri plastice la cald sauSunt cele mai ieftine oeluri, cu o larg utilizare, fr alte deformri plastice la cald sau

tratamente termice. Sunt uor prelucrabile prin achiere, sudabile. cu capacitate de deformare plastic la rece.

VECHI: Oeluri carbon de uz general STAS 50080 gOL + Rm [daN/mm2]. clasa e calitate (1,2,3,4) + n , s , k Ex: OL42.2k NOU: Oeluri nealiate de construcie SR EN 10025-2:2004 - Oeluri pentru construcii n generalS + Rp0,2 [MPa] + (JR, J0, J2, K2) + opional (+AR, +N) + opional CEx: S355J2+NEx: S355J2 N- Oeluri pentru construcii mecaniceE + Rp0,2 [MPa]Ex: E360Ex: E360

Simbolizare oeluri nealiate de construcii

1) S= oeluri pentru construcii n general, E = oeluri pentru construcii mecaniceE = oeluri pentru construcii mecanice

2) nnn = rezistena minim la curgere pentru epruveta de 16 mm (N/mm 2)

3) m = informaii referitoare la rezistena la impactTemperatura de testare = 20 oC, JR = 27 Jouli,Temperatura de testare = 0 oC, J0 = 27 Jouli,Temperatura de testare = -20 oC, J2 = 27 Jouli, K2 = 40 Jouli

4) u = simboluri pentru condiii de livrare AR = LaminatN = Normalizat

5) C = potrivit pentru deformare plastic la rece

Oeluri pentru construcii n general-echivaleneSR EN 10025Si b li

SR EN 10025Si b liSimbolizare

alfanumericSimbolizare

numericSTAS 500/2-80 Exemple de domenii de utilizare

S185 1.0035 OL 32.1Elemente de structuri metalice de uz general supuse la solicitri moderate: supori, rame, armturi, nituri,S185 1.0035 OL 32.1 la solicitri moderate: supori, rame, armturi, nituri, lanuri, flane

S235JR 1.0038 OL37-2k Elemente de construcii metalice sudate sau mbinate prin alte procedee: ferme, poduri, rezervoare, stlpi, b ti i d t l i l d t t b t

S235JO 1.0114 OL37-3k; OL37-3kfS235J2 1 0117 OL37 4kf batiuri sudate, lanuri, plase sudate pentru beton

armat, structuri portante de maini i utilajeS235J2 1.0117 OL37-4kf

S235J2+N; 1.0117 OL37-4kf, normalizatS275JR 1.0044 OL44-2k

Elemente de construcii metalice sudate, supuse la S275JO 1.0143 OL44-3k; OL44-3kfsolicitri mecanice relativ ridicate i care trebuie s prezinte o suficient garanie la ruperea fragilS275J2 1.0145 OL44-4kf

S275J2+N 1.0145 OL44-4kf, normalizat

S355JR 1.0045 OL52-2kElemente de construcii metalice puternic solicitate:Elemente de construcii metalice puternic solicitate: stlpi pentru linii electrice aeriene, ci de rulare, macarale, asiuri la autovehicule, rezervoare de mare capacitate

S355JO 1.0553 OL52-3k; OL52-3kfS355J2 1.0577 OL52-4kf

S355J2+N 1.0577 OL52-4kf, normalizatS355K2+N 1.0596 OL52-4kf, normalizat

k=calmat, kf= calmat suplimentar cu Al

Oeluri pentru construcii mecanice-echivalene

SR EN 10025 SR EN 10025SR EN 10025Simbolizare

alfanumeric

SR EN 10025Simbolizare

numericSTAS 500/2-80 Exemple de utilizare

Elemente de construcii mecanice supuse la solicitri

E295 1.0050 OL 50

Elemente de construcii mecanice supuse la solicitri ridicate: bare de traciune, arbori drepi i cotii, arbori pentru pompe i turbine, crlige de macara, menghine, piulie, uruburi de precizie, roi dinate pentru viteze periferice micip

E335 1.0060 OL 60Elemente de construcii mecanice supuse la solicitri mai ridicate arbori drepi i cotii, uruburi de precizie, roi dinate pentru viteze periferice moderate

E360 1.0070 OL 70Organe de maini supuse la uzur: arbori canelai, pene, cuplaje, roi melcate, melci pentru transport, fusuri pentru prese, roti de lan, boluri de centrare

Simbolizare oeluri nealiate de construcii-proprieti mecanice

Simbolizarea oelurilor carbon

Oelurile nealiate turnate pentru construcii mecanice de uz general sunt oeluri hipoeutectoide, care se livreaz n stare recoapt, dup normalizare i detensionare p , p , p sau dup normalizare, clire i revenire.

VECHI : Oel carbon turnat n piese STAS 60089VECHI : Oel carbon turnat n piese STAS 600 89OT + Rm [MPa] 1,2,3

Ex: OT 400 - 1O O i i S 10293 200 NOU: Oeluri nealiate turnate de uz general SR EN 10293:2005

GE+Rp0,2 [MPa] varianta normalGS+Rp0,2 [MPa] varianta sudabil (impunerea compoziiei chimice i limitarea sumei ,

elementelor reziduale)

Ex: GE200, varianta sudabil GS200,

Oeluri nealiate turnate pentru construcii mecanice de uz general-echivalene, proprieti mecanice

SR EN 10293Simbolizare C Si (Max) Mn P (max) S (max)

Simbolizarealfanumeric

Simbolizarenumeric % % % % %

GE200 1.0420 - - - 0,035 0,030GS200 1.0449 0,18 max 0,60 1,2 max 0,030 0,025GE240 1.0446 - - - 0,035 0,030GS240 1 0455 0 23 max 0 60 1 2 max 0 030 0 025

SR EN 10293 Rp0 2

GS240 1.0455 0,23 max 0,60 1,2 max 0,030 0,025GS300 1.0558 - - 0,035 0,030

SR EN 10293Simbolizare

alfanumeric

Simbolizarenumeric

STAS600-82

GrosimeRp0,2 (min)

Rm A( min)

mm MPa MPa %GE200 1 0420 OT 400 3 t 300 200 380 530 25GE200 1.0420 OT 400-3 t 300 200 380-530 25GS200 1.0449 OT 400-3 t 100 200 380-530 25GE240 1.0446 OT 450-3 t 300 240 450-600 22GS240 1 0455 OT 450 3 t 100 240 450 600 22GS240 1.0455 OT 450-3 t 100 240 450-600 22

GS300 1.0558OT 500-3 t 30 300 600-750 15OT 500-3 30 < t 100 300 520-670 18

Simbolizarea oelurilor carbon VECHI: Oel carbon de calitate STAS 880 - 88 OLC + %C x 100

Ex: OLC 35 de cementare OLC 8 OLC 20 de mbuntire OLC 25 OLC 60 NOU: parte din Oeluri pentru clire i revenire (mbuntire) SR EN 10083:2007C + %C x 100 + starea de livrare netratat (simbol TU); cu tratament pentru mbuntirea

prelucrabilitii (TS), nmuiat (TA), normalizat (TN), clit i revenit (TQ+T).Ex: C 45 TN (oel de mbuntire normalizat)

Oeluri pentru cementare (carburare) SR EN 10084:2008C + %C x 100 + E sau R (E = coninut redus de S i P; R = coninut controlat de S) + ( ; )

Tratament termic cu proprietatea: (+S) rezistena la forfecare, (+A) duritate maxim, (+TH) duritate n interval, (+FP) structur ferito-perlitic i duritate n interval

Ex: C 10R (oel de cementare cu C= 0,07...0,13%, S= 0,020 0 040%)0,040%)

VECHI: Oeluri carbon de scule STAS 1700 90OSC (O l b S l C d li ) %C 10 M i i OSC (O-oel carbon; S-scule; C-de calitate) + %C x 10 + M = coninut mrit n mangan

Ex: OSC 8M

Simbolizarea oelurilor carbon de mbuntire SR EN 10083:2007-compoziie chimic

Si Cr Mo NiCr

Nume NumrC

Si (Max)

Mn P (max) S (max)Cr

(max)Mo

(max)Ni

(max)+Mo +Ni

% % % % % % % % %

C35 1.05010,32-0,39

0,40 0,5-0,80 0,045 0,045 0,40 0,10 0,4 0,63

0,37-C40 1.0511

0,370,44

0,40 0,5-0,80 0,045 0,045 0,40 0,10 0,4 0,63

C45 1.05030,42-0 50

0,40 0,5-0,80 0,045 0,045 0,40 0,10 0,4 0,630,50

C55 1.05350,52-0,60

0,40 0,6-0,90 0,045 0,045 0,40 0,10 0,4 0,63

0 57C60 1.0601

0,57-0,65

0,40 0,6-0,90 0,045 0,045 0,40 0,10 0,4 0,63

Simbolizarea oelurilor carbon de mbuntire SR EN 10083:2007-proprieti mecanice

NumeEchiv.STAS

d < 16 t 8

16 < d 408 < t 20

40 < d 10020 < t 60

Nume STAS 880-80

Re Rm A Re Rm A Re Rm AMPa MPa % MPa MPa % MPa MPa %

C35 OLC35 430 630-780 17 380 600-750 19 320 550-700 20C35 OLC35 430 630 780 17 380 600 750 19 320 550 700 20C40 OLC40 460 650-800 16 400 630-780 18 350 600-750 19C45 OLC45 490 700-850 14 430 650-800 16 370 630-780 17C55 OLC55 550 800 950 12 490 750 900 14 420 700 850 15C55 OLC55 550 800-950 12 490 750-900 14 420 700-850 15

C60 OLC60 580850-1000

11 520 800-950 13 450 750-900 14

Simbolizarea oelurilor carbon de mbuntire SR EN 10083:2007-echivalene

NEchiv.

NumeSTAS 880-80 Exemple de utilizare

C35 OLC35Piese tratate termic mediu solicitate: arbori cotii cu dimensiuni mici, biele, butuci sudai pentru roi, cilindri de prese, bandajemici, biele, butuci sudai pentru roi, cilindri de prese, bandaje

C40 OLC40 Piese tratate termic cu utilizri diverse n construcia de maini

Pi t t t t i d i t idi t i t it t diC45 OLC45

Piese tratate termic de rezisten ridicat i tenacitate medie: discuri de turbin, arbori cotii, biele, coroane dinate, roi cu clichet, volani, pene de ghidaj, melciPi t t t t i t i li it t i di t b d j

C55 OLC55Piese tratate termic puternic solicitate: roi dinate, bandaje, coroane, arbori, boluri de lan

C60 OLC60Piese tratate termic cu proprieti de rezisten ridicat combinat

C60 OLC60 cu elasticitate: excentrice, bandaje, buce elastice, roi dinate

Simbolizarea oelurilor carbon de cementare (carburare)SR EN 10084:2008-compoziie chimic

C Si (Max) Mn P (max) S (max)Nume Numr

C Si (Max) Mn P (max) S (max)

% % % % %

C10E 1.1121 0,07 - 0,13 0,4 0,3 - 0,6 0,035 0,035

C10R 1.1207 0,07 - 0,13 0,4 0,3 - 0,6 0,035 0,02-0,04

C15E 1.1141 0,12 - 0,18 0,4 0,3 - 0,6 0,035 0,035

C15R 1 1140 0 12 0 18 0 4 0 3 0 6 0 035 0 02 0 04C15R 1.1140 0,12 - 0,18 0,4 0,3 - 0,6 0,035 0,02-0,04

C16E 1.1148 0,12 - 0,18 0,4 0,6 0,9 0,035 0,035

C16R 1.1203 0,12 - 0,18 0,4 0,6 0,9 0,035 0,02-0,04

Simbolizarea oelurilor carbon de cementare (carburare)SR EN 10084:2008-echivalene

NumeNume

SR EN 10084:2008

Echivalena

STAS 880-80Duritatea HB pentru condiia de livrare +A

Exemple de utilizare

i i C10E

OLC10OLC10S

131

Piese cementate cu rezisten redus n miez: aibe, clichei, furci, pene de ghidare, culbutoare, supape, discuri, b i l t l i dC10R

OLC10X buce i role pentru lanuri de traciune.

C10ROLC10XS

C15EOLC15

OLC15S Piese cementate cu rezisten redus n OLC15S143

miez: boluri, prghii, chei, pene de ghidare.C15R

OLC15XOLC15XS

C16EOLC20

OLC20S156

Piese cementate cu rezisten redus n miez: boluri, aibe, buce.

C16ROLC20X

C16R OLC20XS

X-oeluri superioare, XS- oeluri superioare cu coninut controlat de S

Echivalena oelurilor carbon de cementare (carburare)SR EN 10084:2008-echivalene

Oeluri carbon de scule STAS 1700 90

Cuprind oeluri prelucrate prin deformare plastic la cald sau la rece sub form de produse laminate, forjate i trase, cojite sau lefuite destinate confecionrii sculelor. S t l i i 0 65 l 24%C f l it t t t l t i fi l d Sunt oeluri care conin 0,65...l,24%C, folosite cu tratamentul termic final de clire i revenire joas.

Dup clire, ating duritatea superficial 60-62 HRC. Sunt oeluri cu clibilitate redus, pentru c numai sub l0 mm diametru se clesc

complet n volum, ntre 10-15 mm diametru clirea este superficial n limita a 5 mm, iar peste 50mm diametru se clesc n limita a 2mm.

Stabilitatea termic a structurii este limitat de temperatura de revenire la 150...200C.

Oeluri carbon de scule STAS 1700 90

Oelurile nealiate -proprieti

8m2

]

80

310 HB

K

C

U

[

d

a

J

/

c

m

1003

R

%

]

;

Z

[

%

]

;

K

1514 60

Z/m

m

2

]

;

A

[

%

2580

Z

A

R

m

e

c

[

d

a

N

/

23

30 KCU

d

a

N

/

m

m

2

]

;

Influena coninutului de carbon asupra proprietilor oelurilor nealiate fr tratament termic

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

% C

H

B

[

d

Elemente nsoitoare n oelurile nealiate

Si: maximum 0,5%. Provine de la elaborare (sau dezoxidare). Apare:, ( ) p dizolvat n ferit (crete rezistena) incluziuni nemetalice (silicai, oxizi).

Mn: n oelurile nealiate max 0 8% Se adaug la dezoxidare i desulfurare Mn: n oelurile nealiate max. 0,8%. Se adaug la dezoxidare i desulfurare. Apare: dizolvat n ferit

i d (F M ) C n cementit secundar (FeMn)3C Mn3C MnS, oxizi

P: max. 0,05% (general). Provine din minereu. Apare: dizolvat n ferit Fe P Fe P Fe3P, Fe2P

Fragilizeaz la rece Formeaz fibrajul n oeluri cretere a rezistenei pe direcia de deformare

plastic la caldplastic la cald.

Elemente nsoitoare n oelurile nealiate

S: max. 0,05% (n general). Provine din minereu, cocs, gaze de ardere. Formeaz eutectic Fe FeS (topire la 985C) fragilitate la cald O: max. 0,05%. Din atmosfer i oxizi. Oxizi : FeO Fe O Fe O Oxizi : FeO, Fe3O4, Fe2O3 Formeaz incluziuni fragile N: max. 0,03%. Din atmosfer Apare dizolvat n ferit i n Fe4N (precipitate care duc la mbtrnirea

feritei).

Oeluri aliate

Oelurile n care suma elementelor de aliere este ntre 1...50%.

Elementele de aliere se pot repartiza n oeluri:dizolvate n fier sub form de soluii fomnd ferita i austenitadizolvate n fier sub form de soluii, fomnd ferita i austenita

aliat; combinaii cu carbonul: carburi simple, complexe, cementita

aliat sau faze de ptrundere. Sunt elementele tradiionale de la stnga Fe n tabelul periodic (Ti, V, Cr, Mo, W, etc); compui intermetalici (FeCr FeV Fe Ti Fe W Fe Mo etc ) compui intermetalici (FeCr, FeV, Fe3Ti, Fe2W, Fe2Mo,etc.) n stare liber (Pb, Cu > 1%).

Influena elementelor de aliere

Elementele de aliere acioneaz asupra punctelor critice ale fieruluiElementele de aliere acioneaz asupra punctelor critice ale fierului (A3, A4) deplasndu-le pe axa temperaturii.

Din acest punct de vedere elementele de aliere se clasific n: -gene, austenitogene, care deschid sau lrgesc domeniul

austenitic i-l reduc pe cel feritic (Mn, Ni, Pt, C, N, etc.-prin ridicarea punctului A i coborrea lui A iar Co prin ridicarearidicarea punctului A4 i coborrea lui A3, iar Co prin ridicarea ambelor puncte critice);-gene, feritogene, care nchid sau ngusteaz domeniul austenitic

lrgindu-l pe cel feritic (Si, Mo, W, Ti, V, etc. prin coborrea punctului A4 i ridicarea lui A3, iar Cr prin coborrea ambelor puncte critice).puncte critice).

Oeluri aliate

Sistemul Fe-Mnelemente gene

Sistemul Fe-Crelemente -gene g g

Influena elementelor de aliere Cromul este un element de aliere care se gsete n anumite cantiti n majoritatea

oelurilor aliate, datorit efectului su favorabil. Cromul se dizolv n ferit, durificnd-o ntr-o msur mai mic dect alte elemente de

aliere, iar pe de alt parte favorizeaz formarea carburilor i nitrurilor. Acestea n cazul n care sunt repartizate la limita cristalelor micoreaz sensibilitatea la

l i l il f i d t l d t t i t l l isupranclzire a oelurilor, favoriznd comportarea la sudare, ntruct cristalele zonei influenate termic sunt frnate s creasc odat cu nclzirea. Astfel are loc i o mrire a rezistenei la rupere.

Nitrurile de crom de tipul CrN sau Cr N se formeaz n oelurile crom datorit Nitrurile de crom, de tipul CrN sau Cr2N se formeaz n oelurile crom, datorit afinitii cromului fa de azotul dizolvat n metalul lichid, la elaborare sau la sudarea acestor oeluri, mrind fragilitatea la revenire.

De asemenea cromul micoreaz conductivitatea termic a oelurilor determinndDe asemenea cromul micoreaz conductivitatea termic a oelurilor, determinnd micorarea zonei influenate termic, obinut pentru o anumit energie liniar.

Cromul mrete i segregaia dendritic, provocnd apariia cristalelor columnare mari, a cror efect nefavorabil este cu att mai puternic cu ct dimensiunea pieselor este , p pmai mare.

Cromul, n cazul rcirilor rapide, favorizeaz apariia austenitei reziduale, datorit faptului c este un element care coboar temperatura de ncepere a transformrilor martensitice. Creterea cantitii de austenit rezidual poate favoriza variaii dimensionale ale pieselor, provocnd n acest fel tensiuni interne i deformaii.

Oelurile ntre 0,3-2 % Cr sunt considerate oeluri slab aliate.

Influena elementelor de aliere Nichelul se dizolv n orice proporie n ferit i austenit, nu formeaz

b i i f i d tit i fii d l tcarburi i favorizeaz descompunerea cementitei, fiind un element gamagen i grafitizant.

Nichelul coboar temperatura de formare a eutecticului. n funcie de t i l i t t t t liti (P)concentraia sa n oeluri, acestea pot avea structur perlitic (P),

martensitic (M) sau austenitic (A). Nichelul are rolul i de a compensa efectele defavorabile ale cromului, pe

care l nsoete de cele mai multe ori n oelurile aliatecare l nsoete de cele mai multe ori n oelurile aliate. Datorit solubilitii ridicate a hidrogenului n nichel, se poate observa o

scdere a rezilienei n cazul alierii cu Ni.Ni h l l libili i i d Nichelul mrete clibilitatea i micoreaz temperatura de ncepere a transformrilor austenitice, acest efect fiind maxim n cazul n care oelul conine i un adaos de 0,1 0,8 %V. U l f d bi d f bil l i h l l i l il l i i Un alt efect deosebit de favorabil al nichelului, asupra oelurilor, l constituie micorarea coeficientului de dilatare linear, odat cu creterea coninutului de Ni pn la 35,5%. Aliajul cu 46% Ni, aliajul platinit, are acelai coeficient de dilatare termic ca i sticlaacelai coeficient de dilatare termic ca i sticla.

Oelurile ntre 1-5% Ni sunt considerate oeluri slab aliate cu Ni.

Influena elementelor de aliere

40

30A

M+A

20 M

+A

%

N

i

10 P+M

00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

P

Diagrama structural a oelurilor aliate cu nichel% C

Influena elementelor de aliere

70

50

60

[

W

/

m

k

]

30

40

t

a

t

e

a

t

e

r

m

i

c

20

C

o

n

d

u

c

t

i

v

i

t

0

10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Variaia coeficientului de dilatare termic a oelurilor aliate cu nichel

Continutul de nichel [%]

Influena elementelor de aliere Manganul fiind un element de aliere ieftin i avnd proprieti asemntoare cu

cele ale Ni, este foarte des utilizat, dar fr a se atinge aceleai performane ca n cazul alierii cu Ni Manganul ajunge n oel din feromanganul introdus la elaborarecazul alierii cu Ni. Manganul ajunge n oel din feromanganul introdus la elaborare pentru dezoxidare i desuflare.

Manganul se dizolv parial, iar parial formeaz o serie de compui chimici n oel. Cea mai mare parte a manganului se gsete n structura oelurilor sub form de p g g MnS, ca incluziuni nemetalice. MnS are aspect globular de culoare gri, este plastic i are temperatura de topire ridicat. Se deformeaz bine n timpul proceselor de prelucrare la cald. f i d tit t d M di l t t fi l t it (< 0 8%M ) n funcie de cantitatea de Mn din oel, acesta poate fi element nsoitor (< 0,8%Mn) sau element de aliere (> 0,8 %Mn).

Manganul mrete clibilitatea oelurilor asemntor cu cromul i micoreaz temperatura de ncepere a transformrii martensitice favoriznd apariiatemperatura de ncepere a transformrii martensitice, favoriznd apariia austenitei reziduale n cazul rcirilor rapide.

Coninutul de mangan influeneaz pozitiv variaia coeficientului de dilatare linear a oelurilor. Astfel rezult c odat cu creterea coninutului de Mn crete i coeficientul de dilatare linear i totodat cresc i tensiunile interne care apar n timpul sudrii acestor oeluri.

Din cercetrile experimentale s-a determinat c rezistena la rupere i limita de 100 MP t fi t d l i lcurgere cresc cu cca. 100 MPa pentru fiecare procent de mangan, alungirea la

rupere fiind puin influenat.

Influena elementelor de aliere

Siliciul ajunge n oel parial din fonta brut care servete la elaborarea oelului, parial din cptueala cuptorului de elaborat oel, din zgur i ferosiliciul utilizat pentru dezoxidare.

Este element de aliere la concentraii peste 1%Si. Datorit faptului c fierul dizolv pn la 14 %Si la temperatura ordinar,

n cea mai mare parte siliciul se dizolv n ferit, determinnd mrirea duritii i a limitei de elasticitate.

Astfel la o cretere a coninutului de siliciu cu 1% are loc creterea rezistenei la curgere i a rezistenei la rupere cu cca. 100 MPa, crescnd de asemenea i duritatea.

ntruct siliciul nu formeaz carburi, rezult c are un efect favorabil asupra formei carburilor i asupra comportrii lor la nclzire. n acest fel carburile din oelurile aliate cu siliciu au o tendin de globulizare i se dizolv mai

l i lid i l l i iigreu n soluia solid n timpul nclzirii. Siliciul mrete clibilitatea oelurilor i mpiedic descompunerea

martensitei la nclzire, favoriznd n acelai timp decarburarea oelului f id n atmosfer oxidant.

Influena elementelor de aliere

Molibdenul, vanadiul i wolframul sunt elemente de aliere care au efect favorabil asupra proprietilor oelurilor aliate.

Datorit afinitii mari pentru carbon, aceste elemente dau carburi greu fuzibile i cu solubilitate sczut. Ele micoreaz sensibilitatea la supranclzire, ducnd la mrirea rezistenei la cald a oelurilor, datorit efectului mecanic al carburilor de la limita cristalelor.

Datorit efectului favorabil pe care l manifest asupra punctelor critice de transformare, aceste elemente mresc stabilitatea termic al oelurilor

Molibdenul, vanadiul i wolframul determin ridicarea temperaturii de transformare AC3 a oelurilor, formnd carburi greu fuzibile n austenit, d d lducnd la mrirea termosensibilitii.

Molibdenul i vanadiu nltur fragilitatea de revenire n timp ce molibdenul i wolframul nsoite de siliciu favorizeaz decarburarea

i i i i i ioelurilor nclzite n mediu oxidant. Rezistena la curgere la cald i duritatea oelurilor cresc odat cu mrirea coninutului de W, Mo, i V.

Influena elementelor de aliere

110

]

90

Mo [ 0

- 5]

90

V [0 -

1,4]

R

C

[

N

/

m

m

2

]

70W [

0 - 12]

R

50

Influena W, Mo, V asupra rezistenei la curgere a oelurilorContinutul de W, Mo, V [%]

Influena elementelor de aliere

Titanul este un element care este dorit n compoziia oelurilor Datorit acestuiTitanul este un element care este dorit n compoziia oelurilor. Datorit acestui efect titanul mrete rezistena mecanic i duritatea oelurilor.

Cobaltul este un element care favorizeaz precipitarea unor compui greu solubili i fin dispersai, mrind duritatea i stabilitatea termic. Cobaltul este un element pcare formeaz carburi, avnd un efect deosebit de favorabil asupra obinerii carburilor sau altor compui intermetalici cu alte elemente de aliere sau nsoitoare Mo, Cr, W, Ti, etc.D t it difi ii f i b il d libd i tit i b lt l i t Datorit modificrii formei carburilor de molibden i a cementitei, cobaltul prezint dezavantajul de scdere a tenacitii oelurilor. De asemenea cobaltul mrete valorile punctelor critice A1 i A3 cu cca. 6,5 K pentru o cretere de 1%Co.

Alte efecte favorabile ale cobaltului asupra oelurilor sunt mrirea conductivitiiAlte efecte favorabile ale cobaltului asupra oelurilor sunt mrirea conductivitii termice i mrirea rezistenei la oxidare la cald.

Borul este un element de microaliere n oeluri, care n proporii de 0,00050,003% ntrzie transformarea perlitic, fr s o deplaseze pe scara temperaturilor.

De asemenea mrete clibilitatea oelurilor, opunndu-se formrii constituenilor moi n timpul clirii i determin micorarea susceptibilitii la fisurare.

Influena elementelor nedorite

Azotul este un element nsoitor care ajunge n oel din aerul cu care vine n contact j g la elaborare. Din acest motiv procedeul prin care a fost elaborat oelul influeneaz n msur apreciabil coninutul de azot din oel.

Azotul care se gsete n oel dizolvat n ferit n cantiti mari determin formarea it ii F N ( ) l l il i d t i f ilit t l lb t initrurii Fe4N (). n cazul oelurilor moi, determin fragilitatea la albastru i

mbtrnirea mecanic, fapt ce se evit prin dezoxidare suplimentar cu aluminiu, care avnd afinitate mai mare fa de oxigen dect fierul, determin formarea AlN, fr s mai rmn azot n ferit.

Hidrogenul este un element nsoitor prezent n oeluri datorit umiditii materialelor refractare fie din adaosurile care conin hidrogen i care sunt introduse n oel n timpul elaborrii, cum ar fi ferosiliciul sau varul.

Hidrogenul mai poate apare i n timpul sudrii, din apa coninut de nveliurile electrozilor sau din fluxuri, precum i din diferite impuriti de pe materialele de sudat.Hid l fl t l b d f d b t t i d f Hidrogenul aflat n oel sub dou forme de baz n stare atomic cnd formeaz cu fierul o soluie solid de interstiie, sau n stare molecular cnd rmne inclus la locul de formare conduce la formarea de fulgi i pori care sunt nedorite n oeluri.

Influena elementelor nedorite

Oel

Compoziia chimic [%] Reziliena KCU [J/cm2]Rcit n

aer de

Def.

plastic

Rcit n

aer de

Def.

plastic C Si Mn P S N Al

la

9500C

p

la

2590C

la

9500C

p

la

2500C

Thomas 0 13 0 01 0 47 0 066 0 037 0 013 0 003 140 20 100 5Thomas 0,13 0,01 0,47 0,066 0,037 0,013 0,003 140 20 100 5

Martin 0,13 0,15 0,016 0,016 0,019 0,004 0,008 180 120 170 40

Martin

dezoxidat

cu Al

0,14 0,07 0,043 0,015 0,017 0,005 0,050 200 180 190 170

Fragilitatea la albastru (cald) a oelurilor

Influena elementelor nedorite Oxigenul este un element nsoitor care ajunge n oel, parial din font, unde ajunge

din minereuri, i parial din contactul cu aerul n timpul elaborrii. De asemenea oxigenul mai ptrunde n oelul n stare solid n timpul nclzirii la temperaturi ridicate, prin difuzia care are loc de-a lungul limitelor grunilor.

n oel oxigenul se gsete sub form de compui chimici, cum ar fi: magnetit (Fe3O4) sau hematit (Fe2O3) sau sub form dizolvat n ferit, n cazul cantitilor mici, sub 0,05%, sau sub form de incluziuni oxidice.

n general compuii formai de oxigen reduc rezistena mecanic a oelului, determinnd nrutirea att a rezistenei mecanice, ct i a tenacitii oelului.

Sulful nedizolvndu-se n ferit, formeaz sulfura de fier FeS care la rndul ei formeaz cu fierul un eutectic Fe-FeS care se gsete n mod obinuit la limita grunilor i se topete la o temperatur relativ sczut, 9850C.

Sulful determin, proporional cu creterea cantitii sale n oel, scderea proprietilor mecanice ale oelurilor.

Fosforul se dizolv n ferit, formnd cu acesta o soluie solid de substituie. n cazul n care se gsete n cantiti mari poate forma i fosfuri, cum ar fi: Fe3P sau Fe2P. Aceste elemente determin la cald aa numita fragilitate la rou a oelurilor.

De asemenea n urma cercetrilor experimentale s-a constatat c fosforul diminueaz i tenacitatea la temperatura ambiant oelurilor.

Influena elementelor nedorite60

1

50

12

KCU

a

J

/

c

m

2

]

40 R2

]

,

K

C

U

[

d

a

20

30

RC

A

[

d

a

N

/

m

m

2

10

20

2

[

%

]

,

R

,

R

C

00 0.05 0.10 0.15 0.20

A

Influena oxigenului asupra proprietilor mecanice ale oelurilorO2 %

Influena elementelor de aliere

Elementele de aliere specificeElementele de aliere specifice

Cr Mn Ni Co Si Mo W V Ti Nb AlEfecteposibileasuprastructuriiiproprietiloroelului

Segregaia dendritic

Sensibilitatea la

supranclzire

Stabilitatea termic Stabilitatea termic Adncimea de ptrundere Cantitatea de austenit rezidual

Fragilitatea la revenire Duritatea R i t l ld Rezistena la cald Rezistena la uzur la cald

Rezistena la oc

Influena elementelor de aliere asupra proprietilor oelurilor

Influena elementelor de aliere

Elementele de aliere specifice

Cr Mn Ni Co Si Mo W V Ti Nb Al

Influena asupra temperaturilor critice

A4 [K] A3 [K] A1 [K] Ms [K]

Influenaasupraproprietilorfizice

[W/mk]Cldura latent

[J/k K]c [J/kgK]

Cldura specific

[kg/m3]Densitatea

Densitatea

dilatareCoeficient de dilatare

termic

Influena elementelor de aliere asupra proprietilor oelurilor

termic

Clasificareoelurialiate

Dup gradul de aliere pot fi: slab aliate: EA < 2,5% mediu aliate: 2,5 < EA< 10% nalt aliate: EA < 10%

Dup structura n stare normalizat:Dup structura n stare normalizat: perlitice oteluri slab aliate; martensitice (autocalibile) oteluri mediu aliate; t iti b li austenitice bogat aliate.

Dup structura n stare recoapt: hipoeutectoide, cu ferita aliata structural liber; hipereutectoide, cu carburi secundare, precipitate din austenita; ledeburitice, n stare turnata prezint n structura un eutectic ce contine carburi

primare (separate din lichid).p ( p )

Clasificareoelurialiate

Oelurile aliate, cu cantitate mare de elemente -gene mai pot fi: austenitice, care nu sufera transformari la ncalzire; semiaustenitice, cu transformari la ncalzire si care se pot supune unei caliri , p p

incomplete.Oelurile aliate cu cantiti mari de elemente -gene pot fi: feritice, fr transformri la nclzire; semiferitice, cu transformri la nclzire i cu posibilitatea aplicrii unei cliri

incomplete;Dup destinaie oelurile sunt: pentru construcii mecanice, dupa tratamentul termic final sunt: de cementare

(% C

SUBIECTE

Oeluri carbon: standardizare, aplicaii. , p Elemente nsoitoare n oeluri carbon. Oeluri carbon. Proprieti. Clasificarea oelurilor aliate. Elemente de aliere n oeluri aliate.

l d i l i li fl Elemente nedorite n oeluri aliate. Influen.

44