2_9 oteluri si fonte comerciale
DESCRIPTION
elemente de stiinta materialelorTRANSCRIPT
1
2.9 O\eluri =i fonte comerciale
Otelurile =i fontele utilizate în tehnică sunt produse industriale de mare
importantă, care se elaborează, se transformă în semifabricate =i se utilizeaz[ ]n
diverse aplica\ii conform unor reglement[ri stricte, a c[ror cunoa=tere =i respectare a
impus, ca =i ]n cazul altor produse, standardizarea acestora.
Standardul este un document stabilit prin consens =i aprobat de un organism
recunoscut, care stabile=te reguli, prescrip\ii sau caracteristici pentru activit[\i sau
rezultatul acestora, ]n scopul ob\inerii unui grad optim de ordine ]ntr-un context dat.
Standardele se clasific[ folosind trei criterii :
A. Domeniul la care se refer[ : standarde pentru industrie, agricultur[, comer\,
protec\ia vie\ii, bunurilor =i mediului ]nconjur[tor etc.
B. Con\inut : standarde generale =i standarde de produs.
C.Nivelul de aplicare : standarde de firm[, standarde na\ionale (in \ara noastr[
organismul de standardizare este Asocia\ia de Standardizare din Rom`nia), standarde
regionale (standarde europene, elaborate de Comitetul European de Standardizare –
CEN), standarde interna\ionale (standarde elaborate de Organiza\ia Interna\ional[ de
Standardizare – ISO).
Notarea standardelor rom`ne se realizeaz[ prin folosirea unui indicativ format
pe baza urm[toarelor de reguli :
- pentru standardele aprobate ]nainte de 28 august 1992 notarea se face cu sigla
STAS, urmat[ de num[rul standardului =i de ultimele dou[ cifre ale anului edi\iei ;
de exemplu STAS 791-88 ;
- pentru standardele aprobate dup[ 28 august 1992 notarea se face cu sigla SR
(Standard Rom`n), urmat[ de num[rul standardului de ASRO =i de anul edi\iei, de
exemplu SR 13172 :1993 ;
- pentru standardele rom`ne identice cu cele interna\ionale se folose=te sigla SR ISO,
iar pentru cele identice cu standarde europene – sigla SR EN, numerele acestor
standarde fiind identice cu cele ale standardelor internaionale sau europene.
Criteriul de identificare a unui o\el sau o font[ este marca, prin standardizarea
c[reia se realizeaz[ o uniformizare planificat[ a compozi\iei chimice =i/sau a
caracteristicilor principale, ceea ce ]nl[tur[ barierele tehnice din calea comercializ[rii
2
produselor din aceste materiale =i face posibil[ cooperarea tehnologic[ na\ional[ =i
interna\ional[.
Simbolurile cu ajutorul c[rora se noteaz[ m[rcile sunt =iruri de litere =i cifre
(simbolizare alfanumeric[) sau numai cifre (simbolizare numeric[).
Deoarece procesul de preluare al standardelor europene sau interna\ionale ca
standarde na\ionale nu este finalizat, sunt opera\ionale cele dou[ sisteme de
simbolizare a m[rcilor de fonte =i o\eluri, STAS =i SR.
2.9.1 Clasificarea o\elurilor comerciale
A. STAS
Conform STAS R 7171 clasificarea o\elurilor se face func\ie de
gradul de aliere S, definit ca suma concentra\iilor elementelor de aliere,
]n o\eluri carbon, o\eluri slab aliate =i o\eluri ]nalt aliate.
O\elurile carbon nu con\in ]n mod voit alte elemente de aliere cu
excep\ia celor impuse de procesul tehnologic de elaborare =i turnare
(Mn, Si, Al). }n unele cazuri, determinate de domeniul de utilizare,
acestea pot con\ine elemente care confer[ stabilitate ]n timp , coboar[
pragul de fragilitate sau u=ureaz[ prelucrarea prin a=chiere .
O\elurile carbon pot fi : de uz general, de calitate =i superioare.
O\elurile carbon de uz general (calmate, k sau necalmate, n ) sunt
o\eluri produse ]n mas[, folosite ]n mod curent f[r[ tratament termic,
produc[torul garant`nd propriet[\ile mecanice ale acestuia, propriet[\i
(Rm) care sunt reg[site =i ]n simbolizare.
O\elurile carbon de calitate sunt folosite, ]n general ]n stare tratat[
termic sau termochimic, ]n simbolozare fiind indicat con\inutul mediu ]n
carbon. La aceste o\eluri, produc[torul garanteaz[ compozi\ia chimic[,
caracteristicile mecanice corespunz[toare tratamentului termic prescris
precum =i con\inutul de impurit[\i.
Pentru o\elurile superioare, produc[torul garanteaz[ ]n limite mai
restr`nse con\inutul de impurit[\i (S, P, incluziuni nemetalice) =i respect[
3
condi\ii referitoare la structur[ (m[rimea gr[untelui de austenit[,
c[libilitatea etc)
O\elurile slab aliate (S < 5 %) sunt, ]n general o\eluri perlitice,
destinate construc\iei de ma=ini, construc\iilor metalice etc, la care prin
simbolizare se indic[ compozi\ia chimic[. Ele sunt folosite ]n diverse
st[ri de tratament termic sau termochimic. Se pot elabora =i ]n varianta
de o\eluri slab aliate superioare.
O\elurile mediu aliate (5 < S < 10 %) sunt o\eluri hipereutectoide,
perlito-carburice sau martensitice, folosite la execu\ia sculelor de
deformare, instrumentelor de m[sur[ etc.
O\elurile ]nalt aliate (S> 10 %) sunt o\eluri ledeburitice, feritice
sau austenitice , ]n general o\eluri cu propriet[\i speciale.
B. SR
Conform SR EN 10020, m[rcile de o\el se clasific[, func\ie de
compozi\ia chimic[ determinat[ pe o\el lichid, ]n :
- o\eluri nealiate, cele la care concentra\iile masice ale elementelor
nu dep[=esc valorile limit[ prezentate ]n tabelul 2.4 ;
- o\eluri aliate, cele la care concentra\ia masic[ a cel pu\in unui
element atinge sau dep[=e=te valoarea limit[ din tabelul 2.4
Tabelul 2.4
4
At`t o\elurile nealiate c`t =i o\elurile aliate se ]mpart ]n clase
principale de calitate, ]n func\ie de gradul de puritate, de tehnologia de
elaborare =i de nivelul prescrip\iilor pentru anumite caracteristici, a=a
cum se arat[ ]n ]n figura 2.83.
Fig. 2.83
2.9.2 Simbolizarea o\elurilor comerciale
A. STAS
Criteriul de cuprindere a m[rcilor de o\eluri ]n standardele
elaborate p`n[ ]n 1992 era domeniul de utilizare. Acest paragraf este
elaborat pe baza acestui criteriu =i prezint[ ]n detaliu simboliz[rile
specifice.
B. SR
Conform SR EN 10027-1 simbolizarea alfanumeric[ a m[rcilor de
o\eluri cuprinde trei grupe de simboluri (care se scriu f[r[ spa\ii ]ntre
ele) :
- simboluri principale, care constau ]n grupe de litere =i cifre ;
- simboluri suplimentare pentru o\el, formate din caractere
alfanumerice scrise dup[ simbolurile principale ;
5
- simboluri suplimentare pentru produse, formate din caractere
alfanumerice, separate de simbolurile o\elului prin semnul ‡ =i
care codific[ condi\iile speciale impuse produselor, tipul de
acoperire sau o anumit[ stare de trtament a acestora.
}n func\ie de semnifica\iile simbolurilor principale, o\elurile se ]mpart
]n dou[ categorii :
- o\eluri simbolizate ]n func\ie de utilizare =i caracteristici mecanice
sau fizice ;
- o\eluri simbolizate dup[ compozi\ia chimic[.
Structura =i con\inutul simbolurilor m[rcilor de o\eluri comerciale
este prezentat[ ]n tabelul 2.5
Tabelul 2.4
6
2.9.3 O\eluri pentru construc\ii =i structuri sudate (prin topire)
Acestea sunt o\eluri carbon =i slab aliate destinate realiz[rii prin
procedee tehnologice de mare productivitate (deformare plastic[, t[iere,
7
sudare etc) a structurilor metalice, satisf[c`nd dup[ caz condi\ii de
rezisten\[ =i/sau etan=eitate.
Din punct de vedere metalurgic se pune problema asigur[rii
sudabilit[\ii, problem[ care este rezolvat[, ]n cazul o\elurilor carbon prin
limitarea con\inutului de carbon la maxim 0.25 % iar ]n cazul o\elurilor
aliate prin limitarea carbonului echivalent (carbonul echivalent este o
m[rime care \ine seama de efectul stabilizator pe care ]l au elementele de
aliere asupra austenitei).
A. O\eluri cu destina\ie general[
M[rcile de o\el cu destina\ie general[ sunt : OL 37, OL44, OL52 -
STAS 500/1,2, OLT 35 OLT 45, OLT 65 - STAS 8183 =i 8185 =.a.
Simbolizarea lor con\ine informa\ii privitor la tipul de semifabricat (L -
laminat, T - \evi) =i caracteristicile mecanice garantate de produc[tor (
Rm ]n daN/mm2).
Acestea sunt o\eluri carbon =i slab aliate, livrate sub form[ de
semifabricate deformate plastic. Se utilizeaz[ ]n stare netratat[ termic
motiv pentru care produc[torul garanteaz[ caracteristicile mecanice prin
garantarea compozi\iei chimice (con\inutul de carbon influen\eaz[ prin
determinarea propor\iei ferit[/perlit[, iar manganul prin efectul de aliere
al feritei). Caracteristicile mecanice ale acestor o\eluri sunt func\ie de
grosimea semifabricatului : o dat[ cu cre=terea grosimii produsului, ca
urmare a r[cirii cu viteze de r[cire mai mici, la acea=i compozi\ie
chimic[, produsele vor avea o rezisten\[ mecanic[ mai sc[zut[.
Referitor la caracteristicile de sudabilitate se are ]n vedere comportarea
la rupere =i temperatura de tranzi\ie ductil fragil. Din acest punct de
vedere aceste o\eluri se grupeaz[ ]n patru clase de calitate, func\ie de
garan\iile oferite de produc[tor, astfel :
- clasa de calitate 1 , garanteaz[ compozi\ia chimic[, Rm, Rp02, A5;
- clasa de calitate 2, garanteaz[ caracteristicile clasei 1, =i ]n plus
energia minim[ de rupere, KV la temperatura de 20 OC de 27 J;
8
- clasa de calitate 3, garanteaz[ caracteristicile clasei 1, =i ]n plus
energia minim[ de rupere, KV determinat[ pe epruvete transversale, la
temperatura de 0 OC de 27 J;
- clasa de calitate 4, garanteaz[ caracteristicile clasei 1, =i ]n plus
energia minim[ de rupere, KV determinat[ pe epruvete transversale, la
temperatura de -20 OC de 27 J;
Pentru ]ncadrarea produselor ]n condi\iile de omogenitate =i
tenacitate proprii fiec[rei clase de calitate se folosesc solu\iile
tehnologice cunoscute : o\eluri calmate, k, calmate suplimentar cu Al sau
o\eluri necalmate, n.
Toate acestea se reg[sesc in simbolizare, de exemplu OL 37. 2k
este un o\el carbon de uz general, calmat, cu rezisetn\a la rupere de 37
daN/mm2, pentru care porduc[torul garanteaz[ caracteristicile
corespunz[toare clasei de calitate 2.
Obs.
Conform datelor din tabelul 2.4 noua simbolizare a m[rcii
OL 37.2k este S235J2G3 iar pentru marca OLT 45 este L360N
B. O\eluri cu rezisten\[ m[rit[ la coroziune atmosferic[ (o\eluri
patinabile)
M[rcile de o\eluri patinabile sunt RCA 37 =i RCA 52 - STAS
500/3.
Obs. Simbolizarea nou[ : S235W, S355W
Caracteristicile mecanice =i tehnologice ale acestor o\eluri sunt
similare celor de uz general, fiind echivalente din punct de vedere al
claselor de rezisten\[ =i sudabilitate.
Caracteristica de utilizare propire este rezisten\a m[rit[ la
coroziunea atmosferic[ (se folosesc ]n stare neprotejat[ prin vopsire ]n
9
atmosfere industriale sau urbane) rezultat[ ]n urma alierii cu Cr, Cu, P,
de obicei ]n cantitate total[ sub 1 %. Sub ac\iunea agresiv[ a agen\ilor
naturali, aceste elemente formeaz[ treptat la suprafa\a metalului un strat
compact =i aderent de oxizi care au efect at`t de protec\ie mecanic[ fa\[
de contactul direct al suprafe\ei metalului cu mediul ]nconjur[tor, c`t =i
de protec\ie electrochimic[. Pierderea de metal datorit[ coroziunii,
determin[ cre=terea continu[ a con\inutului ]n elemente de aliere la
suprafa\a metalului =i prin aceasta o reducere apreciabil[, ]n timp a
vitezei de coroziune.
C. O\eluri cu granula\ie fin[
M[rcile de o\eluri cu granula\ie fin[ sunt : OCS 44, OCS 52, OCS
55, OCS 58 - STAS 9021.
Acestea sunt o\eluri slab aliate de tip carbon - mangan, cu adaosuri
]n cantit[\i sub 0,15% de Al, V, Nb, Ti livrate ]n stare deformat[ plastic
controlat (se controleaz[ temperatura sf`r=itului deform[rii plastice) sau
normalizat[, av`nd limita de curgere de 285 ... 460 N/mm2, fiind
destinate realiz[rii de construc\ii (C) sudate (S). La aceste o\eluri,
comparativ cu cele de uz general, procesul tehnologic de fabricare
urm[re=te mic=orarea con\inutului de C =i Mn pe baza efectului favorabil
de durificare a solu\iei solide =i de finisare a granula\iei cu ajutorul
nitrurilor sau carbonitrurilor de Al, V, Nb, Ti. Pe aceast[ baz[
caracteristicile de rezisten\[ se asigur[ ]n condi\iile unei sudabilit[\i
ridicate, respectiv a unor garan\ii de tenacitate p`n[ la - 50 OC. Din acest
punct de vedere sunt prescrise =apte clase de calitate (numerotate ]n
continuarea celor prezentate anterior). Astfel :
- clasa de calitate 5, garanteaz[ caracteristicile clasei 1, =i ]n plus
energia minim[ de rupere, KV determinat[ pe epruvete transversale, la
temperatura de -30 OC de 27 J;
10
- clasa de calitate 6, garanteaz[ caracteristicile clasei 1, =i ]n plus
energia minim[ de rupere, KV determinat[ pe epruvete transversale, la
temperatura de -40 OC de 27 J;
- clasa de calitate 7, garanteaz[ caracteristicile clasei 1, =i ]n plus
energia minim[ de rupere, KV determinat[ pe epruvete transversale, la
temperatura de -50 OC de 27 J sau rezilien\a, KCU, determinat[ pe
epruvete longitudinale, de 35 J/cm2 la - 60OC.
Aceste o\eluri se elaboreaz[ ]n dou[ variante : f[r[ garantarea
limitei de curgere la cald, a =i cu garantarea limitei de curgere la cald, b.
Toate acestea se reg[sesc ]n simbolizarea o\elului , de exemplu
OCS 52. 5 a, este un o\el pentru construc\ii sudate, cu rezisten\a la
rupere de 52 daN/mm2, pentru care produc[torul garanteaz[
caracteristicile corespunz[toare clasei de calitate 5, f[r[ garantarea
limitei de curgere la cald.
Obs. Producerea o\elurilor cu granula\ie fin[ pentru construc\ii
sudate este reglementat[ prin SR EN 10113, care ]mparte aceste o\eluri
]n : o\eluri normalizate, simbolizate SxxxN sau SxxxNL =i o\eluri
laminate termomecanic, simbolizate SxxxM sau SxxxML. Grupul de
cifre xxxindic[ nivelul minim al limitei de curgere Rp0,2, ]n N/mm2.
M[rcile SxxxN sau SxxxM au tenacitatea garantat[ (sub forma unei
valori minime prescrise a KV) p`n[ la -20 OC, iar m[rcile simbolizate
SxxxNL sau SxxxML au tenacitatea garantat[ la – 50 OC.
D. O\eluri pentru aparate =i recipiente sub presiune utilizate la
temperatura ambiant[ =i ridicat[
M[rcile de o\eluri pentru aparate =i recipiente sub presiune
utilizate la temperatuara ambiant[ =i ]nalt[ (K - cald) sunt : K 41, K 47,
K 52, 16 Mo 3, 14 MoCr 10, 12MoCr 22 - STAS 2883/3, OLT 35 K,
OLT 45 K, 10 CrMo 10 - STAS 8184.
11
Sunt oteluri carbon, carbon - mangan sau aliate ]n diferite
propor\ii cu Cr, Mo, =i alte elemente (V, W s.a.) pentru asigurarea
garan\iilor privind limita de curgere =i rezisten\a la fluaj ]ntr-o gam[
larg[ de temperaturi (20 OC ... 640 OC). M[rcile de o\eluri K =i OLT
con\in ]n simbolizare valoarea rezisten\ei la rupre, ]n daN/mm2 =i sunt
elaborate ]n acelea=i clase de calitate =i variante ca OCS -urile. De
exemplu K 41. 2b este un o\el cu rezisten\a la rupere de 41 daN/mm2,
care are garantat[ energia de rupere minim[ de 27 J la temperatura de 20 OC. M[rcile de o\eluri slab aliate con\in ]n simbolizare informa\ii
privind compozi\ia chimic[, de exemplu 14 CrMo 4 este un o\el cu
con\inutul de carbon mediu de 0.14 %, aliat cu Cr, Mo (elementele de
aliere ]n ordinea importan\ei lor) , elementul principal de aliere Mo ]n
procent de 0.4 %.
Obs.Simboliz[rile noi ale acestor m[rci de o\eluri, conform
SR EN 10028-2 sunt :
- P265GH pentru K41 ;
- P295GH pentru K47 ;
- P355GH pentru K52
- 16 Mo 3 pentru 16 Mo 3 ;
- 13CrMo4-5 pentru 14 MoCr 10 ;
- 10 CrMo9-10 pentru 12 MoCr 22
E. O\eluri pentru aparate =i recipiente sub presiune utilizate la
temperatura ambiant[ =i sc[zut[
M[rcile de o\eluri pentru aparate =i recipiente sub presiune
utilizate la temperatuara ambiant[ =i sc[zut[ sunt : R 37, R 44, R 52
STAS 2883/2, OLT 35 R, OLT 45 R, 10 Ni 35 - STAS 10382 .
Sunt o\eluri carbon sau carbon –mangan, din clasa o\elurilor cu
granula\ie fin[, precum =i o marc[ de o\el aliat cu Ni. Aceste o\eluri
ofer[ garan\ii de tenacitate p`n[ la – 100 OC.
12
Se elaboreaz[ ]n acelea=i clase de calitate =i variante ; pentru
clasele de calitate 4,5,6,7 con\inutul de Ni cre=te p`n[ la max. 0.70 %.
Obs. O\elurile cu granula\ie fin[ PxxxNL sunt echivalente
o\elurilor R37, R44, R52 Stas 2883/2
2.9.4 O\eluri pentru construc\ii mecanice
Prin construc\ii mecanice, ]n sensul prezentului paragraf se ]n\eleg
ma=inile pentru producerea =i transformarea energiei (motoare, pompe,
turbine), organele pentru transmiterea puterii (angrenaje, axe, arbori,
rulmen\i) =i piesele de fixare (=uruburi, pene) ale acestora.
A. O\eluri carbon de uz general
M[rcile de o\eluri carbon de uz general sunt OL 30, OL 32, OL
34, OL37, OL42, OL50, OL 60, OL70 - STAS 500/1,2.
La realizarea construc\iilor mecanice o\elurile carbon de uz
general sunt utilizate ]n mod curent deoarece prezint[ propriet[\i
tehnologice =i de utilizare satisf[c[toare pentru multe aplica\ii tehnice =i
]n plus sunt cele mai economice din punct de vedere al costurilor. Se
folosesc ]n stare netratat[ termic =i ca urmare o importan\[ deosebit[ o
are tehnologia aplicat[ de furnizorul de semifabricate. Din acest punct
de vedere, trebuiesc avute ]n vedere opera\iile de prelucrare la rece , care
pot fi :
- opera\ii de prelucrare mecanic[ cu ]ndep[rtare de a=chii, care nu
determin[ o modificare important[ a valorilor caracteristicilor mecanice
ale o\elului (cojire, rectificare, =lefuire etc)
- opera\ii prin deformare palstic[ la rece (tragere, trefilare,
laminare la rece, profilare etc). Produsele ob\inute ]n acest caz sunt
ecruisate, cu consecin\ele cunoscute asupra caracteristicilor mecanice.
M[rcile OL 30 p`n[ la OL 42 sunt sudabile.
13
B. O\eluri carbon de calitate
M[rcile de o\eluri carbon de calitate sunt OLC10, OLC15, OLC20,
OLC25, OLC35, OLC45, OLC50, OLC55, OLC 60 - STAS 880.
Principalul mijloc de punere ]n valoare a capacit[\ii de rezisten\[ a
o\elurilor este tratamentul termic aplicat adecvat compozi\iei chimice a
acestora =i tipului dat de pies[. Comportarea corespunz[toare la
tratament termic =i mai ales reproductibilitatea caracteristicilor ob\inute,
]n condi\iile respect[rii acelora=i parametrii ai regimului de tratament
termic se pot realiza numai ]n cazul unor o\eluri de calitate - C, cu
con\inuturi ]n elemente reziduale =i impurit[\i c`t mai reduse. Ca urmare
]n compozi\ia chimic[ se indic[ con\inutul ]n carbon. Aceste o\eluri se
livraz[ sub form[ de semifabricate deformate plastic - L. }n concluzie,
de exemplu OLC45, este un o\el carbon de calitate de ]mbun[t[\ire cu un
con\inut de carbon de 0,45 % iar OLC20 este un o\el carbon de calitate
pentru cementare cu un con\inut de carbon de 0.20 %.
}n general o\elurile carbon de calitate se utilizeaz[ pentru
realizarea de piese supuse unor solicit[ri moderate. Principalul lor
dezavantaj este c[libilitatea redus[.
Obs. Noile simboliz[ri ale acestor m[rci, conform SR EN 10027-1
sunt : C45, respectiv C20 (v. Tabelul 2.4, B1. O\eluri nealiate cu
%Mn<1%)
C. O\eluri carbon turnate ]n piese
M[rcile de o\eluri carbon turnate ]n piese sunt OT40, OT45,
OT50, OT55, OT60, OT70 - STAS 600.
Acestea sunt o\eluri utilizate pentru semifabricate turnate - T =i se
elaboreaz[ ]n trei clase de calitate :
- clasa 1 corespunde o\elurilor de uz general pentru care sunt
garantete Rm =i A5 ;
14
- clasa 2 corespunde o\elurilor de calitate pentru care sunt
garantate Rm, Rp02 =i A5 ;
- clasa 3 corespunde o\elurilor superioare pentru care sunt
garantate Rm, Rp02, A5, Z sau KCU.
}n simbolizarea m[rcii este indicat[ valoarea rezisten\ei la rupere,
]n daN/mm2, de exemplu OT 40.2 este un o\el carbon turnat ]n piese cu
rezisten\a la rupere de 40 daN/mm2 de tipul o\el de calitate.
Obs. }n principiu, orice o\el poate fi utilizat =i pentru ob\inerea
semifabricatelor turnate =i noul sistem de simbolizare reglementat prin
SR EN 10027 prevede la fiecare marc[ de o\el posibilitatea de a fi
utilizat pentru astfel de aplica\ii, caz ]n care ]n simbolul m[rcii se
ata=eaz[ la ]nceput litera G.
D. O\eluri slab =i mediu aliate pentru construc\ia de ma=ini
O\elurile slab =i mediu aliate pentru construc\ia de ma=ini (STAS
791) sunt o\eluri prelucrabile prin deformare plastic[, folosite la
solicit[ri mari, motiv pentru care trebuie s[ prezinte o asociere de
propriet[\i ca:
- rezisten\[ la rupere c`t mai ridicat[;
- tenacitate;
- rezisten\[ la oboseal[.
Aceste propriet[\i se ob\in prin tratamente termice =i
termochimice aplicate ]n mod corespunz[tor compozi\iei chimice a
o\elului =i prin aliere.
Influen\a principalelor elemente de aliere utilizate, asupra caracteristicilor o\elurilor este prezentat[ ]n continuare. Cromul ]n o\elurile pentru construc\ii mecanice se g[se=te ]n propor\ie de aproximativ 1 %. Avantajele utiliz[rii lui ca element de aliere sunt: m[re=te c[libilitatea, se dizolv[ ]n ferit[ ridic`ndu-i rezisten\a mecanic[ =i afect`nd pu\in tenacitatea, m[re=te stabilitatea martensitei la revenire. El ridic[ punctele critice A1 =i A3, motiv pentru care temperaturile de ]nc[lzire pentru diferite prelucr[ri
15
tehnologice (tratamente termice, deformare plastic[ la cald) sunt mai mari dec`t ]n cazul o\elurilor carbon. Nichelul se adaug[ ]n o\elurile pentru construc\ii mecanice p`n[ la maxim 5%. Prezen\a nichelului determin[ cre=terea c[libilit[\ii, cobor`rea punctelor critice A1 =i A3 contribuind la ob\inerea unei structuri fine cu tenacitate ridicat[, m[rirea rezisten\ei =i tenacit[\ii feritei (]n care se dizolv[). Prin cobor`rea puternic[ a punctului de ]nceput al transform[rii martensitice nichelul conduce la cre=terea cantit[\ii de austenit[ rezidual[. Manganul se adaug[ ]n o\elurile pentru construc\ii mecanice ]n propor\ie de p`n[ la 1.6 %. pentru cre=terea c[libilit[\ii =i rezisten\ei feritei, c[reia ]i afecteaz[, ]ns[ tenacitatea. Manganul determin[ cre=terea gr[untelui de austenit[ la supra]nc[lzire, motiv pentru care la piesele de importan\[ con\inutul acestuia trebuie s[ fie sub 0.6% =i deasemenea m[re=te pericolul fisur[rii la ]nc[lzire deoarece scade conductibilitatea termic[ a o\elului. Titanul utilizat ]n propor\ie de p`n[ la 0.1 % al[turi de alte elemente (vanadiu p`n[ la 0.2 %) finiseaz[ granula\ia =i m[reste c[libilitatea. Molibdenul ]n propor\ie de p`n[ la 0.4 % (sau wolfram p`n[ la 1 %) reduce sensibilitatea o\elurilor cu Cr =i Cr -Ni la fragilitatea reversibil[ la revenire.
Func\ie de tipul de tratament termic aceste o\eluri se clasific[ ]n :
o\eluri pentru cementare, o\eluri de ]mbun[t[\ire =i o\eluri pentru
nitrurare.
M[rcile de o\eluri de cementare sunt:
- o\eluri cu Cr (15 Cr 08) sunt destinate pieselor de form[ simpl[,
cu ad`ncimea stratului cementat de 1 ... 1.5 mm.
- o\eluri Cr - V; vanadiul mic=oreaz[ sensibilitatea la
supra]nc[lzire; nu sunt utilizate datorit[ calibilit[\ii reduse.
- o\eluri Cr -Mn =i Cr -Mn - Ti (18 MnCr 10, 21TiMnCr 12);
pentru cementare nu sunt utilizate o\eluri aliate numai cu mangan
datorit[ sensibilit[\ii mari la supra]nc[lzire; acest inconvenient este
anulat de alierea cu titan.
- o\eluri Cr - Ni (10 CrNi 30); alierea simultan[ cu crom =i nichel
m[re=te rezisten\a =i tenacitatea miezului, ]n care se ob\ine dup[ c[lirea I
o martensit[ s[rac[ ]n carbon sau bainit[ inferioar[ ca urmare a
c[libilit[\ii ridicate a acestor o\eluri; nichelul are ac\iune favorabil[
asupra stratului cementat cresc`nd at`t rezisten\a c`t =i tenacitatea
acestuia.
- o\eluri Cr - Ni - Mo (18 MoCrNi 13); molibdenul mic=oreaz[
sensibilitatea la supra]nc[lzire, m[rind mult c[libilitatea; prin aceasta
16
piese cu diametru de 150 ... 200 mm se pot c[lii ]n aer reduc`ndu-se,
astfel tensiunile =i deforma\iile.
M[rcile de o\eluri de ]mbun[t[\ire sunt :
- o\eluri cu Cr (40 Cr 10) au c[libilitate ridicat[, sec\iunile cu
diametru mai mic de 50 mm put`ndu-se c[li ]n ulei;
- o\eluri Cr -Mo (42 MoCr 11, 33 MoCr 11) sunt unele din cele
mai utilizate m[rci; molibdenul reduce pericolul fragilit[\ii reversibile la
revenire.
- o\eluri cu Mn (35 Mn 16, 40 Mn 10);
- o\eluri Cr -V (50 VCr 11); vanadiul asigur[ o structur[ fin[
(tenacitate) =i micsoreaz[ sensibilitatea la supra]nc[lzire;
- o\eluri Cr -Ni (41 CrNi 12); alierea simultan[ cu Cr =i Ni imbin[
avantajele =i anuleaz[ dezavantajele alierii numai cu unul din cele dou[
elemente; se asigur[ ]n primul r`nd cre=terea c[libilit[\ii; prezint[
fragilitate reversibil[ la revenire;
- o\eluri Cr - Ni - Mo (34 MoCrNi 15) sunt o\eluri foarte utilizate
datorit[ c[libilit[\ii ridicate =i a faptului c[ sunt insensibile la fragilitatea
reversibil[ la revenire.
O\elurile pentru tratamentul termic de nitrurare sunt o\eluri de
imbun[t[\ire la care elementul principal de aliere este Al; se asigur[,
astfel durit[\i ridicate ale stratului (38 MoCrAl 09).
Obs. Conform indica\iilor din tabelul 2.4, B2. O\eluri nealiate cu
%Mn≥1% =i o\eluri aliate, noile simboliz[ri ale m[rcilor de o\el de mai
sus devin:
- 15 Cr 3 pentru 15Cr08 ;
- 20CrMnTi4-4-1 pentru 20TiMnCr12 ;
- 40Cr4 pentru 40Cr10 ;
- 34 CrMo4-2 pentru 34MoCr11 ;
- 42CrMo4-2 pentru 42MoCr11 ;
- 51CrMnV4-4-1 pentru 51VMnCr11
17
- 17NiCrMo6-4-2 pentru 17MoCrNi14 ;
-34NiCrMo8-8-2 pentru 34MoCrNi16 ;
- 38AlCrMo10-6-1 pentru 38MoCrAl09
E. O\eluri aliate pentru construc\ii de ma=ini, turnat ]n piese
M[rcile de o\eluri pentru construc\ii de ma=ini turnate ]n piese,
conform STAS 1773, sunt: T20Mn14, T35 Mn 14, T30 SiMn 12, T35
MoCrNi 08 =.a. ; sunt o\eluri similare din punct de vedere al compozi\iei
chimice (alierii) celor deformabile. De regul[ se livreaz[ sub form[ de
semifabricate turnate (T) tratate termic (omogenizare, normalizare, c[lire
=i revenire) caracteristicile mecanice depinz`nd de starea de tratament
termic, motiv pentru care ]n simbolizare este indicat[ compozi\ia
chimic[.
Obs. Noile simbolizări ale acestor mărci sunt:
- G20Mn6
-G30MnSi5-4
-G35NiCrMo3-4-2
F. O\eluri cu destina\ie precizat[
O\elurile cu destina\ie precizat[ sunt : o\eluri pentru arcuri, o\eluri
pentru organe de asamblare, o\eluri pentru rulmen\i, o\eluri pentru
deformare plastic[ la rece, o\eluri rezistente ]n medii de hidrogen =.a.
F1. M[rcile de o\eluri pentru arcuri sunt : OLC 65 A, OLC 75 A,
OLC 85 A, 40 Si 17 A, 51 Si 17 A (Arc 5), 51 VCr 11 A (Arc 2), 56 Si
17 A (Arc 4), 60 Si 15 A (Arc 3) - STAS 795.
O\elurile pentru arcuri trebuie s[ ]ndeplineasc[ urm[toarele
condi\ii : limit[ de elasticitate ridicat[, rezisten\[ la oboseal[ inso\it[ de
o sensibilitate redus[ fa\[ de concentratorii de tensiuni, stabilitate ]n timp
a caracteristicilor mecanice ]n condi\ii de mediu =i temperaturi specifice
18
utiliz[rii, caracteristici de plasticitate care s[ permit[ fabricarea lor prin
tehnologii accesibile.
}n func\ie de compozi\ia chimic[ o\elurile pentru arcuri se
clasific[ ]n :
- o\eluri carbon pentru arcuri - sunt o\eluri de calitate cu
con\inuturi apropiate de compozi\ia eutectoid[;
- o\eluri aliate pentru arcuri - compozi\ia chimic[ aproximativ 0.6
... 1.0 % Si p`n[ la 2 % Si ( siliciul m[re=te elasticitatea); tratamentul
termic const[ ]ntr-o c[lire urmat[ de revenire medie la 300 ... 500OC
rezult`nd o structur[ de troostit[ de revenire.
F2. Organele de asamblare sunt piese de ma=ini caracterizate, din
punctul de vedere al configura\iei geometrice, prin existen\a unui
puternic concentrator de tensiuni care este filetul. Ca urmare, o\elurile
folosite trebuie s[ prezinte o sensibilitate minim[ la efectul de crest[tur[,
]n condi\iile unei rezisten\e mecanice corespunz[toare.
}n func\ie de caracteristicile mecanice impuse se utilizeaz[ cinci
categorii de o\eluri :
- o\eluri carbon de uz general - sunt folosite p`n[ la rezisten\e
maxime de 400 N/mm2;
- o\eluri pentru prelucr[ri pe ma=ini unelte automate - sunt folosite
p`n[ la rezisten\e maxime de 480 ... 880 N/mm2. Aceste o\eluri, prin
con\inutul ridicat de sulf (max. 0.2 %), fosfor (max. 0.15 %) =i plumb
(max. 0.3 %), pot fi utilizate la prelucr[ri pe ma=ini unelte automate,
deoarece formeaz[ a=chii fragmentate. M[rcile de o\eluri folosite sunt :
AUT 12 (0.08 .. 0.16 % C), AUT 20 (aprox. 0.2 %C ), AUT 40 M
(aprox. 0.4 % C, 1.20 ... 1.60 % Mn), OL 56 Pb, 38 Cr 05 Pb =.a.
- o\eluri carbon de calitate - sunt folosite p`n[ la rezisten\e de 880
N/mm2.
- o\eluri cu mangan =i bor (20 MnB 5 STAS 11 511) - sunt folosite
p`n[ la rezisten\e de 1050 N/mm2. Acestea sunt o\eluri mangan,
microaliate cu bor (0.001 ... 0.005 % B). Borul finiseaz[ granula\ia,
19
m[re=te duritatea prin formarea de boruri, m[re=te termostabilitatea =i
m[re=te c[libilitatea la o\elurile cu con\inut mic de carbon.
- o\eluri aliate - utilizate la rezisten\e peste 1220 N/mm2.
Cu excep\ia o\elurilor de uz general, toate celelalte sunt o\eluri
c[rora li se aplic[ tratamente termice. }n cazul aplic[rii tratamentului
termic de ]mbun[t[\ire se recomand[, ca dup[ c[lire structura ]n miezul
por\iunii filetate s[ fie format[ din min. 90 % martensit[.
Tehnologia de fabricare a acestor elemente trebuie s[ aib[ ]n
vedere cre=terea (prin metode tehnologice) rezisten\ei la oboseal[, care
nu poate fi asigurat[ numai prin cre=terea rezisten\ei la trac\iune ca
urmare a tratamentului termic. De asemenea la aceste piese de ma=ini
trebuie avute ]n vedere =i alte condi\ii speciale de lucru ca: medii care
favorizeaz[ coroziunea fisurant[ sub tensiune, condi\ii de fluaj =.a.
F3. M[rcile de o\eluri pentru rulmen\i sunt: 55 SiMo - STAS
11507 (rulmen\i pentru sapele de foraj), RUL 1, RUL 2 - STAS 1456
(cifra reprezint[ num[rul de ordine al m[rcii), RUL 3v - STAS 11250,
90 VMoCr 180 - STAS 11523 (rulmen\i care lucreaz[ ]n medii
corozive).
}n mod obi=nuit, o\elurile pentru rulmen\i sunt o\eluri
hipereutectoide (aprox. 1 % C), aliate cu Cr (1.30 ... 1.65 %), cu
con\inuturi foarte sc[zute de impurit[\i (sulf =i fosfor) ob\inut eventual
prin tratarea sub vid (v). Alierea cu Ni nu este admis[ deoarece acesta
m[re=te cantitatea de austenit[ rezidual[. Pentru cre=terea c[libilit[\ii se
practic[ alierea cu Mn =i Si ]n limitele obi=nuite pentru o\elurile de
construc\ii de ma=ini.
Caracteristicile impuse acestor o\eluri sunt : duritate, stabilitate
dimensional[ ]n timp, rezisten\[ la oboseal[ de contact. Aceste
caracteristici se asigur[ ]n principal prin tratament termic, care const[ ]n:
- normalizare pentru distrugerea re\elei de cementit[ secundar[;
- recoacere de globulizare a cementitei, dup[ care duritatea de 180
... 200 HB permite prelucrarea prin deformare plastic[ =i prin a=chiere;
20
- c[lire de la o tempetur[ de 800 ... 820 OC, cu r[cire ]n ulei,
continuat[ cu calirea sub zero;
- revenire joas[ la 150 OC, care asigur[ duritatea maxim[ (aprox.
62 HRC) =i rezisten\a la oboseal[ de contact. Aceste caracteristici scad
foarte repede cu cre=terea temperaturii de revenire.
2.9.5 O\eluri pentru scule
Dup[ destina\ie, sculele se clasific[ ]n : scule a=chietoare, scule de
lovire - matri\are =i instrumente de m[sur[
A. O\eluri pentru scule a=chietoare
A=chierea este un proces complex care d[ na=tere unor puternice
for\e de frecare ]ntre materialul prelucrat =i scul[, frecare ce detrmin[
]nc[lzirea sculei. Acest fenomen poate conduce la cre=terea temperaturii
ei p`n[ la temperaturi mai mari de 500 ... 600 OC.
Pentru a rezista acestor condi\ii de lucru, materialele sculelor
a=chietoare trebuie s[ aib[ urm[toarele propriet[\i :
- duritate mare (cel pu\in 60 HRC) pentru a se asigura capacitatea
de t[iere =i rezisten\a la uzur[;
- tenacitate pentru a se asigura rezisten\a la solicit[rile cu =oc (]n
cazul a=chierii discontinue);
- rezisten\a la uzur[ pentru a se asigura durabilitate ridicat[;
- stabilitate la cald pentru a se asigura duritatea la temperaturi
ridicate.
Duritatea se ob\ine prin c[lire; la o\elurile carbon de scule
c[libilitatea este redus[ (3 ... 8 mm).
Tenacitatea se ob\ine printr-un tratment termic corect =i prin
folosirea unor o\eluri cu puritate ridicat[.
Rezisten\a la uzur[ este determinat[ de duritate.
21
Stabilitatea la cald se ob\ine, exclusiv prin aliere. Astfel : o\elurile
carbon de scule prezint[ stabilitate p`n[ la temperatura de 180 ... 250OC;
prin aliere cu min. 15 % elemente ca Cr, W, V, Mo se asigur[ stabilitate
p`n[ la temperatura de 500 ... 600 OC. Stabilitate p`n[ la temperaturi
foarte ridicate de 900 ... 1000 OC se asigur[ prin utilizarea unor materiale
speciale: aliaje dure cu care se realizeaz[ ]nc[rcarea prin sudare a p[r\ii
active a sculei a=chietoare, carburi metalice din care se realizeaz[ prin
sinterizare “pl[cu\e” cu care se armeaz[ sculele =.a.
Pentru confec\ionarea sculelor a=chietoare se utilizeaz[
urm[toarele o\eluri : o\eluri carbon de scule, o\eluri slab aliate de scule,
o\eluri ]nalt aliate de scule.
M[rcile de o\eluri carbon de scule sunt : OSC 7, OSC 8, OSC 8M,
OSC 10, OSC 11, OSC 13 - STAS 1700. Sunt o\eluri carbon de scule
(S) de calitate (C) eutectoide sau hipereutectoide. Din aceste o\eluri se
confec\ioneaz[ scule a=chietoare utilizate la viteze de a=chiere mici.
Sculele se c[lesc p[truns ]n ap[ c`nd au diametrul mai mic de 10 ... 12
mm. La diametre ale sculelor de 15 ... 300 mm miezul r[m`ne moale,
situa\ie favorabil[ ]n cazul unor scule solicitate cu =oc (d[l\i).
Prin alierea corespunz[toare la o\elurile slab aliate de scule se
m[re=te c[libilitatea =i stabilitatea la cald p`n[ la temperatura de 280 OC.
Aceste o\eluri sunt aliate cu 1 ... 2 % (6 %) cu elemente ca Mn, Cr, W,
V, de exemplu: MnCrW 14, VMn 18, CrW 20 - STAS 3611 (con\inutul
de carbon este de 0.8 ... 1.3 % =i nu se mai trece ]n simbolizare).
O\elurile ]nalt aliate pentru scule (3.8 ... 4.4 % Cr, 5 ... 18 % W, 1
... 4 % V, aprox. 0.3 % Mo =i Co p`n[ la 5 %) sunt o\elurile rapide (Rp1,
Rp2, Rp3, Rp5, Rp9, Rp10 - STAS 7382; cifra reprezint[ num[rul de
ordine al m[rcii) care au stabilitate p`n[ la temperatura de 550 ... 650 OC =i din care se execut[ scule a=chietoare ce se pot folosi la a=chierea cu
regimuri de lucru intense (viteze mari de a=chiere). Stabilitatea termic[ a
acestor o\eluri este dat[ de particularit[\ile transform[rilor structurale.
22
Aceste o\eluri sunt o\eluri ledeburitice, ]n stare turnat[ av`nd
structura format[ din carburi primare, ledeburit[ =i austenit[. }n vederea
deform[rii plastice se aplic[ o recoacere de globulizare (]nmuiere) la
temperatura de 720 ... 750 OC cu r[cire foarte lent[. C[lirea se execut[ de
la temperatura de 1260 ... 1300 OC ]n ulei. Ca urmare a faptului c[
austenita ob\inut[ este foarte bogat[ ]n elemente de aliere, prin
dizolvarea unei cantit[\i mari din carburile primare, dup[ c[lire structura
va con\ine un procent foarte ridicat ( peste 30 %) austenit[ rezidual[.
Revenirea (realizat[ la temperatura de 560 ... 590 OC, timp de o or[ cu
r[cire rapid[ ]n ulei, ]n dou[ - trei cicluri de tratament de revenire) are ca
scop transformarea austenitei reziduale ]n martensit[. Astfel dup[
revenire duritatea cre=te la 64 ... 65 HRC, de la 62 ... 63 HRC c`t este
duritatea dup[ c[lire.
Obs. Noua sombolizare a m[rcilor de o\eluri rapide este, de
exemplu : HS2-9-1-8, care are urm[toarea compozi\ie chimic[ : 2%W,
9%Mo, 1%V, 8%Co
B. O\eluri pentru scule de lovire matri\are Dup[ condi\iile de lucru ale sculelor, aceste o\eluri se clasific[ ]n : o\eluri folosite la scule pentru deformarea plastic[ la rece =i o\eluri folosite la scule pentru deformarea plastic[ la cald. Principalele tipuri de scule folosite la deformarea plastic[ la rece sunt matri\ele, poansoanele de perforare, filiere etc. O\elurile utilizate pentru astfel de scule trebuie s[ aib[ duritate ridicat[, rezisten\[ la uzur[ =i tenacitate. }n mod curent pentru sculele din aceast[ categorie se folosesc o\elurile cu 0.8 ... 1.2 % C c[lite =i revenite la temperaturi joase, astfel ]nc`t s[ aib[ o duritate de 58 ... 60 HRC. Pentru condi\ii de lucru u=oare se folosesc o\eluri carbon iar pentru condi\ii de lucru mai grele o\eluri aliate cu Cr, Mo, V, W cu con\inutul de crom de la aprox. 1 % la cel mult 7 %, ca de exemplu marca CrV 7. Pentru condi\ii de lucru foarte grele sunt utilizate o\eluri din clasa ledeburitic[ cu mai mult de 1.5 % C =i peste 11 % Cr ca de exemplu m[rcile Cr 120, VMoCr120. Principalele scule pentru deformarea plastic[ la cald sunt matri\ele. O\elurile pentru matri\e trebuie s[ aib[ tenacitate ridicat[, rezisten\[ la uzur[ la temperaturi ridicate =i c[libilitate ridicat[. }n func\ie de condi\iile de lucru se pot folosi fie o\eluri carbon cu 0.3 ... 0.7 % C, fie o\eluri cu 0.3 ... 0.7 % C aliate cu cel mult 9 % Cr ( ]n mod curent cel mult 3 % Cr) cu p`n[ la 4.5 % Ni =i cu 0.15 ... 0.60 % Mo. Re\etele acestor o\eluri con\in =i p`n[ la 5 % W, p`n[ la 0.5 % V =i circa 1 % Si, ca de exemplu MoCrNi15, VMoCrNi 17, VCrW 85. Aceste o\eluri sunt calite =i revenite la 500 .... 600 OC.
23
C. O\eluri pentru instrumente (aparate) de m[sur[ Aparatele de m[sur[ trebuie s[ aib[ dimensiuni =i forme c`t mai precise , stabile ]n timp =i s[ prezinte rezisten\[ la uzur[. Pentru confec\ionarea lor sunt utilizate at`t o\eluri carbon c`t =i o\eluri aliate, con\inutul de carbon al acestor o\eluri fiind cuprins ]ntre 0.8 ... 1.5 %. }n mod curent sunt utilizate o\eluri din categoria o\elurilor pentru scule a=chietoare foarte folosit fiind o\elul CrW 20. Tratamentul termic al acestui o\el const[ ]n c[lire de la 800 ... 825 OC =i revenire joas[ la 150 ... 230 OC. Dup[ tratament duritatea este de 60 ... 63 HRC. }n vederea stabiliz[rii dimensiunilor dup[ c[lire =i revenire, piesele se supun unei ]nc[lziri prelungite (10 ... 30 ore) la 120 ... 170 OC . Pentru a m[rii rezisten\a la uzur[ aceste piese sunt cromate dur.
2.9.6 O\eluri =i aliaje pe baz[ de fier cu propriet[\i speciale
Din aceast[ categorie fac parte : aliaje cu propriet[\i termice
speciale, aliaje cu rezistivitate mare, o\eluri =i aliaje pe baz[ de fier cu
propriet[\i magnetice speciale, o\eluri cu mare rezisten\[ la uzur[, o\eluri
=i aliaje rezistente la coroziune, stabile la cald, refractare =i o\eluri
rezistente la temperaturi sc[zute.
A. O\eluri =i aliaje cu propriet[\i termice speciale Din aceast[ categorie fac parte aliajele care, ]n anumite intervale de temperatur[ au coeficient de dilatare foarte mic. Un astfel de aliaj numit INVAR este aliajul fier - nichel cu aproximativ 37 % Ni =i p`n[ la 0.3 % C care are p`n[ la 100 OC un coeficient de dilatare practic nul. Se folose=te la fabricarea instrumentelor de m[sur[ care nu trebuie s[-=i schimbe dimensiunile la varia\ia temperaturii (etaloane de lungime, pendule, aparate geodezice etc.). Dac[ la invar se adaug[ 10 ... 12 % Cr se ob\ine ELINVARUL deosebit de rezistent la coroziune =i cu mare elasticitate. Aliajul fier - nichel - carbon cu peste 0.3 % C =i 42 ... 48 Ni se nume=te PLATINIT; are coeficient de dilatare egal cu al platinei =i al sticlei.
B. Aliaje pe baz[ de fier cu rezistivitate ridicat[ Din aceast[ categorie fac parte aliajele pe baz[ de fier utilizate la confec\ionarea elementelor de ]nc[lzire pentru cuptoare electrice =i pentru reostate. }n general astfel de aliaje sunt solu\ii solide =i trebuie s[ posede rezistivitate electric[ ridicat[, coeficient de temperatur[ al rezistivit[\ii electrice mic, rezisten\[ la oxidare la temperaturi ridicate. Dintre aliajele cu baza fier care respect[ aceste condi\ii, se exemplific[ cu aliajele denumite FECRAL =i CROMAL. Fecralul este un aliaj Fe -Cr - Al care con\ine C< 0.12 %, circa 17 % Cr =i 5 % Al; el poate fi utilizat p`n[ la 1100 OC. Cromalul este tot un aliaj Fe-Cr-Al cu compozi\ie asem[n[toare (Cr ≅ 26%) put`nd fi utilizat p`n[ la temperatura de 1200 OC. M[rind con\inutul de crom p`n[ la 27 % =i cel de aluminiu p`n[ la 8 % temperatura maxim[ de utilizare poate cre=te p`n[ la 1300 OC. }n aceste cazuri aliajele Fe - Cr - Al pot ]nlocui baghetele de silit[ de la cuptoarele electrice.
C. O\eluri =i aliaje pe baz[ de fier cu propriet[\i magnetice speciale Dup[ propriet[\i =i condi\ii de lucru materialele metalice utilizate pentru caracteristicile lor magnetice se ]mpart ]n materiale magnetice moi, caracterizate prin permeabilitate magnetic[ mare =i pierderi prin histerezis =i curen\i Foucault mici, folosite pentru miezuri de transformator, relee, electromagne\i, rotori =i statori de masini electrice etc. =i materiale magnetice dure care se caracterizeaz[ prin c`mp coercitiv =i energie magnetic[ mare. }n aceast[ categorie intr[ materialele pentru magne\ii permanen\i. Dintre materialele magnetice moi se men\ioneaz[ fierul pur =i aliajele Fe - Si, Fe - Ni, Fe - Al - Si =i Fe - Al. Fierul pur este folosit la miezurile =i la piesele polare ale electromagne\ilor, ecrane magnetice, membrane telefonice etc. Propriet[\ile magnetice ale fierului pur sunt puternic influen\ate
24
de impurit[\i, de m[rimea de gr[unte =i de tensiunile interne. Aliajele fier - siliciu sunt utilizate ]n principal la ob\inerea tablelor pentru transfomator; ele con\in 3.5 ... 4.5 % Si =i prezint[ propriet[\i bune dup[ texturare. Aliajele fier - nichel sunt folosite pentru a detecta =i transmite semnale de intensitate mic[. Sunt cunoscute sub denumirea de PERMALLOY =i con\in p]n[ la 80 % Ni. Aliajele fier - siliciu - aluminiu cu 9.5 % Si =i 6.5 % Al cunoscute sub denumirea de ALSIFIER au propriet[\i similare pemalloyului. Dintre aliajele magnetice dure pe baz[ de fier se men\ioneaz[ o\elurile pentru magne\i, aliajele Fe - Ni - Al =i Fe - Ni - Al - Co. O\elurile pentru magne\i permanen\i sunt o\eluri cu 0.9 ... 1.0 % C c[lite martensitic. Propriet[\ile magnetice ale acestor o\eluri sunt ]mbun[t[\ite considerabil prin alierea cu 4.5% Cr, cu circa 6 % W sau cu 4 % Cr, 3 % Co =i 0.4 % Mo; sunt utilizate ca o\eluri pentru magne\i permanen\i =i o\eluri cu 35 % Co, 5 % W =i 4 % Cr. Un progres important ]n acest domeniu s-a ob\inut prin folosirea aliajelor Fe -Al - Ni cu aproximativ 63 % Fe, 12 % Al, 25 % Ni, cunoscute sub denumirea ALNI. Propriet[\i =i mai bune se ob\in prin folosirea aliajelor Fe - Al - Ni - Co numite ALNICO cu compozi\ia aproximativ[ 63 % Fe, 12 % Al, 10 % Ni =i 5 % Co.
D. O\eluri cu rezisten\[ foarte mare la uzur[ (o\eluri HADFIELD)
Piesele care lucreaz[ ]n condi\ii de frecare abraziv[, la presiuni de
contact mari =i solicit[ri cu =oc cum sunt : cupele pentru excavatoare, ace
=i inimi de macaze, f[lcile concasoarelor etc. se realizeaz[ din o\eluri
austenitice cu ]nalt con\inut de mangan (o\eluri austenitice manganoase).
Compozi\ia chimic[ a m[rcilor T 105 Mn 120, T 100 NiMn 130, T 120
CrMn 130 - STAS 3718 este: 0.9 ... 1.3 % C =i 11.5 ... 14.5 % Mn. }n
mod obi=nuit se folosesc sub form[ de semifabricate turnate; dup[
turnare structura este format[ din austenit[ =i din carburi (FeMn)3C ]n
exces precipitate la limitele gr[un\ilor. Deoarece acestea altereaz[
rezisten\a =i ductilitatea o\elului, dup[ turnare se aplic[ o c[lire de
punere ]n solu\ie de la temperatura de 1050 ... 1100 OC rezut`nd o
austenit[ suprasaturat[ care prezint[ urm[toarele caracteristici : Rm = 31
... 35 daN / mm2, A5 = 25 %, Z = 25 %, 180 ... 220 HB. Prin deformarea
plastic[ la rece, ca urmare a unui intens proces de ecruisare duritatea
cre=te foarte mult (la grade de deformare de 60 % se ating valori ale
durit[\ii mai mari de 500 HV). Prin ecruisare se men\in caracteristicile
de tenacitate, spre deosebire de celelalte materiale rezistente la uzur[ la
care cre=terea durit[\ii afecteaz[ tenacitatea.
25
D. O\eluri inoxidabile
Prin o\el inoxidabil se ]n\elege, ]n mod obi=nuit, un o\el rezistent
la coroziunea ]n atmosfer[, ]n vapori de ap[, ]n solu\ii de s[ruri =i de
acizi etc, adic[ rezistent la coroziunea electrochimic[.
Fierul pur =i o\elurile carbon =i slab aliate nu sunt rezistente la
coroziune.
Rezisten\a la coroziune electrochimic[ se asigur[ prin aliere cu
minim 12,5 % Cr. Prin aceasta poten\ialul de oxidare al o\elului devine
electropozitiv.
O\elurile inoxidabile sunt, ]n general, o\eluri inalt aliate at`t cu
elemente γ - gene c`t =i elemente α - gene. Structura lor, func\ie de
influen\ele cumulate ale acestor elemente de aliere este dat[ de diagrama
structural[ Schaeffler, prezentat[ ]n figura 2.84.
Din punct de vedere al elementelor principale de aliere o\elurile
inoxidabile se clasific[ ]n o\eluri cu Cr =i o\eluri Cr - Ni.
O\elurile inoxidabile cu Cr, se ]mpart, func\ie de con\inutul de Cr
]n o\eluri cu 13, 17 =i 27 % Cr. Con\inutul de carbon variaz[ intre
limitele 0.08 ... 0.45 % C pentru o\elurile Cr 13, respectiv maxim 0.15
%C pentru o\elurile Cr 17 =i Cr 27. Func\ie de structura ob\inut[ la
r[cirea ]n aer, o\elurile cu Cr pot fi :
- feritice, de exemplu m[rcile 7 AlCr 130, 8 Cr 170, 8 TiCr 170 -
STAS 3583, T 15 Cr 130 - STAS 6855;
- martensitice, de exemplu 20 Cr 130 - STAS 3583, T 20 Cr 130 -
STAS 6855.
Din exemplele prezentate rezult[ c[, aceste o\eluri la con\inuturi
mici de carbon (< 0.15 % C) sunt feritice; ele nu prezint[ transform[ri de
faz[ ]n stare solid[, motiv pentru care nu li se pot aplica tratamente
termice cu schimbare de faz[; singura posibilitate de modificare a
dimensiunii gr[un\ilor este deformarea plastic[ la rece urmat[ de
recoacere de recristalizare nefazic[. La cre=terea con\inutului de carbon
26
o\elurile devin ferito - martensitice sau martensitice; la aceste o\eluri se
pot aplica tratamente de c[lire sau normalizare urmate de revenire joas[.
O\elurile inoxidabile Cr -Ni sunt de regul[ o\eluri austenitice care
con\in peste 18 % Cr =i peste 8 % Ni (re\eta de baz[ care d[ =i denumirea
de o\eluri inoxidabile austenitice 18 -8). Con\inutul de carbon este de
0.02 ... 0.15 % C. Structura la temperatura ambiant[ rezultat[ la r[cirea
]n aer este de austenit[ =i carburi. Rezisten\a la coroziune este maxim[ ]n
cazul structurilor monofazice . Ca urmare aceste o\eluri se supun unui
tratament termic de c[lire de punere ]n solu\ie, rezult]nd o structur[
monofazic[ de austenit[ metastabil[ . }n anumite condi\ii (]nc[lzire un
timp critic ]ntr-un interval critic de temparaturi) carbonul in exces,
dizolvat ]n austenit[ difuzeaz[ la limitele gr[un\ilor unde formeaz[
carburi de crom. Deoarece cromul are posibilit[\i mici de difuzie, ]n
aceste zone se poate ajunge la concetra\ii mai mici de 12.5 % Cr. Un
o\el inoxidabil austenitic, ]ntr-o astfel de stare structural[ - sensibilizat,
introdus in mediul de lucru coroziv sufer[ un proces intens de coroziune
care avanseaz[ la limitele gr[un\ilor, put`nd ca, ]n stadii avansate s[ se
ajung[ la pierderea coeziunii intre cristale, materialul devenind friabil.
Fenomenul poart[ numele de coroziune intercristalin[ =i evitarea lui se
poate face prin urm[toarele metode :
- utilizarea unor o\eluri cu con\inuturi foarte mici de carbon, sub
limita solubilit[\ii lui ]n austenit[ la temperatura ambiant[ care este de
0.04 % C;
- cre=terea con\inutului de Cr al o\elului p`n[ al 25 ... 30 % Cr;
- alierea suplimentar[ a o\elului cu Ti, Nb, Ta, elemente chimice
cu afinitatea fa\[ de carbon mai mare dec`t a cromului, o\eluri numite
stabilizate;
- aplicarea, ]n cazul ]n care materialul a fost sensibilizat, a
tratamentului termic de c[lire de punere ]n solu\ie.
27
Obs. Simboliz[rile dup[ normativul SR EN 10088 =i STAS 3583
ale o\elurilor inoxidabile sunt prezentate ]n tabelul 2.5.
Tabelul 2.5
F. O\eluri rezistente la oxidarea la cald (o\eluri rezistente
coroziunea gazoas[)
Prin o\eluri stabile la coroziunea gazoas[ sau rezistente la oxidare
la cald se ]n\eleg o\elurile care nu se oxideaz[ ]n gaze cu temperaturi mai
mari de 560 OC, temperatur[ de la care o\elurile carbon obi=nuite =i slab
aliate sufer[ un proces intens de oxidare. }n cazul ]n care solicit[rile
mecanice nu sunt importante, stabilitatea la coroziunea gazoas[ este
criteriul principal de alegere al acestor materiale.
Rezisten\a la oxidare se ob\ine prin aliere cu elemente mai u=or
oxidabile dec`t fierul cum sunt Cr, Si, Al. Aceste elemente formeaz[
straturi de oxizi compacte =i aderente capabile s[ protejeze o\elul de
ac\iunea oxidant[ a mediului de lucru. Ca urmare se utilizeaz[ o\eluri
28
Cr, Cr - Si, Cr - Si - Al cu structur[ martensitic[, martensito - feritic[ sau
feritic[. Prin alierea cu Ni corespunz[tor re\etei 18 -8, rezult[ o\eluri
austenitice stabile la cald cu propriet[\i superioare celor feritice sau
martensitice.
Aceste m[rci de o\eluri sunt cuprinse ]n acele=i standarde - STAS
3583 =i STAS 6855, ca =i o\elurile inoxidabile.
Fig. 2.84 Diagrama structural[ Schaeffler
G. O\eluri refractare Refractaritatea este proprietatea materialelor de a rezista la deformare plastic[ =i la rupere sub ac\iunea sarcinilor mecanice aplicate la temperaturi ridicate. Ca urmare caracteristicile mecanice impuse unor astfel de o\eluri sunt limita de curgere la cald =i caracteristicile de fluaj (limita de fluaj conven\ional[, rezisten\a de durat[ conven\ional[). Av`nd ]n vedere faptul c[ fenomenele de fluaj sunt intensificate la temperaturi superioare temperaturii de recristalizare nefazic[, to\i factorii care m[resc aceast[ caracteristic[ vor conduce la cre=terea refractarit[\ii. Astfel consider`nd rela\ia lui Bocivar, Trp = k Tt rezult[ c[ vor fi refractare materialele cu temperatura de topire ridicat[ (metalele greu fuzibile : V, Nb, Ta, Cr, Mo, W). De asemenea coeficientul k este dependent de natura materialului =i puritate, de exemplu k =0.2 pentru metale pure, k = 0.4 pentru materialele metalice de puritate tehnic[, k = 0.5 ... 0.6 pentru solu\ii solide cu concentra\ie mic[ =i k = 0.7 ... 0.8 pentru solu\iile solide suprasaturate. Al\i factori de care depinde rafractaritatea metalelor =i aliajelor sunt : - tipul re\elei cristaline: refractaritatea cre=te cu cre=terea gradului de compactitate al re\elei, deci va fi mai mare la metalele =i aliajele cu re\ea cristalin[ CFC; - pariculelele disperse : acestea ]mpiedic[ deplasarea disloca\iilor deci deformarea pin alunecare conduc`nd, deci la cre=terea refractarit[\ii;
29
- m[rimea gr[untelui; refractaritatea cre=te, din acelea=i considerente, cu cre=terea dimensiunii gr[untelui real. Refractaritatea o\elurilor se ob\ine prin aliere cu elemente care : - se dizolv[ ]n ferit[, m[rind temperatura de recristalizare nefazic[ a aceteia; - precipit[ sub form[ de carburi sau de compu=i intermetalici; - stabilizeaz[ austenita. Aceste elemente sunt : Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ni, N. Dac[ temperataura de lucru este mai mare de 560 OC trebuie acordat[ acea=i importan\[ =i rezisten\ei la oxidare. Din punct de vedere structural o\elurile refractare sunt : - o\eluri perlitice. Sunt o\eluri slab aliate Cr -Mo -V, cu con\inuturi sc[zute de carbon (sunt utilizate cu prec[dere sub form[ de construc\ii sudate), care prezint[ refractaritate p`n[ la 500 ... 580 OC. Exemple de astfel de m[rci de o\eluri sunt 16 Mo 3, 14 CrMo 4, care sunt utilizate ]n stare tratat[ termic astfel ]nc`t s[ se asigure o structur[ perlitic[ fin[, structur[ lamelar[ cu refractaritate mai mare dec`t cea globular[ (sorbit[ de revenire). - o\eluri martensitice. Sunt o\eluri cu con\inut sc[zut de carbon dar complex aliate cu W, V, Mo, Nb, Ti, ca de exemplu 10 CrMo 10, 10 CrMo 50 care prezint[ refractaritate p`n[ la temperatura de 600 ... 620 OC. Tratamentul termic aplicat semifabricatelor executate din astfel de o\eluri const[ ]ntr-o c[lire ]n aer sau ulei urmat[ de revenire ]nalt[, la o temperatur[ superioar[ celei din exploatare. - o\eluri ferito - martensitice. Sunt o\eluri folosite ]n mod obi=nuit ca o\eluri inoxidabile ca 7 Cr 120, 12 Cr 130, 20 Cr 130 care prezint[ refractritate p`n[ la 600 ... 700 OC. - o\eluri austenitice care prezint[ refractaritate p`n[ la 750 OC. H. O\eluri pentru temperaturi sc[zute O\eluri destinate lucrului la temperaturi mai mici dec`t cea ambiant[ , se impart ]n func\ie de temperatura de exploatare ]n : - o\eluri destinate lucrului ]n condi\ii aspre, caracterizate prin temperaturi climaterice sc[zute, de la tempeartura camerei p`n[ la aproximativ - 60 OC; - o\eluri destinate lucrului ]n condi\ii extrem de aspre de la temperatura camerei p`n[ la temperaturi sub - 80 OC, apropiate de 0K, numite o\eluri criogenice. Din prima categorie fac parte o\elurile pentru construc\ii metalice =i o\elurile pentru construc\ia de ma=ini destinate s[ func\ioneze la temperaturi sub 0 OC. Acestea sunt o\eluri carbon sau slab aliate cu temperatura de tranzi\ie mic[. Din categoria a doua fac parte o\elurile destinate ob\inerii, transportului, depozit[rii =i utiliz[rii gazelor lichefiate. Caracteristic acestor o\eluri este faptul c[ ele trebuie s[ lucreze ]ntr-un domeniu de temperaturi larg ]n care caracteristicile mecanice se modific[ substan\ial. Astfel cu sc[derea temparaturii caracteristicile de rezisten\[ cresc, deci rezisten\a la rupere trebuie garantat[ la temperatura ambiant[, iar tenacitatea scade, fiind necesar[ deci, garantarea ei la temperatura de lucru. Elementul principal de aliere care asigur[ tenacitatea la temperaturi sc[zute este nichelul. Con\inutul ]n nichel al o\elurilor , func\ie de temperatura de exploatare trebuie s[ fie de 3.5 % Ni pentru temperaturi p`n[ la - 100 OC, 5 % Ni pentru temperaturi p`n[ la - 140 OC =i 9 % Ni pentru temperaturi p`n[ la - 200 OC. Pentru temperaturi sub -200 OC se folosesc o\eluri austenitice 18 -8. La alegerea m[rcii de o\el destinat[ lucrului la o temperatur[ dat[ trebuie s[ se \in[ seama =i de condi\iile de solicitare (statice sau dinamice). De exemplu o\elul feritic cu 6 % Ni se folose=te p`n[ la - 100 OC ]n condi\iile unor solicit[ri dinamice =i p`n[ la -196 OC ]n condi\iile unor solicit[ri statice.
30
2.9.7 Fonte comerciale
Ca =i ]n cazul o\elurilor, simbolizarea alfanumeric[ a fontelor,
conform normativului SR EN 1560, se poate face fie ]n func\ie de
caracteristici, fie ]n func\ie de compozi\ia chimic[. Structura =i
con\inutul simbolurilor pentru cele dou[ criterii de simbolizare sunt
prezentate ]n tabelul 2.6.
Tabelul 2.6
Simboliz[rile conform STAS sunt ]nc[ mai cunoscute =i unanim
acceptate, motiv pentru care, la fel ca =i ]n cazul o\elurilor, prezentarea
porne=te de la acestea =i apoi se prezint[ noile simboliz[ri.
31
A. Fonte cenu=ii
M[rcile de fonte standardizate prin STAS 568 sunt prezentate ]n
tabelul 2.7. Simbolizarea lor se face prin ad[ugarea la grupul de litere Fc
- font[ cenu=ie, a rezisten\ei minime la rupere ]n N/mm2.
A=a cum se constat[ din analiza datelor prezentate, propriet[\ile
acestor fonte depind de grosimea de perete a piesei turnate ( Rm scade cu
cre=terea grosimii).
Fontele cenu=ii feritice prezint[ rezisten\[ la rupere p`n[ la 120
N/mm2, iar fontele cenu=ii perlitice - p`n[ la 240 N/mm2 . }n general ele
se utilizeaz[ pentru piese av`nd configura\ie geometrico - dimensional[
complex[, caracteristic[ care impune utilizarea de semifabricate turnate,
ca de exemplu : batiuri de ma=ini unelte, corpuri de ma=ini, pistoane,
cilindri =.a.
Obs. Exemplu de simbolizare nou[ a unei fonte cenu=ii :
EN-GJL-250 sau EN-GJL-HB180 SR EN 1561
B. Fonte modificate
B1. Fonte modificate cu grafit lamelar
}n compara\ie cu fonta cenu=ie perlitic[ cu grafit lamelar
nemodificat, ]n care separ[rile de grafit sunt lungi =i cu v`rfurile ascu\ite,
]n fontele modificate cu grafit lamelar (m[rcile Fc 350, Fc 400) lamelele
de grafit sunt mai scurte =i mai numeroase, cu v`rfurile rotunjite, av`nd
o distribu\ie uniform[ ]n masa metalic[.
Drept elemente modificatoare se utilizeaz[ : Ca, Ba =i Sr.
Ca elemente ajut[toare se introduc ]n compozi\ia chimic[ a fontei:
- Al, Si, C (grafit), Zr =i Ti pentru m[rirea num[rului separ[rilor de
grafit;
- Cu, Sn, Mn =i Cr pentru m[rirea ponderii perlitei din structura
masei metalice.
32
B2. Fonte modificate cu grafit vermicular
Simbolizarea m[rcilor de fonte cu grafit vermicular, conform STAS
569 cuprinde, ca =i ]n cazul fontelor cenu=ii, indicarea rezisten\ei minime
la rupere. Caracteristicile mecanice prezentate ]n tabelul 2.8 indic[ faptul
c[ aceste materiale au garantate =i caracteristici de plasticitate (A5, KCU).
Acest lucru se datoreaz[ formei grafitului : lamele uniform repartizate ]n
masa metalic[ la care raportul dintre lungime =i grosime este mai mic de
20.
Elementele modificatoare utilizate la producerea acestor fonte sunt
Mg =i Ce, acelea=i ca la fontele nodulare, dar folosirea de elemente
ajut[toare ca Al =i Ti fr`neaz[ compactizarea grafitului p`n[ la stadiul de
grafit nodular, oprind-o la stadiul de grafit pseudolamelar.
Obs. Exemplu de simbolizare nou[ a unei fonte cu grafit
vermicular: EN-GJVP-400-1S-D
C. Fonte modificate cu grafit nodular
}n fontele cu grafit nodular compactizarea grafitului este maxim[,
av`nd drept consecin\[ minimizarea efectului de crest[tur[ al acetuia.
Ca urmare, fontele nodulare au rezisetn\e la rupere =i alungiri la rupere
care reprezint[ aproximativ dou[ treimi din cele ale masei metalice
lipsite de incluziuni de grafit. Acest lucru este indicat =i ]n simbolizarea,
conform STAS 6071, acestor materiale (vezi tabelul 2.9) care pe l`ng[
grupul de litere Fgn - font[ cu grafit nodular =i a grupului de cifre care
reprezint[ rezisten\a minim[ la rupere, cuprinde =i un grup de cifre care
este valoarea alungirii minime la rupere.
Datorit[ calit[\ilor ei, fonta nodular[ este utilizat[ din ce ]n ce mai
mult pentru turnarea unei mari variet[\i de piese pentru construc\ia
automobilelor, tractoarelor, ma=inilor agricole =i ]n general ]n construc\ia
de ma=ini mecanice =i electrice, ]nlocuind o\elul. Aceast[ ]nlocuire este
justificat[ ]n primul r`nd din ra\iuni economice ; consumul de energie
electric[ este de 55 ... 570 kWh/tona de font[ nodular[, fa\[ de 750 ...
33
800 kWh/tona de o\el; consumul specific de metal este de 1,4 ... 1,5 tone
de font[ lichid[/tona de piese din font[ nodular[, fa\[ de 1,8 ... 2 ]n cazul
pieselor turnate din o\el (deci un indice de scoatere cu 25 ... 30 % mai
mare ]n cazul utiliz[rii fontei nodulare fa\[ de o\el).
Obs. Exemplu de simbolizare nou[ a unei fonte nodulare:
EN-GJS-370-17 SR EN 1563
Tabelul 2.7
Fonte cenu=ii standardizate
Marca Diametrul ]n mm Rm,min HB fontei Prob[ Epruvet[ N/mm2 Fc100 9
13 20 30
6 8
12.5 20
160 140 120 100
100 ... 150
Fc150 9 13 20 30 45
6 8
12.5 20 32
250 230 180 150 110
140 ... 190
Fc200 13 20 30 45
8 12.5 20 32
170 230 200 160
170 ..210
Fc250 13 20 30 45
8 12.5 20 32
320 270 250 210
180 ..240
Fc350 20 30 45
12.5 20 31
320 300 250
190 ... 250
Fc400 30 45
20 32
400 350
230 ... 300
Tabelul 2.8
Fonte cu grafit vermicular standardizate
Marca fontei Rm, min N/mm2
Rp02, min N/mm2
A5 %
KCU J/cm2
HB 10-3 E N/mm2
Fgv300 300 200 3.0 5...15 120...160 120...140 Fgv350 350 240 1.5 - 160...220 140...160 Fgv400 400 280 1.0 - 200...280 160...170
34
Tabelul 2.9
Fonte cu grafit nodular standardizate
Marca fontei Structura T.T. Rm, min N/mm2
Rp02, min N/mm2
A5 %
KCU J/cm2
HB
Fgn370-17 100% F r 370 230 17 16 160 Fgn420-12 100 % F r 420 250 12 15...20 175 Fgn450-5 F+P - 450 320 5 5...20 190 Fgn500-7 F+(70%)P N 500 350 7 12...20 205 Fgn600-2 F+(90%)P N 600 400 2 8...20 245 Fgn700-2 P N 700 450 2 8...20 265 Observa\ie: F - feritic[. F+P - ferito - perlitic[, P - perlitic[ r -recoacere, N - normalizare
Tabelul 2.10
Fonte maleabile standardizate
Marca fontei Diametrul probei Rm, min N/mm2
Rp02, min N/mm2
Rp05, min N/mm2
A5 %
HB
Fma350 9 12 15
340 350 360
- - -
- - -
6 4 3
240 240 240
Fma400 9 12 15
360 400 420
200 220 230
200 240 260
10 5 3
220 220 220
Fmn300 Fmn320 Fmn350 Fmn370
15 15 15 15
300 320 350 370
- -
170 190
- -
190 210
6 8
10 12
160 160 150 150
Fmp450 Fmp500 Fmp550 Fmp600 Fmp650 Fmp700
15 15 15 15 15 15
450 500 55 600 650 700
260 300 330 360 390 500
280 320 360 390 430 550
6 5 4 3 3 2
220 240 260 270 270 280
C. Fonte maleabile
M[rcile de fonte maleabile standardizate ]n STAS 569, prezentate
]n tabelul 5.4, sunt:
- Fma - fonte maleabile cu miez alb;
- Fmn - fonte maleabile cu miez negru;
- Fmp - fonte maleabile care dup[ opera\ia de maleabilizare este
supus[ unor prelucr[ri prin ac\iune termic[ (tratamente termice), prin
35
care se transform[ masa metalic[ de baz[ ]n structuri de neechilibru cu
propiet[\i mecanice mai ridicate.
}n simbolizare se indic[ valoarea rezisten\ei minime la rupere, ]n
N/mm2.
Principalul dezavantaj al acestor materiale este durata mare
necesar[ la opera\ia de maleabilizare.
Procesul de grafitizare poate fi accelerat prin:
- ]nocularea fontei lichide cu aluminiu (mai rar B, Bs);
- ridicarea temperaturii de ]nc[lzire a fontei, ]nainte de turnare;
- ridicarea temperaturii de ]nc[lzire la opera\ia de maleabilizare
f[r[ a dep[=i valoarea de 1080°C;
- o ]nc[lzire de 350 … 400°C timp de 7 … 8 ore ]nainte de
maleabilizare ]n scopul elimin[rii mai complete a oxigenului =i azotului
din font[.
Toate acestea ac\ioneaz[ ]n direc\ia mic=or[rii stabilit[\ii
cementitei, m[ririi vitezei de difuzie a carbonului =i acceler[rii, ]n
consecin\[, a procesului de grafitizare. Ob\inerea unor propiet[\i
mecanice ridicate este =i rezultatul faptului c[, pe l`ng[ forma de cuiburi
(mai pu\in compact[, totu=i, ca la fontele nodulare), cantitatea de grafit
este relativ redus[. Aceasta se asigur[ prin alegerea pentru maleabilizare
a unei fonte albe cu con\inut redus de carbon (∼ 2,3%). }n ceea ce
prive=te con\inutul de Si, acesta este cuprins ]ntre 0,8 … 1,2 %. Fontele
maleabile se utilizeaz[ pentru executarea unor piese de importan\[
ridicat[, solicitate la sarcini statice mari, precum =i la sarcini dinamice
(cu =oc sau variabile), ca de exemplu: cartere de reductoare, pun\i spate
pentru automobile, buc=e, coliere, c`rlige etc.
Obs. Exemplu de simbolizare nou[ a unor fonte maleabile:
EN-GJMW-400-3
EN-GJMB-370-12
EN-GJMQT-700-2
36
D. Fonte speciale (aliate) Fontele speciale (aliate) corespund unor aplica\ii ]n care se cere: A. rezisten\[ la uzur[; B. refractaritate; C. rezisten\[ la coroziune; D. propriet[\i magnetice. D1. Rezisten\a la uzur[ poate fi asigurat[ =i de fontele nealiate, dar numai ]n anumite condi\ii. Astfel: - fontele albe corespund aplica\iilor ]n care solicitarea la uzur[ nu este ]nso\it[ de =ocuri; -fontele cenu=ii cu eutectic fosforos corespund aplica\iilor ]n care se cere rezisten\[ la uzur[ ]n condi\ii de frecare cu ungere; - fontele cu strat dur (de font[ alb[) corespund aplica\iilor ]n care se cere rezisten\[ la uzur[ f[r[ ungere, ]n condi\iile ]n care miezul din font[ cenu=ie nealiat[ este capabil s[ suporte =ocurile din timpul func\ion[rii (cilindrii de laminor). Pentru alte numeroase aplica\ii ]nt`lnite ]n tehnic[, sunt standardizate m[rcile de fonte antifric\iune (STAS 11246) =i m[rcile de fonte de fric\iune (STAS 11246) . D2. Refractaritatea permite materialului s[ func\ioneze la temperaturi ridicate (arm[turi, schimb[toare =i recuperatoare de c[ldur[, piesele cuptoarelor industriale). }n cazul fontelor, aceast[ propietate se ob\ine prin alierea masei metalice cu unul din elementele: Cr, Si, Ni, Al. Alierea cu 1 … 3% ]nso\it[ de o cre=tere corespunz[toare a con\inutului de Si la 3 … 6% pentru contracararea ac\iunii antigrafitizante a Cr, dar =i pentru m[rirea rezisten\ei la oxidare a masei metalice, permite utilizarea fontelor cenu=ii ]n domeniul de temperaturi 650 … 1000°C. Alierea ]nalt[ cu Cr (12 … 35%) permite func\ionarea la temperaturi de 1000°C. Alierea concomitent[ cu Cr =i Ni (< 2,5% Cr, 18 … 24% Ni) sau cu Cr =i Cu (5 … 30% Cr, 7 … 10% Cu) asigur[ fontelor (cu grafit lamelar sau nodular) acoperirea domeniului de temperaturi de func\ionare 800 … 1000°C, iar alierea ]nalt[ cu aluminiu (19 … 25% Al) asigur[ acoperirea domeniului de temperaturi 1000 … 1100°C. }n practic[ fontele refractare au denumiri comerciale ca: silal, microsilal, nirezist, cingul, piroferal =.a.. D3. Rezisten\a la coroziune maxim[ se ob\ine ]n cazul fontelor cu grafit prin alierea ]nalt[ cu Ni (11 … 21%) =i Cu (7 … 11%). }n preze\a acestor elemente, denumite elemente γ-gene (vezi paragraful 7.1), se stabilizeaz[ austenita, ob\in`ndu-se la viteza de r[cire de la turnare structuri grafito - austenitice (fonte Nerezist). Alierea ]nalt[ cu Si (10 … 18%), element grafitizant =i α-gen conduce la ob\inerea fontelor antiacide cu masa feritic[ puternic aliat[ cu Si (fonte Ferosilid). Alierea ]nalt[ cu crom (30 … 35%), element antigrafitizant =i α-gen conduce la ob\inerea fontelor albe rezistente la coroziune (fonte Sormait).
D4. Din punct de vedere al propiet[\ilor magnetice prezint[ interes practic fie fontele magnetice cu permeabilitate magnetic[ ridicat[, fie fontele paramagnetice. }n prima categorie se ]ncadreaz[ fontele nodulare feritice sau fontele maleabile cu miez negru. }n a doua categorie se ]ncadreaz[ fontele austenitice utilizate ]n industria electrotehnic[ pentru carcasele dispozitivelor de conectare, ale transformatoarelor cu ulei, supor\i magnetici etc.