Merceologie

Capitolul 15

CAP.15. METALE I ALIAJE METALICE

15.1.Elemente generale

O pondere important a mrfurilor industriale sunt realizate din metale i aliaje. Metalul este un element chimic caracterizat printr-o serie de proprieti fizice, chimice, mecanice i tehnologice bine definite. La temperatura ambiant metalele sunt solide cu excepia mercurului care este lichid i a galiului care se topete la 300C. Aliajele sunt sisteme omogene sau eterogene formate din dou sau mai multe metale sau din metale i diferite nemetale.

Metalele i aliajele utilizate n industrie se clarific n dou mari categorii: metale i aliaje care includ fierul i aliajele sale: fonta i oelul; precum i metale i aliaje neferoase.

Industria care are ca obiect de activitate: extracia, prepararea i prelucrarea metalelor se numete industria metalurgic. Se deosebete existena unei metalurgii a fierului i a aliajelor feroase care se mai numete i siderurgie i o metalurgie a metalelor i aliajelor neferoase. Industria metalurgic se mparte n: extractiv i prelucrtoare. Metalurgia extractiv se ocup cu extragerea industrial a metalelor din minereuri. Metalurgia prelucrtoare se ocup cu transformarea metalelor i a aliajelor n semifabricate i piese finite prin diferite operaii de: turnare, laminare, forjare, trefilare .a.

n stadiul actual al tehnicii metalele se mai pot grupa n:

- metale de uz general, comune: Fe, Ni, Al, Cu, Pb, Zn, Mg, Sn, .a.

- metale de aliere: Cr, Mn, Si, Mo, W, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Sb, Bi, .a.

Din cele 105 elemente cunoscute i cuprinse n sistemul periodic, aproximativ 80 au proprieti metalice, dar numai 20-25 sunt utilizabile ca materiale metalice.

15.2.Proprietile metalelor i aliajelor

Din grupa proprietilor fizice prezint un interes deosebit conductibilitatea termic, conductibilitatea electric, proprietile magnetice i densitatea.

Dintre proprietile chimice: rezistena la coroziune i refractaritatea (rezistena la temperaturi nalte) sunt cele care intervin n multe aplicaii.

Avnd n vedere solicitrile la care sunt supuse piesele metalice proprietile mecanice sunt mult studiate i determinate prin metode standardizate. Dintre acestea cele mai importante sunt: rezistena la rupere ((r), reziliena (KCU - msura n care materialele rezist la sarcini dinamice de ncovoiere), duritatea, rezistena la oboseal (rezistena la solicitri variabile n timp i repetate), rezistena la uzare .a.

Proprietile tehnologice ale materialelor metalice indic modul lor de comportare la diferite metode de prelucrare: deformare plastic, turnare, sudare, achiere sau tratamente termice. Foarte pe scurt se prezint cteva din proprietile tehnologice:

Forjabilitatea : este proprietatea materialelor metalice de a putea fi prelucrate prin deformare plastic (lovire sau presare) la cald suportnd schimbri mari de form i dimensiuni fr s se rup.

Maleabilitatea : proprietatea metalelor i a aliajelor de a putea fi prelucrate prin deformare plastic (laminare) i de a putea fi transformate n foi subiri (table).

Ductilitatea : proprietatea materialelor metalice de a putea fi trase n fire subiri (prin trefilare) sau n profile.

Turnabilitatea : este o proprietate complex care caracterizeaz capacitatea de turnare a unui material: cu ct are o fluiditate mai mare, o contracie mai mic la solidificare i o tendin mai mic la segregare (neomogenitatea compoziiei chimice), o temperatur de topire mai sczut, cu att el este mai turnabil.

Achiabilitatea : este capacitatea materialelor de a putea fi prelucrate prin achiere cu ajutorul sculelor achietoare (strunjire, frezare, rabotare, gurire) cu viteze de achiere ct mai mari, o durat de achiere continu ct mai lung i cu consumuri energetice ct mai mici.

Sudabilitatea : este o proprietate complex indicnd aptitudinea materialelor de a se mbina prin sudare n condiii de siguran.

Clibilitatea : este proprietatea oelurilor de a se cli, deci de a se obine o duritate ridicat pe un strat bine determinat.

15.3.Materiale metalice feroase

Aliajele fierului sunt cele mai ntrebuinate materiale metalice n diferitele ramuri industriale avnd un pre de cost relativ sczut. Acestea au proprieti mecanice bune i tehnologice de asemenea favorabile.

Fierul industrial conine ntotdeauna ca element nsoitor carbonul provenind din procesul de elaborare precum i unele elemente adugate n mod intenionat: Si, Mn i ca impuriti S i P.

n funcie de coninutul de carbon se deosebesc dou categorii mari de aliaje feroase: aliaje Fe cu pn la 2,1%C (practic 1,5%) numite oeluri i aliaje. Fe cu pn la 6,67%C(practic max.4,5%C) numite fonte. Oelurile pot s fie oeluri carbon sau dac se adaug elemente de aliere devin oeluri aliate. Mai jos se prezint clasificarea oelurilor carbon i cea a oelurilor aliate.

OELURIOel carbonTurnate

Prelucrate prin deformare plasticde construciicu destinaie generalde uz general pentru construcii

de uz general pentru construcii

rezistent la coroziune atmosferic

oel carbon de calitate pentru

tratamente termice

cu destinaie precispentru lucrrile de sudur

ine de cale ferat

ambutisare

pentru poduri

pentru armarea betonului

pentru produse tubulare

pentru temperaturi sczute termorezistente

pentru arcuri

pentru maini automate

de scule

Oeluri aliateTurnate

Prelucrate prin deformare plasticde construciicu destinaie generalpentru tratament termic

cu destinaie precisbandaje pentru roi, construcii navale, autoturisme Dacia, recipieni sub presiune, utilaje miniere, organe de asamblare, pinioane

de sculecu destinaie general

oeuri rapide

cu proprieti chimice specialetermorezistente

inoxidabile i refractare

pentru electrotehnic

cu grafit lamelar

Obinuitecu grafit n cuiburi (maleabil)

modificat cu grafit nodular ( sferoidal)

cu grafit vermicular

fr grafit, ledeburitic

Fontecu structur special

refractare

Aliaterezistente la uzare

austenitice

Aceste materiale au notri simbolice standardizate:

- oelul de uz generalOL 32, OL 34, OL 50 rezistena la rupere n Kgf/mm2.

- oelul carbon de calitate pentru tratament

termic: OLC 10, OLC 15, OLC 45

coninutul mediu de

carbon n sutimi

de procent

- oelul aliat pentru tratament termic

15 Cr 9, 40 Cr 10, 17 Mn Cr 10

20 Mn Cr Si 11, 39 Mo Al Cr 15

0,39%C 1,5%Cr

- fonta cu grafit lamelar: EN-GIL-100, EN-GIL- 250

rezistena la rupere n N/mm2

- fonta cu grafit nodularEN-GJS- 600 - 3

3% alungire

rezistena la rupere n N/mm2

- fonta maleabilEN-GJMB- 650 - 2

2 % alungire

rezistena la rupere n N/mm2

15.4.Metale i aliaje neferoase

Aceast grup de materiale este foarte bogat. Cele mai ntlnite se prezint n schema de mai jos:

obinut pe cale electrolitic

1.Cupruobinut n convertizor

cupru-argint (bare pentru locomotive Diesel)

Deformabile

n bloc

Cuprul i aliajele sale2.AlameTurnate

(Cu-Zn)n piese

Pentru lipire

deformabile

Cu-Sn

turnate

deformabile

3.BronzuriCu-Al

turnate

Cu-Pb-Sn

4.Alpaca (Cu-Ni-Zn)

1. Plumb

2. Plumb cu stibiu

Plumb i aliaje

3. Aliaje antifriciune pe baz de Pb-Sn-Al

pe baz de plumb4. Aliaje de lipit

5. Aliaje tipografice

Zinc i aliaje

1. Zinc

pe baz de Zn

2. Pulberi de zinc

3. Aliaje de zinc turnate

Aluminiu i

1. Aluminiu primar

aliaje pe baz

2. Aliaje de aluminiu

de Al.

3. Srm pentru sudare

Alte metale neferoase: Cr, Mn, Cd, Bi, Siliciu tehnic, Sb, Mn tehnic primar, Sn, Ir, Ga, Ni primar.

Notaii utilizate: CuZn 40 Pb, Cu Zn 38 Pb 2 Mn 2

38% Zn 2% Pb 2% Mn.

Cu Sn 12 T :

bronz 12% Sn

Cu Al 10 Fe 3 bronz cu 10% Al 3% Fe.

ntrebri

1. Care sunt cele dou mari categorii de metale i aliaje utilizate din punct de vedere industrial ?

2. Care este obiectul de activitate al industriei metalurgice ?

3. Enumerai opt metale de uz general !

4. Enumerai opt metale utilizate ca elemente de aliere !

5. Enumerai apte proprieti tehnologice specifice metalelor ?

6. Ce elemente chimice difereniaz oelurile de fonte ?

7. Care sunt principalele categorii de oel carbon cu destinaie precis ?

8. Care sunt categoriile de oeluri aliate cu proprieti chimice speciale ?

9. Menionai trei categorii de fonte obinuite !

10. Care sunt principalele trei tipuri de aliaje cu aplicaie industrial ale cuprului ?

11. Care sunt principalele categorii de oeluri carbon cu destinaie general ?

12. Care sunt cele trei categorii de oeluri aliate destinate prelucrrii prin deformare plastic ?

13. Ce materiale neferoase au utilizri semnificative sub form pur i sub form de aliaje ?

14. Care sunt proprietile fizice semnificative din punct de vedere ale metalelor ?

15. Care sunt proprietile chimice ale metalelor care intervin n diverse aplicaii ?

Bibliografie:

1. DOMSA, . i MIRON, Z. - ndrumtor pentru utilizarea fontelor, oelurilor i aliajelor neferoase. Editura Tehnic, Bucureti, 1985.

2. DINU, V., GAVRILIU, V., GHI, AURORA, STEFNESCU, D., Merceologie. Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1987.

PAGE 149