metal

7/17/2019 Metal

http://slidepdf.com/reader/full/metal-5690a2d864eb5 1/58

Curs 6Metale

7/17/2019 Metal


Introducere• Metalele au insemnat mult in istoria omenirii, ca dovada

2 dintre etapele de dezvoltare a omenirii purtandnumele unor metale sau aliaje ale lor – epoca bronzuluisi epoca, ferului ca sa nu mai vorbim de “iepoca deaur” a socialismului. Astel epoca bronzului a inceputprin anii !"## bc iar epoca ferului in jurul anilor$2##bc. %otusi aceaste revolutii te&nolo'ice s(aumaniestat mai mult in domeniul sculelor si alec&ipamentelor militare si practic deloc in domeniulconstructiilor. In unele perioade, ferul, de e)emplu, era

mai scump decat aurul.

7/17/2019 Metal


Introducere• Metalele si aliajele lor sunt caracterizate de e)istenta

le'aturii metalice intre particulele componente.

• Metalele cristalizeaz* +n cele mai compacte sisteme,cubic i &e)a'onal, datorit* aptului c* le'*turametalic* nu este dirijat* +n spa-iu.

• Metalele i aliajele metalice sunt corpuri policristaline

constituite dintr(un mare num*r de 'r*un-i cristalini,puternic le'a-i +ntre ei.• tilizarea unei raciri ultrarapide conduce la ormarea

sticlelor metalice cu proprietati de rezistenta mecanicasi la coroziune deosebita.

• Metalele utilizate +n construc-ii pot f clasifcate +neroase i neeroase.

7/17/2019 Metal


/roprietatile metalelor• Proprietati :• Elasticitatea - se datoreaza cresterii distantelor interatomice. In domeniul elastic este

valabil legea Hooke.

• Plasticitatea• /lasticitatea este proprietatea unui material de a se deorma sub ac-iunea

solicit*rilor mecanice i de a nu reveni la orma ini-ial* 0de a(i men-ineconf'ura-ia ob-inut* prin deormare1 cnd solicit*rile i(au +ncetat ac-iunea.

3eormarea plastic* a cristalelor care alc*tuiesc structura materialelormetalice se realizeaz*, +n mod obinuit, prin alunecarea unor zone alecristalelor, de(a lun'ul unor plane cristalo'rafce numite plane de alunecare, subac-iunea tensiunilor tan'en-iale 4 'enerate de solicit*rile mecanice aplicateasupra acestor materiale5

• /lanele de alunecare ale cristalelor metalice sunt planele cristalo'rafce cudensitate atomic* ma)im*. n fecare plan de alunecare, direc-iile preeren-ialede realizare a proceselor de alunecare sunt direc-iile cu densitate atomic*ma)im*. n plan de alunecare +mpreun* cu o direc-ie de alunecare con-inut* +nacesta ormeaz* un sistem de alunecare5 structurile cristaline C7C, avnd celmai mare num*r de sisteme de alunecare, prezint* cea mai bun* capacitate dedeormare plastic*, +n timp ce structurile cristaline 8C, find caracterizate prinnum*rul cel mai redus de sisteme de alunecare, prezint* plasticitate sc*zut*.

7/17/2019 Metal


/roprietatile metalelor• 3eormarea plastic* prin alunecare a cristalelor metalice

reale 0cu imperec-iuni ale structurii cristaline1 serealizeaz* prin mecanismul bazat pe deplasareadisloca-iilor +n planele de alunecare ale cristalelor.

• /rocesul de deormare plastic* prin alunecare conduce lam*rirea densit*-ii de disloca-ii. 3e asemenea, procesul de

deormare plastic* bazat pe deplasarea disloca-iilor +nlun'ul planelor de alunecare determin* blocarea mic*riimultor disloca-ii, datorit* interac-iunii acestora cuobstacolele +ntlnite 0alte disloca-ii, vacan-e, impurit*-ietc.1. 3atorit* acestor enomene 0creterea densit*-ii de

disloca-ii i blocarea mic*rii unor disloca-ii1, pe m*sur*ce procesul de deormare plastic* a unui cristalavanseaz*, crete intensitatea tensiunii tan'en-iale 4 careasi'ur* continuarea procesului 0crete rezisten-a ladeormare a materialului cristalului1, enomen numit

ecruisare 0+nt*rire1 prin deormare plastic*.

7/17/2019 Metal


/roprietatile metalelor• 3eormarea plastic* a unui material metalic cu structur* policristalin*

+ncepe +n cristalele avnd planele de alunecare orientate cel mai avorabil +n raport cu sistemul de solicitare al materialului5 +n aceste cristaletensiunile tan'en-iale dezvoltate prin ac-iunea solicit*rilor mecanicee)terioare au intensit*-i ma)ime i este posibil* demararea procesului dedeormare plastic* 0bazat pe mecanismul descris anterior, de deplasareprin alunecare a disloca-iilor1. 3isloca-iile deplasate +n interiorul cristalelor +n primele secven-e ale procesului de deormare plastic* sunt blocate lalimitele dintre cristale 0unde nivelul ener'etic este mai ridicat i se ace

trecerea spre cristalele vecine, cu alte orient*ri ale planelorcristalo'rafce1 i apare enomenul de ecruisare. M*rind intensitateasolicit*rilor mecanice la care este supus materialul, procesul dedeormare plastic* poate continua, fe prin realizarea condi-iilor dedeplasare a disloca-iilor +n planele de alunecare ale altor cristale, fe princontinuarea deplas*rii disloca-iilor blocate la mar'inea cristalelor.

• ntr(o astel de situa-ie, materialul policristalin va prezenta o structur*fbroas*, deoarece 'r*un-ii cristalini din care este alc*tuit +i modifc*orma poliedric* ini-ial*, alun'indu(se +n direc-ia eorturilor care le(auprodus deormarea. 9rientarea unidirec-ional* a cristalelor materialelormetalice policristaline deormate plastic, denumit* te)tur* de deormare,produce anizotropia propriet*-ilor mecanice ale acestor materiale.

7/17/2019 Metal


/roprietatile metalelor

7/17/2019 Metal


/roprietatile metalelor• :uperea otelului poate f clasifcata dupa mai multe criterii;• 3upa modul de rupere; rupere cristalina 0prin clivaj1 datorita

actiunii ortelor normale la sectiune si rupere prin orecare5• 3upa aspectul ruperii; cu aspect cristalin stralucitor si cu

aspect fbros5• 3upa marimea deormatiilor ce au loc inaintea ruperii;

rupere ductila 0deormatii mari1 si rupere ra'ila deormatiimici.

• <)ista o corelare intre acestea; ruperile ra'ile au aspectcristalin stralucitor si se ac prin clivaj, in timp ce ruperileductile au aspect fbros si se produc prin orecare.

7/17/2019 Metal


/roprietatile metalelor• :uperea ductila sau ra'ila este

determinata de structuramaterialului, viteza de incercare,temperatura.

• Acelasi material poate aveacomportament ductil sau ra'il

unctie de cum temperatura estemai mare sau mai mica decattemperatura de tranzitie ductil(ra'il ttr. /entru materialele C=Cttr, este in domeniul ($##C($##C,

adica in domeniul uzual detemperaturi si aceasta trebuiedeterminata e)perimental. /entrumaterialele C7C comportamentuleste ductil pana la temperaturi

aproape de #>.

7/17/2019 Metal


9telul• 7ierul +n stare pur* este moale, maleabil i ductil, avnd

caracteristici mecanice slabe – :e; $##($?#M/a, :m;

2##(2"#M/a. n scopul ob-inerii unor perorman-emecanice superioare, ferul se aliaz* cu carbon,rezultnd metalele eroase. /e ln'* carbon, +n acestealiaje e)ist* i cantit*-i mici de siliciu, man'an, osor,sul, etc. /entru ob-inerea unor propriet*-i superioare se

olosesc elemente de aliere, cum sunt; crom, nic&el,cupru, etc.

• 3up* con-inutul lor +n carbon, aliajele eroase se +mpart +n onte i o-eluri, care sunt aliaje solu-ie solid* sauamestec fzic de cristale.

• Clasifcarea precum i propriet*-ile acestor aliaje sunt oconsecin-* a dia'ramei de ec&ilibru termic azal 7e (7e!C 0f'.$1.

7/17/2019 Metal


9telul

7/17/2019 Metal


9telul• /rocedeul cu insu@are de o)i'en 09B1

o)i'enul introdus printr(o lance asi'ura

indepartarea elementelor in e)ces 0C, B,Bi, /1 din onta prin transormare in o)izisi apoi in z'ura.

• /rocedeu cu arc electric – caldura esteurnizata de arcul electric iar o)i'enulprin adaos de fer vec&i

7/17/2019 Metal


9telul

Fe3C

4.32.11

Fe

Fe C 3

Fe C 3

Fe C 3

α

δ

δ δ

α

α

γ

γ γ

γ γ

!e

mperatu

ra"C

# C

$%%

&%%

'%%

($("

)%% %.((

%.%$*)

*%%%

*+%%

* $ 3 & + '

'.'(

L

L

L

L

7/17/2019 Metal


9telul• 9-elurile au un con-inut de C mai mic de 2.$$, iar ontele +ntre 2.$$ ( 6.6D.

• 7onta se ob-ine +n urnale, din minereu de fer, cocs iadaosuri cu rol +n reducerea temperaturii de lucru ( ondan-i.:ezult* ont* topit* i z'ur* de urnal, constituit* din steriluldin c*rbune i minereu precum i din ondant.

• /entru ob-inerea o-elului este necesar* reducereacon-inutului de C, Bi, /, B, care se realizeaz* prin utilizareaunor procedee specifce, prin adaos de fer vec&i, minereu,o)i'en, etc.

• 7unc-ie de con-inutul de C, o-elurile pot f hipoeutectoide 0CE#.DD1, eutectoide 0CF#.DD1 i hipereutectoide 0CG#.DD1.

• 7unc-ie de con-inutul de C, ontele pot f hipoeutectice 0CE?.!1, sau hipereutectice 0CG?.!1.

• 7ierul prezint* transorm*ri alotrope;•

•

7/17/2019 Metal


9telul• 7orma 'amma a ferului cristalizeaz* +n sistemul cubic cu e-e

centrate, iar celelalte orme +n sistemul cubic cu volum centrat.

• 3ieren-a de solubilitate a carbonului +n ferul a@at +n una dinormele• 0#.#2$ C +n i #.#J C +n 1 a-* de orma a ferului

02.$$ C1, se e)plic* prin aceea c* 'olurile structurii cubice cuvolum centrat 0f'. b1 sunt ceva mai mici dect cele din structuracubic* cu e-e centrate 0f'.a1, astel +nct atomii de C intersti-iali

se pot '*si +n num*r mai mare +n ultima.

7/17/2019 Metal


9telul

7/17/2019 Metal


9telul• /entru o-elurile &ipoeutectoide, transormarea austenitei +ncepe la

temperatura A!, de la mar'inea 'r*un-ilor cristalini, cu ormarea eritei.Cu sc*derea temperaturii, se ormeaz* tot mai mult* erit*, compozi-iaaustenitei r*mase continund s* se +mbo'*-easc* +n C. Ka atin'ereatemperaturii corespunz*toare transorm*rii eutectoide 0D2DoC1, austenitacu #.DD C se transorm* +n perlit*. n fnal, pentru o-elurile&ipoeutectoide se ob-ine o structur* alc*tuit* dintr(o matrice relativmoale i ductil* constituit* din erit*.

• n consecin-*, o-elurile &ipoeutectoide r*cite lent vor avea rezisten-e

mecanice corespunz*toare dar i o plasticitate bun*, datorit* matricii deerit*.

• /entru o-elurile &ipereutectice, la r*cirea sub Acm, e)cesul de C precipit*din solu-ia solid* sub orm* de cementit*. Cementita apare +nmicrostructur* ca o re-ea +n jurul cristalelor de austenit* i de asemeneasub orm* de ace +n cristalele de austenit*. Con-inutul de C al austenitei

se reduce cu sc*derea temperaturii i cnd se atin'e temperatura critic*inerioar* 0D2DoC1, austenita r*mas*, acum de compozi-ie eutectoid*, setransorm* +n perlit*.

• Btructura o-elurilor &ipereutectoide r*cite lent este alc*tuit* dintr(omatrice continu*, dur* i casant* ( cementit*, armat* cu perlit* lamelar*.

• 9-elurile &ipereutectoide r*cite lent sunt dure i casante, datorit* matricii,

structur* ce poate f totui +mbun*t*-it* prin tratamente termice.

7/17/2019 Metal


Modelarea proprietatilor otelului• Rezistenţele mecanice

ale oţelului pot f

îmbunătăţite prinmodifcarea conţinutuluiîn C, în sensul obţineriiunei cantităţi mai maride perlită5 cantitateama)im* de perlit* i decicele mai bune propriet*-imecanice se ob-in pentruun o-el cu compozi-ie

eutectoid*.

80

60

40

20

T (oC)

1000

800

6001.00.80.60.40.2

γ

γ +α

CFe3+α

CFe3+γ

α

% C

% Fe3C

% perlită

R t

limita de curgere

Rei!te"#a

($!i)

20

40

60

80

(%)

7/17/2019 Metal


o e area propr e a orotelului • Rezistenţele mecanice ale oţelului pot f

de asemenea crescute prin obţinerea

unei structuri conţinând granule mai fnede perlită; pentru aceasta este necesarcontrolul vitezei de racire.

• Astel, cu creterea vitezei de r*cire +ntimpul reac-iei de transormare aaustenitei +n perlit*, se micoreaz*

distan-a pe care atomii pot s* diuzeze0diuzia este cu att mai intens* cu cttemperatura este mai ridicat*1.

• n apt, transormarea const* +nsepararea +n straturi paralele a unuicompus mai bo'at +n fer ( erit* i unul

mai bo'at +n carbon ( 7e!C.• Aceast* separare se bazeaz* pe diuzia

atomilor din austenit*. Btraturileparalele de erit* i cementit* vor f dince +n ce mai sub-iri, pe m*sur* cetemperatura scade, apt ce conduce la o

cretere a eectului de armare.

Limitade

curgere

(%&mm2

)

)cm( ** −−λ

)cm(λ 10' 210'4 10

'4

8000040000

600

400

200

7/17/2019 Metal


<ectul temperaturii de transormare asupra timpului +ncare are loc aceasta i modul +n care pot f controlate

propriet*-ile o-elului pot f ob-inute din dia'rama %imp(%emperatur* (%ransormare %%%

o e area propr e a orotelului

oC

0.1 1 10 1 02 103 1 04 1 0 106 0

10 0

20 0

30 040 0

0 0

60 0

*0 0

80 0

14

38

40

42

2

*

66

e

r

+

t

t

l

u

γ u γ u

γ u

γ

,-

-

/ -

, ,

,

/

//

/!

!

!

1

T

em

p

e

r

a

t

u

r a

u

ri

t

at

e

a

R

o

c$

e

l

l

timp (!)

M d l i t til

7/17/2019 Metal


Modelarea proprietatilorotelului• 3ia'rama are pe ordonata din stn'a temperatura la care are loc

transormarea, timpul pe abscis*, iar pe ordonata din dreaptaduritatea :ocLell a o-elului, la sritul transorm*rii de latemperatura respectiv*.

• /entru o r*cire uor* a o-elului sub D2DoC, este necesar un timp oartemare pentru ca cementita i erita s* nucleeze 0s* apar* nucleestabile de cristalizare1, datorit* subr*cirii 0dieren-a dintre temperatura

real* i cea la care, +n condi-ii de r*cire lent* de ec&ilibru, are loctransormarea1 reduse a o-elului.• /entru fecare temperatur* +ntre ""# ( D2DoC 0pentru o-elul men-ionat1

transormarea +ncepe +n punctele /s, de pe curba din stn'a. Bc*dereatemperaturii determin* o micorare a duratei de +ncepere atransorm*rii, nucleerea find mai rapid* datorit* subr*cirii mari.

• /erioada de timp necesar* des*vririi transorm*rii depinde de vitezacu care diuzeaz* atomii ce trec din austenit* +n erit* i cementit*5aceasta nu depinde esen-ial de temperatur* +n intervalul considerat.3rept consecin-*, perioada scurs* din momentul r*cirii brute ao-elului la temperatura de transormare i des*vrirea transorm*riiaustenitei +n perlit* ( / se reduce cu sc*derea temperaturii, find

determinat* +n principal de nucleere.

M d l i t til

7/17/2019 Metal


• /entru transorm*ri la temperaturi situate sub NnasulN curbei %%%,

viteza de nucleere este mare, +ns* viteza de diuzie este redus*,astel c* timpul necesar ca transormarea austenitei s* +nceap*,este mai mare. %impul necesar pentru transormarea total* aaustenitei crete de asemenea, datorit* diuziei lente a atomilor.

• Apar sc&imb*ri importante i +n structura o-elului5 cu sc*dereatemperaturii de transormare, 'rosimea lamelelor ce alc*tuiesc

perlita devine din ce +n ce mai mic*.• n consecin-*, ener'ia ener'ia superfcial* a intere-elor cementit*

( erit* din perlit*, crete oarte mult, la el ca i ener'iacorespunz*toare o-elului5 cum sensul de evolu-ie spontan* aenomenelor +n natur* este spre micorarea +nc*rc*rii ener'etice,

este de +n-eles aptul c* cementita +ncepe s* cristalizeze suborm* de 'ranule +ntr(o matrice de erit* 0are o intera-* erit*(cementit* mult diminuat*1.

• Acest constituient al o-elului se numete bainită, +ncepe s* seormeze dup* o perioad* s, tranormarea complet* a austenitei +n bainit* avnd loc dup* o perioad* . 3up* cum se observ* peordonata din dreapta, bainita are o duritate superioar* perlitei.

Modelarea proprietatilorotelului

M d l i t til

7/17/2019 Metal


• /entru temperaturi i mai sc*zute 0r*ciri brute de la

temperaturi mai mari de D2DoC1 are loc o transormarecare nu mai presupune diuzia atomilor (oarte redus*la aceast* temperatur*, ci o reor'anizare a materiei ianume trecerea dintr(o structur* cubic* cu e-ecentrate +n una cubic* cu volum centrat, atomii de

carbon find prini +n intersti-iile celulei elementare.• 7ormarea acestei aze, numit* martensită, are loc cu

vitez* oarte mare, odat* cu atin'erea temperaturii Ms.3ezvoltarea acestei aze nu depinde de temperatur*,

timpul de srit al transorm*rii find destul de lun'0$#" s1. Aceast* az* are o duritate oarte mare i nuare practic ductilitate.


7/17/2019 Metal


• Tratamentele termice cele mai uzuale sunt;• recoacerea de cristalizare ( se aplic* o-elurilor cu un con-inut de carbon

mai mic de #.2", prelucrate la rece, +n scopul reducerii eecteloracesteia.• recoacerea ( const* +n +nc*lzirea o-elului la o temperatur* convenabil*,

urmat* de o r*cire lent* ce avorizeaz* ormarea unor cristale 'rosiere deperlit*

• normalizarea ( se realizeaz* prin +nc*lzirea o-elurilor urmat* de r*cire +n

aer. Be ormeaz* o perlit* mai fn*, iar +n cazul o-elurilor &ipereutectoide,datorit* vitezei ridicate de r*cire, 7e!C nu are timp s* ormeze un flmcontinuu la mar'inea 'r*un-ilor cristalini de austenit*.

• globulizarea ( este un tratament aplicat o-elurilor cu un con-inut ridicat decarbon, +n scopul +mbun*t*-irii prelucrabilit*-ii. Const* dintr(o +nc*lzire +ndelun'at* la apro)imativ D##oC , cnd 7e!C se transorm* +n particule

serice datorit* tendin-ei de micorare a ener'iei superfciale a sistemului.Be ob-ine o structur* alc*tuit* dintr(o matrice continu* de erit*, moale iuor de prelucrat armat* cu particulele serice de cementit*.

• călirea – implic* r*cirea rapid* +n ap* sau ulei a o-elului +nc*lzit la otemperatur* ridicat*, +n scopul ob-inerii unei structuri martensitice5pentru +mbun*t*-irea propriet*-ilor mecanice se poate aplica ulterior un

tratament de revenire.

o e area propr e a orotelului

M d l i t til

7/17/2019 Metal


• Este posibilă îmbunătăţirea proprietăţilor oţelurilor prin alierea cu alteelemente.

•

• <ectele 'enerale produse de elementele de aliere sunt prezentate +n continuare;• un element de aliere intrnd +ntr(o solu-ie solid* va crete rezisten-a o-elului. 9

cretere a con-inutului de C va conduce la o cretere a rezisten-ei dar i la opierdere important* a ductilit*-ii acestuia. Majoritatea elementelor de aliere utilizate +n o-eluri cresc rezisten-* acestuia *r* a diminua semnifcativ ductilitatea5

• elementele de aliere modifc* temperatura de transormare a 'amma 7e +n ala 7e.Cr i Bi ridic* acest* temperatur* de transormare, iar Oi i Mn o coboar*. =or f decitransorm*ri similare i +n cazul o-elurilor. <ste de subliniat c* o cantitate mare deelemente de aliere +n o-el, conduce la eliminarea unor transorm*ri de az*, astel +nct o-elurile pot deveni +n +ntre'ime eritice sau +n +ntre'ime austenitice.

• elementele de aliere pot orma carburi stabile. Mn, Cr, sunt cteva e)emple deelemente care au o tendin-* puternic* de a orma carburi5 multe din aceste carburi

au o duritate oarte mare5• elementele de aliere pot provoca distru'erea cementitei, cu apari-ia 'raftului +n

structura o-elului. Oi i Bi au aceast* tendin-* i de aceea nu sunt olosite caelemente de aliere +n o-elurile cu con-inut ridicat de C5

• elementele de aliere pot +mprumuta din caracteristicile lor o-elurilor. Astel, Cr careeste un metal rezistent la coroziune, este olosit pentru realizarea o-elurilorrezistente la coroziune, +n adaosuri de peste $2.


7/17/2019 Metal


o e area propr e a orotelului• Tratamentele termochimice constau +n +nc*lzirea

o-elurilor +n diverse medii, +n scopul ob-inerii +n stratulsuperfcial a unor caracteristici compozi-ionale imecanice dorite. Bunt utilizate recvent cementarea,nitrurarea i cianurarea.

• Cementarea se aplic* o-elurilor cu con-inut redus decarbon +n scopul creterii con-inutului acestuia +n stratulsuperfcial i implicit a durit*-ii i rezisten-ei la uzur*.

• Nitrurarea se bazeaz* pe ormarea +n stratulsuperfcial a unor nitruri oarte dure, cu 7e i elementelede aliere din o-el.

• Cianurarea +mbin* avantajele cement*rii i nitrur*rii,prin utilizarea concomitent* a unei surse de C i de O ( o

7/17/2019 Metal



• /relucrarea mecanic* a metalelor se bazeaz* peplasticitatea acestora, deormarea i transormarea +n pieseutile putnd f realizat* att la cald ct i la rece.

• Prelucrarea la rece produce o alun'ire a 'r*un-ilor

cristalini +n direc-ia principal* de deormare precum iecruisaj. Metalele prelucrate la rece au o duritatesuperioar*, o capacitate de deormare redus* i o structur*

+n care sunt prezente microfsuri.•

• Prelucrarea la cald permite ob-inerea unor deorm*ri maimari 0care puteau f ob-inute la rece doar +n mai multetrepte1 prin +nc*lzirea o-elului cu "#(6#oC sub temperaturade topire urmat* de deormarea mecanic*. Be ob-in pieselipsite de microfsuri i ecruisaj, la temperatura de lucruavnd loc o recristalizare.

7/17/2019 Metal


9teluri te&nice• Oţelurile sunt, din punct de vedere te&nic, aliaje ale

ferului cu mai pu-in de 2C5 pentru unele o-eluri cu

Cr, con-inutul de C poate dep*i 2.• 9-elurile pot f clasifcate unc-ie de compozi-ia c&imic* +n aliate i nealiate, limitele dintre acestea findprezentate +n tabelul urmator.

9t l i t & i

7/17/2019 Metal


9teluri te&nice• Oţelurile nealiate pot f;• oţeluri nealiate de uz general - care sunt ob-inute prin

procedee de elaborare obinuite i nu necesit* tratamenttermic 0e)cep-ie recoacerea i normalizarea1, nu aucondi-ii speciale de calitate sau de compozi-ie c&imica5

• oţeluri nealiate de calitate - care au prescrip-ii de calitatemai severe dect cele de uz 'eneral5

• oţeluri nealiate speciale - care au o puritate superioar*o-elurilor nealiate de calitate, find destinatetratamentului termic de c*lire(revenire sau durifcaresuperfcial*, comportarea lor la aceste tratamente find +n'eneral specifcat*.

9 l i & i

7/17/2019 Metal


9teluri te&nice• Oţelurile aliate pot f

• oţeluri aliate de calitate - care au o compzi-ie c&imic* +ncare unul din elemente dep*ete limita din coloana 2din tabelul anterior, find destinate utiliz*rii *r*tratament termic de c*lire(revenire sau c*liresuperfcial*5

• oţeluri aliate speciale, cu o compozi-ie c&imic* ri'urosstabilit* i care pot f;

• oţeluri ino!idabile, cu un con-inut de C $.2 iminimum $#."Cr5

• oţeluri rapide, caracterizate de un con-inut de C maimare de #.6, Cr !(6, iar suma MoPQP= mai mare deD, find utilizate pentru produc-ia de scule ac&ietoare.

9t l i t & i

7/17/2019 Metal


9teluri te&nice• Bimbolizarea claselor de o-eluri este +n prezent +n revizuire,

normele europene prev*znd utilizarea;

• • sistemului al"anumeric, ce utilizeaz* litere i numere pentru a

descrie domeniul de utilizare, propriet*-ile mecanice saucompozi-ia c&imic*.

• Bimbolizarea cuprinde;

• litera S pentru o-el pentru construc-ii, urmat* de valoareaminim* a limitei de cur'ere +n ORmm2 , B2!" de e)emplu5

• litera B pentru o-el beton, urmat* de valoarea minim* alimitei de cur'ere +n ORmm25

• litera Y pentru beton precomprimat, urmat* de valoareaminim* a rezisten-ei la trac-iune +n ORmm25

• litera R pentru o-el pentru ine, urmat* de valoarea minim* arezisten-ei la trac-iune +n ORmm2.

• Be pot utiliza dup* acest 'rup principal de simboluri

alanumerice i altele care s* oere, de e)emplu, inorma-iidespre rezilien-a la dierite temperaturi.

9t l l t & i

7/17/2019 Metal


9telul te&nic

• sistemului numeric, care utilizeaz* cire cecorespund unor clase de o-eluri unc-ie depropriet*-ile mecanice, domeniul de utilizare,compozi-ia c&imic*.

/ d di t l

7/17/2019 Metal


/roduse din otel• Pentru construcţii metalice se folosesc mai frecvent oţeluri carbon (cu C

max. 0,22 %) sau oţeluri slab aliate (0,012 0,1! %" #n 0,$ 0,& %" 'i0, 0,& %" Cr 0,& 0,! %" i 0, 0,& %"Cu 0, 0,& %" ' 0,0$& %" P

0,0$0 %).• Pentru construcţii metalice se utili*ea*+

• -role cu secţiuni /iferite (, , T, , 3 )"

• bare cu secţiuni /iferite rotun/e, -atrate, rectan4ulare, hexa4onale"

• 5ine /e cale ferat+ "

• -lat ban/e"

• table subţire 0.$62.&mm (nea4r+, /eca-at+, cositorit+, *incat+,on/ulat+)"

• mi7locie 612mm"

• 4roas+ !6$0mm (u* 4eneral, striat+, -entru ca*ane etc.)

• ţevi cu -role 5i /imensiuni /iferite6 rotun/e, -atrate, rectan4ulare"

• nituri /in oţeluri u5or /eformabile sau /in oţeluri slab aliate (C 8 0,1&%, #n 0,& %, 'i max. 0,& %, 'i max. 0,& %, Cr 0,& 0,! % etc.)

• -iuliţe (oţel fosforos), 5aibe, cuie (/in s9rm+ tras+ la rece, ne-relucrat+termic, cu conţinut re/us :n carbon)"

• -iese for7ate /in oţel (scoabe, /ornuri, /is-o*tive /e str9n4ere etc.)"

• cabluri /e oţel (/in s9rm+ /e cablu (C 0,$&;0,<0%) cu r 110;210/a=mm2) -entru ancora7e, macarale, 4rin*i sus-en/ate /e -o/uri etc.

/ d di t l

7/17/2019 Metal


/roduse din otel

/ d di t l

7/17/2019 Metal


/roduse din otel

• #uctilitatea este necesar* pentru punerea +noper* a o-elului beton( +ndoirea, r*sucirea, ct ipentru prevenirea orm*rii i propa'*rii fsurilor.3uctilitatea se evalueaz* unc-ie de valorilealun'irii la rupere sau 'tuirii, normele IB9prev*znd o valoare minim* de $? a alun'irii larupere, iar normele <O de ".

• /entru ob-inerea caracteristicilor men-ionate aleo-elului beton, e)ist* preocup*ri intense,concretizate +n cteva procedee deja +n uz. 3intre

acestea, cel mai ietin i cu rezultatele cele maibune, const* +ntr(un tratament termomecanic delaminare i r*cire strict controlat*.

/ d di l

7/17/2019 Metal


/roduse din otel• /entru armarea betonului se olosesc bare sau plase

sudate cu denumiri conorm standardelor inca invi'oare;• 9!D• /C"2• /C6#• st "##

• /entru plase de sarma sudata;• 3in sarma neteda sau proflata cu diverse dimensiuni

ale oc&iurilor si 'rosimi ale sarmei;• B%O – cu profl neted• B%/ cu profl periodic

/ d di l

7/17/2019 Metal


/roduse din otel• /roduse pentru precomprimarea betonului• Be olosesc sarme, toroane, bare cu denumiri conorm standardelor

nationale inca in vi'oare si a celor europene;

• Astel conorm standardelor nationale sunt;• – srme pentru beton precomprimat5 se realizeaz* +n o-eluri de

rezisten-* mare. Be abric* srm* neted* 0B/I cu σr $?#S2?# daORmm2 i B/ II cu σr $?#S2$# daORmm21 cu diametre de la $," la D mm iamprentat* 0B/A I i B/A II1 cu diametre +ntre ! i D mm15

• – toroane 0%/1, alc*tuite din srme +n*urate strns +n orm* elicoidal*

+n jurul unei srme centrale din o-el de +nalt* rezisten-*, de tip B/ I.• ( bare din /CJ#

7/17/2019 Metal


/roduse din otel

7onta te&nica

7/17/2019 Metal


7onta te&nica• 7ontele, defnite te&nic, sunt aliajele ferului ce con-in peste 2 C, con-inutul

+n elemente de aliere find limitat la !# pentru Mn, pentru Bi, !

pentru /, $# pentru Cr i $# per total pentru alte elemente de aliere.• Cantitatea de C este, +n 'eneral, mai mic* de ", +n unele onte speciale

putnd f +ns* mai mare. Bi, Mn, /, B, sunt elementele care aecteaz*puternic propriet*-ile ontei.

• 7unc-ie de orma +n care se '*sete C +n aliaj, ontele se clasifc* +n onte 'rii albe.

• n ontele 'ri, C se '*sete sub orm* de 'raft, iar +n ontele albe se '*setele'at, sub orma de cementit* 7e!C. Kamelele de 'raft sunt principaleleorma-iuni care in@uen-eaz* ne'ativ rezisten-a ontei.

• 7onta 'ri modifcat* are propriet*-i mecanice superioare datorit* aptului c*'raftul se '*sete sub orm* de 'ranule serice 0'raft nodular1, binedispersate +n masa ontei.

• 7ontele se clasifc* +n aliate i nealiate, cele nealiate find clasifcate larndul lor +n;

• "onte de afnare – utilizate la ob-inerea o-elurilor5• "onte de turnătorie.• Clasifcarea i simbolizarea ontelor 0ont* brut*Fpi' iron, +n en'lez*1 unc-ie

de caracteristicile compozi-ionale sunt prezentate +n tabelul urmator.

7/17/2019 Metal


7onta te&nicaClase de onte brute3enumirea Bimboliz

are

Ctotal Bi Mn / B,

ma)

Oealiate

7ont* de afnare Cu con-inutredus de /

/i' – /2 !.!(?.

$ #.?(6 #.2" #.#6

Cu con-inutridicat de /

/i' –/2#

!(?." $." $."(2." #.#

7ont* deturn*torie

/i' –/$Bi

!.!(

?."

$(?

#.?(

$."

#.$2

#.#6/i' –

/!Bi

#.$2(

#."/i' –/6Bi

#."($

/i' – /$2Bi

$($.?

/i' – /$DBi

$.?(2

Cu 'raft

nodular

/i' –

Ood

!."(?.6

! #.$ #.#

#.#!Cu 'raftnodular iMn ridicat

/i' –Ood Mn

? #.$(#.?

Cu C sc*zut /i' – KC 2(!." ! #.! #.#6 Alte onte

nealiate/i' (B/

Aliate Aliate 7ont*Bpie'el

/i' – MO ?(6." ma).$."

6(!# #.! #.#"

(

≤≤≤≤≤≤≤≤

≤

METALE NEFEROASE

7/17/2019 Metal


METALE NEFEROASE

Material :ezisten-a 0daORmm21la;

trac-iune compresiuneAluminiu $# $#

Cupru 2$." !#

Tinc aliat 2# $"

7ont* $" 6#9-el cu Csc*zut

!" !"

9-el cu Cmediu

6# 6#

9-el Oi(Cr $2# $2#

,etalele neeroase se clasiic unc/ie de densitatea lor 0n u1oare 1i grele. 2lia3eleneeroase u1oare sunt bazate pe aluminiu4 magneziu4 iar cele grele pe cupru4 nic5el4 zinc.

Cele mai utilizate metale neeroase sunt plumbul4 staniul4 zincul4 cuprul 1i aluminiul. 6n stare pur toate aceste metale sunt mult mai moi 1i mai pu/in rezistente ca o/elul 7v.

tab8. 9unt utilizate pentru alte propriet/i cum ar i conductivitatea electric4 rezisten/a lacoroziune.

/lumbul

7/17/2019 Metal


/lumbul• /lumbul este un metal moale i maleabil, de mare

densitate.• Are o rezisten-* sc*zut*, o mare rezisten-* lacoroziune i o bun* conductivitate termic* ielectric*.

• Bupraa-a lui este acoperit* de un strat de o)id, ce +i

d* culoarea 'ri.• /lumbul este uor de turnat, e)trudat i t*iat. Are o

rezisten-* la trac-iune de $.daORmm2, duritatea +ntre ? i 8O.

• /unctul de topire este !2Do

C iar densitatea de$$.?'Rcm!.• <ste utilizat la realizarea acoperiurilor, +n instala-ii

de ap*, etc.

7/17/2019 Metal


Btaniul

• Btaniul este un metal scump care este utilizat caelement de aliere sau pentru acoperirea o-elului.

• Btaniul pur este moale, maleabil i ductil si are orezisten-* sc*zut*.

• <ste bun conductor de c*ldur* i electricitate i posed*o bun* rezisten-* la coroziune.

• <ste ar'intiu, uor de t*iat, turnat sau prelucrat la rece.Are o rezisten-* la trac-iune de $."daORmm2, duritatea +ntre " i $# 8O.

• /unctul de topire este 2!2oC iar densitatea de D.!'Rcm!.• <ste utilizat la realizarea acoperirilor +n industria

alimentar*.• Btaniul este aliat cu cupru pentru a produce bronzuri

rezistente la coroziune.

7/17/2019 Metal


Tincul

• Tincul este un metal moale, avnd o ductilitatesc*zut* dar o oarte bun* rezisten-* la coroziune.Are o culoare ar'intie cu nuan-e albastre – verzi.

• <ste utilizat +n principal ca element de aliere sau

ca element de acoperire anticoroziv* pe tabla deo-el, pe care este aplicat prin 'alvanizare.• 9)idul alb de zinc este olosit ca pi'ment +n

vopsitorie.• Tincul are o rezisten-* la trac-iune de 6 daORmm2,

duritatea # 8O.• /unctul de topire este ?2#oC, iar densitatea de

D.$'Rcm!.

7/17/2019 Metal


7/17/2019 Metal


Aluminiul• Aluminiul este un material uor, moale i ductil. n stare pur*

este prea moale i prea slab pentru a putea f utilizat5 +nscopul creterii propriet*-ilor mecanice este aliat cu Cu saualte metale 0M', Bi1.

• <ste un oarte bun conduc*tor de c*ldur* i electricitate i are

o oarte bun* rezisten-* la coroziune.• n aer se acoper* cu un flm sub-ire de o)id ce +i coner*culoarea 'ri – luminos, dar +n t*ietur* proasp*t* este ar'intiu.

• Are o rezisten-* la trac-iune de $#daORmm2, rezisten-a lacompresiune de $# daORmm2, ductilitatea !#, duritatea ?#8O.

• /unctul de topire este 66#oC, iar densitatea de 2.D'Rcm!.• <ste olosit ca strat re@ectorizant, la abricarea o'linzilor,

fnisaje, instala-ii electrice, de ap* i +nc*lzire5 utilizarea ceamai important* este aceea de baz* a unui num*r de aliajeuoare oarte rezistente.

f ţ i

7/17/2019 Metal


su-rafeţei• Coroziunea este una din cauzele principale ce determin* scoaterea din

uz a pieselor, instala-iilor i lucr*rilor din metal. 9-elul carbon estevulnerabil la ac-iunea coroziv* a acizilor, 'azelor i umezelii

atmoserice. 9-elul carbon olosit +n medii +n care este posibil* apari-iaac-iunilor corozive trebuie protejat prin acoperiri, +nlocuit cu o-elurirezistente la coroziune sau metale neeroase.

• Coroziunea poate f 'eneral* sau localizat*.• Coroziunea 'eneral* poate f uniorm* ( adncimea de penetrare find

aceeai 0f'. a1, sau neuniorm* 0f'. b1.

• Coroziunea localizat* poate f;• +n pete 0f'. c15• +n puncte 0f'.d15• pun'i desc&ise +n interior 0f'.e1.

a 4 c d e

,rodu!e de coroiu"emetal

Coro*iunea 5i -rotecţia su-rafeţei

7/17/2019 Metal


Coro*iunea 5i -rotecţia su-rafeţeioţelurilor• 3up* modul de distru'ere a structurii metalului, coroziunea poate f;• intercristalin* 0f'.a15

• selectiv* 0f'.b15• transcristalin* 0f'.c1.• Coroziunea poate f c&imic* i electroc&imic* 0urmare a apari-iei unor

curen-i electrici1.

a 4 c

metal produ!e de coroiu"e

Coro*iunea metalelor 5i -rotecţia

7/17/2019 Metal


Coro*iunea metalelor 5i -rotecţiasu-rafeţei• Coroziunea cimică

•

• %oate metalele au o afnitate pentru o)i'en, majoritatea metalelor findob-inute din o)izii lor, care constituie +n principal, starea +n care se'*sesc +n natur*.

• Metalele se combin* cu o)i'enul ormnd un strat de o)izi la supraa-*.• Coroziunea apare datorit* prezen-ei umidit*-ii +n aer, viteza de

coroziune find m*rit* +n prezen-a unor impurit*-i ca acizi i 'aze 0B921.

• 7ierul i o-elul ormeaz* la supraa-* un strat roiatic de o)izi, numitru'in*, strat care este poros i uor penetrat de o)i'en, astel +nctprocesul de o)idare continu* pn* la distru'erea complet* a metalului.

• 3istru'erea 'radat* a metalului poate conduce la un moment dat lacedarea structurii de rezisten-* sub ac-iunea +nc*rc*rilor e)terioare.9dat* +nceput*, ru'inirea continu* cu o vitez* depinznd deumiditatea, precum i de cantitatea de impurit*-i prezente +n aer.

• /entru stoparea procesului de ru'inire, se utilizeaz* tratamente cusubstan-e ( in&ibitori de coroziune sau +ndep*rtarea complet* a ru'iniii protejarea metalului cu un strat de vopsea.


7/17/2019 Metal


Coro*iunea metalelor 5i -rotecţiasu-rafeţei

• nele metale neeroase ca aluminiul, plumbul sau titanul,au o mare afnitate pentru o)i'en i ormeaz* rapid unstrat de o)izi atunci cnd sunt +n contact cu aerul. Acestflm de o)izi este dens i aderent, +mpiedicnd o)idarea +nprounzime a metalului. Acest strat dens i aderent este

responsabil de buna rezisten-* la coroziune a acestormetale.• Cuprul i zincul ormeaz* de asemenea flme protectoare

de o)izi, care +ns* sunt +nt*rite de produii rezulta-i +n urmaunor reac-ii c&imice cu impurit*-ile acide din aer, rezultndsuprae-e oarte rezistente la coroziune.

• :ezisten-a la coroziune a o-elului este mult +mbun*t*-it* dealierea cu Cr, +n cantit*-i de pn* la 2#, care produce lasupraa-a aliajului un strat sub-ire dar aderent de o)iziprotectori. Aceste aliaje se numesc o-eluri ino)idabile isunt utilizate +n principal +n industria c&imic* i alimentar*.


7/17/2019 Metal



• Coroziunea electrocimică

• • Cnd dou* metale dierite, imersate +ntr(un electrolit lic&id, sunt aezate la mic*

distan-* unul de cel*lalt, apare un curent electric. n pila electroc&imic* cu electrozide zinc i cupru, Tn se a@* la un poten-ial ne'ativ a-* de solu-ie i electrodul decupru i se corodeaz*.

• Cnd dou* metale sunt +n contact +n prezen-a umidit*-ii, apa ce con-ine substan-edizolvate ac-ioneaz* ca un electrolit lic&id i metalul care are poten-ialul mai ne'ativ

dect cel*lalt va f corodat. n orice perec&e de dou* metale, cel care va f corodateste decis de pozi-ia sa 0de poten-ialul s*u de electrod1 +n seria electroc&imic*prezentat* +n tabelul =III.2.

• Metalul ce constituie electrodul unei celule electroc&imice, care are poten-ialul deelectrod mai ne'ativ este denumit anodic a-* de cel*lalt.

• ntr(o celul* electroc&imic*, anodul este cel ce suer* procesul de coroziune.• 3e e)emplu, o-elul 0(#.??=1 este anodic a-* de staniu 0(#.$?=15 dac* stratul

protector de staniu se de'radeaz* local i apa este +n contact cu amndou*metalele, atunci o-elul va f corodat.• n procesul de 'alvanizare, tabla de o-el este protejat* prin acoperire cu zinc. 3ac*

stratul protector de zinc este deteriorat par-ial i apa ajun'e +n contact cu cele dou*metale, apare coroziunea electroc&imic*, de aceast* dat* find corodat zincul.

• Acest tip de protec-ie poart* numele de protec-ie cu anod de sacrifciu, find utilizat*i la protec-ia instala-iilor +n'ropate, a asiurilor autove&iculelor, a carenelor navelor,

etc.


7/17/2019 Metal



Metal /oten-ial de electrod 0=1

#a4ne*iu 62.!

Titan 61.<&

>luminiu 61.!

?inc 60.<Crom 60.&

@ier=oţel 60.$$

Ca/miu 60.$0

ichel 60.22

'taniu 60.1$Plumb 60.1

Cu-ru 0.$0

>r4int 0.!0

Platin+ 1.20

>ur 1.&0

Potenţialul de electrod pentru unele metaleCoroziunea poate i cauzat 1i de eterogenit/ile izice sau c5imice ale metalului. iteza de coroziune va depinde

de temperatur4 elul 1i concentra/ia electrolitului. 2cizii 1i bazele atac o/elul deoarece sunt capabile s dizolve produ1ii dereac/ie rezulta/i.


7/17/2019 Metal




7/17/2019 Metal


Coro*iunea metalelor 5i -rotecţiasu-rafeţei• Protecţia supra!eţei oţelurilor

• • 9-elul este oarte utilizat +n majoritatea activit*-ilor dinconstruc-ii, el find totui oarte vulnerabil +n a-a ac-iunilorcorozive ale mediului, astel +nct el trebuie protejat prin acoperirianticorozive.

• /rincipalele metode de protejare a suprae-ei o-elului sunt;

• acoperirea cu uleiuri, unsori sau in&ibitori de coroziune5• vopsire5• plac*ri cu metale rezistente la coroziune5• acoperiri metalice5• acoperiri prin electrodepunere5

• acoperiri cu materiale plastice.• prelucrare la cald ( cnd o-elul este prelucrat la cald, la

temperaturi +nalte, de e)emplu laminarea, se ormeaz* lasupraa-a lui un strat compus din o)id ne'ru de fer, rezultat dincombinarea 7e cu 9. Acest strat este dens i aderent, prevenind

contactul dintre o-el i o)i'en.


7/17/2019 Metal


• $lacările cu metale rezistente la coroziune ( utilizeaz* metaleneeroase sub orm* de oi, pentru protejarea suprae-ei metalului.

%abla de o-el este introdus* +ntre dou* oi de metal neeros rezistentla coroziune i este apoi laminat* la 'rosimea dorit*.• • %coperirile metalice ( pot f realizate utiliznd mai multe metode;• cimentarea pulberilor neeroase5• imersare +n baie de metal topit5• pulverizare.• Cimentarea pulberilor neeroase este procesul +n care o-elul este

+nc*lzit pentru cteva ore +n strns contact cu pulberea de metalneeros. %emperatura este men-inut* pu-in sub temperatura detopire a metalului neeros. /ulberea neeroas* se cimenteaz* de

supraa-a o-elului prin diuziune i ormeaz* un strat compact .• Imersarea +n baie de topitur* se aplic* +n cazul acoperirii metalului

cu staniu sau zinc.• /ulverizarea unei topituri metalice este metoda prin care o-elul poate

f acoperit cu metale neeroase, +n special aluminiu i zinc. Metodaconst* +n +mpr*tierea topiturii metalice, +n pic*turi mici 0spraiere1utiliznd un dispozitiv special.



7/17/2019 Metal


• &lectrodepunerea este un proces ce const* +n acoperirea o-elului cu unstrat de metal neeros, utiliznd pentru aceasta procedee electroc&imice.3intre metalele utilizate pentru acoperiri, cele mai utilizate sunt; staniu,zinc, cupru, crom, nic&el, cadmiu.

• • %coperirile cu materiale plastice ( o 'am* lar'* de materiale plastice

poate f olosit* pentru ob-inerea de +nveliuri pentru o-el, rezistente lacoroziune.

• Aceste acoperiri permanente e)clud contactul dintre o-el i atmoser*, +mpiedicnd apari-ia coroziunii.• Aceste +nveliuri sunt rezistente i la alte tipuri de atac c&imic i pot avea

propriet*-i antiaderente, care le ac oarte utile +n unele domenii aleindustriei.

• Acoperirile cu materiale plastice se pot aplica prin imersare +n topitur*,

pulverizare, sau manual, avnd urm*toarele avantaje a-* de acoperirilemetalice;• propriet*-i decorative combinate cu o senza-ie pl*cut* la atin'ere5• izolator electric5• termoizolatori5• umplu 'olurile i neuniormit*-ile metalului de baz*5


metal

Documents