PRELUCRRI MECANICE PRIN ACHIERE

Tanaviosoft 2012

T4.6-Fontele autor: profesor Tanase Viorel 1

T4.6

Fig.1.Diagrama Fe-Fe3C

PRELUCRRI MECANICE PRIN ACHIERE

Tanaviosoft 2012

T4.6-Fontele autor: profesor Tanase Viorel 2

T4.6

Fierul este un metal gri argintiu ce aparine grupei a VIII-a a sistemului periodic, cu densitatea de 7860 Kg/m3 i temperatura de topire de 15380 C. Fierul pur obinut n condiii de laborator conine mai puin de 0,0001 % impuriti, iar fierul de puritate tehnic n jur de 0,1 0,15% impuriti. Rezistena mecanic a fierului de puritate tehnic este mic.Duritatea este de 60-70 uniti Brinell(HB).

Fig.2.Fierul

Fierul, n stare solid, prezint proprietatea de polimorfism: a) ntre 00-9100 C, Fe (cristalizeaz n cub cu volum centrat); b) ntre 9100 -14000 C, Fe (cristalizeaz n cub cu fee centrate); c) ntre 14000 -15380 C, Fe (cristalizeaz n cub cu volum centrat);

Fig.3.Cub cu volum centrat Fig.4.Cub cu fee centrate

PRELUCRRI MECANICE PRIN ACHIERE

Tanaviosoft 2012

T4.6-Fontele autor: profesor Tanase Viorel 3

T4.6

Carbonul aparine grupei a IV-a din sistemul periodic al elementelor. Car-bonul se ntlnete n natur sub dou forme: diamant i grafit. Masa atomic a carbonului este 12, densitatea grafitului de 2250 Kg/m3 i temperatura de topire de 35000 C. Grafitul cristalizeaz n sistem hexagonal, este un material moale i are o rezisten sczut. Rezistena grafitului crete odat cu creterea temperaturii: la 200 C rezistena Rm = 20 MPa, iar la 25000 C grafitul este mai rezistent dect toate metalele refractare.

Fig.5.Carbonul

http://www.freshney.org/education/pte/

http://www.freshney.org/education/pte/

PRELUCRRI MECANICE PRIN ACHIERE

Tanaviosoft 2012

T4.6-Fontele autor: profesor Tanase Viorel 4

T4.6

4.6.FONTELE

4.6.1.ELABORAREA FONTELOR. Elaborarea fontelor se realizeaz n instalaii speciale, cu funcionare

continu, numite furnale.Aliajele feroase se obin din minereuri de fier:hematit, limonit, siderit i magnetit.Coninutul de fier n aceste minereuri este cuprins ntre 30-60%.

Fig.4.6.1.1.Minereuri de fier http://www.freshney.org/

ncrctura unui furnal este constituit din urmtoarele: minereul de fier(conine fierul); cocsul metalurgic-combustibil destinat topirii ncrcturii, pentru reducerea

oxizilor de fier, carburarea fierului topit; fondanii-calcarul, dolomita-separ zgura i impuritile din fonta lichid.

La elaborare rezult urmtoarele produse: fonta topit(fonta de prim fuziune); zgura topit; gazele de furnal.

Fonta de prim fuziune(fonta brut) ,n funcie de destinaie , se clasific astfel: fonte destinate elaborrii oelurilor(fonte de afinare); fonte destinate retopirii i turnrii de piese; fonte speciale.

http://www.freshney.org/

PRELUCRRI MECANICE PRIN ACHIERE

Tanaviosoft 2012

T4.6-Fontele autor: profesor Tanase Viorel 5

T4.6

Fig.4.6.1.2.Furnal Fig.4.6.1.3.Cubilou

4.6.2.GENERALITI.

Aliajele Fe C, ce conin > 2,14 %C, se numesc fonte. Spre deosebire de oe-

luri fontele au un coninut mult mai mare de carbon, cristalizeaz prin formarea unui eutectic, au deformabilitate plastic sczut i proprieti de turnare ridicate. Proprietile tehnologice ale fontelor sunt dictate de existena eutecticului n struc-tur. Costul fontelor n comparaie cu cel al oelurilor este mai mic.

Fontele se elaboreaz n furnale, cubilouri i cuptoare electrice. Cele elabora-te n furnale sunt mprite n trei categorii:

fonte de afinare; fonte speciale (feroaliaje) fonte de turntorie.

Primele dou categorii se utilizeaz pentru elaborarea ulterioar a oelurilor i a altor categorii de fonte. Fontele elaborate n cubilouri i cuptoare electrice sunt fonte de turntorie. Aproximativ 20% din fontele elaborate sunt utilizate pentru turntorie. Fontele pentru turntorie nu au de regul mai mult de 4 %C. n afar de carbon, mai sunt prezente sub form de impuriti i S, P, Mn, Si ntr-o cantita-te mai mare dect n oelurile carbon.

Coninutul de siliciu n font variaz ntre 0,5 i 4-5 %. i alte elemente care intr n compoziia fontei, cum ar fi Mn, P, S, pot juca un rol important.

Manganul mpiedic grafitizarea, crescnd tendina fontei de a se albi. Coninutul de mangan din font nu depete de regul 0,5 1 %.

PRELUCRRI MECANICE PRIN ACHIERE

Tanaviosoft 2012

T4.6-Fontele autor: profesor Tanase Viorel 6

T4.6

Sulful reprezint o incluziune duntoare n font. Tendina sa anti-grafitizant este de 5-6 ori mai mare dect a manganului. n plus, sulful scade flu-iditatea fontei, favorizeaz formarea porozitilor, crete tendina de contracie i de apariie a fisurilor.

Influena fosforului n font se deosebete substanial de influena sa n oel. Dei fosforul practic nu influeneaz grafitizarea, are totui un rol pozitiv ca in-cluziune, crescnd fluiditatea fontei cenuii pe baza formrii eutecticului fosforos uor fuzibil (9500 9800 C). Cele mai utilizate compoziii chimice n cazul fontelor sunt: 3 3,7 %C; 1 3 %Si; 0,5 1 %Mn; sub 0,3 %P i 0,15 %S;

n funcie de forma de apariie a carbonului se disting urmtoarele tipuri de fonte:

1. Fonta alb, n care tot carbonul se afl sub form de cementit Fe3C. n

sprtur aceast font are o culoare alb-argintie i un luciu caracteristic. 2. Font pestri, n care cea mai mare cantitate de carbon (mai mult de 0,8

%) se afl sub form de cementit. Fonta are o structur format din perlit, ledeburit i grafit lamelar.

3. Font cenuie, n care ntreaga cantitate de carbon sau marea sa majoritate se afl n stare liber sub form de grafit lamelar, restul de carbon n stare legat sub form de cementit nefiind mai mare de 0,8 %.

PRELUCRRI MECANICE PRIN ACHIERE

Tanaviosoft 2012

T4.6-Fontele autor: profesor Tanase Viorel 7

T4.6

Fig.4.6.2.1.Piese din font cenuie

Structura masei metalice de baz determin duritatea fontei. Astfel, masa metalic poate fi: perlitic, cnd 0,8 %C se afl sub form de cementit, iar restul sub form de

grafit; ferito-perlitic, cnd cantitatea de carbon sub form de cementit este mai

mic de 0,8 %; feritic Grafitul din font poate fi lamelar (n fontele cenuii), n cuiburi (n fontele

maleabile), sau nodular (n fontele nodulare de nalt rezisten mecanic). Fonta cenuie are caracteristici mecanice sczute. Duritatea i rezistena la n-

cercri de compresiune sunt destul de ridicate deoarece acestea depind de caracte-rul masei metalice de baz i nu de grafit.

Fig.4.6.2.2.Piese din font cenuie

Dar fonta cenuie cu grafit lamelar are i o serie de avantaje: permite turnarea

de piese cu pre sczut, deoarece asigur fluiditate mare i contracie sczut;

PRELUCRRI MECANICE PRIN ACHIERE

Tanaviosoft 2012

T4.6-Fontele autor: profesor Tanase Viorel 8

T4.6

permite o bun prelucrabilitate prin achiere; mbuntete caracterul de antifric-iune al fontei; are proprieti bune de amortizare a vibraiilor i a variaiilor de rezonan.

Fontele cenuii se simbolizeaz cu Fc i un grup de cifre care exprim valoarea minim a rezistenei la rupere la traciune n N / mm2. Astfel, fontele cenuii cu grafit lamelar n funcie de intervalul de rezisten la traciune se mpart n trei grupe: fonte cu rezisten mecanic mic Fc 100, Fc 150; fonte cu rezisten mecanic medie Fc 200, Fc 250; fonte cu rezisten mecanic ridicat Fc 300, Fc 350, Fc 400;

Fontele cenuii au o comportare bun la uzare prin frecare i uzare prin abraziune (determinat de prezena unor particule dure, strine).

4. Font cu strat superficial alb, n care masa principal de aliaj are o structur de font cenuie, iar stratul superficial de font alb. Acest strat se obi-ne n piese masive cu perei groi la turnarea n forme metalice. Pe msur ce vite-za de rcire scade din exterior spre interior, structura fontei albe se transform treptat ntr-o font cenuie. Fonta din stratul superficial conine mult cementit dur i fragil, avnd o rezisten la uzur foarte bun. De aceea fontele cu strat alb se folosesc pentru piese cu rezisten la uzur ridicat, pentru cilindri de lami-nor, pentru mori de mcinare, pentru roi de cale ferat cu strat alb. Stratul alb se poate obine printr-o rcire local mai rapid prin instalarea n forma de turnare a unor adaosuri metalice rcite.

5. Font cu nalt rezisten mecanic, n care grafitul are o form nodular. Prin utilizarea drept modificator a magneziului (pn n 0,5 %), introdus

nainte de turnare, se obine o font nodular. Aciunea magneziului se explic prin creterea tensiunii superficiale a grafitului i formarea de microporoziti n care difuzeaz carbonul. Datorit rezistenelor mecanice ridicate, fontelenodulare se utilizeaz pentru obinerea de piese precum roi d