ALEGEREA ŞI UTILIZAREA MATERIALELOR

8/10/2019 ALEGEREA I UTILIZAREA MATERIALELOR

1/116

Universitatea din CraiovaFacultatea de Ingineria i Managementul

Sistemelor Tehnologice

ALEGEREA I UTILI AREA MATERIALEL!R

Notite curs

(pentru uzul studentilor)

Conf. Dr. Ing. MIHAI DEMIAN

DROBETA T RN !E"ERIN

1


2/116

Introducere

Indiferent de sistemul social sau forma de guvernare, ajungem la concluzianecesitii unor cantiti mereu mai sporite de materii prime. Este imporant deci,

sa folosim cit mai rational resursele de materii prime, in scopul protejarii mediuluiinconjurator si evidente pentru economii de materiale si costuri.Cartea de fa i propune o prezentare n termeni ct mai simpli a

principalelor noiuni despre materialele metalice, a materialelor din industriaconstructoare de maini, avnd la baz cri importante din domeniu.

ucrarea este structurat pe zece capitole, dup cum urmeaz!Capitolul I "#ateriale metalice prezint o clasificare a materialelor metalice,

a proprietilor acestora, a sistemelor cristaline, a modului de solidificare i ncercrilor mecanice i te$nologice la sunt supuse.

%n capitolul II este prezentat digrama de ec$ilibru fier&carbon, realizndu&se discuii despre modul de folosire a acesteia precum i despre tipurile de oelurii fonte.Capitolul al III&lea ilustreaz modul n care sunt clasificate i simbolizatematerialele metalice utiliznd e'emple.

Capitolele I( i ( trateaz familia de oeluri ) respectiv formarea fontelor albe i cenuii.

Cartea se adreseaz cu precdere studenilor cu profil mecanic, dar esteutil pentru formarea viitorilor ingineri de la orice facultate te$nic.

autorul

2


3/116

Capitolul I. Materiale metalice

I"#" Generalit$%i" &e'ini%ia i clasi'icarea metalelor i alia(elor

I"#"#" &e'ini%ia metalelor i alia(elor

*n metal este un element caracterizat prin! structura policristalin, aspecte'terior mat sau lucios +luciu metalic , atunci cnd se gsete n stare solid, bunconductivitate termic i electric, posibilitatea de a trece prin cele trei stri fiziceale materiei, atunci cnd este supus la nclzire i prin capacitatea de a formasoluii solide sau lic$ide cu alte metale sau cu corpuri ne metalice.*n aliaj este un amestec intercristalin fie de mai multe metale, fie de metalei nemetale, fie de metale i compuii c$imici ai acestora, fiecare din constituenipstrndu&i aspectul structural. -eeaua cristalin a unui aliaj este determinatde metalul preponderent. %n stare lic$id, aliajele sunt soluii ale metalelor respective.

#aterialele metalice +#m sunt metale sau aliaje metalice care se folosesc nabricarea mainilor, instalaiilor, construciilor respectiv n toate sectoarele vieii

economice. /unt socotite ca materiale metalice oelurile, fontele, alamele, bronzurile,cupru, aluminiu, staniu etc.. #etalul este un element din tabelul periodic care are n configuraia luiatomic pe straturile energetice e'terioare, 012 electroni liberi, are legturmetalic i conductivitatea lui electric descrete pe msura ridicrii temperaturii. %n stare solid i parial n stare lic$id metalele se caracterizeaz prinurmtoarele proprieti!

- o ridicat conductivitate termic i electric3- emisia termoelectric, adic se emit electrozi sub efectul nclzirii3- opacitatea, strlucire metalic cu totul caracteristic i capacitate de

refle'ie3- o bun comportare la deformare plastic3- o structur cristalin specific care la unele din ele este afectat de

valoarea temperaturii3

3


4/116

%n fig.0.0 se prezint clasificarea elementelor cunoscute, numrul lor deordine, sistemul cristalin specific.

Este cunoscut faptul c aranjamentul electronilor ntr&un atom,corespunde ordinului nivelelor energetice. 4ceste nivele energetice sunt date deordinul de deprtare al electronilor fa de nucleul atomic 0s, 5s, 5p, 2s, 2p, 2d,6s, 6p, 6d, 7s,7p, 7d, 6f, 8s, 8p, 9s, 8d, 7f,. 4ceasta este ordinea n care are lococuparea de ctre electroni a diverselor stri cuantice, respectnd principiulenergiei minime i cel al lui :auli. ;e obicei electronii metalelor aparinnd celei dea 6a, a 7a, i a 8&a perioad +/i la i,sunt cunoscute ca aliaje neferoase. ;in grupul aliajelor feroase fac parte oelurile i fontele, iar din cea aneferoaselor amintim alamele +aliaje Cu&@n , bronzurile +aliaje Cu&/n 3 duraluminiu+aliaj comple' 4l A Cu A #g A #n A /i A e . Elementele care concur la formarea aliajului metalic poart denumireade componente. ;e e'emplu componentele oelului sunt e, C, /i, #n .a.3 alealamelor sunt Cu, @n, /n,


5/116

.Figura #"# >abelul periodic al elementelor

5


6/116

Capitolul II. Proprietatile materialelor metalice

%n industrie, pentru confecionarea diferitelor produse se utilizeaz materialediverse care pot fi grupate n trei clase principale! materiale metalice, materialeceramice i polimeri. ;e fiecare dat cnd se proiecteaz un nou produs specialitii suntinteresai n producerea componentelor cu forme adecvate i proprieti care s lepermit ndeplinirea rolului funcional de&a lungul perioadei de via planificate, laun pre convenabil.

:roprietile materialelor se mpart n patru grupe principale!mecanice,fizice, chimice i tehnologice. a acestea se pot aduga proprieti optice sinucleare.

:roprietile unui material pot fi clasificate din punctul de vedere al tipuluide caracteristici +mecanice, c$imice i fizice, tab.0.0 sau din punctul de vedere aldependentei caracteristicilor de modificrile structurale +tab.0.5. .

Proprietile mecanice ilustreaz modul n care materialul rspundesolicitrilor mecanice aplicate. Cele mai importante caracteristici mecanice,utilizate n calcule inginereti, sunt! rezistena la rupere, limita de curgere,duritatea, tenacitatea, alungirea i gtuirea la rupere +care definesc ductilitateamaterialului . *neori, n cazuri specifice, se determin rezistena la impact,rezistena la oboseal prin solicitri alternante de lung durat, rezistena la uzare.

;eterminarea caracteristicilor mecanice permite estimarea comportrii ne'ploatare a produselor, prin cuantificarea rezistenei opuse la testarea iprocesarea acestora.

6


7/116

Proprietile fizice includ comportarea electric, magnetic, optic,termic i elastic. 4cestea depind att de structur ct i de modul de procesareal materialului. #odificri minore ale compoziiei c$imice pot afecta drasticconductivitatea electric n cazul semiconductorilor, e'punerea la temperaturi nalte poate reduce caracteristicile de refractaritate ale ceramicelor, iar micicantiti de impuriti pot determina modificri de culoare n cazul sticlelor ipolimerilor. /&a constatat c particularitile reelelor cristaline influeneazanumite caracteristici mecanice precum ductilitatea, rezistena la traciune i oc.

*nele materiale ceramice i majoritatea polimerilor nu prezint aranjamenteatomice ordonate, fiind denumite amorfe. Comportarea acestora difer mult decea a materialelor cristaline. ;e e'emplu, polietilena amorf este transparent ntimp ce polietilena cristalin este translucid. /tructura cristalin nu este ntotdeauna perfect, la nivelul grupelor de atomi sau celule cristaline putnde'ista numeroase defecte.

>abelul 0.0 .Caracteristici tipice ale materialelor B6

Caracteristici mecanice Caracteristici 'i*ice i chimiceFluaj

(iteza de deformare la fluaj #odul de rupere

Ductilitate 4lungire =tuire

Oboseal 4nduran imit de rupere prin oboseal

Duritate @griere 4mprentare -at de uzare

Impact Energie absorbit la rupere >enacitate >emperatur de tranziie

Rezisten #odul de elasticitate imit de rupere imit de curgere imit de elasticitate

&ensitateElectrice

Conductivitate -ezistivitate eroelectricitate :iezoelectricitate

Magnetice eromagnetice erimagnetice

:aramagnetice Optice 4bsorbie Culoare ;ifracie oto electricitate -efle'ie -efracie >ransmisie

ermice Capacitate caloric Conductivitate termic ;ilatare termic

Com+ortarea la coro*iune

,ro+riet$%ile 'i*ice determin modul de comportare a materialelor subaciunea gravitaiei, temperaturii, a cmpurilor magnetice i electrice etc.

0. Greutatea s+eci'ic$ -./ se definete ca fiind greutatea unitii de volumD =F( B


8/116

temperatura de topire materialele se mpart n! materiale uor fuzibile care setopesc la temperaturi sub 2GG&6GGoC i materiale greu fuzibile care se topesc latemperaturi ridicate peste 05GGoC.

2. &ilatarea termic$ este proprietatea materialelor de a&i mri volumulcnd sunt nclzite. #rimea fizic ce caracterizeaz aceast proprietate estecoeficientul de dilatare termic liniar BHo reprezentnd cantitatea cu care se dilat n lungime 0cm dintr&un corp atunci cnd I se ridic temperatura cu 0

o

C.Ho lFlo t n care!lo A lungimea iniial,

l A variaia lungimii la creterea t a temperaturii.ungimea total a corpului dilatat va fi! l loJ l lo+0J Ho t .

6. Conducti1ilitatea termic$ -2/ este proprietatea materialelor de apermite trecerea cldurii prin propagare. Ea se e'prim prin cantitatea de cldurcare se transmite n timp de o secund printr&o bar cu seciunea de 0cm5 pe odistan de 0cm. K BjFcm soC .

7. Conducti1ilitatea electric$ este proprietatea materialelor de a permitetrecerea curentului electric. %n opoziie cu conductibilitatea este rezistivitatea.

8. Magnetismul este proprietatea unor materiale de a atrage alte materiale./e cunosc materiale magnetice sau feromagnetice e,


9/116

abelul !." . Clasificarea caracteristicilor structurale

Gru+ageneral$

,ro+riet$%i structuraleconstante

,ro+riet$%i structurale varia1ile

#ecanice #odulul de elasticitateE A longitudinal, daemperatura de tranziie, >t

izice E'pansiunea termicConductivitatea termic:unctul de topireCldura specific

(iteza de evaporaretermic;ensitatea:resiunea de vaporizareConductivitatea electric:roprieti termoelectriceEmisia termoionic:roprieti magnetice

eromagnetismul

Coroziune :otenialul electroc$imic-ezistena la o'idare

)pticeCuloarea-eflectaritatea


10/116

Ta1elul #"4" ,ro+riet$%ile mecanice ale +rinci+alelor alia(e

;enumireaaliajului

-ezistenade rupere la

traciuneNgfFmm5

4lungirel 7d.S

;uritateOrinell? O ;estinaiaapro'imativ

ier te$nic 52 2G TG ;iafragmeont cenuie 05&2U :n la

G,57062&55G

:iese turnate

ont decalitate

2G&8G G,7&0G 09G&585

:iese turnate importante

)el coninutmic de carbon

+moale

7G&9G 00&5U 0GG&02G

>ole de cazane, evi,cazane

)el coninutmediu decarbon

7G&9G 05&08 09G&5GG

4'e, biele, arbori, ine

)el dur dupclire irevenire

00G&06G 8&T 7GG&8GG

/cule percutante iac$ietoare

Oronz custaniu

07&57 2&0G 9G&UG :iese solicitante la frecarei supuse la coroziune

Oronz cu

aluminiu

6G&7G 0G 05G :iese solicitante la frecare

i supuse la coroziune 4liaje demagneziu

56&25 0G&08 8G&9G :iese pentru construciade avioane

4lammonofazic

57&27 2G&8G 65&8G abricarea cartuelor

4lambifazic

27&67 2G&6G & :iese e'ecutate prinmatriare la cald

4liaje cualuminiu cu

siliciu

50&52 0&2 87&0GG :iese pentru construciade avioane

4ceste proprieti mecanice ale aliajelor pot servi ca baz pentruproiectarea i calculul de rezisten al pieselor.

10


11/116

:roprietile fizice ale metalelor i aliajelor depind de greutatea specific,de coeficientul de dilatare liniar i volumic, de conductibilitatea electric, deconductibilitatea termic, de punctul de topire etc.

Ta1el #"5" ,ro+riet$%ile 'i*ice ale +rinci+alelor metale i alia(e

; e n u m

i r e a

m e

t a l u l u i

= r e u

t a t e a s p e c i

f i c N g F c m

2

> e m p e r a

t u r a

d e

t o p

i r e

G C

C o n

d u c t

i b i l i t a t e a

e l e c t r i c

C o e

f i c i e n

t u l d e c o n

d u c t

i b i l i t a t e

t e r m

i c

M c a

l F m s C

o e

f i c i e n

t u l d e

d i l a t a r e

i n i a r ,

0 G & 6

4luminiu 5,9G 87U 26,2 G,7G6 G,52U

4liaje de 4l

5,8&5,T

& & G,5G&G,65

G,50

#agneziu 0,96 87G 52,5 G,298 G,58G

4liaje de#g

0,U&0,U0

& & G,0U&G,25

G,586

Cupru U,T2 0GU2 79,5 G,T2U G,58T

4lam U,7&U,U7

& & G,57&G,7U

G,0U

ier +pur 9,U8 072T 0G,G & G,GT2

/tabilitatea c$imic a metalelor i aliajelor este determinat de capacitatealor de a rezista la aciunea c$imic a diferitelor medii active.

,R!,RIET67I MECA8ICE:roprietile mecanice definesc comportarea materialului supus unor

solicitri e'terne de natur mecanic sau combinaii ale unor solicitri comple'ede natur termic, fizic sau c$imic.,ro+riet$%ile mecanice indic modul de comportare a materialelor subaciunea diferitelor fore e'terioare la care sunt supuse.

0. Re*isten%a la ru+ere este proprietatea materialelor de a se opuneaciunii forelor care tind s le distrug integritatea. %n funcie de tipul solicitrilor lacare sunt supuse materialele, rezistena la rupere poate fi! rezistena la ntindere,rezistena la compresiune, rezistena la ncovoiere, rezistena la torsiune,rezistena la forfecare.

5. Elasticitatea este proprietatea materialelor de a se deforma subaciunea forelor e'terioare i de a reveni la forma i dimensiunile iniiale dup ncetarea aciunii forelor e'terioare. #aterialele sunt total elastice pn la unanumit grad de solicitare numit limit de elasticitate. ) dat cu ncetarea aciunii

11


12/116

forei care a produs deformarea are loc revenirea elastic i eliberarea uneicantiti de energie mai mic dect cea care a produs deformarea fenomencunoscut sub denumirea de $isterezis mecanic.

2. ,lasticitatea este proprietatea materialelor de a se deforma subaciunea sarcinilor e'terioare fr a&i modifica volumul, fr a mai reveni la formainiial dup ncetarea aciunii forelor care au produs deformarea i totodat fra&i distruge integritatea. ;in punct de vedere a plasticitii materialele sunt maiuor deformabile sau mai greu deformabile dar e'ist i i materiale care nu sepot deforma plastic +e'. fonta, sticla etc. care i distrug integritatea se sparg lasolicitri e'terioare. ) dat cu creterea temperaturii materialele i pot mriproprietile de plasticitate.

6. Tenacitatea este proprietatea materialelor de a rezista la solicitrilee'terioare i de a se deforma mult nainte de rupere.

7. Fragilitatea este proprietatea materialelor de a se rupe brusc suaciunea solicitrilor e'terioare, fr a suferi deformaii plastice prealabile.:roprietatea prezint o importan deosebit la alegerea materialelor pentrue'ecuia unor piese supuse la solicitri dinamice.

8. Flua(ul este proprietatea materialelor de a se deforma lent i continuu ntimp sub aciunea unor sarcini constante. :roprietatea este dependent detemperatur. Cu ct temperatura este mai ridicat, mrimea sarcinilor suportatede materiale pn la apariia deformaiilor n timp este mai mic. Cu aceastproprietate se caracterizeaz oelurile refractare i n general aliajele carelucreaz la temperaturi ridicate, sub sarcin.

9. &uritatea este proprietatea materialelor de a se opune ptrunderii nsuprafaa lor a unor corpuri dure care tind s le deformeze local suprafaa.:roprietatea permite aprecierea rapid a caracteristicilor de rezisten ct i a altor proprieti.

U. Re*ilien%a este proprietatea materialelor de a rezista la solicitridinamice. Ea se msoar prin energia consumat la ruperea prin oc a unor epruvete de seciune dat. :rin aceast proprietate se poate aprecia raportuldintre caracterul tenace i fragil al ruperii. :roprietatea se determin petrumateriale destinate unor repere importante supuse la solicitri dinamice.

T. Re*isten%a la o1oseal$ este proprietatea materialelor de a rezista lasolicitri variabile repetate ciclic. :roprietatea se msoar prin efortul ma'imadmis pentru ca epruveta s nu se rup dup un numr teoretic infinit de cicluri. %npractic se accept un numr determinat de cicluri respectiv! < 0G9 cicluri pentruoeluri, < 7.0G9 cicluri pentru aliaje neferoase.

0G. Re*isten%a la u*ur$ este proprietatea materialelor de a rezista la

aciunea de distrugere a suprafeelor lor prin frecare.00. Ecruisarea este proprietatea materialelor de a&i mri rezistena iduritatea i de a&i micora plasticitatea n urma deformrii plastice la rece.

Definirea caracteristicilor #e rezisten;eterminarea strilor de tensiune n cazurile concrete ale aplicaiilor

industriale este e'trem de dificil, deoarece intervin o serie de variabile care suntgreu de cuantificat. Conform teoriei strilor de tensiune limit este posibilec$ivalarea strii de tensiune reale comple'e cu starea de tensiune simpl, uor de simulat e'perimental, cum este ntinderea monoa'ial.

%n acest fel, comportarea materialelor la ntinderea monoa'ial poate sta labaza interpretrii celorlalte stri de solicitare iar ncercarea la traciune poate fi

considerat o ncercare de baz a oricrui tip de material. :entru simularea unor

12


13/116

solicitri specifice, aceast metod se poate completa cu ncercri de ncovoiere,rsucire, forfecare, solicitri compuse.

%ncercarea la traciune se e'ecut aplicnd unei epruvete cu o geometriespecial o for a'ial cresctore, nregistrnd continuu variaiile de lungime, pn n momentul ruperii +fig. 6 . #surarea variaiei de lungime se efectuaeaz peporiunea calibrat a epruvetei de traciune. Evaluarea rezultatelor se poate faceprin msurarea discret a distanelor ntre dou repere iniiale sau prin msurarecontinu, utiliznd e'tensometre +cu cuartz, cu laser . :rin reprezentarea grafic avariaiei sarcinii unitare n raport cu deformarea, n timpul traciunii, rezult curbacaracteristic a materialului, denumit curba tensiune&deformaie.

Cu ajutorul diagramei tensiuneFdeformaie +?ooNe pot fi puse n evidenurmtoarele caracteristici de material!

#. Limita de ru+ere, - m, este e'primat de raportul ntre fora ma'im desolicitare i seciunea transversal iniial a epruvetei. /e msoar nda


14/116

Corelaii !G31

K 911 == +T

Constantele elastice depind de temperatur i de tensiunea mecanicaplicat. :e msur ce temperatura crete, energia de atracie ntre atomii reeleicristaline scade iar constantele au valori mai sczute.

14


15/116

Ta1elul #":. Clasificarea ncercrilor mecanice de rezisten&enumirea ;ncerc$rii

Schema de +rinci+iu Modul desolicitare

StandardeCaracteristici determinate

>raciune /tatic

;inamic

/- E< 0GGG5&0FT6,/- E< 0GGG5&7FT8,/>4/ T98G&U6, />4/87T8&92, />4/ 95GT&92, />4/ UG59&9U

imita de curgere, limita de rupere, alungirea la rupere,gtuirea la rupere, limita te$nic de fluaj, rezistena te$nic dedurat, limita te$nic de rela'areEnergia de rupere

imita de oboseal, rezistena la oboseal pentru < cicluri desolicitare

Compresiune /tatic />4/ 0775&9U imita de curgere, rezistena la compresiune, scurtareaspecific-ezistena la flambaj

%ncovoiere /tatic;inamic

/- E< 0GG67&0F0TT2,/>4/ 088G&UG, /4>/9700&U0

-ezistena la ncovoiere, sgeata la ncovoiereEnergia de rupere, reziliena

imita de oboseal, rezistena la durabilitate limitat

-sucire /tatic;inamic

& -ezistena la torsiuneEnergia de rupere

orfecare /tatic />4/ 9T58&89 -ezistena la forfecare

:resiune decontact

/tatic;inamic

/>4/ 6T2&T0,/>4/ 6T5F0&U7, /-E< 0GGG2&0, 0TT9

-ezistena la strivire;uritatea Orinell, (icNers, -ocNPell, ;uritatea de durat;uritatea dinamic

15


16/116

e. &uritatea ! -eprezint proprietatea materialului de a se opune ptrunderii nsuprafaa sa a unui penetrator.

%ncercrile de duritate constau n general n apsarea pe suprafaa probei de ncercat a unui corp dur, un penetrator cu geometrie cunoscut cu o for determinat iun timp determinat i msurarea unei dimensiuni caracteristice a amprentei.

%n funcie de modul de aplicare a forei ncercrile pot fi! statice dac fora se apliclent, cu vitez mic3 dinamice dac fora de apsare se aplic violent, cu vitez mare,prin lovire.:rincipalele tipuri de ncercare a duritii i unele criteriile de alegere a acestora suntprezentate n tabelul 0.8.

>abelul 0.8 %ncercri statice

/imbol *# :enetrator ;uritatea materialelor Orinell ?O da


17/116

amprentei care este o calot sferic. /c$ema i condiiile ncercrii sunt prezentate nfigura 0.0.

4legerea parametrilor ncercrii. 4paratul pentru ncercarea Orinell este dotat cu bile cu diametrul de 5,73 73 0Gmm

i permite selectarea unor fore de apsare n intervalul 0U9.7&2GGG da< pentru sarcinimari i respectiv bile cu diametrul de 03 53 5,7mm pentru sarcini mici sub 0U9,7 daimpul de apsare se alege de asemenea n funcie de material. a materialelemai moi timpii de apsare sunt mai mari deoarece acestea au o deformare maimare i deci necesit un timp mai mare pentru o cedare complet.- pentru oel i font 0G&07 sec- pentru cupru i aliaje de cupru 59&22 sec- pentru aluminiu i aliajele sale 59&22 sec- pentru metale i aliaje moi 8G&05G sec

;uritatea Orinell se e'prim prin raportul dintre fora de apsare i suprafaa amprenteicare este o calot sferic i se calculeaz cu relaia!

"/#$%

2

22!

mmdaN d D D D

F S

F HB

sf cal

==

/imbolizarea duritii Orinell este ?O;F Ft n care indicii se refer la ;&diametrulpenetratorului, &fora de apsare, t&timpul de apsare.

:entru ca ncercarea s fie corect este necesar alegerea corect aparametrilor i o pregtire a suprafeei prin ac$iere sau polizare pentru asigurarea uneimsurri precise.

#surarea amprentei se realizeaz cu lupa Orinell cu precizia de msurare deG,G0mm. :rincipiul de msurare este similar cu al ublerului.

%n cadrul lucrrii de laborator se vor efectua cteva ncercri de duritate pemateriale diferite ! oel, alam i duraluminiu. :entru aceste materiale se vor alege icalcula parametrii regimului de ncercare, se va ec$ipa i regla aparatul pentru ncercrile de duritate, se vor efectua ncercrile, se vor msura amprentele, se vor calcula valorile duritilor. ;uritile se vor nota innd cont de e'emplul de notaremenionat anterior.

E'. )el ; 7, M 2G , t 07sec. 97Gda< , d , ?O7F97GF07

F

&

d2'5dmin!4d

(

m i n

.

8 h

17


18/116

4lam ; 0G, M 0G , t 2Gsec. 0GGGda


19/116

;uritatea (icNers ?( se e'prim prin raportul dintre fora de apsare isuprafaa amprentei 4 care este un vrf de piramid drept cu baza ptrat i secalculeaz cu relaia!

2"/#8544'1

68sin2

21222

d d d undemmdaN

d

F

d

F A F

HV

o

+====

.

ora de apsare se alege n funcie de mrimea duritii i grosimea materialelor,sarcini mai mici pentru materiale mai subiri i duriti mai mici. 4paratele pentru ncercarea (icNers permit selectarea unor fore de apsare de 5G, 2G, 7G, 0GG Mgf respectiv 0T8,0 3 5T6,5 3 6TG,2 3 TUG,9 < n cazul ncercrii cu sarcini mari.

ig.0.2. /c$ema ncercrii (icNersE'ist i aparate (icNers cu sarcini mici 7, 0G Mgf respectiv 6T,2 3 TU,8 < iaparate cu microsarcini ntre G,GG0 i G,5GGMgf respectiv G,GGTU i 0,T8impul de apsare se alege n funcie de material. a materialele mai moi timpiide apsare sunt mai mari deoarece acestea au o deformare mai mare i deci necesitun timp mai mare pentru o cedare complet.

&pentru materiale cu duritate mare, oeluri i fontecu sau fr tratamente termice aplicate 0G&07 sec- pentru materiale cu duritate medie cupru i aliaje de cupru,aluminiu i aliajele sale 59&22 sec- pentru metale i aliaje moi 8G&05G sec/uprafaa de ncercat a probei trebuie lustruit ca la probele metalografice i

c$iar atacate pentru evidenierea structurii atunci cnd este cazul. 4ceasta asiguralturi de mrirea la microscop a imaginii o precizie ridicat a msurrii i deci adeterminrii duritii.


20/116

penetrator un con de diamant cu ung$iul la vrf de 05Go . iind vorba de materiale cuduriti medii i mari, timpul de apsare a suprasarcinii este n toate cazurile 0G, 07 sec.

:entru ca rezultatul msurtorii s nu fie viciat de deformaia n ansamblu apiesei, grosimea acesteia trebuie s fie mai mare de U ori adncimea amprentei.

%ncercarea se e'ecut n trei faze prezentate n figura 0.6.

ig. 0.6 azele ncercrii -ocNPell %n faza I piesa de ncercat se aduce n contact cu penetratorul. :entru asigurarea

unui contact n condiii identice la toate ncercrile penetratorul se apas pe pies cu osarcin iniial o . /ub aciunea acestei sarcini penetratorul ptrunde puin n material laadncimea t0, depind nivelul micro asperitilor. ;e subliniat este i faptul c suprafaapiesei trebuie rectificat fin n zona de ncercat pentru a asigura precizie msurrii.(rful penetratorului materializeaz suprafaa de referin. %n faza II asuprapenetratorului se mai aplic o suprasarcin 0 sub aciunea creia penetratorul ptrundemai adnc n pies producnd o deformaie plastic i elastic a materialului

t5 tplasticJtelastic. 4cul ceasului comparator se rotete n sens invers acelor de ceasindicnd mrimea ptrunderii. %n faza III se ndeprteaz suprasarcina 0, penetratorulrmnnd n continuare apsat de sarcina iniial o. %n aceste condiii penetratorul seridic puin rmnnd n pies la adncimea t2 corespunztoare deformaiilor plasticeproduse n material de suprasarcina 0. 4cul ceasului comparator indic aceast ridicareprintr&o rotire a acului n sensul acelor de ceas. ;iferena ntre poziia penetratorului nfaza I i faza III notat cue caracterizeaz duritatea piesei. ;uritatea -ocNPell see'prim sub forma ?- E&e, n care E este o constant. %n practic valoarea duritii ?-se citete direct la ceasul comparator care este etalonat n uniti -ocNPell avnd scalespecifice celor dou variante cu penetrator con de diamant i respectiv cu penetrator bil din carburi metalice.

a Orinell i :oldi! ( )2

22 /mm'

d&-&&.2*+

=

b -ocNPell ! ?-C, ?-O, cu #etode convenionale!- 4 - C 0GG A e , +4, C- O 02G A e , +O

0'002(-(

e 0=

$ adncime de penetrare finala$G adncime de penetrare iniiala

c (icNers !22 d

.8544'1

d2

sin.2*V =

=

,


21/116

E'ist i se utilizeaz mai multe scri de duritate -ocNPell . Cele mai utilizate i n acelai timp reprezentative sunt prezentate n tabelul 0.U. n care se indic iprincipalii parametri pentru aceste variante de ncercare.

>abelul 0.U./cara

duritii-ocNPell

:enetrator /arcinao

Mgf da4/&uri in!`)tel&Carbon! & de uz general!O% &de calitate!O%C & superioare`)teluri slab aliate`)teluri aliate! & obisnuite3 &superioare.`In cazul Otelurilor&Carbon #e uz general +/>4/ 7&UG , avem marci de otel! )2G, ) 25, ) 7G, 1 , ) 9G. 4ceste oteluri au rezistenta la rupere indicate de cifrade langa gruparea ") ".`In cazul Otelurilor&Carbon #e calitate! ) C"+/>4/ UUG&UG , avem marci pornindde la ! ) C 7, ) C 0G, ) C 07, ) C 5G, 1 + din 7 in 7 .Cifrele de langa gruparea ) C" indica concentratia +otelului in Carbon, si anume!G.G7S, G.0GS, G.5GS,1 + in zecimi de procente .

;intre otelurile carbon destinate constructiei de masini +/>4/ 9T0&UU ,amintim! 07 Cr T, 5G >i#nCr 05, 6G Cr 0G.'(emplu) ) C 27 4/&M reprezinta otel carbon de calitate, al carui continut de carboneste de G.27S, cu destinatia organe de asamblare cu proprietati plastice.Oteluri pentru rulmenti)-* 0, -* 5 etc.Otelurile #e scule se noteaza cu O*C+ , urmata de o cifra care indica concentratia

in zecimi de procente a carbonului.'(emple) )/C 9 G.9S C

)/C U G.US C.Oteluri rapi#e pentru scule, notate cuR P , urmat de un numar care reprezinta uncod al otelului rapid.

FO, '%' se impart in!0. Orute + de prima fuziune5. >urnate + de a doua fuziune

F- "&!" ! reprezinta o fonta obisnuita pentru turnatorie cu! 0.58S... 0.97S /i 0&G.701 0S #n 5&G.081 G.2S: 2&G.G6S ma'. /

/)F C "01) fonta cenusie cu rezistenta la tractiune minima de 57G


31/116

Oarele din otel rapid +-: trebuie sa satisfaca verificarea macroscopic dedistributie de carburi e'istente in straturile materialului.

M4RCI D' O '% *I PROD5*' Caracteristici cerute otelurilor pentru constructii si stucturi

su#ate)telurile pentru constructii si stucturi sudate sunt oteluri carbon si slab aliate,destinate realizarii prin procedee te$nologice de mare productivitate +deformareplastica, taiere, sudare etc. , de structuri metalice satisfacand, dupa caz conditii derezistenta sau etanseitate.

Principalele caracteristici #e utilizare ale acestor oteluri sunt!a #ecanice de rezistenta& limita de curgere si rezistenta la rupere. In functie

de aceasta se definesc marcile de otel si se stabilesc tensiunile admisibile de calculale structurilor sudate +rezistenta la oboseala, la uzura etc.

b /udabilitate, considerate atat in ceea ce priveste aspectul te$nologic alfacilitatii in e'ecutie, cat si cel al sigurantei fata de ruperea fragile prin gruparea

produselor in clasa de calitate. ;e obicei, in categoria caracteristicilor te$nologicesunt incluse si caracteristicile de rezistenta la actiunea agentilor c$imici e'teriori,atat de diversi ca natura, concentratie si mod de interactiune cu metalul.

)telurile pentru constructii si structuri sudate se grupeaza in categoriileurmatoare!`)teluri cu destinatie generala3`)teluri pentru aparate si recipient sub presiune3`)teluri pentru constructii navale si platform marine.

` Otelurile cu #estinatie generala) 4ceasta categorie cuprinde o gama larga de oteluri, cu caracteristici de

utilizare diferentiate pentru a raspunde cerintelor din cele mai diverse.;omenii de utilizare! structuri metalice sau din beton armat, industrie,agrozoote$nie, poduri, turle etc.

Oteluri #e uz general care sunt oteluri carbon si slab aliate, livrate in starelaminate sau laminate&controlat intr&o gama larga de produse. imita decurgere a acestora este de 56G1 28G


32/116

Oteluri pentru aparate si recipient sub presiune utilizate la temperaturi joase! care sunt oteluri carbon, sau carbon&mangan din clasa otelurilor cugranulatie fina cu garantii de tenacitate la temperature pana la &06G C.

6Oteluri pentru constructii na7ale) Oteluri cu rezistenta marita la coroziunea atmosferica. 4ceasta categorie

de oteluri numita sioteluri patinabile, cuprinde 5 categorii si anume!a8 )tel aliat cu crom, cupru si fosfor din clasa de rezistenta 29G


33/116

4;) sunt oteluri considerate ca elemente importante in constructia tevilor deconducta cu capete netede pentru industria petroliera. / "< / :< / 0") sunt oteluri considerate ca elemente importante in constructiatevilor si conductelor pentru industria petroliera, c$imica etc.

IIII")" Clasi'icarea otelurilor du+a standarde ale Uniunii Euro+ene CLASIFICAREA !7ELURIL!R du+a SR E8 # )CLASIFICAREA !7ELURIL!R du+a SR E8 # )

&e'ini%ie9!%elul este un material care con%ine ;n greutate mai mult Fe decBt orice altelement considerat individual3 care are un con%inut de C ;n general mai mic de) C i care con%ine i alte elemente chimice" Un num$r limitat de o%eluri cu Cr+ot con%ine mai mult de ) C3 dar limita o1inuit$ care se+ar$ o%elurile de'onte se situea*$ la ) "

Clasi'icare90. Clasificarea dup compoziie +analiza pe oel lic$id prescris n standardul Fspecificaia de produs i este determinat de valoarea minim prescris pentrufiecare element !!%el nealiat >car1on?, dac^ G,GGGUS O ^ G,GUS #o ^ G,6GSCu, :b^ G,G7S >i, @r, a, altele cue'ceptia C, /, :, < i a celormenionate

^ G,0GS 4l, Oi, Co,/e, >e, (, [

^ G,7GS/i

^ G,G8S


34/116

comportare precizat la tratament termic sau pentru puritate n ceea ce priveteincluziunile nemetalice.4" !%eluri nealiate s+eciale A oelurile care au o puritate superioar oelurilornealiate de calitate, n special n privina incluziunilor nemetalice.

%n majoritatea cazurilor, aceste oeluri sunt destinate tratamentului termic declire A revenire sau durificrii superficiale i se caracterizeaz printr&o comportareprecizat la astfel de tratamente. Ele satisfac una sau mai multe dintre urmtoarelecondiii!

Energia de rupereprescris n stare calit irevenit mai mare de 59 Z

la &7GoC, pe epruveteI/)&(,

)eluri pentru reactori nucleari cu restrici pentruurmtoarele elemente specificate simultan la analizac$imic pe produs!Cu! ma' G,0GS

Co! ma' G,G7S(! ma' G,G7S

4dncime de clire sauduritate superficial

prescris n stare clit,clit i revenit sau

clit superficial

Conductibilitate electric prescris mai mare de T/.mFmm5

Coninuturi sczute deincluziuni nemetalice

)eluri pentru durificare prin precipitare cu un coninut decarbon de min G,57S, la analiza c$imic pe oel lic$id i omicrostructur ferito&perlitic, coninnd unul sau maimulte elemente de microaliere cu concentraii inferioarevalorilor limit pentru oelurile aliate. %n general, durificarea prin precipitare se realizeaz prinrcire controlat de la temperatura de deformare la cald

Coninuturi ma'imeprecizate de : i / pe oellic$id!ma' G,G5GS ma' G,G57S

)eluri pentru pretensionare.

Clase +entru o%eluri aliate#" !%eluri aliate de calitate A oelurile destinate aplicaiilor similare celor aleoelurilor nealiate de calitate, dar realizarea caracteristicilor prescrise necesitadaosul de elemente de aliere peste valorile care despart domeniul nealiat de celaliat.

%n general, oelurile aliate de calitate nu sunt destinate tratamentului termic de clire Arevenire sau de clire superficial.

)eluri de construciecu granulaie finsudabile, incluzndoelurile pentrurecipiente subpresiune i evi icare satisfac toatecondiiile urmtoare!

imit de curgere minim prescris mai mic de2UG


35/116

caracteristici superioare, de regul n interdependen i n limite nguste de control. 4ceast clas include!

oelurile ino'idabile oelurile pentrurulmeni

oelurile pentruconstrucii de maini

oelurile cu proprietifizice speciale

oelurile refractare oelurile pentruscule

oelurile speciale deconstrucie

)elurile aliate speciale se clasific dup compoziia c$imic n!)elurile

ino'idabile)elurile rapide 4lte oeluri

Coninma' 0,5GSCmin 0G,7 SCr

Categorii


36/116

Ca+itolul I@" Sim1oli*area materiale metalice

I@"#" Sim1oli*area du+a standarde romanesti

Criterii de sim1oli*are utili*ate +entru materialelor metalice9

A? Criteriul +ro+riet$%ilor mecanice/e aplic!

1. oelurilor de uz general 2. oelurilor car on turnate!. fontelor cenu"ii #. oelurilor $entru structuri sudate%. oelurilor rezistente la coroziune atmosferic&. oelurilor $entru construcii ci'ile "i industriale.

1. (elurile de uz general $entru construcii simbolizare O% / ! / " conform />4/7GGF5&UG unde!) & oel de uz general

0 & reprezint rezistena minim la rupere la traciune -m +NgfFmm5

5 & indic clasa de calitate conform />4/ 7GGF0&9U +0,5,22 & indic gradul de puritate, starea de calmare +n,s,N,Nf unde!

n& necalmat +/i ma' G,G9Ss & semicalmat +/i ma' G,09S

36


37/116

N & calmat +/i G,07]G,7SNf & calmat suplimentar +4l ma' G,G0S

E'emplu de notare!) 29&2&M />4/ 7GGF5&UG reprezint oelul de uz general cu rezistenaminim la traciune de 28G 4/ 7GGF5&UG reprezint oelul de uz general cu rezistena minimla traciune de 6TG


38/116

)/C& oel pentru construcii sudate0 & reprezint rezistena la rupere la traciune -m +da4/ 7GGF2&UG reprezint oelul de uz general rezistent lacoroziune atmosferic i cu rezistena minim de rupere la traciune de 7TG4/ 82G&UG.

=? Criteriul com+o*i%iei chimice"/e aplic!

1. oelurilor car on de calitate

38


39/116

2. oelurilor aliate $entru tratamente termice!. oelurilor car on de scule#. oelurilor aliate de scule%. alamelor "i ronzurilor &. oelurilor aliate de turnat n $iese $entru construcia de ma"ini

. alia/elor neferoase $e az de aluminiu

0. alia/elor antifriciune

1. (elurile car on de calitate A simbolizareO%C / ! / " unde!a. ) & oel laminat de calitateb. 0 reprezint coninutul mediu n sutimi de procente de carbon. 0 SCF0GGc. 5 reprezint tipul de livrared. E'emplu de notare!e. ) C 27 / >ip I />4/ UUG&UU reprezint oelul carbon de calitate superior

cu circa G,27 S C, cu coninut controlat de sulf, tipul 0 de livraref. ) C 67 / >ip I />4/ UUU&UU reprezint oelul carbon de calitate superior

cu circa G,67 S C, cu coninut controlat de sulf, tipul 0 de livrare2. (elurile aliate $entru tratamente termice A simbolizare / ! ' ! ' " / " unde!a. 0 reprezint coninutul mediu n sutimi de procent de carbon. 0 SCF0GGb. 5 reprezint coninutul mediu n zecimi de procente de element de aliere

de lng care se afl. 5 S E 5F0Gc. E0, E5 simbolurile elementelor de aliere n ordine cresctoarea

coninuturilor d. E'emplu de notare!e. 0U Cr T >ip I />4/ 9T0&UU reprezint oelul superior cu G,051 G,0U S C

i G,9G10,GG S Cr, tipul 0 de livrare.f. 6G Cr 0G >ip I />4/ 9T0&UU reprezint oelul superior cu G,281 G,66 S C

i G,UG10,0G S Cr, cu coninut controlat de sulf, tipul 0 de livrare.g.8G O Cr 0G />4/ UUG&U9 reprezint oelul aliat cu G,8 S C i 0 S Cr +nmedie .

3. (elurile car on de scule = simbolizareO*C / ! unde!a. )/C& oel carbon de scule +unde litera ) provine de la oel, litera / de la

scule i litera C de la carbonb. 0 reprezint coninutul mediu n zecimi de procente de carbon. 0 SCF0Gc. E'emplu de notare!d. )/C 02 />4/ 09GG&TG reprezint oelul carbon pentru scule cu 0,2S Ce. %n cazul oelurilor cu coninut ridicat de mangan se adaug i litera #.

f. E'emplu de notare!g.)/C U # />4/ 09GG&TG reprezint oelul carbon pentru scule cu G,US Cavnd coninut ridicat de #n.

4. (elurile aliate de scule & simbolizare / ! ' ! ' " / " unde!a. 0 reprezint coninutul mediu n sutimi de procente de carbon. 0 SCF0GGb. 5 reprezint coninutul mediu al elementului c$imic E5 n zecimi de

procente.c. 5 S E 5 F0G

d. E0, E5 reprezint simbolurile elementelor de aliere n ordine cresctoare.

e. E'emplu de notare!f. 077 #o( Cr 05G />4/ 2800&UUreprezint oelul aliat de scule cu 0,7G10,8GS C3 G,8G1G,UGS #o3 G,TG 0,0GS ( i 00,G105,GS Cr

39


40/116

C /i [ 67 />4/ 2800&UU reprezint oelul aliat de scule cu 6,7 S [ i/i, (, Cr.

%. lamele "i ronzurile A simbolizare' ! ' " / ! unde!0 & reprezint coninutul mediu n zecimi de procente de element de aliere

de lng care se afl. 0 SE 5F0G

E0, E5 & reprezint simbolurile elementelor de aliere n ordinedescresctoare.E'emplu de notare!Cu @n 6G />4/ T7&UG

&. (elurile aliate de turnat n $iese $entru construcia de ma"ini A simbolizare / ! ' " ' " / " unde!> reprezint indice de oel turnat

0 & reprezint coninutul mediu n sutimi de procente de carbon. 0

SCF0GG5 & reprezint coninutul mediu n zecimi de procente de element de aliere

de lng care se afl. 5 SE 5F0GE0, E5 & reprezint simbolurile elementelor de aliere n ordine cresctoare.E'emplu de notare!> 2G #o C 4/ 5G0&UG.

C? Criteriul com1inat destina%ie H com+o*i%ie/e aplic unor oeluri cu o anumit destinaie!1. oelurile $entru automate7

40


41/116


42/116

Cifrele plasate dup litera / indic coninutul n sutimi de procent de carbona elementului de aliereCifrele plasate dup simbolul elementelor de aliere indic procentul acestoradac depete 0SE'emplu de notare9

/ 05 Cr 09 >& reprezint oelul de srm pentru sudare cu G,05SC, 0,9SCri >i

&. (eluri de arcuri A simbolizare / ! *i / " 4 unde ! 4 reprezint simbolul oelurilor de arc

0 & reprezint coninutul mediu n sutimi de procente de carbon. 0SCF0GG

5 & reprezint coninutul mediu n zecimi de procente de element de aliere5 S/iF0G

/au (;C 5 1 unde! 4 reprezint simbolul oelurilor de arc0 & reprezint coninutul mediu n sutimi de procente de carbon.0 SCF0GG

) C reprezint simbolul oelului carbon de calitate.E'emplu de notare978 /i 09 43 70 ( Cr 00 43 70 /i 09 43 8G /i 07 43) C 7743 ) C 87 43 ) C 97 43 ) C U7 4

. (elurile de rulmeni A simbolizareR5% / ! > unde!-* reprezint simbolul oelurilor de rulmeni

0 & indic clasa de calitate conform />4/ 7GGF0&9U +0,5,2E'emplu de notare!-* 0 (3 -* 5 (3 -* 2 (30. (elurile $entru reci$ieni : simbolizare0 # sau # 0M, - reprezint simbolul oelurilor de recipieni

0 - mF0GE'emplu de notare!M 603 M 693 M 753 - 293 - 753 - 773 - 7U

I@")" Sim1oli*area du+a standarde ale Uniunii Euro+ene

SIM=!LI AREA ALFA8UMERICA A !TELURIL!RSR E8 # )J

42


43/116

;aca un otel este specificat sub forma de piesa turnataT simbolizarea mcepe cu =.Sim1oli*are du+a domeniul de utili*are >destinatie?

S oteluri +entru constructie >inclusiv cele cu granulatie 'ina? urmat de unnumar care reprezinta valoarea minima specifica a limitei de curgere, in

Gru+a # Gru+a)O! recipiente sub presiune +bottles#! laminare termomecanica

! calire i re venire/! aparate sub presiune simple>! tevi=! alte caractenstici, urmate daca estenecesar de 0 sau 5 cifre

?! temperatura ridicata! >emperatura scazuta

-! temperatura ambianta! temperaturi ridicate si

scazute

L oteluri +entru tevi de conducte,urmata de un numar care reprezinta valoareaminima specifica a limitei de curgere, in


44/116

#! laminare termomecanica

a! cl clasa de conditieurmata 7 candeste cazul de 0

cifra

E oteluri +entru constructii mecanice3 urmata de un numar care reprezintavaloarea minima specifica a limitei de curgere, in


45/116

& ta1la din otel de'ormata la rece3urmat de una dintre literele! C & produse laminate la rece ; & produse laminate la cald pentru formare la rece & produse a caror stare de laminare nu e precizata5 simboluri care caracterizeaza otelul

=rupa # =rupa5;! pentru acoperire prin imersie la caldE;! pentru emailare directaEM! pentru emailare conventionala?! pentru profile desc$ise>! pentru tevian! simbolurile c$imice ale elementelor de aliere specificate=! alte caractenstici, urmate daca este necesar de # sau 5 cifre

&

T ta1la neagra3 ta1la stanata3 ta1la eromata >oteluri +entru am1ala(e?, urmat de!:entru produse simplu laminate! litera ?, urmata de un numar care reprezintavaloarea medie specificata a duritatii -ocNPell.

:entru produsele dublu laminate! un numar care reprezinta valoarea nominalaspecificata a limitei de curgere, in & pentru oteluri semiprocesate, oteluri cu graunti neorientati, oteluri cu grauntiorientati obi nuit& 0,9 > & pentru oteluri electrote$nice cu graunti orentati cu pierderi reduse sau cupermeabilitate ridicata& un numar care reprezinta de 0GG de ori grosimea nominala a produsului, in mm& o litera care precizeaza tipul otelului electrote$nic!

A & pentru table cu graunti neorientati& & pentru table semiprocesate de otel nealiat +fara recoacere finalaE & pentru table semiprocesate de otel aliat +fara recoacere finala8 & pentru table cu graunti neorientatiS & pentru table cu graunti orientati, cu pierderi reduse, & pentru table cu graunti orientati cu permeabilitate redusa.

Sim1oli*are du+a com+o*itia chimica#" !teluri nealiate >oteluri car1on?3 cu un continut mediu de Mn mai mic de# /imbol! C urmat de un numar care reprezinta de 0GG de ori continutul mediuspecificat de carbon, in S.)" !teluri nealiate >oteluri car1on?3 cu un continut mediu de Mn mai mare de#3: 3 oteluri nealiate +entru automate oteluri aliate >cu e ce+tia otelurilor ra+ide?3 la care continutul'iecarui element de aliere este mai mic de : 9/imbol!&un numar care reprezinta de 0GG de ori continutul mediu specificat de carbon, in S.&simbolurile c$imice ale elementelor de aliere care caracterizeaza otelul, in ordineadescrescatoare a continuturilorde elemente de aliere&numerele care indica valorile continuturile elementelor de aliere, multiplicate cu

factorii corespunzatori!' 6! Cr, Co, #n, /i, [,


46/116

4" !teluri aliate +cu e'ceptia otelurilor rapide in care continutul de elemente dealiere este mai mare sau egal cu 7S/imbol! urmat de!& un numar care reprezinta de 0GG de ori continutul mediu specificat de C& simbolurile c$imice pentru elementele de aliere care caracterizeaza otelul, inordinea descrescatoare a continuturilor de elemente de aliere& numerele care indica valorile continuturile elementelor de aliere5" !teluri ra+ide/imbol! ?/ urmat de numerele care indica valorile continuturilor de elemente dealiere, in ordinea! [, #o, (, Co.

Alte sim1oluri

4specte privindcalibilitatea si

garantarea unei

gatuiri minime

JC? Calibilitatea miezuluiJ ? CalibilitateJ@07 :roprietati garantate in sensul grosimii, gatuire minima 07SJ@57 :roprietati garantate in sensul grosimii,

gatuire minima 57 SJ@27 :roprietati garantate in sensul grosimii, gatuire minima 27 S

4specte privind

acoperirea

J4 acoperire de aluminiu prin imersie la caldJ4/ acoperire de aliaj aluminiu&siliciuJ4@ acoperire de aliaj aluminiu&zinc +_ 7G S 4lJCE acoperire electroc$imica de cromFo'id de crom +ECC/JC* acoperire de cupruJ IC acoperire anorganicaJ)C acoperire organicaJ/ acoperire de staniu prin imersie la caldJ/E acoperire electroc$imica de staniuJ> acoperire de aiiaj plumb&staniu prin imersie la caldJ>E acoperire electroc$imica de aliaj plumb&staniuJ@ acoperire de zinc prin imersie la caldJ@4 acoperire de aliaj zinc&aluminiu prin imersie la cald

_7GS @nJ@E acoperire electroc$imica de zincJ@ acoperire de aliaj zinc&fier prin imersie la caldJ@< acoperire electroc$imica de aliaj zinc&nic$el

Alte sim1oluri

4specte privind

J4 recoacere de inmuiereJ4C recoacere de globulizare a carburilor J4- asa cum rezulta din laminare +fara o conditie speciala

de laminare siFsau de tratament termicJ4> calire de punere in solutieJC ecruisare la receJCnnn ecruisare la rece in scopul obtinerii unei rezistente

minime la tractiune de nnn #:aJC:nnn ecruisare la rece in scopul obtinerii unei limite de

curgere conventional la G.5S de nnn #:aJC- laminare la receJ;C conditii de livrare lasate la alegerea producatoruluiJ : tratament termic pentru o structura ferito&pertitica si un

46


47/116

istoria termica itermo mecanica

interval de duritateJ?C laminare la cald urmata de o ecruisare la receJ0 tratament izotermicJ C ecruisare usoara la rece +laminare de netezire sau

tragere la receJ # laminare termomecanicaJ< normalizare sau laminare normalizantaJ normalizare i revenireJ: durificare prin precipitareJ calireJ 4 calire in aer J ) calire in uleiJ > calire i revenireJ [ calire in apaJ-4 recoacere de recristalizareJ/ tratament pentru taiere la rece

J/- detensionareJ> revenireJ>? tratament pentru un interval de duritateJ* netratatJ[[ grad de deformare la caldJ?C laminare la cald urmata de o ecruisare la rece

47


48/116

Capitolul >. Meto#e #e selectie a materiale metalice pentru o piesa

@"#" Metode de selectie a materiale metalice

:iesele +organele de maini sunt solicitate n principal mecanic, static idinamic, aadar principalul criteriu de selecie a materialelor metalice este cel alproprietilor mecanice, innd seama i de necesara prelucrabilitate a lor +prinac$iere, tratament termic, sudare, etc .

%n faza de proiectare a organelor de maini, datorit diferenelor ntre valorilerezistenelor limit standardizate +determinate pe epruvete i valorile specifice alepieselor reale+funcionnd n condiii diferite, reale de solicitare , precum i datoritneomogenitii materialelor metalice, se adopt un coeficient de siguran n funciede importana i rilul funcional al respectivului organ de main. Coeficientul desiguran se aplic n deosebi pieselor solicitate la oboseal i are valori cuprinse ntre 0,2 i 0,9 pentru oeluri i semifabricate laminate +cu proprieti relativomogene , ntre 0,9 si 2 pentru materiale turnate i de peste 2 pentru organe demaini a cror siguran n e'ploatare trebuie s fie foarte mare, a cror eventualeavarii sunt catastrofale.

a stabilirea economic a coeficientului de siguran, se iau n calcul i! duratase e'ploatare a piesei, caracterul solicitrii, temperatura, mediul de lucrutratamentele termice aplicate, etc.

;e regul proiectarea organelor de maini presupune din punct de vedere alseleciei materialelor parcurgerea urmtoarelor faze principale!

4legerea preliminar a unui material3 /tabilirea prin calcul a dimensiunilorprincipale3

48


49/116

/tabilirea formei definitive a piesei3 (erificarea seciunilor periculoase3 ;efinitivarea seleciei materialului.

%n cele ce urmeaz se prezint modul n care trebuie abordat aceast problem n funcie de cerinele preponderente impuse materialului! caracteristicile derezisten statice, rezisten la oboseal, rezisten la rupere fragil, comportarea latratament termic, etc.

;imensionarea pieselor pentru construciile mecanice, inclusiv a organelor demaini se face n principal fie pe baza criteriilor de rigiditate, cnd tensiunile nominalema'ime nu depesc 5GS din rezistena la rupere a materialului i cnd n generalpentru astfel de piese nepretenioase se utilizeaz oeluri netratate termic, fie cazulmai comple' al reperelor mai pretenioase pe baza criteriilor de rezisten mecanic,cnd tensiunile nominale sunt mari i cnd de regul se utilizeaz materiale metalicetratate termic.@"#"# Selec%ia +e 1a*a re*isten%ei mecanice

Cerinele de rezisten mecanic impuse unui organ de main se determin nfuncie de solicitarea de baz la care acesta este supus n e'ploatare.:entru organele de maini supuse la solicitri monoa'iale , cerina de baz nselecia materialului reprezint una din caracteristicile determinate prin ncercarea latraciune. ;aca piesa nu trebuie s admit deformaii remanente +uruburi, prezoanebuloane, arcuri, etc. se ia n considerare limita de elasticitate.:entru piesele la care se admit mici deformaii remanente, se va lua n considerarelimita de curgere, iar pentru organele de maini care ies din funciune prin rupere seia n considerare rezistena la rupere.;in punct de vedere al distribuiei tensiunile n seciunile organelor de maini, laalegerea oelurilor pentru piese pe baza criteriului de rezisten se disting doucazuri!

)rgane de maini la care tensiunile rezultate din solicitrile principalesunt repartizate, uniform sau neuniform, n ntreaga seciune a piesei+arbori, a'e,uruburi, etc. . pentru acestea se selecteaz oeluri la care prin tratamentul termic de mbuntire se obine un nivel de rezisten dorit F impus n masa piesei3

)rgane de maini la care tensiunile ma'ime sunt n zonele de contact+role, corpuri de rulare, dantura roilor dinate, etc. . :entru aceste se selecteazoeluri care n urma unui tratament superficial local, ating rezistena de contact+duritatea cerut.

4stfel pentru realizarea organelor de maini uzuale n construciile mecanice, se

pot utiliza mrcile de oel prezentate n tabelul III.0, n funcie e limita de curgere,respectiv de grosimea +diametrul piesei. %n numeroase cazuri selecia unui oel numai pe baza caracteristicilor standard de

rezisten static, nu este acoperitoare pentru garantarea funcionrii fiabile a unuiorgan de main.

Comportarea corespunztoare a unei piese , din punct de vedere al calitiimaterialului, depinde i de alte caracteristici ale acestuia! clibilitatea, tenacitatea ,rezisten la oboseal.

;eci rezolvarea alegerii oelului corespunztor piesei trebuie continuat cuselecia dintre mrcile de oel care satisfac cerina de rezisten i a celor carecorespund i condiiilor impuse altor caracteristici.

49


50/116

@"#") Selec%ia o%elurilor +e 1a*a c$li1ilit$%ii@"#")"# Alegerea o%elurilor +entru ;m1un$t$%ireCaracteristicile mecanice ale pieselor realizate dintr&o anumita marc de oel i

utilizate ntr&o stare mbuntit depind n mare msur de structura format. %n

funcie de proporia de martensit dorit, duritatea dup clire este determinat econinutul de carbon al oelurilor. ;iagrama din figura III.0 reda aceeai variaie aduritii dup clire n funcie de coninutul de carbon al otelurilor i de proporia demartensit, dar intr&o maniera mai sintetic.

Figura III"#" ;uritatea oelurilor n funcie de coninuturile de carbon imartensit

:entru selecia oelului optim unei anumite piese, pe baza cerinei asigurriicaracteristicilor de rezisten, trebuie n consecin determinate!

*eciunea critic a piesei , n care, in timpul e'ploatrii, solicitrile suntma'ime i materialul trebuie sa aib cele mai ridicate valori ale caracteristicilormecanice. ) selecie corect a otelului din punct de vedere al clibilitii impune caadncimea de ptrundere a clirii sa nu fie mai mare dect cea necesar asigurriirezistenei corespunztoare tensiunii reale care acioneaz la o anumit distan dela suprafaa piesei. Ideea ca toate piesele tratate termic ar trebui clite la TGSmartensit nu este corect nici din punct de vedere al calculelor de rezisten i nicial costului.:entru piesele solicitate la ncovoiere este suficient sa conin peste UGS martensitnumai ntr&o zon superficial cu grosimea de circa 05&07S din diametrul piesei.Cnd tratamentul termic se aplic nainte de prelucrarea mecanic final oelul alestrebuie s asigure duritatea necesar dup clire la adncimea cerut,considerndu&se diametrul barei brute care se trateaz termic.

Duritatea necesar oelului ?n stare clit #up re7enirea 7alorii impuse caracteristicii #e rezisten se determina cu ajutorul figurii numrul 5

/e recomand utilizarea acestei nomograme pentru oelurile care dup clireau respectiva duritate pentru o proporie de peste TGS martensit. Cum oelurile npiese de maini sunt uzual e'ploatate n stare mbuntit la 2G&27 ?-C estenecesar dup clire min. 67?-C.

50


51/116

Figura III")" ;uritatea dup revenire funcie de duritatea de clire

Distana @echi7alent8 la care < pe curba inferioar a benzii #eclibilitate se obine #uritatea impus. %n funcie de cerinele impuse piesei sestabilete coninutul de martensita necesar in structura dup clire si mediul de rcirecare se va folosi la clire. ;istana ec$ivalent , n funcie de adncimea la caretrebuie clit bara brut , depinde de modul de rcire , conform figura 2 pentru barerotunde , pline i bare ptrate +care ia n considerare i mediul de nclzire .

Figura III"4" Corelaia dintre diametrul barei i distanele ec$ivalente peepruveta ZominY3a atmosfer neutr31 atmosfer o'idant3# ap srat agitatviolent3) ap circult cu v 0mFs34 ap linitit35 ulei circulat cu 2,97mFs3: uleicirculat cu 0mFs ulei circulat cu G,57mFs3J ulei linitit.

:entru oel lat +OFg 01.6 distana ec$ivalent corespunztoare adncimii declire pn la din grosime , este de circa 97S din cea corespunztoare bareirotunde de aceeai seciune , clit pn la q din raz . de altfel , transformarea

51


52/116

seciunilor necirculare in seciuni circulare ec$ivalente , cu aceeai vitez de rcire ,este posibil pe baza datelor din tabelul 0.

52


53/116

Repartiia tensiunilor ?n seciunea critic.

Marca #e oel pentru care < pe curba inferioar #e clibilitate < la#istana echi7alent necesar se obine #uritatea cerut . :e baza corelaieidintre vitezele de rcire ale epruvetei ZominY i vitezele de rcire ale barelorFpieselor de diferite diametre se poate selecta oelul pentru care se obine duritatea cerut ntr&un punct dat din seciunea piesei .Cunoscnd coninutul minim de carbon al mrcii de oel preselectate , mediul de

rcire la clire si zona din seciunile n care tensiunile sunt ma'ime se verificdac marca preselectat satisface condiia de duritate minim dup clire.

Ca si n cazul de mai sus n general nu se obine o suprapunere perfect iselecia trebuie continuat pe alte mrci de oel candidate , pn cnd se realizeazo apropiere ct mai mare de curba inferioar a benzii de clibilitate . 4stfel selectndun oel mai puin aliat piesa obinut pe lng deformaii i tendin de fisurare laclire mai reduse, va avea i un cost mai mic.

Figura III"5" Corelaia dintre dimensiunile barelor de diferite seciuni idistana ec$ivalent pe epruveta ZominY

@"#")") Selec%ia o%elurilor +entru duri'icarea su+er'icial$ re*isten%e lau*are

/e face pentru satisfacerea cerinelor combinate ! rezisten la uzare irezisten l oboseal, pe baza unei duriti foarte mari. 4ceasta se obine prin tratamente superficiale! clire dup tratamente termo&c$imice+cementare , nitrurare i clirea superficial prin inducie sau cu flacr, ambelemeninnd o tenacitate ridicat n restul masei metalului. /elecia mrcii de oel seface n funcie de caracteristicile de rezisten cerute n seciunea piesei, din a'pn la suprafa innd seama de urmtoarele!

& revenirea dup clire succesiv tratamentelor termo&c$imice se realizeaz lasub 5GGGC, neinfluennd duritatea dup clire3

& la selecia otelurilor pentru durificare superficial se ca ine seama decaracteristicile de rezisten n seciunea piesei n urma tratamentului termic anteriorclirii .

53


54/116

Alegerea o%elurilor +entru cementare"Compoziia c$imic trebuie s corespund urmtoarelor cerine!

;up clire, structura stratului trebuie s fie martensitic, cu ma'. 07Saustenit rezidual i lipsit de bainit3

/ asigure nivelul necesar de rezisten n strat i n miez3 / asigure un nivel nalt al tensiunilor de compresie n strat3 %n miez piesa cementat s aib ductilitatea corespunztoare, pentru

evitarea ruperilor fragile3 / se obin o adncime corespunztoare a stratului de durificat care

s asigure rezistena la uzare, ncovoiere, oboseal i de contact.Coninutul de carbon n stratul cementat poate varia de la G,9 la 0,5S3 valorile mai

mici sunt favorabile pentru ductibilitatea i rezistena la e'foliere a startului, iar celemari pentru rezistena la uzare i abraziune.

Elementele de aliere din oeluri! Cr, #n, i #o sunt elemente supracarburante,determinnd creterea coninutului de Carbon spre suprafaa piesei, iar /i i


55/116

;e la valoarea tensiunii se trece la valoarea duritii n funcie de care sedetermin coninutul minim de carbon necesar. ;ac oelurile nealiate nu asigurobinerea adncimii necesare a stratului durificat de peste 6 mm sau cnd solicitrilemecanice sunt deosebit de ridicate, se recurge la oeluri aliate care permit obinereaunor straturi durificate cu adncimi de pan la 05mm .

@")"4 Selec%ia o%elurilor +e 1a*a re*isten%ei la o1oseal$Cele mai frecvente organe de maini sunt supuse sarcinilor dinamice cu o

anumit periodicitate care conduce la solicitarea la solicitarea la oboseal amaterialelor. 4ceasta determin scderea rezistenei la rupere a oelului n funcie devaloarea i natura tensiunilor i de numrul de cicluri.

a oboseal intervine cu o pondere mare i form geometric a piesei. %n acestsens n cazul organelor de maini cu concentratori de tensiune foarte puternicirezistena la traciune trebuie s nu depeasc 05GG


56/116

deoarece fisurile de oboseal sunt concentratori de tensiune foarte puternici careafecteaz rezistena la rupere fragil.

Microstructura oelului. ;up tratament termic determin variaiarezilienei la temperaturi joase. Constituenii rezultai la revenire au o influenfavorabil asupra nivelului rezilienei.

Duritatea. %n corelaie cu nivelul caracteristicilor de rezisten aoelurilor influeneaz sensibil variaia rezistenei la temperaturi joase ndeosebipentru valori mici ale ei.

@"4" Eta+ele unui +roiect de alegerea i utili*area materialelor

Cuprinsul unui proiect de alegerea i utilizarea materialelor are civa paiimportani printre care cei enumerai mai jos sunt indicai s apar!

1. ema de $roiectare2. naliza funcional9 constructi' "i te


57/116

& se face avndu&se in vedere ca utilizarea raionala a unui material nseamn defapt alegerea acelui material care ndeplinete condiiile minime de rezistent idurabilitate n condiiile unui pre de cost minim.

& se va ine cont de dotarea te$nologic din ntreprinderea respectiv, pentru aevita consumurile nejustificate de materiale, la realizarea piesei.

2.5 4'aluarea $la/ei necesare $entru $ro$rietile analizate "i sta ilireacalificati'elor de a$reciere. 2.2 =elecia materialului o$tim $e aza $onderii de im$ortantarelati'a a $ro$rietilor

/e vor avea n vedere urmtoarele!a$ valorificarea e'perienei proprii n realizarea pieselor cu destinaie similar3

@$ utilizarea materialului economic i uor procurabil3c valorificarea la ma'im a proprietilor te$nologice i mecanice

ale materialelor astfel nct s se compenseze eventualele caracteristici derezisten mai reduse ale acestora prin tratamente termice.

/e stabilete din literatura de specialitate o gam de materiale +oeluri, fonte,bronzuri, alame, etc. din care este posibil realizarea piesei respective innd cont deconsiderentele menionate anterior.

/e trec n tabele caracteristicile mecanice i te$nologice ale materialelor selectatenotate cu d,C5,...Cn, fiecare dintre ele fiind evaluate cu note de la l la n + n nr.proprietilor analizate >abelele vor fi de forma urmtoare !>ab.5.U

Material Caracteristici O sim1ol @alori OU"M" 8ot$-ezistena la C0 B#:

4lungirea C5 B S ;uritate C2 B?-C

Cn&0Cost Cn B ei

>ab. 5..TMarca C# C) C4 NNNN C n

(al.


58/116

5" 4naliza Ai 7erificarea materialului selectat 4.1 naliza din $unct de 'edere al caracteristicilor de rezisten4.2 naliza $rocedeelor de durificare structural "i a e'entualelor $rocedee detratament termic durificare4.3 Verificarea com$ortrii la solicitri 'aria ile4.4 naliza com$ortrii te


59/116

CU alungirea la rupere 4 SCT reziliena MC* ZFcm5C0G grad aliereC00 cost %n calculul pe care l&am efectuat pentru selecia materialului caracteristica a

unsprezecea nu am luat n calcul datorita fluctuaiei pe care o are, dar de eaproiectantul este obligat s in cont,.Ta1elul" )"#

C0>m C5-z C2-0 C6-o C7-m C8-z C9@ CU 4 CTM* C0GC4

C#Tm 0 0 G G G G G G GC)R* 0 0 G G G G G G GC4R# 0 0 0 G G G G G GC5Ro 5 5 0 0 G G G G GC: Rm 5 5 5 0 0 G G G GC R* 5 5 5 0 0 G G G GCJ 5 5 5 5 5 5 0 5 0CPA 5 5 5 5 5 5 0 5 0CQ0U 5 5 5 5 5 5 G G 0C# C 5 5 5 5 5 5 0 0 0Total 08 08 07 00 0G 0G 5 5 7 2

, o n

d e r e

0 8 F T G

# J

3 J J

0 8 F T G

# J

3 J J

0 7 F T G

# M

3 M M

0 0 F T G

# )

3 ) )

0 G F T G

# #

3 # #

0 G F T G

# #

3 # #

5 F T G

) 3 J

J

5 F T G

) 3 J

J

7 F T G

: 3 :

:

2 F T G

4 3 4

4

Calcul ponderii de influen s&a realizat cu ajutorul relaiei +0.0, ,onderea

, ( =

n

ii

i

T T

1

- / >#"#?


60/116

/e alctuiete sistemul de punctare pentru fiecare caracteristic anterioar!Ta1elul )"##

Caracteristic$Unit" de

m$sur $

&omeniulde valori 8ot$

C0 >ma' de utilizareGCBGM>ma'

67G&7GG7GG&77G77G&1.

052

C5 -ezistena te$nicde durat - tF0GGGGG


61/116

;up primul criteriu se renun la ) >27 i 567#O deoarece temperatura defuncionare este cea de 76G valoare pentru care se vor lua n calcul i celelaltecaracteristici.

Ta1elul )"#4!%el @ 8 @ 8 @ 8 @ 8 @ 8 @ 8

Caract!LT4:0

L)5:M= # Mo4

#4CrMo5 :

# CrMoQ # # MoCr:

C5 - tF0GGGGG & & & & 2U 0 6T 5 86 2 & &

C2 - 0F0GGGGG & & & & 5U 0 68 2 6T 2 & &

C6 - o'id & & & & O 2 O 2 O 2 O 2

C7 - m & & & & 75G 2 75G 2 72G 2 7GG 2

C8 - po5 & & & & 06G 5 08G 2 TG 0 TG 0C9 @ & & & & 77 2 77 2 7G 5 67 0

CU 4 & & & & 5G 5 5G 5 5G 5 55 2

CT MC* & & & & 8G 2 8G 2 8G 2 8G 2

C0G & & & & & 5 & 5 & 5 & 5

:unctajul se obine prin nmulirea urmtoarelor matrici!

=

nmnmm

nn

nn

nmnmm

n

n

N N N

N N N

N N N

N N N

N N N

N N N

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

2211

2222121

1212111

2

1

21

22221

11211

Ta1elul )"#5

Marca 8c# 8 c) 8 c4 8 c5 8 c: 8 c 8 cJ 8 cP 8 cQ 8 c# ,uncta(

# Mo4 2 0 0 2 2 5 2 5 2 5 506,28

#4CrMo5 : 2 5 2 2 2 2 2 5 2 5 58G,9T

61


62/116

# CrMoQ # 2 2 2 2 2 0 5 5 2 5 58T,UT

# MoCr: 2 G G 2 2 0 0 2 2 5 082,59

,ondere 0 9 , 9 9

0 9 , 9 9

0 8 , 8 8

0 5 , 5 5

0 0 , 0 0

0 0 , 0 0

5 , 5 5

5 , 5 5

7 , 7 7

2 , 2 2

Re*ult$ c$ marca de material cu cel mai mare +uncta( este9 # CrMoQ #:roprietile mecanice ale acestui oel, verific condiiile prescripiilor te$nice

C6 din colecia I/CI-.;in />4/ U0U6&UG avem urmtorul tratament termic!

0. -ecoacere de nmuiere >emperatura de nclzire 8UG195GGC5. >ratament termic final

& normalizare > no TGG&T8GGCmediu rcire aer & revenire > nc 8UG&9UGGCmediu rcire aer

62


63/116

Capitolul >I. Oteluri si fonte

@I"#" Fierul si alia(ele sale:rin fier se nelege metalul pur + elementul c$imic e. :rin fier termic" se

nelege un aliaj al fierului cu alte elemente, de obicei n cantiti reduse + ndeosebicu C, /i, #n, :, / i Cu .

ierul pur are greutatea specific de 9,U98 MgFdm2, care scade cu sporireaconinutului n carbon3 la 0S C, ea este de 9,U5.

>emperatura de topire! 072UG C3>emperatura de fierbere! 596GG C.Cldura specific! G,000 calFg. grd +n intervalul G&0GGG CCoeficientul de dilataie liniar! G,GGG G052. ierul este magnetic pn la99GGC cnd devine nemagnetic.-eeaua cristalin a fierului, ca i a celor mai multe metale, este compus din

cuburi+celul elementar . a fier ea este format dintr&un cub, n care nou atomisunt aezai astfel! opt n vrfurile cubului i unul n centru. E'ist alte elemente decristale de fier cu 06 atomi, aranjai astfel! opt n vrfurile cubului i ase n centrulfiecrei fee. %n primul caz, structura se numete cub cu volum centrat" + fier" . %nal doilea caz, structura este numit cub cu fee centrate"+ fier " . %n aceste doureele cristaline se deosebesc i prin constanta reelei, adic prin lungimea laturiicubului elementar.

4stfel, n e , latura are lungimea de G,5U8, pe cnd n e , are G,282,adic cu circa 57S mai mare.

63


64/116

4lotropia fierului. /tructura cub centrat" a e este stabil la rece. e estemagnetic, foarte maleabil i nu dizolv practic carbonul.

%nclzirea e la 98UG C, aceasta i pierde magnetismul i devine mai puinmaleabil, sistemul de cristalizare rmnnd acelai.

%nclzind n continuare, la TG8G C, apare aa&numitul e , nemagnetic, maidur i mult mai puin maleabil, care are proprietatea foarte important de a dizolvacarbonul, are structura cub cu fee centrate" i este mai dens dect e 0.

%n sfrit, la 06G0G C apare e, cu structura cub centrat".emperaturile de transformare menionate au o importan deosebit. %ndiagrama e & C despre care se va vorbi mai departe, ele poart numele de 45+98UGC , 42+TG8GC i 46+06G0GC . E'ist i un punct 40 reprezentnd o alttransformare.

-epartiia cementitei n oel. :rin oel se nelege aliajele de fier coninndpn la 0,9SC3 n oel carbonul nu se gsete ca element liber, ci sub form decementit + e2C , foarte dur.

%n oel, la temperatura obinuit, cementita vzut la microscop pe o seciunelefuit, +atacat cu acid picric se prezint, de obicei, sub forma unor lamele subiri,de culoare alb.

;ac oelul conine G,U7SC i este rcit ncet, el este format dintr&un amestecintim de ferit i cementit. 4ceast structur regulat poart numele de perlit i este un eutectoid, adic

un eutectic provenit dintr&o soluie solid.a oelul care are sub G,U7SC +$ipoeutectoid , lamelele de cementit nu mai

sunt suficiente pentru a se altera pe toat suprafaa cu ferit, astfel nct perlitaapare ca izolat n masa de ferit.

;ac oelul are mai mult dect G,U7SC +oel $ipereutectoid , lamelele de feritalterneaz cu cementita formnd perlita, dar din cementit mai rmne un prisosnumit cementit secundar" care se afl ntre grunii de perlit. i n acest caz s&apresupus c rcirea aliajului s&a fcut ncet.

;uritatea oelului crete n acelai timp cu coninutul n cementit, respectiv ncarbon.

4ceasta este cauza datorit creia oelurile prea bogate n carbon sunt e'tremde dure, dar att de fragile nct nu sunt utilizabile dect n anumite scopuri.

:e abscisa diagramei este trecut coninutul de carbon de la G la 8,89S, carereprezint limita superioar, cnd acest element, combinndu&se cu restul deT2,22S e, d numai cementit. Cu alte cuvinte, pe cnd ordonata din stngacorespunde fierului pur +GS carbon cea din dreapta corespunde cementitei pure+8,89S carbon .

iecare vertical dintre aceste dou limite reprezint un aliaj de fier&carbon, alcrui coninut n carbon se gsete la intersecia verticalei cu abscisa. /e maiobinuiete s se indice pe abscis coninutul n procente ce cementit, de lazero+GSC la 0GG +8,89SC .

64


65/116

%n diagram se disting dou zone principale! zona oelului +G&5,00SC i zonafontei +5,00&8,89SC .

)rice punct de deasupra liniei 4OC; reprezint un aliaj n stare lic$id. ;acse ia, de e'emplu, un aliaj cu G,6SC, adic pe verticala a, cobornd de la 08GGGC,peaceast vertical la intersecia ei cu curba 4OC; +sub 07GGGC ncep s se depunprimele cristale mi'te, adic ncepe solidificarea. ;in diagram se vede c aliajul cucea mai mic temperatur de solidificare +0067

G

C este eutecticul cu 6,2S carbon, ofont denumit ledeburitic.Cobornd pe verticala a, cnd se ajunge pe linia ZE, toat masa metalului s&a

solidificat. @onele 5 i 2 reprezint un amestec de metal lic$id i cristale.:e msura rcirii, cantitatea de lic$id scade i cea de cristale crete.:e ordonata din stnga a diagramei punctele 45, 42 i 46 , reprezint punctele

de transformare a feritei pure + e e e . inia orizontal de la 950GC,punctul 40, se numete linia eutectoid. /ub temperatura care corespunde acesteilinii, fierul nu mai poate ine n soluie carbonul care apare n cementit.

%n zona 9 a diagramei se afl perlit J ferit3 n zona U, cementit J perlit3punctul / corespunde eutectoidului +G,TSC format numai din perlit.

*na dintre acela mai importante zone ale diagramei este zona 6. %n aceastzon, oelul este constituit dintr&o soluie de carbon n fier! austenita. ;eoarecesolventul este e , ea se mai numete soluie solid . Cnd verticala a +sau batinge curba 4&C, cristalele care ncep s se formeze nu sunt de e , ci de soluiesolid 3 n zona 2 avem deci un amestec de lic$id i soluie solid .

Cnd verticala a reprezentnd oelul cu G,6SC atinge, prin rcire, curba 4&E,toat masa se afl solidificat i este format din soluia solid .

Continund rcirea, cnd se ajunge pe vertical la punctul de ntretiere culinia =)/ +4 2 ncepe formarea feritei, care nu dizolv carbonul. 4stfel, soluia solid se desface treptat n componentele sale, carbonul trecnd n austenita rmas3 latemperaturi sub punctul 40, descompunerea austenitei n e i perlit esteterminat. -cind mai departe, n aliaj nu se mai produce nici o transformare.

-cind aliajul b +cu G,TSC procesul este evident acelai pn la ntlnirealiniei :/. Cnd temperatura ajunge n /, se constat c soluia solid +austenitase transform n perlit. 4ceasta este un eutectoid avnd cea mai mic temperaturde transformare dintre toate aliajele e&C.

inia 4OC a diagram c, pe msur ce crete coninutul n carbon +pn la6,5S , temperatura de topire a aliajelor e & C scade de la 072UGC +fierul pur la0067GC +temperatura de topire a fontei albe . a coninuturi mai mari n carbontemperatura de topire crete dup curba C;.

Este important de reinut, din diagram, c linia =)/E are nelesul urmtor!& la rcire, ea reprezint, pentru fiecare aliaj e & C din acest interval, temperaturile lacare ncepe transformarea austenitei n e sau cementit secundar, n raport cuconinutul n carbon.&la nclzire, ea reprezint sfritul transformrii celor dou structuri, n austenit.

4liajele fier&carbon sunt fonta i oelul.:rin font" se nelege aliajele e & C cu un coninut peste circa 5,00SC./e deosebesc fontele brute+de prima topire i fontele de turntorie. ;ate

detaliate despre ele se dau n cap. II >urnarea i prelucrarea plastic a metalelor.)elul este aliajul fierului cu carbonul ntre G,G6S i 5,00SC3 conine, n mod

normal, cantiti reduse de siliciu, mangan, sulf i fosfor. 4ceast compoziie estecaracteristic aa&numitelor oeluri carbon +oeluri nealiate .

65


66/116

)elurile aliate conin cantiti variabile de nic$el, carbon, cobalt, mangan,Polfram, molibden i altele, n care se cuprind i elementele artate la oel carbon,dar peste anumite proporii.

%n diagrama de ec$ilibru actual sunt date cte dou linii de ec$ilibru pentruacest sistem. :rin liniile continue este artat diagrama de ec$ilibru pentru ec$ilibrulpractic al sistemului fier&cementit, adic diagrama metastabil.

;eoarece este posibil descompunerea e2C, nici e& e2C nu este, teoretic, n ec$ilibru absolut3 acest sistem se numete metastabil. iniile ntreruptecaracterizeaz diagrama de ec$ilibru a sistemului fier&grafit, adic diagrama stabil.

:n n prezent nu se tie nc precis n ce stare se separ carbonul dinsoluie lic$id i solid & sub form de compus c$imic e2C sau sub form de grafit.

:e a'a absciselor diagramei de ec$ilibru este trecut coninutul de carbon de laG pn la 8,89SC, iar a'a ordonatelor, temperatura de la G la 08GGG.

/ e'aminm diagrama de ec$ilibru a sistemului fier&cementit, care are omare importan practic3 ea se utilizeaz pentru stabilirea regimurilor de tratamenttermic al oelurilor i fontei i pentru determinarea limitelor de temperatur laprelucrarea prin deformare.

inia 4C; a diagramei se numete linia lic$idus3 deasupra acestei linii, aliajelese gsesc n stare lic$id. Cnd temperatura aliajului corespunde liniei 4C, ncepeprocesul de cristalizare a austenitei din aliajul lic$id, iar la linia C; ncepecristalizarea cementitei.

;eoarece cementita se separ direct din aliajul lic$id, n cursul procesului decristalizare primar, ea se numete cementit primar.

a coborrea temperaturii aliajului sub linia 4C;, cristalizarea lui continu, cucreterea treptat a cantitii de cristale solide pe seama reducerii cantitii de aliajlic$id.

inia 4EC se numete linia solidus, deoarece ea corespunde momentuluisolidificrii complete a aliajului. %n punctul C, la 6,2S carbon i la temperatura de002GG, aliajul trece n stare solid cristalin3 acest punct se numete punctul eutectic,iar aliajul cu aceast compoziie se numete eutectic.

a solidificarea metastabil, structura aliajului eutectic ledeburitic. 4ustenita care intr n eutectic are cel mai mare coninut de carbon, egal cu

5S. 4liajele care conin peste 5,GS carbon se numesc fonte, iar cele care conin

sub 5,GS carbon se numesc oeluri.onta care conine 6,2S carbon se numete eutectic, cea care conine sub

6,2S carbon se numete $ipoeutectic, iar cea care conine peste 6,2S carbon &$ipereutectic.

66


67/116

Figura "#"

Figura ")"

%n zona II a diagramei, aliajul se compune din cristale de austenit i din aliajlic$id3 ambele faze au o compoziie variabil, n funcie de temperatur.

Coninutul de carbon din cristalele de austenit este determinat de linia 4E, iar cel din partea lic$id a aliajului A de linia 4C.

%n zona III a diagramei, aliajul se compune din cementit i aliaj lic$id.Coninutul de carbon din aliajul lic$id este determinat de linia C;.

67


68/116

a temperaturile corespunztoare liniei =/E ncepe procesul de cristalizaresecundar +pe seama austenitei , adic procesul de cristalizare din soluia solid.

%n zona I(, oelurile au o structur austenitic. -amura =/ se numete linia 423ea arat temperatura la care ncepe separarea feritei din austenit, iar ramura /E,numit linia 4cem, reprezint separarea cementitei secundare din austenit.

%n zona (III, oelurile au doi constitueni structurali & ferit i austenit. %n zona ( se gsesc n ec$ilibru doi constitueni structurali A cementit iaustenit. %n cazul acesta, cementita se separ din austenit datorit micorrii

solubilitii carbonului n austenit la descreterea temperaturii. 4ceast cementit senumete secundar. Coninutul de carbon n austenit este determinat de linia /E.

a temperatura corespunztoare liniei :/M se termin procesele decristalizare secundar. 4ceast linie este linia eutectoid sau linia 40.

a aceast temperatur, soluia solid cu un coninut de G,UGSC sedescompune ntr&un amestec mecanic de ferit i cementit, numit perlit. :unctul /se numete eutectoid. )elul care conine G,UGS C se numete eutectoid, sub G,UGSC& $ipoeutectoid, iar peste G,UGSC A$ipereutectoid. %n structura oelului$ipoeutectoid, afar de perlit, e'ist ferit n e'ces.

Cu ct oelul conine mai puin carbon, cu att cantitatea de ferit din structureste mai mare.)elurile $ipoeutectoide se mpart n practic n trei clase!

- oeluri moi +care conin pn la G,6S 3- oeluri semidure +G,6&G,8S C 3- oeliri dure +peste G,8SC .

%n zona (I a diagramei se gsesc n ec$ilibru trei constitueni structurali. 4far de austenit i ledeburit, produse prin cristalizare primar, n structur

e'ist i cementit secundar. :e msura coborrii temperaturii, coninutul decarbon din austenit scade, datorit formrii cementitei secundare. :e msuracoborrii temperaturii, coninutul de carbon din austenit scade, datorit formriicementitei secundare. :e msura rcirii, coninutul de carbon din austenit liber dinstructur, cum i din austenita care intr n compoziia ledeburitei, este determinat delinia /E.

a temperatura corespunztoare liniei :/M, fonta care conin de la 5,G la 6,2SC va fi compus din trei constitueni structurali&cementit, ledeburit i perlit +cuun coninut de G,UGS C .

%n zona (II a diagramei se gsesc n ec$ilibru ledeburita i cementita+primar . a temperatura corespunztoare liniei :/M, austenita se descompune,formnd perlita. 4stfel, n zona I vor e'ista n ec$ilibru! perlita, ledeburita, cementitasecundar.

%n zona II se vor gsi n ec$ilibru cristale de ledeburit i de cementit. %nfuncie de compoziia c$imic i de viteza de rcire, fonta poate cristaliza attsistemul metastabil, ct i sistemul stabil.

%n urma cristalizrii, fonta poate avea ! structura de font alb+perlitJcementitJledeburit , structur de font pestri+perlitJledeburitJcementitJgrafit , precum i structur de font cenuie perlitic+perlitJgrafit , feroto&perlitic +perlitJferitJgrafit sau feritic +feritJgrafit .

;ac nu se ine seama de transformrile alotropice, diagrama poate ficonsiderat de tipul unei diagrame cu solubilitate total n stare lic$id, solubilitateparial n stare solid i transformare eutectic. ;ac se ia n considerare diagrama

e A e2C n totalitatea ei, se observ c este alctuit din trei diagrame! o diagram

cu transformare peritectic, o diagram cu transformare eutectoid. :e diagrama deec$ilibru e A e2C se observ trei feluri de transformri n stare solid! transformri

68


69/116

alotropice la soluii solide, variaii cu temperatura a solubilitii n stare solid i otransformare eutectoid.

/emnificaia liniilor pe diagrama de ec$ilibru e A e2C!Linii *emnificaie

A ECF& >emperaturile la care se termin cristalizarea din topitur

A=C& >emperaturile la care ncepe cristalizarea din topitur= >emperatura de transformare peritectic OJ ? austenit ELinii =emnificaieECF >emperatura de transformare eutectic C austEJcem,S0 >emperatura de transformare eutectoid aust/ ferita: JcemM.8 >emperaturile la care ncepe transformarea alotropic a feritei n austenit.8 >emperatura la care se termin transformar alotropic a feritei n austenit.GS >emperatura la care ncepe transformarea alotropic a austenitei n ferit.G, >emperatura la care se termin transformarea alotropic a austenitei n ferit.ES >emperaturile la care ncepe separarea cementitei secundare din austenit.,D >emperaturile la care ncepe separarea cementitei teriare.M! >emperatura de transformare magnetic feritanem feritamag

Curba 4OC; este curba lic$idus, la temperaturi mai ridicate toate aliajele segsesc n stare de lic$id omogen.

Curba 4?ZEC ; este curba solidus, la temperaturi de sub aceast curb,toate aliajele sunt complet solidificate. a temperaturile corespunztoare liniei 4O, dinlic$id ncepe s se separeu ferita, iar la cele corespunztoare liniei OC, din lic$id ncepe s se separeu austenita3 la temperaturile corespunztoare liniei ;C, din lic$id ncepe s se separe cementita primar3 la temperatura corespunztoare liniei EC+006UGC se produce transformarea eutectic! din lic$id de compoziie C+6,2S

cristalizeaz simultan austenit de compoziie E+5,00S i cementit de compoziie+8,89S 3 transformarea este zero varianta. 4mestecul mecanic rezultat poartnumele de ledeburit. %n partea stng, pe linia 4? se termina cristalizarea primar aferitei 3 pe linia ?ZO, la temperatura de 06T7G C se produce transformareaperitectic, lic$idul de compoziie O+G,72S reacioneaz cu ferita de compoziie?+G,GTS C i se formeaz austenit de compoziie Z +G,09SC . :e linia ?< ncepetransformarea alotropic a feritei n austenit. >ransformarea alotropic se terminpe linia oate aliajele cu coninut de pn la 5,00S C +punctul E au structurprimar alctuit din austenit. a temperaturi corespunztoare curbei =/ ncepetransformarea alotropic a austenitei n ferit, transformarea care se termin latemperaturi corespunztoare curbei =:. a temperatura corespunztoare liniei :/M959GC i la compoziia /+G,99S C , austenita se descompune n ferit de compoziie:+G,G50US C i cementita de compoziie M+8,89S C amestecul mecanic rezultateste un amestec mecanic eutectoid i ntruct prezint irizaii ca perlele poartnumele de perlit. :e curba E/, ca urmare a scderii cu temperatura a solubilitiicarbonului n austenit, se separ cementita secundar, iar pe curba : ca urmare ascderii cu temperatura a solubilitii carbonului n ferit, se de2pune cementitateriar. ;up modul de formare, ferita poate fi ferit proeutectoid care se depune laconinutul de carbon mai mici dect / +G,99S i ferita eutectoid +ferit din perlit .Cementita poate fi de 7 feluri!& cementit primar care se separ pe curba ;C3

& cementit eutectic care cristalizeaz din topitur mpreun cu austenita la 006UG

C3& cementit secundar care se depune pe curba E/3& cementita eutectoid+cementit din perlit 3

69


70/116

& cementit teriar care se depune pe curba : . %n raport cu coninutul de carbon, aliajele ale cror structuri se e'plic cu

diagrama e& e2C se mpart n oeluri carbon+G. . 5,00S C i fonte albe +5,00. .8,89S C .

@I")" !1%inerea o%elului si 'ontei

@I")" #" Fierul +ur /e fabric prin electroliza srurilor de proto'id de fier +fier electrolitic sau prin

reducerea o'izilor de fier n curent de $idrogen i apoi prin topirea n vid a pulberii defier +fierului buretos astfel obinute, sau prin metoda carbonului +carbonul de fierdup metoda obinuit la nic$el.

@I")" )" Fonta 1rut$a topirea n furnal nalt se reduc totdeauna din minereu, afar de fier, i

anumite cantiti de siliciu, mangan, fosfor i cupru, care se amestec cu fierul3 totastfel sulful din minereu i din cocs trece n metal +prin adugarea de o'id de calciutrecerea se modereaz 3 din cauza solubilitii carbonului n fierul lic$id rezult, maiales, un coninut mare n carbon al fontei brute.

:entru producerea oelului, fonta lic$id obinut din furnalele nalte esteadunat n melanjoare de font brut +cu capacitatea pn la 0GGGt . :rin aceastase micoreaz deosebirile n compoziia diferitelor turnri i se micoreaz coninutul n sulf.

Documents

ALEGEREA ŞI UTILIZAREA MATERIALELOR