TIINA I INGINERIA MATERIALELORCURS 2 AN I IA

CAP. 2 MATERIALE METALICEMaterialele metalice se extrag din materiile prime naturale numite minereuri metalifere. Din totalul de 105 elemente naturale cunoscute pn acum peste 82 sunt elemente metalice utile, care, prin combinare, pot realiza mii de tipuri de aliaje. Metalurgia se ocup de producerea metalelor. Industria metalurgic se ocup de extragerea i prelucrarea materialelor metalice pn la stadiul de semifabricate i produse finite. tiina materialelor metalice cuprinde totalitatea cunotinelor despre materialele metalice (metale i aliaje), structura, proprietile i modificarea acestor proprieti prin tratamente mecanice i termice.tiina materialelor (studiul materialelor) este strns legat de cu tehnologia materialelor constituind pentru aceasta o baz teoretic i factorul principal al dezvoltrii ei.Studiul materialelor trateaz noiuni de fizica metalelor (structura atomului, legturile dintre atomi, structura cristalin, deformrile plastice, difuziunea), teoria aliajelor (constitueni structurali, diagrame de echilibru), metalografia (cercetarea structurii metalelor i altor procedee fizice de cercetare), teoria tratamentelor termice, structura, proprietile i standardizarea materialelor metalice.

2.1 OBINEREA MATERIALELOR METALICE. METAL PUR. ALIAJ.Metalele se gsesc n natur n stare nativ sub form de filoane (Au, Ag, Pt, Cu etc - n general materialele rezistente la coroziune), n stare de compui (oxizi, sulfuri, carbonai, silicai marea majoritate a metalelor) i sub form de noduli marini (Fe, Ni)Rspndirea n scoara terestr a principalelor elemente se prezint n tabelul 1 (conf. Ghe. Amza, .a. Tehnologia materialelor, 1997).Tabel 1

METAL PUR. ALIAJEMetalul pur (brut) obinut n urma extragerii metalurgice, cu o puritate ntre 90 i 98% (depinde de natura metalului) este supus unor operaii de afinare i/sau rafinare, care au scopul de a ndeprta impuritile, spre a obine puritatea i proprietile dorite; rezult metalul cu compoziie controlat. La microscop, n stare recoapt sau turnat, metalele pure apar sub form de gruni poligonali, care reprezint seciuni prin cristalele care constituie masa metalului.Pentru a li se mbunti proprietile, cu precdere cele mecanice, metalele sunt aliate cu diverse elemente (Si, Mn, Cr, Mo, W, Va, Ni etc.), obinndu-se aliaje cu anumite proprieti net superioare metalului pur; rezult un material cu compoziie chimic dirijat.Proprietile superioare ale aliajelor metalice se obin n urma unor procese de tratament termic sau termochimic, care confer o anumit structur aliajului; rezult materiale cu compoziie chimic i structur dirijat.Prin tehnicile de cretere a monocristalelor (eliminarea defectelor intercristaline) se obin performane deosebite (rezisten mecanic crescut peste un ordin de mrime); rezult materiale cu compoziie chimic i structur dirijate, fr defecte intercristaline.

OBIECTIVUL URMTOR: MATERIALUL PERFECT (materiale cu compoziie chimic i structur perfecte)

SCHEMA LOGIC DE OBINERE A MATERIALELOR METALICE(Ghe. Amza, .a. Tehnologia materialelor)

2.2 CLASIFICAREA METALELOR I ALIAJELOR METALICEDin cele 109 elemente descoperite, aproximativ 71 sunt considerate metale, 4 sunt semimetale (germaniu, staniu, stibiu, bismut), iar restul sunt nemetale sau metaloizi. Limita dintre metaloizi si semimetale este convenional, deoarece proprietile metalice scad treptat, formndu-se aa numitele serii de tranziie.Materialele metalice cuprind totalitatea metalelor i aliajelor care prezint nsuirile mecanice ca: conductivitate electric i termic, opacitate, luciu metalic, rezisten mecanic i plasticitate i se clasific n funcie de compoziia chimic.Aliajele sunt materiale formate din doi sau mai muli componeni: un metal de baz preponderent i ca elemente de aliere, metale, semimetale sau nemetale.Din metale i aliaje se obin, prin procedee metalurgice prelucrtoare, produse metalice, semifabricate i piese finite, caracterizate de o anumit compoziie chimic, structur, stare de tensiuni i anumite proprieti.

CLASIFICAREA MATERIALELOR METALICE

2.3 PROPRIETILE METALELOR I ALIAJELORAsupra proprietilor materialelor o influen major o are natura i mrimea particulelor participante la formarea structurii materialelor. Dup natura i mrimea particulelor distingem: structura atomic, cristalin, macroscopic i microscopic, proprietile materialelor fiind o expresie exterioar a structurii. Proprietile materialelor metalice pot fi modificate prin aliere, aciuni termice i mecanice care afecteaz structura cristalin i microscopic.Clasificarea raional a materialelor metalice n vederea utilizrii raionale n sisteme tehnice are la baz urmtoarele criterii: tipul i structura materialului (compoziia chimic, tipul legturilor interne i microstructura); solicitrile n timpul utilizrii i parametrii acestora (comportarea materialelor la diverse solicitri i utilizri tehnico-funcionale); mecanismele de deteriorare a integritii materialului, proprietilor acestuia, formei elementelor constructive care pot leza funcionarea sistemelor tehnice; tehnicile i metodele de msur, testare i studiu ale materialelor, elementelor de construcie i construciilor; tehnicile i metodele de alegere a materialelor corespunztor utilizrii acestora innd cont de cerinele tehnico-funcionale.

CLASIFICAREA PROPRIETILOR METALELOR I ALIAJELOR

I. Proprietatile Fizice : a.) Culoarea - variaza de la cenusiu-inchis la alb stralucitor . Exceptie fac Cu,Al si aliajele lor,care au culoarea roscata sau galbena. b.) Luciul metalic - apare la taietura proaspata si se accentueaza prin lustruire.Exceptie fac metalele nobile. c.) Densitatea unui material este masa unitatii sale de volum. d.) Fuzibilitatea proprietatea de a se topi la anumite temperature. e.) Dilatarea termica - proprietatea meterialelor de a-si mari dimensiunile la cresterea temperaturii. f.) Conductibilitatea termica - proprietatea materialelor de a permite trecerea caldurii prin ele. g.) Conductibilitatea electrica - proprietatea materialelor de a conduce curentul electric. h.) Rezistenta la coroziune - proprietatea materialelor de a rezista la actiunea de degradare lenta sub actiunea agentilor chimici din mediul inconjurator. i.) Magnetismul - proprietatea materialelor de a atrage materiale feroase.PROPRIETI FIZICE

II. Proprietatile Mecanice : a.) Elasticitatea-propritatea materialului de a-si schimba forma sub actiunea unor forte exterioare si de a revenii la forma initiala dupa ce acestea nu mai actioneaza. b.)Plasticitatea-proprietatea materialelor de a-si schimba forma sub actiunea unor forte exterioare si de a ramane deformat dup ace acestea nu mai actioneaza. c.)Duritatea-proprietatea materialului de a se opune patrunderii uni corp strain mai tare decat el care tinde sa le deformeze suprafata. d.)Rezistenta-proprietatea materialelor de a se opune deformarii sau ruperii sub actiunea unor forte exterioare. e.)Rezilienta-proprietatea materialelor de a rezista la socuri. PROPRIETI MECANICE

PROPRIETI TEHNOLOGICEIII. Proprietatile Tehnologice : a.) Capacitatea de turnare (turnabilitatea) - proprietatea de a curge si a umple golurile formei in care s-a turnat. b.) Forjabilitatea - proprietatea materialelor de a se deforma plastic , la cald sau la rece,prin lovire sau presare. c.) Prelucrabilitatea - proprietatea materialelor de a se prelucra prin aschiere :gaurire,strunjire,frezare etc. d.) Maleabilitatea - proprietatea materialelor de a putea fi prelucrate in foi subtiri,prin procedeul numit laminare. e.) Ductilitatea - proprietatea materialelor de a putea fi trase in fire foarte subtiri,prin procedeul numit trefilare. f.) Sudabilitatea - proprietatea materialelor metalice de a se imbina prin topire sau prin presare.

PROPRIETI CHIMICEIV. Proprietile chimice

Reprezint proprietatea materialelor metalice de a rezista la aciunea diferiilor ageni externi: atmosferici, substane chimice, temperaturi nalte.Rezistena la coroziune proprietatea materialelor metalice de a rezista la atacul substanelor chimice: acizi, baze, sruriRefractaritatea proprietatea materialelor metalice de a rezista la temperaturi nalte, respectiv de a-i menine aceleai proprieti la temperaturi nalte