5. OELURI PENTRU CONSTRUCII

Oelurile pentru construcii constituie cea mai larg gam de oeluri, date fiind domeniile foarte variate de utilizare, fiecare domeniu fiind caracterizat prin solicitri specifice (statice, dinamice simple sau alternative, de uzur etc.). Stabilirea cu precizie a mrcii i prelucrrilor plastice i termice pentru asemenea oeluri, n vederea comportrii satisfctoare n serviciu, cere cunoaterea solicitrilor statice i dinamice, condiiile de lucru concrete, pentru a putea stabili forma, dimensiunile i starea suprafeei pe care trebuie s le aib piesa. n mod simplificat, aceste oeluri se pot clasifica n: oeluri de uz general i oeluri speciale. Oelurile de uz general snt de regul folosite n construcii mecanice pentru piese cu solicitri moderate sau care pot fi nlocuite uor n caz de uzur i nu pericliteaz folosirea utilajului, n majoritatea cazurilor ns, oelurile de construcii snt oeluri aliate, de calitate, asigurnd rezistena necesar solicitrilor la care lucreaz i totodat dnd posibilitatea micorrii gabaritelor si deci a consumului de oel i indirect i a consumului de energie. n general, oelurile de construcie snt utilizate la temperatura ambiant, ns snt destul de numeroase situaiile n care, piesele confecionate din aceste oeluri, lucreaz la temperaturi sub 0C sau la cteva zeci sau sute de grade peste 0C. Cum, de regul, aceste oeluri snt tratate termic, trebuie asigurat structura care s asigure rezistenele necesare n condiiile de folosire. De aceea, oelurile de construcie snt n mare parte aliate (slab, mijlociu i bogat aliate), suportnd n multiplele trepte de prelucrare prin deformare plastic i mecanic tratamente termice intermediare si finale^, . ,...(,^ , ..-.^.,,,.-...^.. .,., , tr:> n' :! ceea ce, dz pentru relaia (5.10) conduce la relaia e, = m. (5.11) Analizndu-se forma curbei dat de ecuaia (5.10) se constat c ea d o valoare a lui m apropiat ns nu exact. Reprezentarea foarte exact este dat de dou curbe parabolice succesive. Pn la un punct numit de tranziie corespunztor alungirii s t _. l />. m /^ 1 1\

p.V'

- . s .- ,, - f .

, ( * , ; , < J < T Q ~ r w s

,* ..v . -^

^ j j.i^

20

dup care este valabil relaia G = c' + bzn . 0 (5.13) Corespondena dintre datele experimentale i cele obinute cu rela iile (5.12) i (5.13) este mai bun. Faptul c punctul de tranziie e ( corespunde la o modificare a meca nismului fizic al procesului de ecruisare, ca urmare a prezenei elemen telor de aliere (de aceea este necesar studierea influenei fiecrui element n parte), precum i a impuritilor, determin necesitat ea studierii am nunite a procesului de elaborare. Calitatea unui oel se poate aprecia i dup rezilien. Comparnd reziliena unui oel de construcie cu grad de puritate dat, ns tratat termic pentru stri de duritate diferite, se constat c dispersia valorilor acesteia este mai mare cnd oelul este tratat termic pn la duriti mai mari. Deci starea n care este tratat oelul are mare influen asupra constanei proprietilor de deformare la rece.5.2.2. CARACTERISTICI TEHNOLOGICE PENTRU TRATAMENTUL TERMIC

Din punctul de vedere al tratamentului termic, oelurile de construc ie se mpart n dou clase: oeluri pentru tratament termic n toat masa (oeluri de mbuntire) i oeluri pentru tratament termic (sau. termochimic) n stratul superficial, (oeluri de cementare). 5.2.2.1. Oeluri de mbuntire

-

Aceast gam de oeluri constituie cea mai mare parte din oeluriledestinate construciei de maini, deoarece din acestea se produc piesele care trebuie s preia eforturi mari, deci care trebuie s fie robuste, cu seciuni uneori impresionante (de exemplu, arbori de turbin, arbori cotii .a.), ns i de seciuni mici, care trebuie s fac fa unor solici tri pretenioase. Oelurile cele mai solicitate, din aceast categorie, snt nealiate i aliate, cu carbonul cuprins ntre 0,25% i 0,65% (de regul 0,300,55%), ns nu snt excluse, pentru tenaciti ridicate, nici oe lurile cu coninut sczut de carbon de tipul celor de cementare (deexemplu, pentru cabluri, resorturi de seciuni mici, profil pentru beton precomprimat) sau, n cazuri speciale, oelurile foarte dure, ca cele de rulmeni sau oelurile de tipul celor care se durific prin ecruisare(oeluri manganoase) sau prin precipitare (oel maraging). 21

La aceste oeluri, de prim importan este clibilitate privit sub dou aspecte: intensitatea de durificare, care exprim posibilitatea maxim de durificare i adncimea de ptrundere a stratului clit, puse n eviden de variaia duritii de la margine spre centrul piesei. Aceste dou aspecte snt puse n eviden de curbele Jominy (fig. 5.8). nceputul curbei, care pe axa abscisei indic duritatea maxim atins, pentru un anumit coninut de carbon (fig. 5.9), indiferent de coninutul elementelor de aliere, reprezint intensitatea de durificare, iar panta curbei ptrunderea clirii. Ptrunderea clirii este cu att mai mare cu ct viteza critic de clire este mai mic. Viteza critic de clire se micoreaz (deci ptrunderea clirii mrit) prin creterea coninutului de carbon (pn la 0,9%), prin creterea mrimii gruntelui de austenit, prin aliere. Influena elementelor de aliere se manifest prin efectul pe care-1 au asupra stabilitii austenitei la cotul perlitic (conform diagramei TTT). Clirea n toat masa oelului la oelurile nealiate d rezultate bune numai la piese de seciune mic. Pentru mrirea adncimii de clire se poate face microaliere cu bor, care are efect la adaosuri de 0,0005 0,003%, prin faptul c ntrzie transformarea perlitic fr s deplaseze

Distana de la cof Iu/ rrit [mm] Fig. 5.S. Variaia duritii epruvetei rcite frontal. 70

0.1 0,2 0,3 0, -[C],)+ 1,14 < Si> + 0,29TI

(< Mn> - [Mn],) +

+ 1,29 (< P > - [P],) + (0,29 x 0,12 + 0,30 x 0,88) Fe wMo( +jr

+ 0,46 (< Cr > - [Cr],) + ... + -i-- (< Me>- [Me],) + 0[&m]< (5.14)iMe

n care se consider c siliciul se oxideaz complet (pn la urme) la topire, iar fierul 12% la FeO i 88% la Fe 2O3. M este necesarul de oxigen stoechiometric pentru oxidarea unui atom de element Me conform reaciei de oxidare direct n sistemul eterogen ncrctur metalicatmosfer m < Me > + A {02 } 5 < Me mO > + Q, (5.15)

respectiv de oxigen provenit din FeO n cazul reaciei de oxidare indirect n sistemul eterogen baie metalic n formare zgur atmosfer ?[Me] + [FeO] [Fe]-f [MemO] + (?. 31 , (5.16)

Pentru a determina oxigenul rmas n soluie n baia metalic la terminarea topirii 0[jmy se poate lua n considerare relaiile de tipul 16 0,0124 + 0,05 [C],Ut bmV = - - ' P1

')

72 sau(

[C], (5.18)

= -/_+g 2(FeO) -f- ,

n care:/, g, h snt'indici de corelaie calculai n funcie de bazicitatea zgurei, relaii citate n literatura de specialitate [H, 12, 13], dar care pot fi aplicate mai ales la bi metalice nealiate la topire. Valoarea termenilor cantitii de oxigen disponibil pn la topire z