MARFURI METALICE

  • View
    21

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of MARFURI METALICE

MRFURI METALICE.

1.1 Proprietile metalelorIn timpul utilizrii lor, mrfurile metalice sunt supuse la solicitri mecanice, termice i, totodat, sufer aciunea unor factori chimici. De asemenea, o serie de proprieti ale metalelor i aliajelor acestora, precum culoarea sau luciul, contribuie la aspectul i estetica produsului, iar altele, cum sunt densitatea i greutatea specific la stabilirea greutii acestora.Cunoaterea proprietilor metalelor i aliajelor acestora ofer posibilitatea utilizrii lor ca materii prime corespunztoare destinaiilor date, explicrii tiinifice a indicatorilor de calitate ai produselor i ndeplinirii funciilor pentru care acestea au fost create.Proprietile metalelor pot fi clasificate n urmtoarele patru grupe: proprieti fizice proprieti mecanice proprieti tehnologice proprieti chimice.1.1.1 Proprieti fiziceStarea de agregare. La temperatura mediului ambiant toate metalele, cu excepia mercurului, se gsesc n stare solid, deci au form i volum propriu.Culoarea. Este dat de radiaiile din spectrul vizibil care sunt reflectate de suprafaa acestora. Cele mai multe metale reflect aproape toate radiaiile spectrului vizibil i de aceea ele au o culoare alb-cenuie. Unele metale precum cuprul, aurul etc. i aliaje precum alama sau bronzul, absorbind o parte din radiaiile spectrului vizibil (n domeniul albastru n cazul cuprului, respectiv n domeniul verde n cazul aurului, alamei sau bronzului), apar colorate. Astfel, unele metale sunt slab colorate, cum este cazul plumbului de culoare cenuie-albastr sau al bismutului ce se prezint slab roiatic, iar altele sunt intens colorate, ca de exemplu cuprul de culoare roiatic sau aurul de culoare galben. Prin alierea metalelor se poate obine o gam mai larg de culori. Astfel, n cazul aurului aliajul coninnd 78,5% aur i 21,5% aluminiu este violet-purpuriu, aliajul cu zinc este albastru, celcu cadmiu este roz, cel cu potasiu este verde-msliniu sau violet (dup coninutul n potasiu), aliajul cu rubidiu este verde nchis, iar cel cu paladm (20%) are culoarea alb.Luciul. Este o proprietate specific metalelor, care influeneaz direct aspectul produselor. n timp, datorit fenomenului de coroziune, pe suprafaa metalelor se formeaz compui chimici (de regul oxizi sau sulfuri) care afecteaz luciul. wStructura metalelor. n stare solid metalele au o structur cristalina. Din multitudinea structurilor cristaline care pot fi ntlnite, cele caracteristice metalelor sunt foarte puine. Majoritatea metalelor cristalizeaz ntr-unul din urmtoarele sisteme: . reeaua cubic compact (cu fee centrate) prezentat n figura 1.1a, ncare cristalizeaz cromul, wolframul i molibdenul. . reeaua cubic centrat intern (cu volum centrat) specific aluminiului,nichelului, cuprului, argintului, aurului i platinei (fig. 1.1b). reeaua hexagonal compact, prezentat n figura 1.1c in carecristalizeaz titanul, zincul, iridiul i zirconiul.

Dintre cele 65 de metale ale cror structuri au fost determinate, 45 cristalizeaz cu structuri compacte, cubice sau hexagonale, 15 au structuri cubice centrate intern i numai 5 (manganul, galiul, mdml, stamul i mercurul) au structuri cristaline diferite de cele trei tipuri curente.Numeroase metale sunt polimorfe, adic cristalizeaz, pe diferite intervale de temperatur, n una sau alta din cele trei forme cristaline obinuite Astfel fierul cristalizeaz n trei forme polimorfe: forma a, cu reea cubic centrat intern, stabil pn la 906C, forma y - cubica compact, stabil ntre 906C i 1401C i forma 5, din nou cubic centrataintern, stabil de la 1401C pn la punctul de topire (1536C). Aa-numita form p\ stabil ntre 769C (punctul Curie) i 906C, nu se deosebete din punct de vedere cristalografie de forma a, dar nu este feromagnetic.Sistemul de cristalizare influeneaz, alturi de ali factori precum: concentraia i tipul impuritilor existente n metal, temperatura i durata de nclzire, viteza de rcire etc, dimensiunea grunilor cristalini. Forma i dimensiunea acestora prezint importan, deoarece influeneaz unele dintre proprietile mecanice ale metalelor. Astfel, metalele cu o structur fin (datorat microcristalelor) posed proprieti mecanice mai bune comparativ cu cele cu o structur grosier (datorat macrocristalelor).Densitatea (p) unui metal sau aliaj omogen se definete ca masa coninut n unitatea de volum. Unitatea de msur uzual pentru densitate este g/cm3. Din punct de vedere al densitii lor, metalele se pot clasifica n: metale uoare, avnd densiti de pn la 5 g/cm3, exemplu n acest sens fiind aluminiul (pAi=2,7 g/cm ). metale grele, la care densitatea este cuprins ntre 5-10 g/cm3, ca de exemplu cromul (pcr=6,92 g/cm3), zincul (pzn=7,l g/cm3), fierul (pFe=7,86g/cm3), cuprul (pCu=7,9 - 8,95 g/cm3), nichelul (pNi=8,9 g/cm3) m etale foarte grele, cu densiti care depesc 10 g/cm , cum sunt de exemplu argintul (pAg=10,3 g/cmJ), plumbul (ppb^l 1,32 g/cm3), paladiul (ppd=ll,9 g/cm3), aurul (pAu=19,2 g/cm3), wolframul (pw=19,35 g/cm3), platina (pPt=21,4 g/cm3).Densitatea relativ (pr) a unui metal sau aliaj este dat de raportul dintre densitatea sa i cea a apei i este o mrime adimensional.Cunoaterea densitii permite calcularea corect a masei produselor plecnd de la dimensiunile acestora i invers.Temperatura de topire este temperatura la care metalul sau aliajul trece din starea solid n starea lichid, la presiunea atmosferic. Cunoaterea temperaturii de topire este necesar pentru alegerea metalelor n funcie de regimul de lucru i de locurile n care vor fi ntrebuinate. Uneori este necesar un metal care s se topeasc uor (sigurane fuzibile, aliaje pentru lipit) alteori un metal care s reziste la temperaturi ridicate (filamentele lmpilor electrice). Dintre metalele uzuale, punctul de topire cel mai cobort l are staniul (232 C), urmat de plumb (327 C) i zinc (419C). Cea mai ridicat temperatur de topire este cea a wolframului (3380 C), urmat de tantal (3000 C), molibden (2622 C) i iridiu (2454 C). Temperatura de topire intereseaz i n procesul de extragere a metalului, precum i la prelucrarea prin turnare, fiecare metal avnd otemperatur optim de turnare.Dilatabilitatea este proprietatea metalelor de a-i mri lungimea i volumul prin nclzire. Fenomenul invers, adic micorarea lungimii sau volumului prin rcire, se numete contracie. Dilatarea n lungime este ntlnit la produsele la care lungimea este mult mai mare dect celelalte dou dimensiuni (lime i nlime), iar dilatarea n volum este specific produselor la care cele trei dimensiuni sunt de valori apropiate. In funcie de tipul dilatrii (n lungime sau n volum) pot f definii urmtorii doi coeficieni: coeficientul de dilatare liniar a, care indic variaia relativ a lungimii ce se nregistreaz la variaia temperaturii cu un grad:

n care:1 - lungimea produsuluiAl - variaia lungimiiA0 - variaia temperaturii coeficientul de dilatare n volum fi reprezint variaia relativ a volumului nregistrat ca urmare a variaiei temperaturii cu un grad:V A0' LC_n care:V - volumul produsuluiAV - variaia volumuluiA@ - variaia temperaturii.Coeficientul de dilatare difer de la un metal sau aliaj la altul. De exemplu, oelul are coeficientul de dilatare 1,2-IO"5 1/C, cuprul 1,7-IO"5 1/C alama l,8-10"51/C iar aluminiul coeficientul de dilatare 2,310"51/C.Cunoaterea coeficientului de dilatare este foarte important n construcia de maini, a instrumentelor de precizie, la execuia construciilor metalice. De exemplu, la ceasuri, cronometre, ublere, micrometre se utilizeaz aliaje cu coeficient de dilatare ct mai mic. Un astfel de aliaj este cel numit invar (oel aliat cu 35 - 37% Ni, 0,5% Cr, 0,5% Mn), care este caracterizat de un coeficient de dilatare de 0,15-IO"5 1/C.Conductibilitatea termic este proprietatea metalelor i aliajelor de a putea fi strbtute de un flux de cldur sub aciunea unei diferene detemperatur. Ea se exprim de regul prin intermediul conductivitii termice X:

n care:Q - cantitatea de cldur transferatS - suprafaa prin care are loc transferul de cldurt - durata transferului de cldurA - variaia temperaturiiAl - distana pe care are loc transferul de cldur.Metalele cele mai bune conductoare de cldur sunt argintul, cuprul, aurul i aluminiul. Dac prin convenie am considera conductivitatea termic a argintului 100, atunci cea a cuprului este 90, a aluminiului 27, a fierului 15, a plumbului 12, iar a mercurului 2.Cunoaterea conductivitii termice este necesar pentru corecta alegere a metalelor i aliajelor din care se produc radiatoarele (caloriferele), ochiurile mainilor de gtit, evaporatoarele i condensatoarele frigiderelor i congelatoarelor etc.Conductibilitatea electric este proprietatea metalelor i aliajelor de a putea fi strbtute de un curent electric sub aciunea unei tensiuni electrice. Mrimea asociat acestei proprieti este conductivitatea electric y definit de relaia:

n care:1 - lungimeaR - rezistena electricS - suprafaa prin care trece curentul electric.Mult mai des este folosit n practic mrimea invers conductivitii electrice i anume rezitivitatea electric (p):

Cea mai bun conductivitate electric o au argintul, cuprul, aurul ialuminiul. Dac se consider, prin convenie, conductivitatea argintului 100, conductivitatea cuprului este 94, a aluminiului 55, iar a fierului 2. De aceea, argintul, cuprul i aluminiul sunt utilizate la producerea conductoarelor pentru transportul energiei electrice.Metalele n stare pur conduc mai bine curentul electric dect cele care conin impuriti sau care sunt aliate cu alte metale. Unele aliaje, avnd o rezistivitate ridicat, sunt folosite la producerea rezistenelor electrice pentru aparate electrocasnice (plite electrice, reouri, fiare de clcat etc.) i a celor bobinate folosite n electronic.Cunoaterea rezistivitii i a conductivitii electrice prezint importan pentru metalele i aliajele folosite n industria electrotehnic i electronic.Proprieti magnetice. Toat