of 18/18

Metale şi Aliaje

  • View
    177

  • Download
    14

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Metale şi Aliaje. Fizica este tăişul care ajunge la esenţa naturii. Focul, spadă arzândă, este tăişul cu care omul, acum 7000 de ani, a pătruns dincolo de structura vizibilă a materiei. - PowerPoint PPT Presentation

Text of Metale şi Aliaje

  • Fizica este tiul care ajunge la esena naturii. Focul, spad arznd, este tiul cu care omul, acum 7000 de ani,a ptruns dincolo de structura vizibil a materiei.

  • Acum 7000 de ani n Persia i Afganistan a nceput extragerea cuprului din minereu. Malachitul ( carbonat bazic de cupru Cu2 (OH)2CO3 ) era aruncat n foc i din el se scurgea cuprul. (Din fericire procesul de extracie are loc la o temperatur modest.)Se tia c ceea ce se scurge este cupru pentru c acesta mpreun cu aurul face parte dintre puinele metale care se gsesc n stare nativ.

  • Dintr-o dat omul avea la dispoziie un material care putea fi modelat ntr-un instrument, un ornament, un vas.

  • Cuprul are un singur defect: este un metal moale. Cnd o bar de cupru este ntins aceasta se rupe.

  • Cuprul pur, la fel ca orice metal este format din straturi de microcristale. Microcristalele (n care atomii sunt dispui ntr-o reea ordonat) alunec unul fa de altul pn ce se produce o ruptur. Atunci cnd bara de cupru ncepe s prezinte cea mai mic ruptur la nivel microscopic, aceasta se propag datorit alunecrii interne a microcristalelor.

  • Evident c fierarul de acum 6000 de ani nu gndea aa.El doar observa c instrumentele din cupru sunt prea moi pentru a avea un ti. Problema care i-o punea era s gseasc un metal suficient de tare ca s fabrice o lam tioas.

  • n termeni moderni un asemenea material putea fi gsit astfel:Cuprul era moale pentru c straturile de microcristale alunec.Cuprul poate fi ntrit prin batere, microcristalele mari sunt frmiate, devin rugoase la suprafaa lor i frecarea dintre ele crete. Prin urmare dac se introduc nite impuriti n cupru care s fac microcristalele mai rugoase aceasta ar putea opri alunecarea intern.ntr-un aliaj cristalele sunt mai rigide deoarece atomii nu sunt de acelai fel. Aceast cunoatere legat de proprietile speciale ale aliajelor plecnd de la structura atomic am dobndit-o de-abia n ultimii 50 de ani.Defectul nu se mai propag!

  • Fierarii antici, prin noroc sau prin experimentare au obinut acelai rspuns: cnd se adaug la cupru un metal mai moale, plumbul, se obine un aliaj mai tare i mai dur dect ambele metale: BRONZUL. Din fericire n Lumea Veche minereurile de plumb se afl alturi de cele de cupru.Bronzul este mai greu i are temperatura de topire mai mic dect cuprul. Aceasta a permis procesul de TURNARE a bronzului n forme.

  • Pasul urmtor n evoluia cunoaterii umane s-a fcut odat cu descoperirea fierului. La nceput, ca i cuprul, fierul a fost gsit n forma sa nativ, n meteorii, de aici i numele sumerian pentru fier metal din ceruri. Uneori acest fier nativ era i magnetizat, atrgnd pilitura de fier. Ulterior, chinezii aveau s foloseasc magneii n geomanie.

  • Extragerea fierului din minereu a fost o descoperire mult mai trzie.Folosirea fierului n instrumente este anterioar anului 2500 .C.Un instrument de fier a fost gsit n priamidele egiptene.

  • Perioada de glorie a fierului, la fel cum s-a ntmplat cu cuprul, s-a produs odat cu descoperirea aliajului de fier cu carbonul: oelul.n 1000 .C. oelul este produs n India i avea s fie vndut sub forma preioaselor sbii din Damasc. Secretul fabricaiei avea s fie att de bine pstrat (mai bine zis dificultatea fabricaiei) nct de-abia n sec. XVIII oelul avea s fie produs pe scar larg.

  • Fabricarea sabiilor de Damasc era nconjurat de ritual i pentru asta exista un motivaie evident. Atunci cnd cunoaterea nu se transmitea pe cale scris, cnd nu exista nimic de genul unei formule chimice, bineneles c era necesar un ceremonial precis care s fixeze secvena operaiilor astfel nct acestea s fie memorate ct mai exact.

  • n Japonia, ritualul fabricrii sabiei de samurai dateaz din anul 800. Astzi mai triete maestrul Getsu care este un descendent direct al maestrului de sbii Masamune care a perfecionat acest proces n sec. XIII pentru a-i alunga pe mongoli. n acea perioad mongolii ncercau s cucereasc Japonia prin China sub comanda nepotului lui Gingis Han, cunoscutul Kublai Han.

  • De ce fabricarea oelului era att de dificil?Fierul (i la fel oelul) este o descoperire mai trzie deoarece n fiecare etap a fabricrii sale necesit mai mult cldur dect cuprul.Punctul de topire Fe-1500C, Cu-1000C.Att la tratamentul termic ct i la elementele adugate, oelul este un material infinit mai delicat dect bronzul. Variaii mai mici de 1% n concentraia carbonului modific apreciabil duritatea oelului. bccfcchcp

  • Iar o sabie de samurai trebuia s combine dou proprieti diferite i incombatibile ale materialelor. Trebuie s fie flexibil i n acelai timp dur. Aceste proprieti nu pot fi coninute n acelai material, dect dac este format din straturi. Bucata iniial de oel este tiat i dublat n mod repetat realiznd o mulime de suprafee interne. Sabia fabricat de Getsu este dublat de 15 ori. Asta nseamn c numrul de straturi din oel este 215=30.000. Fiecare strat trebuie unit cu urmtorul, fiecare avnd alte proprieti. Este ca i cum am uni flexibilitatea cauciucului cu duritatea sticlei. Iar sabia este un sandwich imens a celor dou proprieti.

  • n ultima etap, sabia este acoperit cu argil de diferite grosimi, astfel nct cnd este nclzit i introdus n ap s se poat rci cu viteze diferite. Temperatura oelului n acest moment final trebuie tiut precis, dar cum se putea face ntr-o civilizaie n care nu se cunotea msurarea temperaturii? Practica era ca sabia s fie nclzit pn ce strlucea precum soarele la rsrit. Acest procedeu avea s fie folosit i n Europa pn n sec XVIII cnd se determina temperatura dup culoare: aurie, purpurie sau albstruie.

  • Punctul culminant consta n rcire, care ntrea sabia i fixa diferitele proprieti n interior. Diferitele rate de rcire produceau diferite forme i mrimi ale microcristalelor: mari, netede la captul flexibil al sabiei i mici, iregulare la ti.Proprietile cauciucului i sticlei erau n final unite n sabia terminat!