SIM Indrumator 2

8/15/2019 SIM Indrumator 2

1/100

PREFAŢĂ

În stadiul actual al dezvoltării tehnice se impune utilizarea unor materiale noi, cu proprietăţi mecanice, fizice, chimice şi tehnologice, superioare celor cunoscute, în vederea ridicării performanţelor mecanice,rezistenţei la coroziune, a fiabilităţii, a protecţiei mediului, cu preţ de cost

scăzut al pieselor, maşinilor şi instalaţiilor industriale.O necesitate pentru atingerea acestor deziderate este cunoaşterea

structurii materialelor, a proprietăţilor mecanice şi tehnologice care derivădin structura lor, a modului de influenţare a transformării structuriimaterialelor pentru a obţine proprietăţile tehnice dorite.

Progresele realizate la ora actuală în industria electronică,aerospaţială, navală, astronautică, automobilelor, construcţii de maşini,

industria chimică etc., se datorează implementării noilor materiale cu proprietăţi superioare faţă de materialele clasice cunoscute.

Obiectul prezentei lucrări îl constituie completarea cunoştinţelor predate la cursul de “tiinţa şi ingineria materialelor!, av"nd ca scop stabilirea unor corelaţii între structura materialului şi proprietăţileacestuia, în vederea alegerii şi utilizării eficiente a materialelor la

proiectarea pieselor şi instalaţiilor industriale. În cele şapte lucrări sunt prezentate noţiuni teoretice şi practice

privind structura materialelor metalice, modul de analiză a structuriiacestora, scara la care se cercetează structura materialelor, e#emple

practice de structuri a celor mai utilizate materiale metalice în industrie şi simbolizarea acestora.

Îndrumătorul se adresează studenţilor de la facultăţile cu profil mecanic , în mod direct specializărilor care au prevăzute în $işa disciplinei%& ore de laborator.

'ucrările prezentate sunt în concordanţă cu $işa disciplinei ,,tiinţa şi (ngineria materialelor), studenţii vor lua cuno tin ă cu metodologiaș ț cercetării structurii materialelor şi în special cu modul de cercetare a

structurii celor mai utilizate materiale în construcţia de maşini* oţeluricarbon, oţeluri aliate, fonte cenuşii, alia+e pe bază de cupru alame şibronzuri- şi alia+e pe bază aluminiu.

Autorii

1


2/100

CUPRINS

PREFAŢĂ......................................................................................................1Cuprins..........................................................................................................3

Instrucţiuni de protecţie a muncii şi de pa! contra incendii"or #n"a$oratoru" de %&tiinţa şi In'ineria (ateria"e"or)....................................*Cercetarea macroscopic! şi microscopic! a materia"e"or.......................13

1.1. Cercetarea macroscopică...................................................................13

1.1.1. Principiul şi scopul lucrării............................................................13

1.1.2. Analiza macroscopică pe suprafeţe nepregătite.............................13

1.1.3. Analiza macroscopică pe suprafeţe pregătite.................................18

1.2. Modul de lucru...................................................................................22

Cercetarea microscopic! a materia"e"or şi pre'!tirea pro$e"or

meta"o'ra+ice...............................................................................................,32.1. Scopul lucrării....................................................................................23

2.2 Cercetarea microscopică.....................................................................23

2.2.2. Microscopul metalografic optic.....................................................23

2.2.3. Caracteristicile microscopului optic utilizat n metalografie.......3!8

2.2.". Microscopul de cercetare MC#2....................................................3!

2.2.$. %tilizarea microscopului optic metalografic..................................31

2.3. Pregătirea pro&elor metalografice.....................................................33

2.3.1. Prele'area pro&elor........................................................................332.3.2. Pregătirea suprafeţei de e(aminat..................................................3$

2.3.3. Atacul metalografic )de'eloparea structurii*.................................3+

2.". Modul de lucru..................................................................................."!

Constituen ii meta"o'ra+ici i cur$a de r!cire a FEț ș ................................-13.1 Constituen ii metalograficiț ................................................................."1

3.2. ,azele................................................................................................."1

3.2.1.Metalul pur......................................................................................"1

3.2.2. Soluţiile solide..............................................................................."3

3.2.3. Compu ii c-imici i compu i intermetaliciș ș ș ...................................""

2


3/100

3.3 Agregatul cristalin sau amestecul mecanic........................................."$

3." ncluziunile nemetalice......................................................................."/

3.$. Cur&a de răcire a ,ierului.................................................................."/

3.0. Modul de lucru...................................................................................$!

ia'rama Fe/C i structura o e"uri"or car$onș ț .........................................01".1. iagrama ,e#C..................................................................................$1

".1.1. Cur&e importante n diagrama ,e#,e3C.........................................$3

".1.2. Puncte importante n diagrama ,e#,e3C........................................$"

".1.3. Constituenţii diagramei ,e#,e3C....................................................$$

".2. Structura oţelurilor car&on şi sim&olizarea lor..................................$/

".2.1. Structura oţelurilor car&on.............................................................$/

".2.2. Sim&olizarea oţelurilor car&on.......................................................0!

".3. Modul de lucru...................................................................................0"Studiu" structurii o e"uri"or a"iate i a +onte"or cenu iiț ș ș ...........................0

$.1. elurile aliateț ...................................................................................0$

$.2 Sim&olizarea o elurilor aliateț ..............................................................00

$.2.1 Sim&olizarea oţelurilor aliate de car&urare )cementare*..............0/

$.2.2 Sim&olizarea oţelurilor aliate de călire şi re'enire.......................08

$.2.3 Sim&olizarea oţelurilor nalt aliate...............................................08

$.2." Sim&olizarea oţelurilor aliate pentru scule ..................................0+

$.3 Structura fontelor cenuşii şi sim&olizarea lor...................................../!$.3.1 Structura fontelor cenu iiș ................................................................/!

$.3.2 Sim&olizarea fontelor cenu iiș ........................................................./"

$.". Modul de lucru.................................................................................../"

Studiu" constituen i"or a"ia2e"or pe $a! de cupruț ...................................*00.1. Structura aliaelor Cu#4n )alamelor*................................................./$

0.2. Structura aliaelor Cu#Sn )&ronzurilor*............................................../8

0.3 Sim&olizarea alamelor si &ronzurilor..................................................81

0.3.1 Sim&olizarea alamelor ...................................................................810.3.2. Sim&olizarea &ronzurilor...............................................................83

3


4/100

0.". Modul de lucru...................................................................................8"

Studiu" constituen i"or a"ia2e"or pe $a! de a"uminiuț .............................-/.1.iagrame de ec-ili&ru........................................................................8"

/.2.Sim&olizarea aliaelor pe &ază de Al..................................................88

/.3. Modul de lucru...................................................................................+!ANE4A 1.....................................................................................................51

A. 5eacti'i utilizaţi n analiza macroscopică...........................................+1

6. 5eacti'i de atac electrolitic..................................................................+3

ANE4A ,.....................................................................................................5-5eacti'i de atac pentru analiza microscopică...........................................+"

A. 5eacti'i pentru e(aminare microscopică a fontelor oţelurile car&on şioţelurile sla& aliate................................................................................+"

6* 5eacti'i pentru e(aminarea microscopică a oţelurilor &ogat aliate.....+$

C*. 5eacti'i pentru e(aminarea microscopică a aliaelor neferoase........+0

* 5eacti'i de atac electrolitic.................................................................+/

6i$"io'ra+ie..................................................................................................5

"


5/100

$


6/100

INS7RUCŢIUNI E PR87ECŢIE A (UNCII &I E PA9Ă

C8N7RA INCENII:8R ;N :A68RA78RU: E%&7IINŢA &I ;N


7/100

numele studenţilor a cadrului care a efectuat instructaul precum şi data

efectuării instructaului.

7n interiorul la&oratorului se cere o disciplină şi o seriozitate ma(imă

din partea studenţilor interzic9ndu#se cu precădere oaca şi dezordinea.

Accesul şi prezenţa studenţilor n la&orator se face numai n prezenţa

cadrului didactic. Pe parcursul desfăşurării lucrărilor cadrul didactic nu are

'oie să lase studenţii nesupra'eg-eaţi n la&orator.

:a prima 'edere la&oratorul de = ?tiinţa şi ingineria materialelor>

pare să nu prezinte pericol pentru sănătatea şi 'iaţa omului dar analiz9nd

mai n profunzime lucrurile se 'a constata că astfel de pericole e(istă şi ele

tre&uiesc pre'enite.

Astfel studenţii tre&uie să fie atenţi la pardoseală )să constate

e(istenţa sau nu a lic-idelor a su&atanţelor grase * pentru e'itarea

pericolului de alunecare să fie atenţi la colţurile meselor pentru e'itarea

contuziilor şi a pro'ocării de plăgi tăiate.

Aparatele sunt alimentate de la reţea cu tensiunea de 22!@ cu

e(cepţia polizorului care este alimentat de la reţea de 38!@.

eoarece = la cap.2 =(ecutantul> art.8

spune căB

=Personalul care şi desfăşoară acti'itatea n instalaţiile electrice

tre&uie să ndeplinească următoareleB

a* să fie apt din punct de 'edere fizic şi psi-ic şi să nu ai&ă

infirmităţi care i#ar st9neni acti'itatea specifică sau care ar putea conduce la

accidentea lui sau altor persoane

&* să ai&ă aptitudini pentru meseria sau;şi funcţia ce urmează a#i fi

/


8/100

ncredinţată corelat cu comple(itatea şi ni'elul de te-nicitate a instalaţiilor

pe care urmează a le ser'i

c* să posede calificarea profesională şi ndem9narea necesară pentru

lucrările ce i se ncredinţează corespunzător funcţiei sau;şi meseriei

deţinute>.

A'9nd n 'edere aceste pre'ederi )art.8B lit. a & c* se interzice

categoric studenţilor manipularea alimentării cu energie electrică precum şi

punerea n funcţiune a instalaţiilor.

'entualele defecte sesizate de studenţi 'or fi aduse imediat la

cunoştinţa cadrului didactic.

Pentru protecţia părţilor metalice ale aparatelor sau utilaelor care n

mod o&işnuit nu se găsesc su& tensiune dar a căror izolaţie poate fi slă&ită

sau c-iar străpunsă acestea se 'or lega n mod o&ligatoriu la păm9nt.

5emedierea defecţiunilor instalaţiilor electrice se 'a e(ecuta numai

de personalul de specialitate.

,. Instrucţiuni de protecţie a muncii speci+ice "ucr!ri"or

de meta"o'ra+ie

,.1. Pre'!tirea pro$e"or meta"o'ra+ice

Pentru cercetarea structurii unui material metalic )metal sau alia*

este ne'oie de prele'area unei epru'ete )pro&ă* din acel material care este

supusă n continuare unor operaţii pregătitoare const9nd din netezire la

polizor şlefuire cu -9rtie a&razi'ă de diferite granulaţii şi lustruire ulterioară

pe discuri cu p9slă.

8


9/100

7n timpul şlefuirii pro&elor )epru'etelor* metalografice tre&uiesc

respectate anumite regului de protecţie a muncii.

a= :a pre"ucrarea supra+eţe"or epru>ete"or prin po"iare se 'or

respecta următoarele reguliB

# pietrele polizorului 'or fi pre'ăzute n mod o&ligatoriu cu

apărătoare de protecţie care să oprească e'entualele desprinderi a unor

&ucăţi din pietre n timpul lucrului

# purtarea de cel ce lucrează la polizor n mod o&ligatoriu a

oc-elarilor de protecţie

# n cazul pieselor mici acestea 'or fi fi(ate nainte de polizare n

dispoziti'e adec'ate pentru protearea m9inilor.

$= :a ş"e+uirea epru>ete"or pe ?@rtie p@n! de ş"e+uit şi dicuri cu

p@s"! # apare pericolul tăierii -9rtiei p9nzei sau p9slei de către muc-iile

ascuţite ale epru'etelor precum şi smulgerea acestora din m9nă.

7n cazul lustruirii pe maşini de lustruit -9rtia şi p9sla 'or fi fi(ate

corespunzător pe discurile de şlefuit.

'itarea smulgerii pro&elor din m9nă se 'a face respect9nd

următoareleB

# se 'or rotuni muc-iile ascuţite

# piesele 'or fi prinse n mod corect n dispoziti'e adec'ate

# apăsarea pro&ei pe disc se 'a face treptat şi cu o forţă nu prea mare

# maşinile de lustruit 'or fi pre'ăzute cu apărători care să reţinăe'entualele pro&e scăpate.

eoarece praful care rezultă n urma operaţiei de şlefuire uscată este

to(ic pro'oc9nd prin in-alare silicoză se recomandă ca maşinile de şlefuit

să fie amplasate n camere speciale pre'ăzute cu 'entilatoare. 7n cazula&senţei 'entilatoarelor se recomandă şlefuirea umedă.

+


10/100

c=:a operaţia de atacare a epru>ete"or de reacti>i tre&uiesc a'ute

n 'edere o serie de reguli de protecţia muncii care tre&uiesc respectate cum

suntB

# ncăperea la&oratorului n care se păstrează reacti'ii c-imici tre&uie

să fie &ine aerisită sau c-iar 'entilată astfel nc9t concentraţia gazelor

'ătămătoare şi inflama&ile să nu se ridice peste 'alorile admisi&ile.

# n la&orator nu tre&uie să se păstreze cantităţi mai mari de su&stanţe

c-imice dec9t necesarul pentru efectuarea lucrării restul fiind depozitat n

magazii speciale

# acizii şi reacti'ii care atacă sticla )D,* 'or fi păstraţi n recipienţi

de parafină

# acizii şi reacti'ii care se descompun la lumină )acidul pirogalic

sărurile cromice etc* 'or fi păstrate n sticle de culoare nc-isă la ntuneric

# su&stanţele -igroscopice )care a&sor& uşor apă* şi puternic

mirositoare 'or fi păstrate n recipienţi &ine nc-işi pre'ăzuţi cu dopuri

parafinate

# acizii puternici )D2S" D


11/100

eter etc.* n la&orator nu au 'oie să funcţioneze &ecuri cu gaz plite

electrice sau flacără desc-isă

# este interzis cu desă'9rşire fumatul

# manipularea acizilor concentraţi se face numai cu autorul

mănuşilor oc-elarilor de protecţie şi şorţurilor de cauciuc su& nişe speciale

cu 'entileţie

# la prepararea reacti'ilor ntodeauna acidul se 'a turna n diluant şi

nu in'ers

# atacul la cald al epru'etelor se face ntodeauna su& un e(-austor

pentru a putea ndepărta 'aporii to(ici ce se degaă n timpul ncălzirii

# la utilizarea acidului azotic tre&uie luate măsuri antie(plozi'e

deoarece se pot forma amestecuri e(plozi'e. 7n acest sens se interzice

folosirea acidului azotic mpreună cu glicerina

# la manipularea picratului de sodiu se interzice lo'iturile şi sursele

de flacără datorită faptului că acestea pro'oacă e(plozia picratului

# la utilizarea acidului clor-idric şi acidului cromic se 'or lua măsuri

de ndepărtare a 'aporilor şi de proteare a căilor respiratorii şi a oc-ilor

# utilizarea acizilorB clor-idric sulfuric şi fosforic reclamă n mod

o&ligatoriu 'entilarea locului de muncă.

7n concluzie n la&oratorul de = ?tiinţa şi ingineria materialelor>

studenţii sunt o&ligaţi să respecte aceste minime cerinţe de protecţie a

muncii iar acti'ităţile se 'or desfăşura numai su& ndrumarea cadrului

didactic şi a te-nicianului de la&orator.

11


12/100

:ucrarea 1

1. CERCE7AREA (ACR8SC8PICĂ &I

(ICR8SC8PICĂ A (A7ERIA:E:8R

1.1. Cercetarea macroscopic!

1.1.1. Principiu" şi scopu" "ucr!rii

Cercetarea macroscopică urmăreşte o&ţinerea de informaţii cu

metode simple şi rapide despreB starea suprafeţelor semifa&ricatelor şi a

pieselor )prelucrate neprelucrate* gradul de prelucrare a lor )degroşate

semifinisate finisate* procedeele te-nologice de prelucrare )turnare forare

laminare matriţare am&utisare strunire frezare rectificare lepuire

acoperite gal'anicB nic-elate cromate etc.* defectele acestor suprafeţe

)microfisuri fisuri crăpături picături reci microretasuri* felul materialelor

)metalice nemetalice oţeluri fonte aliae pe &ază de aluminiu cupru etc.*

tratamentele termice aplicate )călire tratamente termoc-imiceetc.* modul

de rupere a materialelor )ductil fragil la o&oseală* omogenitatea şigranulaţia materialului şi gradul de uzură al pieselor.

Cercetarea macroscopică constă n e(aminarea suprafeţei fie cu

oc-iul li&er fie cu autorul unei lupe care măreşte de cel mult $! de ori.

Macrostructura poate fi studiată at9t pe suprafeţe de rupere c9t şi pe

secţiuni special prele'ate din semifa&ricate sau din piese finite.

7n funcţie de starea suprafeţei supusă analizei cercetarea

macroscopică se poate efectuaB

12


13/100

# pe suprafeţe nepregătite )pentru cercetarea rupturilor a suprafeţelor

de solidificare şi a suprafeţelor prelucrate prin diferite procedee

te-nologice*

# pe suprafeţe pregătite )pentru determinarea eterogenităţilor

cercetarea incluziunilor nemetalice a cordoanelor de sudură şi zonelor

adiacente acestora etc.*. 7n acest caz suprafeţele de studiat se pregătesc

special pe pro&e prele'ate din materialul de cercetat pro&e numite n

metalurgie microş"i+uri.

7n primul caz se e(aminează structura unor piese care au cedat n

urma solicitărilor mecanice sau au fost rupte n mod intenţionat prin

ncercări mecanice.

:a e(aminarea unor secţiuni speciale preparate prin şlefuire şi atac

c-imic se o&ţin informaţii legate de forma şi poziţia relati'ă a grăunţilor

ntr#un material turnat sau sudat orientarea fi&relor n piesele prelucrate prin

procedee de presare defecte care pertur&ă continuitatea metalului

)porozităţi sufluri fisuri* neomogenităţi c-imice pro'ocate de procesele de

cristalizare tratamente termice sau termoc-imice.

Microşlifurile )pro&ele* se o&ţin parcurg9nd etapeleB

# prele'area microşlifului

# pregătirea suprafeţei de studiat

# de'eloparea structurii.

Piesele de dimensiuni o&işnuite se secţionează ntregi. :a piese mari

se admit secţiuni de 2$!E3!! mm. Pentru pregătirea microşlifurilor este

necesar şlefuirea fină şi lustruirea suprafeţei de analizat. 5eacti'ii folosiţi

atacă puternic suprafaţa macroşlifului. )Ane(a 1*.

Aceşti reacti'i se mpart n două categoriiB

13


14/100

# reacti'i de atac direct care atacă sau colorează diferit suprafaţa pregătită

# reacti'i de aplicaţie cu care se m&i&ă o suprafaţă sensi&ilă )-9rtie

fotografică*. Aceasta se colorează diferit n urma reacţiilor ce au loc n

timpul contactului cu suprafaţa pregătită a pro&ei.

1.1.,. Ana"ia macroscopic! pe supra+eţe nepre'!tite

a. Examinarea suprafeţelor de solidificare (turnate)

7n figura 1.1 se o&ser'ă formaţiunile dendritice apărute n retasura

de contracţie a unui cilindru de laminor din oţel. Aspectul dendritelor

e'idenţiază creşterea cristalelor la solidificare după direcţii care se

intersectează de preferinţă su& ung-i de +!F.

Fi'. 1.1. endrite de oţe" B

b. Examinarea suprafeţelor de rupereAspectul unei suprafeţe de rupere dă indicaţii pri'ind dimensiunea

grăunţilor cristalini particularităţi ale proceselor de turnare şi deformare

plastică )temperatura de turnare 'iteza şi uniformitatea răcirii aliaului etc.*

tratamentele termice aplicate natura materialului fineţea structurii cauzele

ruperii şi unele proprietăţi rezultate n urma acestor prelucrări. Cunosc9nd

fineţea structurii putem aprecia proprietăţile mecanice ale materialului

1"


15/100

mecanic. %n material cu grăunţi fini are proprietăţi superioare unuia cu

structură grosolană.

(amin9nd aspectul rupturii se pot trage concluzii asupra felului

rupturii precum şi asupra naturii solicitărilor care au produs ruperea. 7n

dez'oltarea sa orice fenomen de rupere prezintă două etape distincteB

iniţierea unei fisuri şi propagarea acesteia pe ntreaga secţiune a epru'etei

)sau piesei*. upă deformaţia plastică ce precede ruperea se nt9lnesc ruperi

ductile şi fragile.

uperea ductilă este precedată de deformaţii plastice mari şi n urma

e(aminării macroscopice prezintă un aspect mat şi fi&ros )fig. 1.2*.

Fi'. 1., / Ruperea ducti"!

uperea fragilă nu este nsoţită de deformaţii macroplastice fisura

propag9ndu#se cu o 'iteză apropiată cu cea a sunetului şi prin e(aminare la

mărimi mici are aspect cristalin#strălucitor )fig. 1.3*.

1$


16/100

Fi'. 1.3. Rupere +ra'i"! Fi'. 1.-. Ruperea prin o$osea"! B.

Materialele supuse n e(ploatare unor sarcini 'aria&ile cu caracter

alternant pot să cedeze n timp la tensiuni inferioare c-iar limitei de curgere

printr#un proces cunoscut su& numele de rupere prin oboseală. Aspectul

unei asemenea suprafeţe de rupere )fig. 1."* prezintă două zone distincteB

suprafaţa primei zone este netedă rodată ea numindu#se zonă de o&oseală

)zonă de amorsare a fisurii* se formează progresi' prin apariţia unei

microfisuri care se dez'oltă n timp su& acţiunea eforturilor repetate d9nd

naştere unei macrofisuri. A doua zonă poate a'ea aspect cristalin n cazul

materialelor fragile sau caracter fi&ros la materialele ductile. a se creează

după ce fisura de o&oseală acoperă o mare parte din secţiunea materialului

respecti' c9nd secţiunea efecti'ă de'ine mai mică dec9t cea necesară

rezultată din calculele de dimensionare.

c. Examinarea unor secţiuni ale produselor turnate

7n figura 1.$ este redată o parte din secţiunea unui lingou din oţel

aliat cu Mn iar n figura 1.0 se arată o secţiune longitudinală printr#un

lingou din oţel care conţine o retasură. 7n urma atacului cu nital se pun n

e'idenţă cele trei zone structurale ale lingoului )fig. 1.$* şi anumeB zona

cristalelor marginale cu structură foarte fină datorită 'itezelor mari de

10


17/100

răcire zona de transcristalizare )a cristalelor columnare* cu structură

orientată n direcţia e'acuării căldurii zona cristalelor centrale, cu grăunţi

ec-ia(iali. 7n cazul lingourilor de dimensiuni mici suprancălzirea

materialului urmat de turnarea ntr#o coc-ilă rece şi cu pereţi groşi conduce

la formarea aproape e(clusi'ă a zonei cristalelor columnare )fig. 1.0*. ,ig.

1./ arată o secţiune printr#o paletă de tur&ină o&ţinută prin turnare dintr#un

oţel austeniticB 1$Si


18/100

grăuntelui cristalin.

terogenităţile de ordin mecanic constau din linii de curgere

structură fi&roasă suprapuneri de material crăpături. Pentru punerea n

e'idenţă a liniilor de curgere ):Gders* se utilizează reacti'i c-imici.

a. Examinarea unor secţiuni cu eterogenităţi chimice

eterogenitate c-imică des nt9lnită n structura oţelurilor turnate

este segregaţia cu sulf. Pentru determinarea repartiţiei sulfului su& formă de

sulfuri ntr#o secţiune de oţel se face amprenta /aumann.

Suprafaţa pro&ei este şlefuită cu -9rtie a&razi'ă )0E"* şi apoi spălată

şi degresată cu alcool. :a lumina zilei se cufundă o -9rtie fotografică cca.

$E1! minute ntr#o soluţie de acid sulfuric diluat )$H* şi se aşează cu partea

sensi&ilă pe suprafaţa pregătită a pro&ei. upă o menţinere timp de 3 minute

n stare uşor apăsată -9rtia fotografică se spală n apă şi se introduce ntr#un

fi(ator.

:a contactul -9rtiei cu suprafaţa piesei au loc reacţiileB

,eS I D2S" J ,eS" I D2S

MnS I D2S" J MnS" I D2S

2Ag6r I D2S J 2D6r I AK2S

Sulfura de Ag are o culoare &run#nc-isă şi apare pe -9rtia

fotografică su& formă de puncte indic9nd reprezentarea sulfurilor n zona

cercetată )fig. 1.8*.

18


19/100

Fi'. 1. / Amprenta 6aumann B1D

b. Examinarea unor secţiuni cu eterogenităţi mecanice.

Structura fibroasăStructura fi&roasă a materialelor metalice apare n urma proceselor

de deformări plastice )laminare forare am&utisare*. 7n procesul de

deformare grăunţii materialului se alungesc n direcţia deformării ma(ime

rezult9nd aşa numita structură fi&roasă. ncluziunile nemetalice )sulfurile

o(izii zgurile* se aliniază n şiruri la limita grăunţilor alungiţi. 7n urma

recristalizării grăunţilor alungiţi ei de'in ec-ia(iali.. eformarea plastică la

cald fa'orizează distrugerea structurii dendritice respecti' orientarea

dendritelor şi a spaţiilor interdentritice care conţin un număr mare de

impurităţi constituindu#se fi&re caracteristice respecti' o nşiruire a

impurităţilor la marginea fi&relor. Pentru punerea n e'idenţă a fi&raului

microşlifului se atacă timp de 2!E8! secunde cu un reacti' )$! g clorură de

amoniu 8$ g clorură de cupru 1!! ml apă distilată*.7n timpul atacului fierul nlocuieşte cuprul din soluţie. Cuprul se

depune pe suprafaţa şlifului şi proteează porţiunile acoperite mpotri'a

atacului. Se 'or ataca numai incluziunile nemetalice )neacoperite cu cupru*

care 'a scoate n e'idenţă fi&raul piesei. upă ndepărtarea precipitatului de

cupru se poate urmării direcţia şi forma fi&relor.

7n figura 1.+ este prezentată o structură fi&roasă realizată prin

presarea la rece iar n figura 1.1! o structură fi&roasă la o piesă forată la

1+


20/100

cald.

Fi'. 1.5. Structur! +i$roas! Fi'. 1.1D. Secţiune printr/o pies! +or2at! B5 presat! "a rece= B5

c. Examinarea unor secţiuni ale îmbinărilor sudate

7n secţiune trans'ersală profilul unei m&inări sudate are aspectul

macroscopic reprezentate n figura 1.11. Continuitatea metalică este o&ţinută

prin contactul metalului lic-id şi solid )fig. 1.11*.

Fi'. 1.11. Aspecte"e macroscopice a"e unei #m$in!ri"or sudate cu arc e"ectric B.

Contactul lichid solid Atacul metalografic pune n e'idenţă următoarele patru zone

principaleB

# o zonă topită la care efectul termic ma(im a permis atingerea

momentană a stării lic-ide prin topirea fie a marginilor componentelor cu

e'entuala participare a metalului de adaos fie numai a metalului de adaos

)cazul lipirii*. Profilul său definiti' se precizează n momentul solidificării

c9nd se formează cusătura sudată, )C*.

# o zonă de trecere )4.L* suprafaţă care limitează zona topită pe care

cristalele de solidificare n formare au asigurat legătura metalică cu metalul

2!


21/100

de &ază netopit

# o zonă influenţată termic )4. . L.* situată după zona de trecere n care

acţiunea termică a fost ncă suficientă pentru a induce n metalul de &ază

modificări structurale n funcţie de temperatură naltă şi de cinetica răcirii.

# o zonă neafectată, numită metal de bază )M. 6.* care este suficient de

ndepărtată pentru ca operaţia de sudare să nu pro'oace nici o modificare

structurală.

Cercetarea unor pro&e macroscopice atacate c-imic )fig. 1.12* oferă

şi alte indicaţii necesare pentru aprecierea calităţii m&inărilor sudate şi

anumeB forma secţiunii cusăturii )n @ n n % etc.* numărul straturilor

depuse mărimea forma şi poziţia relati'ă a grăunţilor defecte de sudare de

tipul porilor incluziunilor de zgură fisurilor nepătrunderilor la rădăcină

crestăturilor marginale etc.

Fi'. 1.1, / Secţiune printr/o #m$inare sudat! cu rost #n 4 B

1.,. (odu" de "ucru

Studenţii 'or conspecta lucrarea n preala&il.

Se 'or o&ser'a structurile macroscopice la piesele din colecţia

la&oratorului. Se 'or e(amina pro&e de suduri n secţiuni trans'ersale.

:ucrarea ,

21


22/100

,.CERCE7AREA (ICR8SC8PICĂ A

(A7ERIA:E:8R &I PRE


23/100

către o lentilă şi o sticlă plană orientată la "$F )fig. 2.1 a*.

parte din aceste raze de lumină tra'ersează sticla cu feţe paralele

n timp ce altele trec prin o&iecti' iluminează o&iectul de e(aminat după

care lumina reflectată de suprafaţa acestuia figura 2.1. & pătrunde din nou

prin o&iecti' şi prin sticla plană d9nd naştere unei imagini reale mărită.

Aceasta este reprodusă ulterior de către ocular care dă o imagine mărită

suplimentar o&ser'ată de oc-iul omenesc.

Fi'. ,.1. Principiu" de +ormare a ima'inii #ntr/un microscop optic meta"o'ra+ic B,

7n funcţie de modul de iluminare a pro&ei microscoapelemetalografice optice pot fi mpărţite n două grupeB cu iluminare de os n

sus şi cu iluminare a pro&ei de sus n os. Sc-ema optică constructi'ă a unui

microscop cu iluminare de os n sus se prezintă n figura 2.2.

23


24/100

Fi'. ,.,. Sc?ema constructi>! a microscopu"ui optic meta"o'ra+ic Neop+ot ,1.

I"uminare de 2os #n sus B.

rice microscop metalografic optic se compune din sistemul de

iluminare sistemul optic şi sistemul mecanic de reglare a pro&ei su&o&iecti'ul microscopului.

2.2.2.2. Sistemul de iluminare

Se compune din sursa de lumină filtre colorate lentile oglinzi şi

diafragme pentru polarizare şi transmiterea fascicolului de raze luminoase.

Sursa de lumină poate fi formată dintr#un &ec cu incandescenţă sau

fluorescent. Alimentarea sursei de lumină se face prin intermediul unuitransformator de tensiune )0 sau 12 @*. 7n metalografie se folosesc

următoarele metode de iluminareB iluminare 'erticală şi o&lică n c9mp

luminos şi iluminare n c9mp ntunecos. e asemenea se poate folosi

lumina polarizată iar cu autorul unor ec-ipamente au(iliare se pot o&ţine

contrastul de fază şi contrastul interferenţial. 7n cazul iluminării 'erticale

lumina trece prin o&iecti' astfel nc9t fasciculul focalizat atinge suprafaţa

eşantionului la ung-iuri drepte )fig. 2.3 a* suprafeţele normale pe a(a

2"


25/100

optică 'or reflecta lumina n o&iecti' apăr9nd luminoase n timp ce

suprafeţele o&lice reflectă mai puţină n o&iecti' apăr9nd ntunecate. :a

iluminarea o&lică razele cad n nclinat pe suprafaţa pro&ei şi datorită

efectului de um&ră un relief al suprafeţei 'a fi e'idenţiat mai clar

comparati' cu iluminarea 'erticală )fig. 2.3 &*.

Fi'. ,.3. I"uminarea pro$ei a G i"uminare >ertica"!H b G i"uminare o$"ic! B

7n cazul iluminării n c9mp ntunecat lumina nu trece prin o&iecti'

fiind dispersată pe o oglindă inelară sau pe lentile aşezate n urul

o&iecti'ului care la r9ndul lor proiectează razele luminoase pe suprafaţa

eşantionului ntr#o astfel de direcţie nc9t zonele orientate perpendicular faţă

de a(a optică nu reflectă lumina n o&iecti' şi deci apar ntunecate.

2.2.2.". Sistemul optic.

5eprezintă partea cea mai importantă a microscopului fiind alcătuită

din o&iecti' lentilele ocular placa de separaţie prisme şi oglinzi. At9t

o&iecti'ele c9t şi ocularele )fig. 2."* sunt formate din lentile care se

comportă n ansam&lu ca un sistem poziti' şi con'ergent. &iecti'ul conţine

o lentilă frontală plan#con'e(ă care determină puterea de mărire şi o serie de

lentile secundare care au rolul de a elimina defectele apărute la trecerea

2$


26/100

razelor de lumină prin lentila frontală.

A&eraţia de sfericitate se formează datorită suprafeţelor cur&e ale

lentilelor razele care trec prin marginea lentilei sunt refractate mai mult

dec9t cele centrale. Prin construcţia lor o&iecti'ele apocromatice nu pot fi

corectate complet referitor la a&eraţia de sfericitate ele form9nd o imagine

&om&ată uşor. Pentru micşorarea a&eraţiei de sfericitate se utilizează

o&iecti'e formate din două lentile una con'e(ă şi alta conca'ă care posedă

a&eraţii de sfericitate egale dar de sens contrar.

:entilele ocularelor au rolul de a mării imaginea reală dată de

o&iecti' şi de a corecta erorile optice ale acestuia. le pot fi o&işnuite de tip

DuNgens de compensaţie şi de proiecţie. cularele o&işnuite sunt

necorectate şi se folosesc cu o&iecti'e acromatice ocularele de compensaţie

sunt corectate şi se utilizează cu o&iecti'e apocromatice.

Fi'. ,.-. 7ipuri de o$iecti>e şi ocu"are B.

2.2.2.#. Sistemul mecanic de reglare

20


27/100

Microscopul optic figura 2.2 areB un stati' un tu& 'izual un ecran

fotografic o măsuţă port o&iect şuru&uri micrometrice ansam&lu care

formează sistemul mecanic de reglare. Măsuţa de susţinerea a pro&ei se

poate deplasa pe două direcţii perpendiculare )( şi N*.

,.,.3. Caracteristici"e microscopu"ui optic uti"iat #n meta"o'ra+ie

Caracteristicile unui microscop metalografic sunt determinate de

calitatea lentilelor care intră n componenţa o&iecti'elor şi a ocularelor ele

sunt.

a= / $pertura sau desc?iderea numeric! )notată cu 0 * se defineşte

ca fiind puterea de str9ngere a razelor de lumină de către lentilele folosite.a este o caracteristică esenţială a o&iecti'elor deoarece arată capacitatea

ma(imă a acestora de a reda cele mai mici detalii. Pentru o&iecti'e =uscate>

)care lucrează n aer* apertura este egală cu sinusul umătăţii ung-iului de

desc-idere către o&iect )fig.2.$ a* adicăB

Fi'. ,.0. Apertura o$iecti>u"ui

basin A =α= )2.1*

2/


28/100

acă se introduce ulei de cedru ntre o&iecti' şi o&iectul e(aminat

)fig. 2.$ b* apertura de'ineB

α⋅=α= sinnsin A1 )2.2*

unde

1 n este indicele de refracţie al mediului n J 1$1$ pentru ulei de

cedru n J 1 pentru aer.

7n aceste condiţii apertura o&iectelor o&işnuite 'ariază ntre !1E13. Pe

montura o&iecti'ului este gra'ată 'aloarea aperturii.

$= / uterea de separare sau re%oluţia ) notată cu d * caracterizează

capacitatea microscopului de a reproduce cele mai mici detalii şi este

definită prin distanţa minimă dintre două puncte ale o&iectului de e(aminat

care apar distinct n imagine. a depinde de apertură şi de lungimea de undă

a luminii folosite şi poate fi calculată cu relaţiaB

α

λ=

λ=

sinn2 A2d

)2.3*

@aloarea rezoluţiei ma(ime o&ţinută la un microscop optic esteB

19,0 A1900

3,12

5000d ==

×

=

µm.

c= / uterea de mărire a microscopu"ui ) notată cu 2 * este egală cu

produsul dintre puterea de mărire o&iecti'ului 2 ob şi ocularului 2 ocB

;FF

L250

F

l

F

LMMM

ocobocob

ocob×

=×=×=

)2."*

unde

# : este lungimea optică a tu&ului microscopic

1 l J 2$!mm reprezintă distanţa 'ederii normale a oc-iului uman

28


29/100

# $ ob este distanţa focală a o&iecti'ului

# $ oc este distanţa focală a ocularului.

7n cazul fotografierii mărimea imaginii proiectate se poate apro(ima

cu relaţiaB

250

MMDM obocf

⋅⋅=

)2.$*

unde 3 este distanţa de proiecţie n mm.

Pentru condiţii practice de lucru 'aloarea puterii de mărire a unui

microscop comercial care lucrează cu ulei de cedru ntre o&iecti' şi pro&a de

e(aminat este limitată la 1!!!B1. acă se folosesc o&iecti'e Ouscate

puterea ma(imă teoretică este de numai /$!B1.

d= / $d&ncimea de pătrundere sau puterea de separare 'erticală

reprezintă capacitatea o&iecti'ului de a reda clar imaginea unor puncte care

se găsesc n plane diferite. a este in'ers proporţională cu mărirea şi cu

apertura de unde rezultă că e(aminarea microscopică a măririi mari tre&uie

făcută pe pro&e sla& atacate cu reacti'i c-imici.

,.,.-. (icroscopu" de cercetare (C/,

Microscopul de cercetare MC#2 este un produs a 7ntreprinderii

ptice 5om9ne. l poate fi utilizat pentru cercetarea n c9mp luminos şi n

c9mp ntunecat at9t cu lumină normală c9t şi cu lumină polarizantă. Sc-ema

optică a microscopului MC#2 este redată n figura 2.0.

Microscopul de cercetare MC#2 este de tip 'ertical cu iluminare de

sus n os cu măsuţă inferioară. Pro&a cercetată tre&uie să ai&ă suprafaţa

pregătită paralelă cu suprafaţa de aşezare. 7n caz contrar eşantionul se

2+


30/100

presează cu autorul unei prese de m9nă pe o plăcuţă cu plastilină asigur9nd

astfel perpendicularitatea suprafeţei de cercetat pe a(ul optic al

microscopului.

Fi'. ,.. Sc?ema optic! a microscopu"ui meta"o'ra+ic (C/,1 G surs! de "umin!H

2 G p"ac! mat!H " G condensorH # ' G o'"iniH G dia+ra'm!H G "enti"!H * G +i"tru

cu"oriH + G po"ariorH 1, G dia+ra'm! ra$ata$i"! a c@mpu"ui #ntunecatH 11 G dia+ra'm!

de apertur!H 12 G m!suţ! de o$iecteH 1" G pies! de studiatH 1# G o$iecti>H 1' G p"ac! de

re+"eieH 1 G ana"iorH 1 G prism!H 1* G ocu"ar B0.

:a microscopul metalografic MC#2 a'em posi&ilitatea de a o&ţine

măriri ntre $!B1 şi 1$!!B1. Pentru microfotografiere microscopul este

pre'ăzut cu un aparat de fotografiat (acta#Qare(.

,.,.0. Uti"iarea microscopu"ui optic meta"o'ra+ic

Microscopul optic metalografic


31/100

cercetării incluziunilor nemetalice din materialele metalice a granulaţiei

structurale şi a naturii mărimii formei şi distri&uţiei constituenţilor

structurali e(istenţi ntr#un material metalic la puteri de mărire de la 1!!( la

2!!! de ori. l poate fi utilizat pentru cercetarea n c9mp luminos şi n c9mp

ntunecat at9t cu lumină normală c9t şi cu lumină polarizantă.

maginea structurilor pot fi fi(ate prin desen fotografiere pe film sau

plăci fotografice constructi' microscopul este pre'ăzut cu dispoziti'e de

ataşare a aparatului de fotografiat şi a plăcilor fotografice sau ac-iziţie pe

calculator prin intermediul unei camere 'ideo cu rezoluţia de 0!!("2" pi(eli.

Fi'. ,.*. (icroscopu" Neop?ot ,1 1. G m!suţa microscopu"uiH ,. G pro$a meta"o'ra+ic!H

3. G camera >ideoH -. G ca"cu"atorH 0. G "ocaş pentru cup"are aparat +otoH / caset! pentru

p"!ci +oto'ra+ice.

Pe &aza acestor determinări se fac aprecieri asupra proprietăţilor

te-nologice şi de e(ploatare ale unui alia metalic şi se creează premisele

alegerii şi utilizării raţionale a metalului n construcţia de maşini.

31


32/100

,.3. Pre'!tirea pro$e"or meta"o'ra+ice

Pro&a metalografică )sau eşantionul metalografic* este o parte dintr#

un material metalic detaşată pentru a fi pregătită n 'ederea analizei macro#şi microscopice. a poate a'ea diferite forme şi dimensiuni.

Pregătirea pro&elor metalografice cuprinde următoarele etapeB

# prele'area pro&elor

# pregătirea suprafeţei plane de e(aminat


,.3.1. Pre"e>area pro$e"or2.".1.1. $legerea locului de debitare

:a alegerea locului de de&itare se are n 'edere faptul că se analizează

structura unui semifa&ricat sau a unei piese finite.

7n cazul unui semifa&ricat se 'or pregăti două feţe secţionate

)longitudinal şi trans'ersal* din regiunea a(ială a acestuia ţin9ndu#se seama

de dimensiunile sale.7n cazul pieselor defecte pro&a 'a fi luată din imediata apropiere a

locului defect cuprinz9ndu#l şi pe acesta iar pentru compararea structurilor

se 'a lua ncă o pro&ă din regiunea fără defecte.

7n cazul pieselor turnate se 'or lua pro&e din fiecare zonă

caracteristică de solidificare iar la piesele sudate pro&a metalografică 'a

cuprinde toate zonele caracteristice m&inării sudate )cusătura zona

influenţată termic şi metalul de &ază neafectat de ciclul termic de sudare*.

:a piesele călite superficial sau supuse unor tratamente termoc-imice

32


33/100

)car&urare nitrurare sulfizare etc.* pro&a 'a cuprinde şi stratul e(terior care

se 'a e(amina n mod deose&it.

2.".1.2. -ebitarea

peraţia de de&itare a pro&ei nu tre&uie să producă modificări n

structura materialului. e aceea se 'or e'ita metodele de tăiere care produc

deformări la rece )dăltuirea forfecarea etc.* şi cele care pro'oacă ncălzirea

materialului )flacăra o(iacetilenică*.

7n cazul pieselor sau semifa&ricatelor de dimensiuni prea mari se

permite tăierea cu flacără o(iacetilenică nsă pro&a propriu#zisă se 'a afla la

cel puţin $! Rmm de locul unde s#a e(ecutat tăierea. de&itare corectă se

efectuează cu ferăstrăul mecanic sau prin aşc-iere pe maşini unelte răcirea

făc9ndu#se cu soluţii apoase. Lăierea pro&elor din materiale cu duritate

ridicată se face prin procedee necon'enţionale )eroziune electrică eroziune

comple(ă etc.* sau cu autorul unor discuri a&razi'e n prezenţa lic-idelor de

răcire.

Se recomandă ca pro&a metalografică să ai&ă o suprafaţă de cercetat

de minimum 1 cm2 )o&işnuit dimensiunile lor sunt 1$ × 1$ × 1! mm fig.

2.8*. Aceste dimensiuni nu sunt o&ligatorii ele depinz9nd de cele ale

produsului cercetat )s9rme ta&le su&ţiri etc.*.

Fi'. ,.. Pro$e meta"o'ra+ice dimensiuni indicate

33


34/100

,.3.,. Pre'!tirea supra+eţei de eaminat

2.".2.1. bţinerea suprafeţei plane

&ţinerea suprafeţei plane se realizează prin pilire frezare polizarestrunire plană urmate de rectificare plană pentru pro&ele a căror suprafeţe

de cercetat nu corespund cu suprafeţele de aşezare n scopul realizării

paralelismului dintre cele două suprafeţe. :a aceste operaţii tre&uie a'ut

griă ca piesa să nu se deformeze sau să se ncălzească mai ales n cazul

metalelor puternic deformate la rece sau tratate termic fiindcă se produce

uşor o modificare a structurii originale.

Pentru uşurinţa prelucrării pro&ele care au fost neregulate sau cusecţiuni foarte mici )ta&le s9rme* pot fi montate n inele metalice şi fi(ate

cu răşini sintetice sau cu aliae uşor fuzi&ile. e asemenea se practică

nglo&area pro&elor n răşini sintetice la care este necesară studierea

structurii straturilor superficiale.

2.".2.2. /lefuirea

Se e(ecută cu autorul -9rtiilor a&razi'e metalografice care prezintă

o fineţe cresc9ndă a particulelor a&razi'e formate din car&ură de siliciu.

upă granulaţia -9rtiilor metalografice folosite şlefuirea poate fiB

# fină c9nd se ntre&uinţează -9rtie metalografică foarte fină )8 0 $ "*

# foarte fină c9nd se ntre&uinţează -9rtii metalografice e(trafine

)M "! M 28 M 1" M 1! M / M $*.

?lefuirea se poate e(ecuta manual sau mecanic. 7n cazul

şlefuirii manuale )recomandată pentru piese de dimensiuni mari* -9rtia se

3"


35/100

aşează pe o placă de sticlă montată pe un suport de lemn. Pro&a

metalografică fiind apăsată uşor se mişcă tot timpul ntr#o singură direcţie

e(ecut9ndu#se o mişcare de du#te#'ino.

7n cazul şlefuirii mecanice se folosesc maşinile de şlefuit 'erticale

sau orizontale la care -9rtia metalografică este fi(ată pe discuri rotati'e cu

autorul unui inel de str9ngere put9ndu#se sc-im&a astfel diferite -9rtii )fig. 2.+*.

Fi'. ,.5. (aşin! de ş"e+uit pro$e meta"o'ra+ice B .

7n cursul operaţiei de şlefuire tre&uie să se respecte următoarele

reguliB

# şlefuirea se ncepe ntotdeauna pe -9rtia cu granulaţia cea mai

mare )8 sau 0*

# nu se trece pe o altă -9rtie metalografică dec9t după ce s#a

constatat că toate rizurile de la şlefuirea anterioară au dispărut

# la trecerea pe o altă -9rtie metalografică pro&a tre&uie să fie rotită

cu +!T pentru ca rizurile noi să formeze un ung-i drept cu cele precedente

# nu se 'a folosi aceeaşi -9rtie pentru aliae feroase şi neferoase

# la sf9rşitul operaţiei de şlefuire pro&a este spălată su& un et de

apă pentru ndepărtarea tuturor incluziunilor care au aderat n timpul

şlefuirii.

3$


36/100

Se o&ţin rezultate &une la şlefuirea cu -9rtii metalografice

-idrofuge su& et de apă c9nd se ndepărtează toate particulele metalice sau

a&razi'e. e asemenea se recomandă introducerea pro&elor şlefuite şi ntr#o

&aie de curăţit cu ultrasunete.

2.".2.". 0ustruirea

peraţia de lustruire poate fi e(ecutată mecanic sau electrolitic.

Maşina de lustruit este pre'ăzută cu un disc rotati' pe care se fi(ează

o p9slă din l9nă de merinos. Pentru lustruire se depune pe p9slă o suspensie

de o(id de Al o(id de Mg sau praf de diamant de di'erse granulaţii.

Suspensiile de o(id de aluminiu )alumină* sunt de trei feluri n funcţie de

mărimea grăunţilor o&ţinuţi prin sedimentare fracţionată.

Astfel suspensia nr. 1 mai grosolană se foloseşte pentru materiale

mai dure suspensia nr. 2 de fineţe milocie pentru materiale cu duritate

milocie şi nr. 3 pentru materiale moi )metale şi aliae neferoase*.

:a lustruire pro&a este ţinută n m9nă şi se face o mişcare circulară a

sa com&inată cu o apăsare uşoară. 7n final suprafaţa pro&ei tre&uie să ai&ă

un aspect de oglindă )fără rizuri*. 7n figura 2.1! se arată c9te'a accesorii

specifice operaţiilor de şlefuire#lustruire.

Fi'. ,.1D. Accesorii speci+ice operaţii"or de ş"e+uire/"ustruire B.

:ustruirea electrolitică este o metodă modernă care prezintă

30


37/100

următoarele a'antaeB este rapidă se e'ită ecruisaul care denaturează

structura se pot pregăti suprafeţe cu dimensiuni mari se pot o&ţine simultan

suprafeţe lustruite n două plane perpendiculare cu margini rotunite.

Principiul lustruirii electrolitice constă n dizol'area anodică a

suprafeţei pro&ei şlefuită n preala&il. Sc-ema instalaţiei de lustruire

electrolitică este prezentată n figura 2.11.

Fi'. ,.11. Sc?ema insta"aţiei de "ustruire e"ectro"itic!

At9t electrolitul c9t şi regimul electric se alege n funcţie de naturamaterialului pro&ei de e(aminat )SLAS "2!3#/"*.

Pentru e(emplificare n figura 2.12 se prezintă microstructura unui

oţel ino(ida&il austenitic lustruit mecanic )fig. 2.12 a* respecti' electrolitic

)fig. 2.12 b*. in cauza efectului de durificare prin deformare la rece n

timpul lustruirii mecanice pe suprafaţa pro&ei se formează mici ace de

martensită )fig. 2.12a* şi deci structura o&ţinută 'a fi falsă. upă lustruirea

electrolitică suprafaţa pro&ei 'a fi lipsită de acele de martensită )fig.2.12b*.

3/


38/100

a. $.

Fi'. ,.1,. 8ţe" inoida$i" austenitic 0DD1 a G "ustruire mecanic!H b G "ustruiree"ectro"itic! B.

,.3.3. Atacu" meta"o'ra+ic de>e"oparea structurii=

peraţia de atac are drept scop scoaterea n e'idenţă a structuriimicroscopice. Suprafaţa lustruită se atacă cu reacti'i corespunzători care

dizol'ă sau colorează selecti' diferiţii constituenţi prezenţi. Atacul se

realizează fie prin imersiune fie tampon9nd suprafaţa pro&ei cu o &ucată de

'ată m&i&ată n reacti'i. 5eacti'ii metalografici diferă n funcţie de natura

materialului şi scopul atacului )Ane(ele 1 şi 2*. %zual pentru oţeluri

car&on fonte al&e şi cenuşii se folosesc reacti'ul


39/100


40/100

# spălarea degresarea şi uscarea pro&ei


"!


41/100

:ucrarea nr. 3

3.C8NS7I7UEN II (E7A:8


42/100

grosolană*. 7n te-nică se utilizează două no iuni pentru metalul purBț

a. Metal pur te-nic care admite un anumit procenta de

impurită i i care nu sc-im&ă proprietă ile maore ale metalului e(emplu ,eț ș ț

pur te-nic are +++2H ,e si !!8H alte elemente c-imice su& formă de

impurită i.ț

&. Metale de naltă puritate # c9nd impurită ile luate nț

considerare sunt un număr finit de atomi străini la un milion de atomi ai

metalului de &ază. 7n acest caz puritatea se e(primă n Rppm # ceea ce

nseamnă par i pe milion. ( # cupru de naltă puritate notat Cu ,DCț

$ppm ceea ce nseamnă )(igen ,ree Dig- Dopper*. Structura unui astfel

de cupru se prezintă n figura 3.1

Fi'. 3.1. Structura unui Cu 8FJC. 0DD B0.

Alt e(emplu este ,e de naltă puritate sun denumirea de A5MC sau

CA56


43/100


44/100

Fi'. 3.3. So"uţii so"ide de su$stituţie a= neomo'en!H $= omo'en!.

6* # Solu ie solidă de inser ie n care atomi componentului 6 ocupăț ț

spa iile li&ere dintre atomi re elei cristaline ale componentului A # figura 3.".ț ț

Fi'. 3.-. So"uţia so"id! de inserţie B0

Solu iile solide de inser ie pot a'ea loc numai dacă se respectă legeaț ț

lui DUgg 5 &V !$+5 A. 7n general solu iile solide au proprietă i mecaniceț ț

sla&e rezisten ă mecanică mică duritate mică prezintă proprietă i deț ț

plasticitate ridicată astfel că materialele metalice care con in astfel de fazeț

'or putea fi u or deformate plastic prin diferite procedee mecaniceș

)laminare forare ndoire etc.*.

:a microscop solu iile solide neomogene n sec iune apar su& formaț ț

unor dendrite care n sec iune trans'ersală au o formă de frunză de ferigă deț

culoare nc-isă. Structura solu iilor solide neomogene sunt specificeț

materialelor turnate.

Solu iile solide omogene apar la microscop su& forma unor grăun iț ț

de formă rotunită )ec-ia(ial* structura este specifică materialelor metalicerăcite lent )odată cu cuptorul* .

Solu iile solide se notează cu literele alfa&etului grec W X Y Z... nț

ordinea apari iei acestora n aliaele metalice.ț

3.,.3. Compu ii c?imici i compu i intermeta"iciș ș ș

a* Compu ii c-imici iau na tere ca urmare a reac iei c-imice directe dintreș ș ț

""


45/100

cei doi componen i A i 6. Au formula generală Aț ș (6N unde ntre ( i N seș

respectă legea 'alen elor# e(emplu Bț

3,eICJ,e3C

A I 6JA(6N

%nde AJ,e 6JC ,e3C #car&ură de fier numită n metalurgie

cementit!. Cementita se notează cu Ce

Compusul intermetalic )sau compusul electronic* are formula

generală Am6n unde ntre m i n nu se respectă legea 'alen elor. Acestea seș ț

formează pe &aza altor legi dec9t cea a 'alentelor sunt specifici n general

aliaelor neferoase e(emplu Cu31Sn8 Al3Mg2 CuAl2 SnS&

Fi'. 3.0. Compuşi intermeta"ici #ntr/un a"ia2 pentru cuineţi B

Compu ii c-imici i intermetalici sunt duri )au duritate mare* iș ș ș

fragili proprietă i care 'or fi transmise i materialelor din structura căroraț ș

fac parte. :a microscopul metalografic de o&icei apar su& forma unor pete

de culoare al&ă.

3.3 A're'atu" crista"in sau amestecu" mecanic

Agregatul cristalin este format din două sau mai multe faze la

"$


46/100

microscop amestecul mecanic poate să apară su& formă lamelară )figura

3.0a* sau su& formă glo&ulară )figura 3.0 &*.

a= $=

Fi'. 3.. Forme a"e Per"itei repreentare 'ra+ic!= a= Per"it! "ame"ar!H $= Pe '"o$u"ar!

7n unele situa ii amestecul mecanic apare i su& forma de amprentăț ș

digitală de e(emplu PeC,e3 ⇒+α )perlită* unde W este solu ia solidăț

numită +erit! so"u ie de FeKLC=ț iar ,e3C este cementita )Ce *. n figura

3./. se prezintă aspectul micrografic a unei Pe lamelare cu aspect de

amprentă de deget.

"0


47/100

Fi'. 3.*. Per"it! "ame"ar! cu aspect de amprent! di'ita"! B.

3.- Inc"uiuni"e nemeta"ice

7n c9mpul 'izual al microscopului metalografic pot să apară la

analiza structurii materialelor metalice linii ngro ate punctate sau su& alteș

forme de culoare nc-isă impurită ile nemetalice )figura 3./*. Acestea nuț

sunt constituen i ai structurii materialelor iar dacă depă esc un anumitț ș

procent se consideră defect de material. le au efect asupra proprietă ilor deț

rezilien ă c9nd pot constitui amorse )punct de pornire a ruperii* pentruț

ruperea la o&oseală.

Fi'. 3.*. Inc"uiuni nemeta"ice B

3.0. Cur$a de r!cire a Fieru"ui

Proprietatea materialelor metalice )a metalelor * de a cristaliza n mai

"/


48/100

multe sisteme cristaline se nume teș po"imor+ism. 7n cazul metalelor această

proprietate se nume teș a"otropie. :a răcire ,e prezintă după solidificare

puncte de transformări alotropice adică temperaturi la care trece dintr#un

sistem cristalin n altul. Lemperaturile la care are loc transformarea

alotropică se nume teș temperatur! critic! sau punct critic. 7n figura 3.8 se

prezintă cur&a de răcire a ,e cu punctele critice aferente. Punctele critice

pentru ,e si aliaele ale acestuia se notează cu litera A urmată de litera c iș

numărul de ordine la ncălzire de la 1 la 0 iar la răcire se notează cu A

urmat de litera r i cifrele scrise n ordine descrescătoare.ș

"8


49/100

Fi'ura 3.. Cur$a de r!cire a +ieru"ui cu puncte"e critice B0

Stările alotropice ale metalelor se notează cu sim&olul elementului

metal din ta&elul Mendelee' urmat de literele alfa&etului grec )W X Y Z*

scrise n ordine cre terii temperaturii la care apar.ș

,e W # este sta&il pana la +12 oC cristalizează n sistem cu&ic celula

elementară are + atomi către unul dispus n col urile cu&ului i unul nț ș

centrul cu&ului la intersec ia diagonalelor. ste magnetic p9nă la //!ț oC. ,e

W mpreună cu C formează solu ia solidă numită ferită )ferita de oasăț

temperatură* notată cu W.

,eX este ,eW nemagnetic.

,eY este sta&il ntre +12 oC i 13+"ș oC cristalizează n re eaua cu&icăț

cu fe e centrate )c.f.c*. ste nemagnetic. ,e ă cu c formează solu ia solidăț ț

numită austenită i se notează cu Y.ș

,eZ este sta&il de 13+" oC pană la 1$38 oC are structura n re eauaț

cu&ică cu 'olum centrat )c.'.c* este nemagnetic asemănător cu a ,e [ dar

diferă de ,e W prin distan a interatomică a re elei cristaline. ,e Z mpreunaț ț

cu C formează solu ia solidă denumită ferită de naltă temperatură notată cuț

Z.

e menţionat că transformare de la temperatura de //!oC nu este otransformare alotropică ea fiind o transformare de natura proprietăţilor

fizice respecti' la ncălzire fierul şi pierde proprietatea magnetică.

temperatura la care o su&stan ă magnetică şi pierde proprietatea magneticăț

se numeşte temperatură Curie sau punct Curie.

Pe &aza cur&ei de răcire a ,e se trasează diagrama de ec-ili&ru a

aliaului ,eC.

"+


50/100

3.. (odu" de "ucru

Se 'a face un referat scris asupra lucrării care 'a cuprindeB• Constituen i metalograficiț• ,azele• Compu ii c-imici i compu i intermetaliciș ș ș• Cur&a de răcire a fierului cu punctele critice

%tiliz9nd ec-ipamentele şi mostrele metalografice e(istente in

la&orator se 'or identifica di'erse structuri )perlitice incluziuni

metalice etc.*

$!


51/100

:a$orator -

-. IA


52/100

:C "3118!TC

→ )γ 211 I Ce , 00/* ] reac ie eutecticăț

#:ede&urită ):e* # amestec mecanic de austenită şi cementită primară

o&ţinut prin reacţia eutectică

#Perlita )Pe* # amestec mecanic de ferită de oasă temperatură şicementită secundară o&ţinut n urma reac iei eutectoide de descompunere aț

austenitei de concentraţia punctului SJ!//H C la temperatura de /2/ TC.

Fi'. -.1. ia'rama de ec?i"i$ru Fe/C a= şi dia'rama constituenţi"or $= B0

$2


53/100

γ S!// /2/TC

→)αC !!218I Ce , 00/* ] reac ie eutectoidăț

iagrama ,e#C este practic o diagramă formată din două diagrame

suprapuse n funcţie de starea car&onului n aliaul ,e#C şi anumeB

a* # o diagramă ,e#,e3C )fier # cementită* sau diagrama metasta&ilă),e3C# se poate descompune sau recompune n stare solidă la anumite

concentraţii şi temperaturi* n care car&onul este legat c-imic n cementită

),e3C* se mai numeşte şi diagrama fontelor al&e trasată cu linii groase

continui şi ntrerupte

&* # o diagramă ,e # Krafit sau diagrama sta&ilă n care car&onul

cristalizează li&er su& formă grafit n reţeaua -e(agonală multistratificată

su& acţiunea unor su&stanţe grafitizante )Si Mn etc.*. Se mai numeşte şidiagrama fontelor cenuşii. ste trasată peste diagrama ,e#,e3C cu linii

punctate su&ţiri are punctele de transformări la temperaturi mai ridicate şi

concentraţii mai scăzute.

-.1.1. Cur$e importante #n dia'rama Fe/Fe3C

A6C # cur&a lic-idusAD\C, ] cur&a solidus

A6 ] cur&ă de temperaturi de nceput de solidificare a lui δ

AD\ ] cur&ă de temperaturi de sf9r it de solidificare a luiș δ

AD< ] cur&ă de temperaturi i concentra ii care delimitează domeniulș ț

de e(isten ă a solu iei solideț ț δ

D\6 ] izoterma reac iei perlitice )Lț \#1"+$TC*.

D< ] cur&ă de temperaturi de nceput de transformare a solu ieiț δ iș γ

$3


54/100

\< ] cur&ă de temperaturi de sf9r it de transformare a luiș δ iș γ

6C ] cur&ă de temperaturi de nceput de solidificare a lui γ

\C ] cur&ă de sf9r it de solidificare a luiș γ

C ] cur&ă de temperaturi la care ncepe de solidificarea lui Ce

C, ] cur&ă de temperaturi de sf9r it de solidificare a lui Ceș

C, ] izoterma transformării eutectice

\S ] cur&ă de temperaturi la care ncepe transformarea lui γ iș α

KPS ]se termină transformarea lui γ iș α

S ] cur&ă de temperaturi la care are loc precipitarea din γ la răcire acementitei secundare )Ce* i de transformare a lui Ceș n γ la ncălzire.

ste numită i Acem.ș

PS^ ] izoterma transformării eutectoide )LS#/2/TC#constantă*

P_ ] cur&ă de precipitre a cementitei ter iale din solu ia saturatăț ț α

care se depune la marginea grăun elor de ,eț α su& formă de impurită i.ț

-.1.,. Puncte"e importante din dia'rama Fe/Fe3C

A. Punct de transformare alotropică a ferului pur 1$38 TC ,e trece din

fază lic-idă n fază solidă

D. punct de saturare a solu ieiț δ n car&on !!+HC 1"+$TC

\. punct de transformare peritectic !10HC 1"+$TC

6. concentra ia lic-idului periteticț !$HC 1"+$TC


55/100


56/100

adică dizol'ă ma(. 211H car&on la temperatura de 11"8TC. ste sta&ilă n

domeniul dat de cur&a


57/100

-.,. Structura o e"uri"or car$on şi sim$o"iarea "orț

-.,.1. Structura o e"uri"or car$onț

elurile car&on n diagrama ,e ] ,eț 3C se nt9lnesc n domeniul deconcentra ie !!!2E211HC.ț

Punctul S )!//HC* mparte o elurile n trei grupeBț

a* 8 e"uri"e ?ipoeutectoideț care au concentra ia de car&on de laț

!!!2E!//HC. Structura acestora la temperatura mediului am&iant )adică

2!TC* este format din ferită i perlită. :a microscop n func ie de con inutulș ț ț

de car&on ferita apare su& forma unor grăunţi alotriomorfi iar perlita su&

forma unor mici insule de culoare nc-isă care cresc pe măsura cre teriiș

con inutului de car&on )fig.".2 ".3*.ț

Fi'.-.,. Structura unui oţe" ?ipoeutectoid cu D10MC C10=. ,0D B1

Fi'.-.3. Structura unui oţe" ?ipoeutectoid cu D-0MC. C-0= B1

$/


58/100

ţelurile din această grupă cu p9nă la !1$HC a'ănd un procent

mai mare de ferită dec9t Pe proprietăţile mecanice sunt asemănătoare cu ale

feriteiB rezistenţă mecanică scăzută alungire ridicată şi duritate mică 'or fi

uşor de prelucrat prin deformaţii plastice c-iar la rece. dată cu creşterea

conţinutului n C creşte procentul de Pe astfel că la !"HC procentul de

ferită şi Pe n structura oţelului aunge să fie apro(imati' egale. Ca urmare a

creşterii procentului de Pe şi proprietăţile mecanice cresc creşte duritatea

rezistenţa la rupere şi tenacitatea dar scade alungirea. Ca urmare a acestor

proprietăţi această gamă de oţeluri se 'or putea prelucra prin deformare

plastică numai la cald se 'or putea prelucra uşor prin aşc-iere şi prin

turnare. ţelurile care conţin !!/E!1/HC sunt pentru cementare.

&* elurile eutectoide au concentra ia de car&on !//HC. Con in 1!!Hț ț ț

perlită. :a microscop perlita poate să apară n structura acestor o eluri su&ț

formă lamelară )aspect de amprentă digitală linii de culoare nc-isă pe fond

al&* sau su& formă glo&ulară )mici glo&ule pe fond al& fig."."*.

Fi'.-.-. Structura unui oţe" eutectoid cu D**MC cu Pe "ame"ar!. C *D U= B1.

ţelurile eutectoide 'or a'ea prorpietăţile mecanice ale perlitei

$8


59/100

c* elurile -ipereutectoide cu concentra ia !//E211HC Acestea laț ț

temperatura de 2! TC au structura formată din perlită i cementită secundară.ș

:a microscop apar grăun i de perlită de culoare nc-isă mărgini i de linii maiț ț

su& iri sau groase de culoare al&ă de cementită secundară depusă n timpulț

transformării austenitei n cementită secundară. Acestui tip de cementită

datorită dispuneri ei n urul grăunţilor de perlită se nume te cementită nș

re ea )fig. ".$*.ț

Fi'. -.0. Structura unui oţe" ?ipereutectoid cu 1,MC cu Ce secundar! #n reţea. 8ţe"nea"iat de ca"itate pentru scu"e / C 1,D U= B1

elurile din diagrama ,e ] Ce se mai numesc i o eluri car&on sauț ș ț

o eluri nealiate. elurile de cementare nu pot fi călite direct nt9i ele seț ț

cementează )car&urare J creşterea procentului de C pe o anumită ad9ncimen piesa prelucrată* după călire aceste piese 'or a'ea un strat e(terior dur

rezistent la uzură şi un miez cu ptoprietăţi de tenacitate rezistent la şocuri .

elurile cu !18E!0$HC se numesc o eluri de m&unătă ire ele put9ndu#seț ț ț

căli direct. 7m&unătă irea este un tratament termic de călire i re'enire.ț ș

ţelurile cu peste !0$HC nealiate şi aliate sunt destinate n general

contrucţiilor de scule pentru diferite operaţiiB de tăiere )fălci pentru

g-ilotine poansoane plăci acti'e pentru ştanţe etc.* poansoane şi plăci

$+


60/100

acti'e pentru matriţe etc.

-.,.,. Sim$o"iarea oţe"uri"or car$on

Sim&olizarea oţelurilor se face alfanumeric conform standardului S5

< 1!!2/#1B2!!0 şi numeric conform standardului S5 < 1!!2/#2B1++0.

:a sim&olizarea oţelurilor se tine seama de două criteii de clasificareB

I. Sim$o"iarea oţe"uri"or #n +uncţie de destinaţie caracteristici

mecanice şi +iice. 7n funcţie de acest criteriu oţelurilor se sim&olizează

astfel

a) Simboli%area oţelurilor nealiate de u% general turnate pentru

construcţii mecanice # aceste oţeluri sunt date n S5 < 1!2+3B2!!$ şi se

sim&olizează astfelB

# se scriu c9te două grupe de trei cifre despărţite prin cratimă )liniuţă

de despărţire* # primul grup de trei cifre reprezintă 'aloarea minimă a limitei

la curgere )5 P!2* n R


61/100

S # oţel nealiat de uz general pentru construcţii n general

5 p !2 RMPa # limita minimă la curgere măsurată n RMPa sau n

R


62/100

!!2!E!!"!HS se face astfelB

se scrie litera C urmată de două cifre care mpărţită la 1!! reprezintă

conţinutul de car&on n procente după care urmează litera E # pentru

conţinut redus de S şi P sau litera R # pentru conţinut controlat de S.

(empleB

C1DE # oţel de calitate nealiat de cementare cu !1HC cu conţinut

redus de P şi S

C1DR # oţel de calitate nealiat de cementare cu !1HC cu conţinut

controlat a S

b) Simboli%area oţelurilor de calitate nealiate de călire i re!enire #

sunt pre'ăzute n S5 < 1!!83#2B1++$ conţin !1/E!0$HC ma(.

!!"$HP şi !!2!E!!"$HS se face astfelB

# cuprinde la nceput o cifră care reprezintăB 1 # oţel car&on de

calitate 2 # oţel car&on de calitate superioară cu conţinut redus de P şi S 3 #

oţel car&on de calitate cu conţinut controlat a sulfului

# apoi urmează litera C şi un grup de două cifre care mpărţite la 1!!

reprezintă conţinutul de car&on n procente

# după grupul de cifre se scriu grup de litere care arată starea pri'ind

tratamentele termice aplicateB L% # netratat termic LS # tratat pentru

m&unătăţirea prelucra&ilităţii LA # tratat termic pentru nmuiere L< #

normalizat L_IL # călit şi re'enit.

(emple R$B

1C-07N / oţel car&on de calitate cu !"$HC normalizat

,C00 # oţel car&on de calitate superioară cu !$$HC cu conţinut

controlat de P şi S.

bser!aţie. Aceste mărci de oţeluri pot fi şi turnate n piese at9t cele

02


63/100

de cementare c9t şi cele de călire şi re'enire. 7n acest caz sim&olurile 'or

primi n faţa celor prezentate litera


64/100


65/100

:ucrarea nr. 0

0. S7UIU: S7RUC7URII 8 E:URI:8R A:IA7EȚI A F8N7E:8R CENU IIȘ Ș

0.1. 8 e"uri"e a"iateț

Sunt o elurile n care n mod 'oit sunt incluse i alte elemente metaleț ș

ca Li @ Cr


66/100

am&iant i concentra ii mici n car&on mărind n acest mod domeniul deș ț

e(isten ă al austenitei aliate la temperaturi i concentra ii care nu e(istă nț ș ț

cazul o elurilor nealiate.ț

Fi'. 0.1. (odi+ic!ri"e dia'ramei de ec?i"i$ru Fe/Ce #n domeniu" oţe"uri"or datorate"emente"or de a"iere.

lemente ca Li @ Q Co formează u or car&uri du&le triple cuș

cementita ceea ce măre te mult duritatea respecti' fragilitatea o elurilor.ș ț

0., Sim$o"iarea o e"uri"or a"iateț

Se face după noul standard S5


67/100

1* # sla& aliate la care fiecare element de aliere este O dec9t

$H

2* # nalt aliate la care conţinutul unui element este de $H.

&* 7n func ie de unele proprietă i mecanice după destinaţie se mpartț ț

nB

a* # oţeluri aliate pentru construcţii

&* # oţeluri aliate pentru scule care la r9ndul lor se mpart nB

# oţeluri aliate pentru scule pentru deformări plastice

# oţeluri rapide pentru scule

c* # oţeluri aliate cu proprietăţi speciale

0.,.1. Sim$o"iarea oţe"uri"or a"iate de car$urare cementare= #

sunt pre'ăzute n S5 < 1!!8"#1B2!!! acestea conţinB !!0E!2"HC Cr#


68/100

fJ1!! pentruB Ce


69/100

car&on n procente

# după setul de cifre se scrie sim&olurile elementelor de aliere E1 E,

n ordinea descrescătoare a procentaului de participare la alia. acă două

sau mai multe elemente au acelaşi procent sim&olurile se 'or scrie n ordine

alfa&etică

# după sim&oluri se scriu cifre despărţite prin cratimă n ordinea

descrescătoare a procentaului E1/E, astfel fiecare cifră 'a reprezenta

procentul corespunzător fiecărui element de aliere. acă pentru unul sau

mai multe elemente de aliere lipseşte cifra care indică procentul aceste

elemente de aliere sunt n procente su& 1H*

# dacă oţelul este turnat n piese n faţa literei se scrie litera


70/100

cu 21!HC şi 12HCr

b) pentru deformări plastice la cald # conţin Cr Q şi @ se

sim&olizează după regulile pentru de la oţelurile sla& şi nalt aliate.

(empleR$B

3Cr1/1*/1* # oţel sla& aliat cu !38HC "$HCr "2$HQ şi

1/H@ pentru scule de deformat plastic la cald

43DCr5/3/3 # oţel nalt aliat cu !3!HC +H Q 3H Cr şi

!3H@ pentru scule de deformat plastic la cald.

'.2.#.2) ţeluri rapide pentru scule # aceste oţeluri pot lucra p9nă la

temperaturi de 0!!E/!!oC se sim&olizează alfa numeric conform cu S5 <

1!!2/#1B2!!0B

# se scriu literele JS după care se cifre despărţite nprin cratimă

cifre care corespund procentaelor elementelor de aliere scrise n următoarea

ordineB /(o//Co.

(emplu R$B JS1/D/1 # oţel rapid pentru scule aşc-ietoare cu 18HQ

!HMo 1H@ şi O1HCo este ec-i'aletul oţelului rapid Rp3 din SLAS

/382

0.3 Structura +onte"or cenuşii şi sim$o"iarea "or

0.3.1. Structura +onte"or cenuşii

,ontele cenu ii se regăsesc n diagrama ,ier # Krafit )fig. $.2* nș

domeniul 2!8#00/H . :i se spun cenu ii deoarece car&onul n structuraș

acestor fonte se regăse te n stare li&eră su& formă de grafit. ,ontele cenu iiș ș

mai poartă denumirea i de fonte de a doua fuziune )topire* deoarece ele seș

o& in prin retopirea fontelor al&e n cuptoare speciale numite cu&ilouri nț

prezen a cocsului care asigură sursa de căldură pentru topire i n acela iț ș ș

/!


71/100


72/100

7n figurile $.". $.$ $.0 $./ $.8 $.+ se prezintă structura unor fonte

cu grafit lamelar şi grafit nodular nodular.

a* &*

Fi'. 0.-. Font! cenuşie +eritic! a G repreentare sc?ematic!H b G microstructur! ,0D1 B3

a* &*

Fi'. 0.0. Font! cenuşie cu 'ra+it "ame"ar per"itic! a G repreentare sc?ematic!H b G microstructur! ,0D1 B3

a* &*

Fi'. 0.. Font! cenuşie cu 'ra+it "ame"ar per"itic! a G repreentare sc?ematic!H b G

/2


73/100

microstructur! ,0D1 B3

a* &*

Fi'. 0.*. Font! cenuşie cu 'ra+it s+eroida" +eritic! a G repreentare sc?ematic!H b G microstructur! ,0D1 B3.

a* &*

Fi'. 0.. Font! cenuşie cu 'ra+it s+eroida" +eritico / per"itic! a G repreentaresc?ematic!H b G microstructur! ,0D1 B3.

/3


74/100

a* &*

Fi'. 0.5. Font! cenuşie cu 'ra+it s+eroida" +eritico / per"itic! a G repreentare

sc?ematic!H b G microstructur! ,0D1 B3.

0.3., Sim$o"iarea +onte"or cenu iiș

a) fonte cenuii cu grafit lamelar )S5 < 1$01B1+++* sim&olizate

prin grupuri de litere EN # după euronorm


75/100


76/100

:ucrarea

. S7UIU: C8NS7I7UEN I:8R A:IAOE:8R Ț

PE 6A9Ă E CUPRU

Cele mai utilizate aliae pe &aza de cupru n industria constructoare

de ma ini sunt aliaele Cu#4n numite alame i cele din sistmul Cu#Snș ș

numite &ronzuri.

.1. Structura a"ia2e"or Cu/9n a"ame"or=

Alamele pot fi simplu aliate numai cu 4n sau comple( aliate cnd pe

l9ngă zinc se mai utilizează i alte elemente de aliere form9nd alameleș

comple( aliate.

Structura aliaelor Cu#4n se regăsesc n diagrama de ec-ili&ru Cu#4n

figura 0.1 .atorită faptului că la concentra ii mari de zinc apar solu ii solideț ț

pe &aza de compu i intermetalici deose&it de duri i fragili n practică seș ș

utilizează alame cu structură de solu ie monofazică i structuri &ifazice cuț ș

concentra ia p9nă la "0H 4n. Peste această concentra ie n praztică nun suntț ț

utilizate aliae Cu#4n )alame* deoarece acestea de'in foarte dure si foarte

fragile nea'and ăntre&uin ări practice.ț

Alemele monofazice au n structura lor solu ia solida W p9na la 38Hț

4n. ,aza W este o solube solidă de 4n n Cu )omogena sau neomogena n

/0


77/100


78/100

Alamele &ifazice au con inutul n 4n cuprins ntre 3+ i "0H 4n laț ș

tempera mediului am&iant structura alamelor &ifazice este formată din faza

W i faza X. ,aza X pro'ine dintr#o faza X care este o solu ie solidă de 4n nș ț

Cu de concentra ie 3+ # "0H 4n care apare la solidificarea aliaului Cu#4nț

de concentra ia amintită sau printr#o reac ie peritectică la temperatură de .ț ț

+!$oC.

,aza X este o faza neomogenă )dezordonată* care la temperatura de

"$3#"/! oC la răcirea lentă se ordonează trec9nd n faza X. Alamele &ifazice

cu structura de solu ie solidă X au proprietă i mecanice sla&e asemănătoareț ț

cu cele ale fazei W dar trec9nd n faza X alamele &ifazice au proprietă iț

mecanice mai mari respecti' duritate mai mare )/$ D6* rezisten ă mecanicăț

mai ridicată )5mJ"3!MPa* dar alungirea mai scăzută ) AJ$H*.

atorită cre terii durită ii rezisten ei mecanice i scăderii alungirii alameleș ț ș ș

cu structură &ifazică la temperatura mediului am&iant nu por fi prelucrare

prin deformare plastică ele putnd fi u or prelucrate prin turnare i a c-iere.ș ș ș

Pentru deformarea acestor categorii de alame se practică sc-im&area

structurii interne astfel că la temperatura mediului am&iant structura

acestora să fie din faza X. Pentru acest lucru alamelor &ifazice li se aplică un

tratament termic de călire care constă n ncălzirea acestora la temperaturi

peste "/! oC i răcirea &ruscă )cu 'iteze mari * la temperatura mediuluiș

am&iant respecti' alamele se aduc ntr#o stare de structura n afara

ec-ili&rului )de neec-ili&ru* respecti' aceste alame n urma tratamentului

de călire 'or a'ea proprietă i de plasticitate put9nd fi deformate plastic. eț

men ionat nsă că n timp starea de neec-ili&ru nu este sta&ilă c-iar laț

temperaturi ale mediului am&iant )n urma unor ncălziri i răciri acesteș

alame pot să i recapete duritatea i rezisten a a'ute anterior tratamentuluiș ș ț

/8


79/100

de călire*. Acest fenomen care n urma unor fluctua ii de temperatură aleț

mediului am&iant face ca structura alamelor &ifazice să re'ina la o structura

n ec-ili&ru poartă denumirea de tratasment termic de m&ătr9nire naturală.

7m&ătr9nirea ca tratament termic se poate aplica i artificial alamelor ș

&ifazice deformate plastic pentru a# i recăpăta proprietă ile mecaniceș ț

superioare. Printr#o rencălzire al pieselor peste "/! oC i răcirea lentă )odatăș

cu cuptorul*. 7n figura 0.2 se prezintă structura unei alame monofazice iar

n figura 0.3 structura unei alame &ifazice.

Fi'..,.A"am! mono+aic! so"uţie Fi'..3. A"am! $i+aic! L (D0DD B3

so"id! cu mac"e B3

.,. Structura a"ia2e"or Cu/Sn $ronuri"or=

Aliaele Cu cu Sn se numesc &ronzuri simple cuprul nsă mai poate

forma &ronzuri i cu alte elemente cun sunt Al P& 6e Petc dar n acest cazș

/+


80/100

denumirea &ronzului se face după elementul principal cu care se aliază Cu.

Asemănător alamelor &ronzurile pot fi simple sau comple( aliate cnd pe

lăngă Sn mai con in şi alte elemente de aliere pentru m&unătă ireaț ț

proprietă ilor mecanice te-nologice fizice i c-imice.ț ș

Structura &ronzurilor simple se regaseste n diagrama de ec-ili&ru

Cu#Sn )figura 0."*.

Fi'. .-. ia'rama de ec?i"i$ru Cu/Sn B0.

8!


81/100


82/100

aplică tratamentul termic de m&atr9nire.)ncălzire la peste 0!!oC urmată de

răcire lentă*.

e men ionat că n cazul &ronzurilor cu peste 0HSn la răciri foarteț

lente n structura &ronzurilor monofazice i &ifazice poate apărea faza Z careș

precipită separat n structura acestor tipuri de aliae conferind &ronzurilor

o .rezisten ă mare la uzură respecti' la microscop pe lngă solu iile solideț ț

)omogene sau neomogene* poate apărea distinct i structura compusuluiș

intermetalic Cu31Sn8 su& forma unor mici pete de culoare al&ă )figura 0.$*.

Fi'. .0. Structura unui $ron turnat recopt

.3 Sim$o"iarea a"ame"or si $ronuri"or.

.3.1.Sim$o"iarea a"ame"or. Se face după standardeleB

a* # pentru alamele de+orma$i"e a"+anumeric SR EN

10,,DDDC51,D13 şi numeric SR EN 1-1,155* prin scrierea sim&olul

elementului de &ază Cu= urmat de sim&olul elementului 9n şi ci+ra care

arată conţinutul mediu sau nominal de participare la alia urmat de

sim&olul celorlelalte elemente cu ci+re"e a+erente procentu"ui de

82


83/100

participare la alia scrise n ordinea descrescătoare al procentului de

participare la alia. (emple R$B Cu9n 0 ] alamă )tom&ac* cu $H 4n şi rest

Cu Cu9n3(n,FeA"Ni # alamă comple( aliată cu 38H4n 2HMn ,e Al


84/100

conţin şi alte elemente de aliere pe l9ngă 4n* (.B Cu4n33P&2

Cu4n38P&2Mn2.

.3.,.Sim$o"iarea $ronuri"or / se sim&olizează asemănător cu

alameleB &ronzuri deforma&ile S5 < 10$2B2!!!;C+1B2!13 şi S5 S "2/B

1++0 conţin 1#+H Sn )CuSn" CuSn$P&"4n3* şi &ronzuri pentru turnare S5


85/100

:ucrarea nr.*

*. S7UIU: C8NS7I7UEN I:8R A:IAOE:8R Ț

PE 6A9Ă E A:U(INIU

*.1.ia'rame de ec?i"i$ru

Principalele sisteme de aliae ale Al sunt cele fiormate cu Cu Mg şi

Si. 7n cazul aliaelor din sistemul Al#Cu i Al#Mg se utilizează compozi iiș ț-ipoeutectice cu ma(im 33H Cu respecti' 3"$HMg iar n cazul aliaelor

Al#Si se utilizează i compozi ii -ipereutectice cu p9nă la 2!H Si.ș ț

Constituen ii aliaelor pe &aza de aluminiu cu cele trei elemente )Cuț

Mg si Si* se regăsesc n diagramele de ec-ili&ru prezentate n figurile /.1

/.2 i /.3.ș

Fi'. *.1. ia'rama de ec?i"i$ru A"GCu B0.

8$


86/100

Fi'. *.,. ia'rama de ec?i"i$ru A"G(' B0.

Fi'. *.3. ia'rama de ec?i"i$ru A"GSi B0.

80


87/100

in diagramele de ec-ili&ru se o&ser'ă că n toate cazurile se

utilizează at9t compozi ii cu structură monofazică )solu ie solidă* c9t iț ț ș

compozi ii &ifazice. Lot din diagrame se poate o&ser'a că solu iile solide Wț ț

n toate cele trei cazuri prezintă puncte de satura ie n Cu la $"8ț oC respecti'

$0$HCu n Mg la "$1 oC i 1"3HMg i Si la $//ș ș oC respecti' 10$HSi iar

la temperatura mediului am&iant )2! oC* solu&ilitatea Cu şi Si este de doar

!$H iar a Mg de 1"H respecti' solu iile solide n func ie de temperatură iț ț ș

concentra ie prezintă o cur&a sol'us adică concentraţia n elemntul de aliereț

este 'aria&ilă cu temperatura n solu ia solidă. Astfel că aliaelor cu lacunăț

de solu&ilitate li se pot aplica tratamente termice de călire cu punere n

solu ie asrfelBț

# Pentru aliaele Al#Cu a'nd concentra ia ntre !$ i $H Cu li seț ș

pot aplica tratamentul termic de călire cu punere n solu ie. Peste cur&aț

sol'us aliaele Al#Cu au o structură monofazică respecti' de solu ie solidă Wț

cu proprietă i mecanice care permit deformările plastice la rece sau la cald.ț

# Pentru aliaele de su& cur&a sol'us structura este &ifazică adică

formată din faza W i un compus intermetalic care creşte duritatea şiș

rezisten a mecanică scăz9nd alungirea respecti' pentru aceste aliae se 'aț

aplica tratamentul termic de călire cu punere n solu ie pentru a putea fiț

deformate plastic la rece. Pentru re'enirea la proprietă ile mecaniceț

superioare piesele deformate cu structură &ifazică li se 'or aplica

tratamentul termic de m&ătrnire )naturală sau artificială*.

Aliaele de Al pe &aza de Cu pot fi prelucrate i prin turnare cndș

după turnare li se 'or aplica tratamente termice de recristalizare. Aliaele cu

Documents

SIM Indrumator 2