1.FONTA
Fierul pur nu prezinta importanta practica.In schimb , aliajele fierului cu carbonul -fonta si otelul- sunt materialele metalice cele mai utilizate in tehnica.
Fonta este aliajul fierului cu carbonul ,care contine intre 2,06% si 4,3% carbon ,iar otelul ,aliajul fierului cu carbonul care contine sub 2,06% carbon. In afara de fier si carbon,atat fontele cat si otelurile ,mai contin, in cantitati mici ,si alte elemente -siliciu ,mangan, sulf, fosfor(numite elemente insotitoare)-care nu au putut fi complet indepartate in procesul de elaborare sau care au fost introduse in mod voit ,pentru a le conferi anumite proprietati (elemente de aliere).
Fonta se obtine prin topirea si reducerea minereurilor de fier in cuptoare speciale numite furnale.Fontele obtinute in furnale se numesc fonte brute .Dupa compozitia chimica se deosebesc in fonte brute obisnuite si fonte brute aliate.Ele pot fi folosite in:
~elaborarea otelului(fonte pentru afinare)
~turnarea pieselor (fonte pentru turnatorie)
Fonta prezinta urmatoarele caracterisrici generale:se toarna bine, se lucreaza prin aschiere,dar nu se poate prelucra plastic(nu se poate lamina sau forja)si nu se poate suda.
Fontele turnate in piese mai sunt numite si fonte de a doua topire si se obtin din fonte brute ,prin retopirea in cuptoare speciale (cubilouri)in scopul inlaturarii impuritatilor si a obtinerii anumitor compozitii.Ele pot fi : fonte cenusii,fonte nodulare si fonte maleabile.
*fontele cenusii(simbol Fc,urmat de cifra care ii indica rezistenta minima de rupere la tractiune,in daN/cm2) se toarna foarte bine si se prelucreaza prin aschiere,fiind ieftine.
**fontele nodulare (simbol Fgn-fonta cu grafit nodular)se obtin prin adaugarea de magneziu in baia de fonta .Prezinta proprietati mecanice la fel de bune ca otelul si se toarna la fel de bine ca fonta cenusie.
***fontele maleabile(simbol Fm)se obtin printr-un tratament termic special (de maleabilizare)se poate prelucra bine prin aschiere ,are proprietati mecanice appropriate de ale otelului.
2.OTELURI
Otelul se obtine din fonta si fier vechi (deseuri),prin topire si afinare( proces de oxidarea a elementelor insotitoare si de eliminarea lor) in cuptoare speciale: Siemens-Martin,convertizoare cu oxigen , cuptoare electrice, etc.
Otelul se toarna bine ,poate fi prelucrat prin deformare plastica -laminare (in profiluri laminate,rotund patrat , cornier :table ,tevi sarme groase), tragere(in sarme subtiri ), forjare (in piese)-poate fi prelucrat prin aschiere ;otelul cu continut mic de carbon poate fi sudat.
Proprietatile mecanice ale otelului sunt superioare celor ale fontei si ale majoritatii metalelor si aliajelor utilizate in tehnica .Aceasta este cauza pentru care majoritatea fontei nu este transformata in piese ,ci constituie materia prima din care se obtine otelul.
Dupa compozitia chimica se deosebesc:oteluri-carbon si oteluri aliate
a)Oteluri-carbon
Otelurile-carbon sunt otelurile care,in afara de fier,carbon si elemente insotitoare(mangan ,siliciu ,sulf , fosfor),mai contine si alte elemente insotitoare (introduse in mod voit).
In functie de destinatie ,se deosebesc:
~oteluri-carbon pentru constructii;
*oteluri-carbon obisnuite
*oteluri-carbon de calitate
~oteluri-carbon pentru scule;
Otelurile -carbon obisnuite pentru constructii(simbol OL 00..OL 70) sunt produse folosite in mod curent fara tratament chimic,la constructii metalice(sarme,nituri, table , suruburi ,cuie ,otel beton,balamale,etc.) si in constructia de masini,putand fi livrate cu garantarea caracteristicilor mecanice si cu garantarea compozitiei chimice.
Otelurile -carbon de calitate pentru constructii (simbol OLC 10.OLC 60)sunt oteluri elaborate mai ingrijit carora li se garanteaza atat caracteristicile chimice cat si compozitia chimica.Se folosesc cu tratament termic sau termochimic in constructii de masini (pentru piesele care lucreaza in conditii mecanice grele).
Otelurile-carbon pentru scule(simbol OSC 7.OSC 13)sunt oteluri carbon superioare carora li se garanteaza caracteristicile mecanice , compozitia chimica si structura . Sunt destinate executarii sculelor de lacatuserie ,de tamplarie , a ferastraelor, a daltilor etc. (adica a sculelor care prelucreaza metalele mai putine dure ,lemnul si materialele plastice etc.).
b)Oteluri aliate
Otelurile aliate sunt oteluri care,pe langa fier,carbon si elementele insotitoare,contin si elemente introduse in mod voit(crom ,nichel, wolfram) pentru a le conferi anumite proprietati.Ele sunt destinate:
~constructiilor cu solicitari mecanice mari;
~sculelor si uneltelor care prelucreaza metale si aliaje dure;
~unor utilizari speciale (fabricarii :arcurilor ,rulmentilor , pieselor rezistente la temperaturi inalte, la uzura, la coroziune, etc)
Dintre otelurile aliate cele mai importante sunt :
~otelurile cu crom(pana la 5%)care sunt inoxidabile si foarte rezistente la tractiune;
~otelurile cu nichel (pana la 36%Ni)care sunt foarte rezistente la coroziune , la tractiune ,au coeficient de dilatatie foarte mic si rezistenta electrica foarte mare;
~otelurile cu wolfram(oteluri rapide )care sunt destinate executarii pieselor de aschiere rapida.
B)Metale si aliaje neferoase
Metalele si aliajele neferoase cele mai intrebuintate in tehnica sunt: aluminiul (Al), cuprul Cu) ,nichelul(Ni) , zincul (Zn), staniul (Sn), plumbul (Pb) cromul(Cr), etc. Unele dintre acestea au proprietati comparabile cu ale otelului ,iar in ceea ce priveste rezistenta la coroziune sunt superioare.Minereurile neferoase gasindu-se ,in general in cantitati mai mici decat minereurile neferoase ,metalele neferoase sunt decifitare si deci scumpe.Face exceptie aluminiul ,care, prezentand proprietati deosebite si fiind foarte raspandit in scoarta pamantului ,se produce in cantitati din ce in ce mai mari.
ALUMINIUL
Proprietati:
Aluminiul este un metal usor de culoare alb-albastruie, usor fuzibil(se topeste usor) ,bun conducator de caldura (este intrecut doar de Ag si Cu) si electricitate (Este intrecut doar de Ag, Au, Cu).
In aer, aluminiul este practic inoxidabil .Se acopera repede cu un strat subtire de oxid care-i da luciu argintiu
si-l apara de oxidare mai adanca.Apa , benzina ,uleiurile, laptele,untul ,nu actioneaza asupra aluminiului ,fiind optim pentru fabricarea vaselor de menaj .Are mare afinitate pentru oxigen,adica se oxideaza usor la suprafata pe cale electrochimica ,formand un strat protector.Prin procesul de eloxare se poate colora chimic , obtinandu-se un aspect foarte placut.
Caracteristicile mecanice si in special rezistenta la rupere (15daN/mm2) sunt slabe.Aluminiul se toarna bine si fiind maleabil si ductibil (depasit doar de Au si Ag) se poate usor lamina.Se poate prelucra prin aschiere.
Aliajele aluminiuluis
Aluminiul se intrebuinteaza foarte mult sub forma de aliaje -aliaje de aluminiu pentru turnatorie si aliaje de aluminiu laminabile.
Aliaje de aluminiu pentru turnatorie
~aliaje de aluminiu-siliciu(denumite siluminuri):sunt cele mai intrebuintate, prezentand proprietati foarte bune de turnare si caracteristici mecanice satisfacatoare.Procentul de siliciu in aliaj ajunge pana la 15%;
~aliaje aluminiu cupru :prezinta proprietati mecanice superioare ;
~aliaje aluminiu-magneziu:sunt aliajele cele mai usoare si mai rezistente ,se prelucreaza prin aschiere si se lustruiesc foarte frumos.
Aliaje de aluminiu laminabile
Cel mai cunoscut aliaj din aceasta grupa este duraluminiul.Este un aliaj complex, continand :aluminiu , cupru, magneziu ,siliciu si fier.Este foarte usor ,dur cu o rezistenta buna la tractiune.Se intrebuinteaza mai mult sub forma de semifabricate : table ,bare, sarme, tevi.
CUPRU(ARAMA)
Proprietati:
Cuprul este un metal greu de culoare rosiatica ,greu fuzibil, foarte bun conducator de electricitate si caldura .
In aer uscat cuprul nu se oxideaza ,dar in aer umed se acopera cu un strat verzui de cocleala(carbonat basic de cupru),care-l apara de oxidare in adancime.In contact cu acizii din alimente (otetul)si cu grasimile ,cocleste.Cocleala este otravitoare ,de aceea vasele de cupru destinate prepararii alimentelor se cositoresc.
Cuprul are rezistenta buna la tractiune : celelalte proprietati mecanice sunt insa reduse.
Cuprul este foarte maleabil si ductibil ,putandu-se prelucra usor la rece si la cald.
Aliajele cuprului
Cele mai importante aliaje ale cuprului sunt alamele , bronzurile si aliajele cupru-nichel-zinc.
~Alamele -sunt aliaje ale cuprului cu zincul ,al caror continut in cupru este de maximum 55%.Aliajele care contin peste 80% cupru se numesc tombacuri.Zincul introdus are rolul de a mari rezistenta ,plasticitatea si capabilitatea de turnare.Culoarea alamelor este cu atat mai galbena cu cat contin mai mult zinc . Tombacul are culoarea roscata.Din el se fabrica alame laminabile si alame de turnatorie.
~Bronzurile-sunt aliaje ale cuprului cu staniu(Cu+Sn),de cupru cu aluminiu(Cu+Al) sau de cupru cu plumb(Cu+Pb)
*bronzurile cu staniu contin maximum 14% Sn ,sunt foarte rezistente la coroziune ,au caracteristici mecanice bune si exceptionale calitati antifrictiune(coeficient de frecare mic).Bronzurile cu staniu se simbolizeaza prin literele Bz(bronz) urmate de un numar care indica continutul procentual de staniu ( Exemplu Bz 6).Din bronzurile cu staniu se fabrica bare,benzi , armaturi , lagare, obiecte de arta.
**bronzurile cu aluminiu contin 5-10% Al ,iar restul cupru.Sunt bronzuri cu proprietati mecanice si chimice foarte bune.Se simbolizeaza prin literele Bz(bronz),Al (aluminiu )cu un numar (procentul de aluminiu).Din bronzurile cu aluminiu se fabrica bare ,profiluri ,benzi, lagare , roti dintate , armaturi ,monede, conductoare electrice.
***bronzurile cu plumb sunt aliaje cupru-plumb cu 10-40 %Pb .Se folosesc numai pentru turnare de lagare sau piese speciale .Exemplu de simbolizare :Bz Pb 25
****Aliaje cupru-nichel-zinc sunt foarte numeroase , constituentii principali putand intra in diferite procente . Cel mai cunoscut este alpacaua care se intrebuinteaza pentru tacamuri ,instrumente de masura,instrumente chirurgicale,obiecte de arta etc.,avand aspect placut si proprietati foarte bune de coroziune.
Bibliografie:Merceologia produselor metalo-chimice
(Georgeta Bembea/ Violeta Capraru)
