View
84
Download
5
Category
Preview:
DESCRIPTION
STM
Citation preview
1. Metalele sunt acele elemente chimice, care posed un coeficient pozitiv de variaie a rezistivitii electrice n funcie de temperatur, respectiv rezistivitatea
lor electric crete odat cu creterea temperaturii.
2. Clasificarea metalelor.
3. Prin structura se intelege arhitectura interna a metalului, in functie de elementul la care se refera analiza , putem vb de:
-structura atomica-structura interna a atomului
-structura reticulara-caract retelei cristaline
-structura cristalina-arhitectura interna a agregatului policristalin
Structura reticulara edificiul format din atomi repartizati intro anumita ordine care se repera periodic dupa cele 3 directii de coordonate si poarta numele
de cristal.
4. Exista 230 de tipuri de retele cristaline care se pot grupa in 32 de clase care la
randul lor se grupeaza in 7 sisteme cristalografice :
a. sistemul triclinic b. monoclinic c. rombic d. romboedric e. cubic f. tetragonal g. hexagonal
5. Retele cristaline mai des intalnite la metale:
Sistemul cubic : -simplu (mai putin intalnit la metale)
-cu volum centrat (met cu plasticitate mai redusa)
- cu fete centrate (metale cu plasticitate mai mare)
Sistemul hexagonal: -simplu
- compact
6. Transformari alotropice la metale. Polimorfism metalele au o mare varietate de retele cristaline si sunt cazuri cand un metal paote prezenta la diferite intervale de
temperaturi stari alotropice diferite. Aceasta insusire poarta numele de polimorfism si
starile stabile in diferite intervale de temperature se numesc STARI ALOTROPICE si
se noteaza : alfa, beta, gama.
7. Defecte punctiforme: sunt de dimensiuni foarte mici , dimensiuni la scara atomica. Pot aparea sub forma de: vacante, atomi interstitiali, conjugate (de tip Frenkel).
A: Vacante: Desi marea majoritate a nodurilor retelei cristaline este ocupata de atomi se pot intalni situatii cand pot lipsi atomi din nodurile retelei; acest lucru este
posibil odata cu cresterea temperaturii cand prin marirea amplitudinii oscilatiei ionilor
unui atom pot parasi nodurile retelei.
B: Atomii interstitiali: apare un atom in plus in nodurile retelei ceea ce determina defectele retelei
C: Conjugate: aceste defecte apar prin combinare A cu B si anume prin parasirea unui atom din nodul retelei pozitiei respective si ocuparea unei pozitii intre
noduri.
8. Structura agregatului policristalin: corpurile metalice cu care lucram in
practica sunt formate dintrun numar mare de cristale. In interiorul agregatului
policristalin grauntii au orientarea diferita desi fiecare graunte e ANIZOTROP.
Specificul struncturii limitelor dintre graunti: datorita orientarii diferite a diferitilor graunti care compun agregate policristaline asamblarea la limita
grauntilor intampina graunti, si structura dintre ei primeste o structura diferita de
cea pe care o au graunti in interiorul lor.
9. Structura lichidului
Spre deosebire de corpurile cristaline solide, n care atomii sunt distribuii ordonat i formeaz o reea cristalin, n lichide aceast ordine este distrus, iar atomii sunt legai ntre
ei de fore de legtur mult mai slabe, avnd deci posibilitatea de a se deplasa mult mai uor
n spaiu. n stare lichid, agitaia termic a atomilor conduce la o distrugere parial a ordinii
din cristale, fr a se ajunge la dezordinea total caracteristic gazelor. In prezent sunt 2 teorii de baza privitoare la structura lichidului; Conform uneia
dintre ele in lichid atomii se gasesc intro miscare dezordonata; A 2-a teorie e mai
reala , considera ca strunctura lichidului si este caracteristica ordinea apropiata.
In lichid repartizarea ordonata a atomilor se pastreaza pe distante mici, de unde si
termenul de ordonare apropiata, lichidele trebuie sa fie considerate ca fiind compuse din
domenii in care se pastreaza o ordine apropiata de cea din structura solida, in care se
gasesc goluri rupturi si crapaturi.
10. Bazele termodinamice ale procesului de cristalizare.
La presiune constanta starii de agregare in care se afla corpurile sunt determinate de
temperatura. Pentru a afla din ce cauza in anumite intervale de temperatura a stabilit
starea solida iar in alte intervale de temperatura e stabilta starea lichida se fol notiunea de
ENERGIE LIBERA ( energie necesara pentru efecturarea unui lucru mecanic exterior)
Conform legilor termodinamicii in anumite conditii e stabilita starea cu energia libera
cea mai mica.
La Tt-Fs= Fe (coborand temperatura) la Ts-Fs Fe-Fs= Delta T
11. Cristalizarea omogena- presupune existenta unui lichid pur si omogen in sensul ca in interiorul lui nu se gasesc particule straine in stare solida care sa
poate juca rolul de suporti pentru formarea germenilor de cristalizare. In acest caz
germenii de cristalizare se vor forma in mod spontan in lichid de unde a aparut si
denumirea de cristalizare spontana.
Formarea germenilor de cristalizare: la scaderea temperaturii in anumite puncte din lichid
la un moment dat au loc abateri de la valoarea medie a caldurii, concetratiei si energiei
(fluctuatie). Datorita acesteia, in anumite puncte din lichid, temperatura este mai scazuta.
In aceste puncte se creeaza conditii favorabile pentru aparitia ordinii apropiate, adica a
gruparilor de atomi plasati ordonat, fragmente de retea, care constituie de fapt germenii
de cristalizare. Pt a putea creste dimensiunile germenilor de cristalizare trebuie sa depaseasca o anumita valoare critica. Pornind de la legile termodinamice a procesului de
cristalizare , aceasta dimensiune critica poate fi calculata.
Delta F variatia energiei libere a sistemului in cursul procesorului.
Fl- energia libera a fazei lichide.
Fs- energia libera a fazei solide
v volumul particulelor fazei nou formate
s - suprafata particulelor nou formate tensiunea superficiala la limita dintre particule si lichid.
n nr particulelor
r - raza particulelor
12. Cristalizarea omogena . Cresterea germenilor de cristalizare. Pe suprafata germenului tridimensional format in lichid urmeaza sa se depuna
atomi proveniti din lichid . Depunerea unui singur atom pe suprafata germenului
tridimensional mareste energia libera a sistemului. Acest atom nu va ramane pe
suprafata germenului care se va dizolva din nou in lichid. Deci se vor putea
depune numai grupari de atomi de anumite dimensiuni critice, care prin depunerea
lor duc la micsorarea energiei libere a sistemului. Procesul de crestere a cristalului
se produce in salturi: se formeaza intai germenii 2D
care se depun pe cei 3D.
Experientele lui Tamann: Teoria cristalizrii topiturilor metalice, propus de Tammann i
confirmat experimental de numeroase experiene, consider c cinetica fenomenului de
solidificare poate fi caracterizat cantitativ prin doi parametri care rmn aproximativ
constani n timpul desfurrii procesului de cristalizare. Aceti parametrii sunt viteza de
formare a germenilor Vf i viteza de cretere a acestora Vcr . Valoarea celor doi
parametrii este influenat n primul rnd de gradul de subrcire aplicat topiturilor
metalice.
Vf- viteza de formare
Vcr- viteza de crestere
Delta T- gradul de subracire
Dimensiunile grunilor cristalini rezultai n urma cristalizrii vor fi determinate att de
viteza de formare ct i de viteza de cretere a germenilor de cristalizare, deci n ultim
instan de gradul de subrcire aplicat topiturii. Corelaia ce exist ntre dimensiunile
grunilor i vitezele de formare i cretere a germenilor, poate fi exprimat prin relaia:
Ng este numrul de gruni pe unitate de volum: c - coeficient de proporionalitate;
13. Cristalizarea neomogena. Modificarea. In practica de cele mai multe ori ne intalnim cu fenomenul cristalizarii neomogene fortate
cand lichidul nu e pur ci contine in masa lui particule straine pt formarea germenilor
cristalini. Pt ca pe o astfel de particular sa se poata depuna atomi metalici trebuie insa sa
se respecte urmatoarele 2 conditii:
a) tensiunea superficiala la linia dintre particular si germene sa fie mai mica decat tensiunea superficiala la limita dintre lichid si germenele metallic.
b) Sa fie respectat principiul corespondentei si de structura(pt ca pe un anumit germene se pot depune atomi metalici este necesar sa se indeplineasca conditia ca
incluziunea si metalul sa aibe acelasi tip de retea si parametrii apropiati; in acest
caz, atomii incluziunii atrag atomi metalici si depunerea germenilor
bidimensionali e usurata).
Influentarea cristalizarii prin introducerea intentionata in topitura, iar substantele care se
introduce poarta denumirea de modificator. MODIFICAREA se intrebuinteaza la
elaborarea metalelor sia liajelor feroase si neferoase. Prin modificare se mareste nr
centrelor de cristalizare, obtinandu-se o structura fina si proprietati mecanice superioare.
14. Cristalizarea lingoului de otel Calmat. In momentul turnarii in lingotiera aceasta fiind rece iar metalul avand o temp relativ
ridicata , in zona de contact dintre lingotiera si metal gradul de subracire va fi mare.
Conform diagramei, la 1 grad de subracire ridicat viteza de formare a subgermenilor e
mare, ca urmare structura obtinuta va fi formata din multi graunti cu structura fina
numita zona cristalelor de racire sau zona marginala .
Zona 1: pereti reci, metalul cald, grad de subracire mare- viteza de formare a
germenilor mare- structura fina- duritate mare.( avantajoasa, dar cu intindere mica)
Zona 2: temeperatura metalului lichid a scazut putin- grad de subracire mai mic-
crstiale mai mari- zona cristalelor columnare (transcristalizare) (e nedorita din
cauza rezistentei reduse in aceasta zona)
Zona 3: grad de subracire mic germenii cresc in toate directiile- zona cristalelor
echiaxe (avantajoasa pt deformarea plastica ajungandu-se la structuri fine)
15. Cristalizarea lingoului de otel necalmat La otelul necalmat in timpul turnarii metalului in oala de turnare sau chiar in lingotiera se considera dezoxidarea metalului ( FeO + C= Fe+CO)
In timpul raciri pana la dezoxidarea completa, metalul va fierbe din el degajandu-se
CO si H. dupa solidificare se va gasi o retorsura dispersa sau pari de retorsura. Co si
H2 fiind gaze reducatoare nu oxideaza supr interioara a spatiilor in care se gasesc, de
aceea la deformarea plastica se sudeaza usor rezultand un semifabricat compact.
16. Deformarea elastica Se caracterizeaza prin faptul ca dupa inlaturarea fortei de deformare, materialul revine
la forma initiala. Fortele care actioneaza asupra metalului, actioneaza asupra retelei
lui reticulare , ele provocand marirea distantei dintre atomii retelei cristaline. Dupa
inlaturarea fortei, atomii revin in pozitia initiala si deformarea dispare.
LEGEA LUI HOOKE
17. Deformarea plastica prin translatie a unui monocristal Supunand monocristalul la 2 forte P la inceputul aplicarii fortelor pe suprafata lui
vor aparea o serie de linii oblice numite, linii de alinecare , iar mai tarziu fragmente
din reteaua lui cristalina se vor deplasa unele fata de altele. Deplasarea se face dupa
asa numite plane de alunecare.
Prin translatie reteaua cristalina a portiunilor care aluneca unele fata de altele
dupa planul de alunecare nu se modifica. Planele cristaline pe care se produce alunecarea
se numesc plane de alunecare, iar direciile de-a lungul crora alunec pachetele de
material, direcii de alunecare. Cu ct numrul planelor de alunecare i cel al direciilor
de alunecare este mai mare, cu att deformarea plastic se desfoar mai uor, deci
materialul este mai plastic.
18. Deformarea plastica prin maclare a unui monocristal Deformarea plastic a metalelor se poate realiza i prin maclare, mecanism care const n
deplasri a unor grupri de atomi (pachete), n aa fel nct n cristal s se formeze dou
sau mai multe zone care au reele simetrice una n raport cu alta. n figura 1.17 se arat
schematic cum se produce deformarea plastic a unui cristal prin procesul maclrii.
Maclarea se poate produce att n timpul deformrilor plastice la rece, dar i n timpul
solidificrii aliajelor sau n timpul unor tratamente termice.
19. Deformarea plastica a agregatului policristalin Deformarea plastic a agregatului policristalin va fi rezultatul deformrilor plastice pe
care le sufer fiecare grunte n parte.
Deoarece orientarea grunilor agregatului este diferit, nu toi grunii se vor deforma la
fel. Sub aciunea unor fore exterioare aplicate agregatului policristalin, vor ncepe s se
deformeze nti grunii care au planele de alunecare orientate cel mai favorabil
deformrii, prin translaie, respectiv Ia 45 fa de direcia de aciune a forei.
Structura agregatelor policristaline deformate plastic, care reprezint gruni orientai,
poart denumirea de textur.
Daca inainte de deformarea plastica materialul era izotrop, dupa deformare devine
anizotrop
20. Influenta deformarii plastice la rece asupra proprietatilor metalelor. Ecruisajul
n timpul deformrii plastice, reeaua cristalin a fiecrui grunte sufer deformri puternice i
din aceast cauz tensiunile interne cresc deosebit de mult i astfel se nregistreaz o cretere a
rezistenei Ia rupere i a duritii, precum i o scdere a alungirii la rupere. Acest proces de modificare a proprietilor n timpul deformrii plastice poart denumirea de ecruisare.
Deformaia pe care o sufer materialul n timpul aciunii forelor exterioare este caracterizat prin
gradul de deformare (grad de ecruisare) E%: unde cu A0 s-a notat aria seciunii iniiale i cu A - aria seciunii finale a probei deformate.
Capacitatea materialelor metalice de a se ecruisa, prezint o importan practic deosebit. Pe
aceast proprietate se bazeaz o serie ntreag de operaii tehnologice prin care se pot realiza mriri ale rezistenei la rupere, ale duritii i ale rezistenei la uzare, la materiale care nu pot fi
durificate prin tratamente termice.
21. Influenta incalzirii asupra structurii si proprietatilor materialelor
metalice deformate plastic la rece. Starea obinut prin deformare plastic, fiind o stare n afara echilibrului, materialul metalic
ecruisat tinde s treac spontan ntr-o stare de energie mai mic, mai apropiat de starea de
echilibru. Deoarece procesele prin care un material ecruisat trece n stri cu energie mai mic se realizeaz prin difuzie, temperatura exercit o influen foarte mare asupra structurii i
proprietilor metalelor ecruisate. La majoritatea materialelor metalice, mobilitatea atomilor la
temperatura ambiant este foarte mic, astfel nct structura obinut prin deformare plastic este stabil. Pentru ca materialul ecruisat s-i reduc starea de neechilibru, este necesar nclzirea lui
Ia o temperatur ridicat. Acest tratament termic este cunoscut sub numele de recoacere de
recristalizare. La ridicarea n continuare a temperaturii, la limitele grunilor alungii i uneori chiar n interiorul
lor apar germenii unor noi gruni. Aceti germeni se vor dezvolta i vor da natere unor gruni
noi, de form poligonal. Acest proces poart denumirea de recristalizare, iar structura rezultat,
structur de recristalizare. n urma recristalizrii, starea de neechilibru dispare i astfel duritatea i rezistenele la rupere i curgere scad, iar alungirea ia rupere crete, cu alte cuvinte materialul
metalic redevine moale i plastic. Temperatura la care ncepe procesul de recristalizare, respectiv
cea la care apar germenii de recristalizare se numete temperatur de recristalizare i este diferit de la metal la metal. Academicianul A.A. Bocivar a stabilit o relaie cu ajutorul creia poate fi
stabilit temperatura de recristalizare a metalului, n funcie de temperatura de topire:
22.Influenta gradului de deformare si a temperaturii de incalzire
asupra marimii grauntelui obtinut in urma deformarii plastice la rece
si a recristalizarii
Mrimea grunilor materialului metalic recristalizat este influenat de patru factori i anume de: - gradul de deformare;
- temperatura de nclzire pentru recristalizare;
- timpul de meninere la temperatura de nclzire;
- puritatea materialului.
Dimensiunile grauntelui cresc odata cu cresterea temperaturii deoarece ridicarea T
accelereaza mobilitatea atomilor si determina procese de recristalizare selective in
materiale. Daca reprezentam in aceeasi diagrama influenta gradului de deformare si a
T de incalzire asupra marimii grauntelui, atunci se obtine o diagrama spatiala, numita
diagrama de recristalizare. Diagrama de recristalizare ajuta la stabilirea gradelor de
deformare plastica si la fixarea temperaturilor recoacerii de recristalizare in asa fel
incat sa se obtina anumite marimi ale grauntelui cristalin si anumite proprietati dupa
deformarea plastica si recristalizare.
23. Alianje metalice, componenti, legea fazelor. Metalele pure au in general duritate si rezistenta scazuta si sunt scumpe, motiv pt care
se utilizeaza sub forma de aliaj metallic- este materialul obtinut prin topirea impreuna
a 2 metale. Prin componenti se inteleg elemente chimice care participa la formarea
aliajului respectiv. Componentii pot fi:
-componenti de baza(metal)
-Componenti de adaos (metal sau nemetal)
In fct de nr de componenti pe care ii contine , aliajele pot fi:
-cu 2 componenti (binare)
- 3 comp (ternare)
- 4 comp (cuaternare)
- polinare (mai multi comp)
In functie de compozitia fizico chimica , un aliaj metalic poate fi omogen (atunci
cand reprez aceeasi componenta chimica si aceleasi prop in toata masa lui) si
neomogen sau eterogen (cand nu prezinta aceeasi compozitie si proprietati in toata
masa lui).
O parte omogena dintrun sistem despartita de celelalte parti omogene prin supr de
separare bine concentrate se numeste FAZA.
Prin sistem se intelege totalitatea fazelor aflate in stare de echilibru in anumite
conditii de temp , presiune si alti factori externi. Sistemele pot fi monofazice ,
bifazice , trifazice si polifazice. Un sistem se afla in echilibru atunci cand in interiorul
sau se produc reactii sau transformari.
Legea fazelor: n=c-f+2 n- nr grade libertate , c- nr componentilor , f-nr fazelor.
24. solutia solida Grunii de soluie solid sunt formai din atomi ai unor componeni diferii care sunt distribuii
ntmpltor n cadrul reelei. Componentul care predomin este numit component de baz sau solvent, iar n reeaua sa cristalin vor fi nglobai atomii componentului de aliere, respectiv
componentului dizolvat. Dup modul n care se ncadreaz atomii componenilor dizolvai n
reeaua cristalin a solventului, vor rezulta soluii solide de substituie, de interstiie i complexe.
n soluiile solide de substituie, atomii componentului de aliere nlocuiesc n nodurile reelei cristaline o parte din atomii metalului de baz. n soluiile solide de interstiie atomii
componentului de aliere ocup poziii interstiiale ale reelei metalului de baz. n soluiile solide
complexe apar atomi strini, att n nodurile reelei, ct i n spaiile interstiiale.
Pentru a se putea forma soluii solide cu solubilitate nelimitat (soluii solide totale), componenii
aliajului trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:
a) s aib acelai tip de reea cristalin;
b) diferena dintre diametrele atomilor s nu fie mai mare de 8 %; c) s ocupe poziii apropiate n tabelul periodic al elementelor, adic s aib un caracter
electrochimic asemntor;
d) s aib temperaturi de topire apropiate.
.
25. Compusul chimic
n condiiile n care ntre atomii metalului de baz i atomii elementelor de aliere se stabilesc
legturi chimice, iau natere aa numiii compui chimici. Compusul chimic este un constituent
metalografic care prezint o compoziie chimic constant i bine definit, iar reeaua sa cristalin este diferit de cea a componenilor. Datorit legturilor chimice complexe care apar ntre atomii
componenilor aliajelor, compuii chimici prezint de regul o duritate ridicat, dar i o fragilitate
mare. De asemeni compuii chimici prezint de obicei temperaturi de topire mai mari dect elementele componente. Astfel, prezena n aliaje a compuilor chimici, va determina creterea
duritii i deci i a rezistenei la uzare, creterea fragilitii i ridicarea temperaturii de topire. Se
pot deosebi trei tipuri de compui chimici: compui electrochimici, compui chimici electronici i
compui chimici interstiiali. Compuii electrochimici (cu valen normal) se formeaz ntre componenii aliajului, pe baza
respectrii legii valenelor. Formulele chimice ale acestor compui, vor exprima proporia ce
exist ntre elementele componente. Se pot forma compui electrochimici ntre atomii unui element metalic i atomii unui element cu caracter nemetalic (Al2O3 , BeS, FeS, ...) sau ntre
atomi metalici de specii diferite (CuBe2 , MgCu2 , ZrFe2 ). Compuii chimici electronici se
caracterizeaz prin raportul ce exist ntre numrul electronilor de valen i numrul atomilor din
formula compusului chimic. Compuii chimici interstiiali se formeaz ntre atomii unor elemente metalice i atomii unor elemente nemetalice care au un diametru atomic foarte mic (H, N, C, B).
Se formeaz astfel, aa numitele hidruri, nitruri, carburi i boruri.
26. Sistem binar cu componenti insolubili atat in stare lichida cat si in
stare solida
O astfel de diagrama o formeaza aliajul din Fe si Pb care sunt insolubili atat in stare lichida cat si
solida.
Deasupra temp de TA vom avea 2 lichide complet separate; sub TA se vor afla in
echilibru cristalele de metal pur A si lichid B; sub TB structura aliajelor va fi formata
dintrun amestec mecanic de cristale A si B.
-linia lichidus porneste de la temp la care se topeste componentu de baza si se
termina la temperature de topire a celui de al 2-lea component. TA-b-TB
-linia solidus(cea hasurata) porneste din acelasi pct cu linia lichidus si se intalneste la
capatul liniei lichidus cu pct ei terminal. TA-a-TB
27. Sistem binar cu componenti partiali solubili in stare lichida si
insolubili in stare solida. Din diagrama reiese ca in anumite intervale de temperatura si concentratie , cele 2
metale se dizolva perfect unul intr-altul si formeaza o solutie lichid-omogena L.
La temp mai joase si alte limite de concentratie , solubilitatea in stare lichida a
componentilor nu mai este completa fara sa formeze o solutie lichida omogena.
LA-LB sunt solutii conjugate.
Linia lichidus TA-a-TB
Linia solidus TA-b-TB.
O regula care ne permite sa aflam exact concentratiile de A si B este regula
orizontalei. Ea este aplicabila in domeniile bifazice si ne arata fazele care se gasesc in
echilibru la o anumita temperatura; componentii chimici ale fazelor aflate in
echilibru. Tot aceasta regula ne permite sa descoperim variatia compozitiei in cele 2
faze cu scaderea temperaturii.
28. Sistem binar cu componenti complet solubili in stare lichida si in
stare solida. Diagrama binara cu solutie solida totala. Regula
orizontalei aplicata la acest sistem.
L solutie lichida omogena.
Alfa solutie lichida totala. Vom explica cu aj regulei orizontalei formarea cristalelor
zonare. Din punctele in care verticala de temperature atinge linia lichidus ( L1) se
duce o orizontala in directia liniei solidus pana la atingerea acestei linii in pct s1.
Deoarece linia solidus delimiteaza domeniul solutiei solide determinand separarea din
lichid cristalele de solutie solida Alfa. Proiectand pe abscisa punctual s1 putem citi
compusii chimici a primelor cristale ,care se separa din lichid. Procedand in mod
asemanator in continuarea racirii aliajului M se obtine evidentierea liniilor L si S.
29. Legea parghiei
Se aplica in domeniile bifazice si permite determinarea raportului cantitativ
care exista intre fazele aflate in echilibru la o anumita temperatura.
Din pct M se duce o orizontala pana la intersectia linilor L-S. Considerand
pct M ca pct de sprijin si daca se atarna in mod imaginar in pct l si s,
greutatea fazei lichidelor Gl si pe faze solide Gs atunci se obtine o parghie
de gradul 1.
30. Sistem binar cu componenti complet solubili in stare lichida si
insolubili in stare solida. Diagrama cu eutectic.
In aceasta diagrama apare pct e se numeste pct eutectic.
aeb- orizontala eutectica. La racirea aliajului apare transformarea eutectica conform
unei reactii numita reactia eutectica.
Diagrama de faze- serveste la determinarea rapida a raportului cantitativ dintre faze
aflate in structura unui aliaj la temp mediului ambiant; Determinarea cantitatii
procentuale ale fazelor pt diferite aliaje din sistemul respectiv se face cu ajutorul legii
parghiei. In aceasta diagrama se figureaza numai partile omogene din structura
aliajului adica fazele.
Diagrama de constituenti- in aceasta diagrama se figureaza toate tipurile de
constituenti metalografici atat cei omogeni cat si cei neomogeni, aceasta diagrama
reflectand de fapt compozitia structurala a aliajelor dpdv cantitativ
31. Sistem binar cu componenti complet solubili in stare lichida si
insolubili in stare solida. Diagrama cu compus chimic AmBn-este compus chimic stabil; el are o concentratie fixa si
constanta in fct de temp si se reprezinta in diagrama de echilibru
printr-o verticala. Aceasta verticala imparte diagrama in alte 2
diagrame simple, in partea stanga o diagrama cu eutectic simplu care
are drept componenti metal pur A si compus chimic AmBn si in
partea dreapta o alta diagrama cu eutectic simplu care are drept
componenti compusul chimic AmBn si metalul pur B.
32. Sistem binar cu componentii complet solubili in stare
lichida si partial solubili in stare solida. Diagrama cu
eutectic-cazul cand solubilitatea maxima a elementelor
dizolvate in solutiile solide nu variaza cu variatia
temperaturii. Intrun anumit interval de concentratie cei 2 compusi sunt solubili unul
intr-altul si forneaza o solutie solida Alfa si Beta. In restul domeniului de
concentratie cei 2 componenti sunt insolubili unul intr-altul si structura
formata va fi construita dintrun amestec mecanic de solutie solida Alfa si
Beta. In dreptul pct de solubilitate maxima a si b apar linii verticale. aeb
orizontala eutectica.
33. Sistem binar cu componentii complet solubili in stare lichida si
partial solubili in stare solida. Diagrama cu eutectic-cazul cand
solubilitatea maxima a elementelor dizolvate in solutiile solide variaza
cu variatia temperaturii. In dreptul pct de solubilitate maxima apar curbe care se numesc curbe de
solubilitate in stare solida aa si bb. Solutiile solide Alfa si Beta sunt
solutii solide primare( se separa din lichid). Solutiile solide Alfasi beta
sunt solutii solide secundare(se separa de solutii solide).
34. Sistem binar cu componentii complet solubili in stare lichida si partial
solubili in stare solida. Diagrama cu compus chimic. Alfa beta gama- sunt solutii solide
partiale . compusul chimic AmBn
este compus chimic fictiv. Solutia
solida gama (AmBn solvent si A si B
dizolvati).
35. Aspectul de amsamblu a diagramei Fe-C Analiznd diagrama Fe-C constatm c ea prezint o serie de particulariti i anume:
a) diagrama este aparent complicat;
b) diagrama este incomplet, n ea fiind reprezentate numai aliajele cu coninut de carbon de pn la 6,67 %;
c) diagrama prezint dou feluri de linii: linii continue i linii ntrerupte.
36. Particularitatile diagramei Fe-C Studiind amnunit particularitile diagramei vom observa urmtoarele:
a) ntr-adevr, diagrama este doar aparent complicat. Ea prezint transformri n stare solid care se datoreaz: - transformrilor alotropice ale fierului - variaiei cu temperatura a solubilitii
carbonului n soluiile solide i .
b) Diagrama este incomplet, adic este construit doar pn la 6,67 % C i nu pn la 100 % C,
deoarece aliajele coninnd mai mult de 6,67 % C sunt greu de obinut i sunt puin utilizate. c) Existena a dou feluri de linii n diagram este determinat de viteza de rcire la solidificare i
de prezena n topitur a unor anumite elemente.
Astfel, transformrile pot avea loc dup liniile continue (sistemul Fe-C nestabil) sau dup liniile ntrerupte (sistemul Fe-C stabil).
37. Aspectul diagramei Fe-Fe3C Ce I-cementita primara
Ce II- cementita secundara
Ce III- tertiara
Pe-perlita
Le-ledeburita
38. Orizontalele diagramei Fe-Fe3C HJB- Punctul B este un punct de inflexiune pe linia lichidus, fiind un punct peritectic, iar
orizontala HJB o orizontal peritectic. La traversarea acestei orizontale peritectice, n aliajele
situate n dreptul ei, se produce transformarea peritectic:
ECF- Punctul C este punctul eutectic al diagramei Fe-Fe3C, iar orizontala ECF este orizontala eutectic. La traversarea acestei orizontale eutectice, se produce transformarea eutectic:
PSK- Punctul S este punctul eutectoid al diagramei Fe-Fe3C iar orizontala PSK este orizontala
eutectoid. La temperatura acestei orizontale eutectoide se produce transformarea eutectoid:
39.Punctele critice din sistemul Fe-Fe3C A0-210* - Ce magneticacementita
nemagnetica
A1-727*-PSK-marcheaza trans
eutectoida(perlitica); la racire austenita
se trans in Pe.
A2-770*-727*-MOSK- se produce
pierderea magnetismului la incalzire. Pe
portiunea MO din cauza transformarii
solutiei solide Alfa magnetica in sol
solida Beta nemag. Pe OS dat trans sol
sol Alfa prin incalzire in sol solida Gama
si pe SK are loc transformarea Pe in sol
solida Gama.
A3-912*-727* GOSK marcheaza
transformarea sol sol alfa prin incalzire
in sol sold Gama.
A4-1495*-1394*- NGNH are loc dupa NG trasformarea sol sold Gama in sol sold Delta
(mic) prin incalzire, dupa curba NH prin incalzire devine sol sold Delta(mic) sfarsitul
transformarii.
Acem-1148*-727*-- ES- dupa aceasta curba se produce la racire separarea din sol sold
Gama a Ce II. La racire curba ES arata terminarea dizolvarii CE II in sol sold Gama.
40. Constituentii de echilibru ai aliajelor Fe-C Ferita este o soluie solid de carbon n fierul cu reeaua cubic cu volum centrat, motiv pentru
care se mai numete i soluie solid . Deoarece fierul dizolv foarte puin carbon (0,02 % la temperatura de 727 C i 0,002 % la temperatura ordinar) aceast soluie solid este foarte
apropiat de fierul tehnic, motiv pentru care a primit denumirea de ferit. Compoziia chimic a
feritei este apropiat de cea a fierului pur, motiv pentru care proprietile feritei sunt i ele
apropiate de cele ale fierului pur. Din punct de vedere magnetic, ferita este feromagnetic pn latemperatura de 770 C (punctul critic A2, cunoscut i sub denumirea de punctul Curie). Datorit
faptului c ferita este un constituent moale i plastic, prezena ei n structura aliajelor Fe-C
contribuie la obinerea unei plasticiti ridicate n aceste aliaje i a unei duriti i rezistene la rupere mai sczute, motiv pentru care ferita este structura de baz a oelurilor moi cu structur
feritic, folosite pe scar larg n industrie i mai ales n construcia de autovehicule, supunndu-
se operaiilor de deformare la rece.
Austenita este o soluie solid de ntreptrundere de carbon n fierul , cu reeaua cubic cu fee centrate, motiv pentru care se numete i soluie solid .
Austenita dizolv carbon n cantiti mai mari dect ferita, cantitatea maxim de carbon, dizolvat
n soluia solid , este dat de punctul E din diagrama Fe-C, care indic concentraia de 2,11 % C.
n oelurile carbon, austenita este stabil numai la temperaturi ridicate, peste 727 C. n cazul n
care aliajul conine ns elemente de aliere, care deplaseaz liniile de transformare din diagram i lrgesc domeniul soluiei solide , austenita poate s apar i la temperatura ordinar.
Cementita este un compus chimic respectiv o carbur de fier cu formula Fe3C, coninnd 6,67 %
C, avnd o reea ortorombic. Datorit acestei reele cementita are posibiliti reduse de alunecare
motiv pentru care are o duritate foarte ridicat i o fragilitate foarte mare. S-a stabilit c valoarea duritii variaz ntre 700-800 HB. Din cauza fragilitii ridicate, ct i din cauz c nu pot fi
obinute epruvete exclusiv din cementit pentru ncercarea la traciune, rezistena la rupere i
alungirea la rupere nu pot fi determinate. Din punct de vedere magnetic, cementita este feromagnetic sub temperatura de 210 C (notat cu A0 n diagrama Fe-C) i paramagnetic,
peste aceast temperatur. La microscop cementita apare de culoare alb strlucitoare, n cazul n
care developarea structurii s-a fcut prin utilizarea reactivului obinuit Nital, sau de culoare brun rocat, n cazul atacului cu picrat de sodiu n soluie alcalin la cald. Prin acest din urm atac,
cementita poate fi deosebit de ferit, care apare tot de culoare alb ca i cementita, la atacul cu
Nital. Din punct de vedere al formei sub care apare la microscop, se disting urmtoarele categorii
de cementit: - cementita acicular (sub form de cristale primare n fontele albe hipereutectice); - cementit sub form de reea (n oelurile hipereutectoide); - cementit globular sau grunoas
(n oelurile hipereutectoide, n care reeaua a fost sfrmat prin forjare sau tratament termic sau
n oelurile eutectoide n perlit) i - cementit lamelar (n oelurile eutectoide cu structur perlitic lamelar).
Perlita este eutectoidul diagramei Fe-Fe3C, fiind deci un amestec mecanic, care apare n urma
reaciei eutectoide: Perlita va avea proprieti intermediare ntre cele ale feritei, care este un constituent moale i cele
ale cementitei, care este un constituent dur i fragil. Este necesar s cunoatem care este ns
ponderea n structura perlitei, a celor doi constitueni care o formeaz, pentru a-i ti ct mai exact proprietile.
Ledeburita este eutecticul diagramei Fe-Fe3C, fiind i ea un amestec mecanic ca i perlita,
rezultnd n urma reaciei eutectice. La temperatura ordinar este format din perlit i cementit Ledeburita apare la microscop sub un aspect pestri fiind format din insule de culoare nchis de
perlit, pe fond de cementit de culoare deschis. Din punct de vedere magnetic, ledeburita este
feromagnetic deoarece conine perlit feromagnetic.
41. Influenta elementelor insotitoare din otelurile carbon Manganul provine n oel din feromanganul introdus n timpul elaborrii pentru dezoxidare i
desulfurare. Manganul, parial se dizolv, parial formeaz o serie de compui chimici n oel. La temperatura ordinar, fierul a dizolv pn la 10 % Mn. Dizolvndu-se n ferit, manganul o
durific mbuntindu-se astfel proprietile mecanice.
Manganul se mai poate gsi n oel i sub form de incluziuni nemetalice cum sunt: MnO, MnS,
MnOSiO2 , (MnO)2Si2 , care se prezint n mod obinuit sub form de incluziuni la limita grunilor.
Siliciul provine n oel, parial din fonta brut care a servit la elaborarea oelului, parial din
cptueala cuptorului de elaborare, din zgur i din ferosiliciul utilizat pentru dezoxidare. Datorit afinitii mari fa de oxigen siliciul apare n oel sub form de incluziuni nemetalice de
oxizi ca SiO2 (silice) sau silicai sau oxizi-silicai ca (FeO)2SiO2 ; (MnO)2SiO2 ; SiO2 , care n
urma deformrii plastice (laminrii) primesc o form alungit rezultnd n oeluri structura
fibroas. Sulful provine n oel din fonta brut care a servit pentru elaborarea oelului, iar n aceasta ajunge
din minereu i mai ales din cocsul utilizat la elaborarea fontei. Nu se dizolv n ferit ci formeaz
n oel sulfuri, n special sulfur de fier (FeS) care formeaz la rndul ei cu fierul un eutectic (Fe-FeS) care se plaseaz la limitele grunilor, topindu-se la temperatur relativ sczut (985 C).
Acest eutectic, prin nclzirea oelului pentru forjare, la temperaturi de 800-1200 C se topete,
fcnd materialul fragil la cald. Deci, sulful confer oelului fragilitate la cald sau fragilitate la rou, fenomen nedorit care poate fi prevenit prin limitarea coninutului de sulf la max. 0,04 %.
Fosforul provine n oel din fonta brut de furnal, iar n aceasta din urm, din minereu. n
oelurile cu coninut ridicat de carbon cum sunt de exemplu oelurile de scule n care i aa
tenacitatea este mai redus, coninutul de fosfor este limitat la 0,03 % P. n oelurile cu coninut sczut de carbon, care au n general o plasticitate i tenacitate mai bun, se
admite un coninut de fosfor de maximum 0,04 % P.
Oxigenul provine n oel, parial din font n care ajunge din minereuri i parial din contactul cu aerul n timpul elaborrii oelului. Oxigenul mai poate ptrunde n oelul n stare solid n timpul
nclzirii la temperatur ridicat, prin difuzia care are loc de-a lungul limitelor grunilor.
Coninutul maxim de oxigen n oelurile carbon este de 0,05 %. Azotul provine n oel din aerul cu care vine n contact la elaborare, motiv pentru care coninutul
de azot din oel este influenat de procedeul prin care a fost elaborat oelul, variind funcie de
aceasta ntre 0,01 - 0,03 % N.
Hidrogenul provine n oel n timpul elaborrii, fie din adaosurile care conin hidrogen i care sunt introduse n oel la elaborare (ferosiliciu, var), fie din cptueala cuptorului sau a oalei de
turnare. Hidrogenul mai poate fi absorbit de oel i prin difuzie, n timpul nclzirii aliajului solid.
Hidrogenul determin scderea rezistenei i tenacitii, fcnd oelul fragil.
42. Clasificarea si simbolizarea otelurilor carbon Oteluri carbon:
I-de constructie-A) obisnuite a)turnate
b)lamellate
B) de calitate- a) de cementare
b) de imbunatatire
II- de scule
Oelurile de construcie sunt destinate a fi utilizate n: - construciile metalice (poduri metalice, structuri metalice etc.)
- construciile mecanice, adic executarea de piese pentru diferite maini, instalaii, utilaje, maini
unelte, automobile etc. Oelurile de scule sunt destinate executrii de scule pentru prelucrarea metalelor i anume: att
scule destinate prelucrrii metalelor prin achiere (cuite de strung, freze, burghie etc.) ct i scule
pentru prelucrarea metalelor prin deformri plastice (matrie, poansoane, filiere etc.) i scule pentru efectuarea de msurtori (calibre).
43. Fonte albe(microstructura si proprietatile) Fontele albe au un coninut de carbon mai mare de 2,11 % C, fiind situate n diagrama fier-
cementit n domeniul din dreapta punctului E (2,11 % C). Structura fontelor albe este indicat n cmpurile diagramei Fe-Fe3C. n funcie de poziia lor fa de punctul eutectic (C) se disting:
fontele albe hipoeutectice, cu coninut de carbon variind ntre 2,11 - 4,3 % i cu structura format
din perlit, cementit secundar i ledeburit; - fontele albe eutectice, coninnd 4,3 % C i avnd
o structur ledeburitic; - fontele albe hipereutectice, cu un coninut de carbon ntre 4,3 i 6,67 % C cu structura format din ledeburit i cementit primar. n structura fontelor albe intr o
cantitate mare de cementit. Datorit duritii foarte ridicate a cementitei (750 HB) i a
ledeburitei (700 HB), fontele albe sunt aliaje foarte dure dar i foarte fragile, motiv pentru care au o utilizare limitat n construcia de maini.
44. Aspectul si constituentii Fe-grafit
45. Orizontalele diagramei Fe-grafit HJB-orizontala perlitica-la traverarea ei se produce transformarea perlitica data de reactia
perlitica.
ECF- orizontala eutectica la traversarea ei se produce trans eutectica.
PSK-orizontala eutectoida- traversarea ei prod transf eutectoida
46.Fontele cenusii. Microstructura si proprietatile Fonta cenuie are masa metalic de baz format din diferii
constitueni, ea putnd fi : - feritic, n cazul n care carbonul a suferit o grafitizare
total, fonta numindu-se font cenuie feritic;
- ferito-perlitic, n cazul n care a avut loc o descompunere
parial a cementitei din eutectoid, fonta numindu-se font cenuie ferito-perlitic;
- perlitic, n cazul n care transformarea eutectoid a avut
loc dup sistemul fier-cementit, fonta numindu-se font cenuie perlitic;
- perlito-cementitic, n cazul n care transformarea eutectoid a avut loc dup sistemul fier-
cementit, iar cementita secundar nu a suferit descompunere sau a suferit doar descompunere
parial, fonta numindu-se font cenuie perlito-cementitic.
47.simbolizarea fontelor cenusii Simbolizarea fontei cenuii se face dup proprietile ei mecanice respectiv dup rezistena la
rupere la traciune, conform STAS-ului 568-75. Simbolul se compune din literele Fc, care indic font (F) cenuie (c), urmat de trei cifre care indic rezistena minim la rupere la traciune n
N/mm2.
De exemplu, simbolul Fc 100 indic o font cenuie cu rezisten la rupere Ia traciune minim de
100N/mm2.Proprietile mecanice ale fontelor cenuii pot fi ridicate acionnd asupra structurii ei, adic asupra masei metalice de baz i a incluziunilor de grafit.
48. Imbunatatirea proprietatilor fontelor cenusii Proprietile mecanice ale fontelor cenuii pot fi ridicate acionnd asupra structurii ei, adic
asupra masei metalice de baz i a incluziunilor de grafit. Asupra incluziunilor de grafit se va aciona n sensul obinerii acestor incluziuni: n cantiti mai
mici, de dimensiuni mai reduse i de forme ct mai convenabile. S-a constatat, c n ceea ce
privete forma incluziunilor, efectul cel mai nefavorabil l exercit capetele ascuite ale
incluziunilor care provoac efectul de cresttur n masa fontei, iar mai convenabil ar fi forma cu capetele rotunjite sau forma globular (nodular). Se poate obine grafit de forme mai
convenabile n fontele maleabile i n fontele modificate.
Asupra masei metalice de baz se poate aciona n vederea mbuntirii proprietilor prin: - alierea fontelor cenuii i obinerea de fonte cenuii aliate;
- tratament termic aplicat fontelor cenuii.
49. Fontele maleabile . Obtinere. Principalele calitati ale fontei maleabile.
Simbolizare. La aceste fonte grafitul se obine sub form de grafit n cuiburi sau grafit de recoacere, n urma
descompunerii cementitei conform reaciei: Aceast reacie are loc ca rezultat a supunerii fontei albe unei operaii de tratament termic, numit
recoacere de maleabilizare.
Prin recoacere de maleabilizare care const n nclzirea, meninerea la anumite temperaturi i rcirea ulterioar cu anumite viteze de rcire a fontei albe, cementita din fonta alb se
descompune, dup reacia prezentat mai sus, rezultnd carbonul sub form de grafit n cuiburi.
Fontele maleabile pot fi :
-font maleabil cu inim alb
-font maleabil cu inim neagr
-fonta maleabil perlitic.
Simbolizarea fontelor maleabile se face astfel:
F - font,
m - maleabil; a - alb;
n - neagr sau
p - perlitic, iar cifrele adugate simbolului reprezint rezistena la rupere prin traciune,
exprimat n N/ mm2
50.Fontele modificate
Prin introducerea (inocularea) n fonta cenuie topit a unor substane numite modificatori, se
obine fonta modificat. Sunt utilizate urmtoarele categorii de fonte modificate:
- fonte modificate cu grafit lamelar; - fonte modificate cu grafit vermicular;
- fonte modificate cu grafit nodular.
Fonte modificate cu grafit lamelar La aceste fonte grafitul se gsete sub form de lamele mici i numeroase, cu vrfurile rotunjite
i care sunt n masa metalic de baz, uniform repartizate Ca elemente modificatoare pentru
obinerea fontelor modificate cu grafit lamelar se folosesc Ca, Ba i Sr. Proprietile mecanice, prin aceast modificare, cresc ajungndu-se la o rezisten la rupere Rm = 30 - 40 daN/mm2 i la
o alungire Ia rupere A = 0,8-1 %.
Fonte modificate cu grafit vermicular
La aceste fonte raportul dintre lungimea i grosimea lamelelor de grafit este sub 20 i separrile sunt repartizate uniform n masa metalic de bazCa elemente modificatoare pentru obinerea
fontelor modificate cu grafit vermicular, se folosesc Mg i Ce, ca elemente ajuttoare se folosesc
Al i Ti. Proprietile mecanice ale acestor fonte cresc, ajungndu-se la o rezisten la rupere Rm = 35-45 daN/mm2 i la o alungire la rupere A = 2 - 5 %.
Fonte modificate cu grafit nodular La aceste fonte, compactizarea grafitului este maxim, obinndu-se forma ideal a grafitului i
anume forma globular (sferoidal) Proprietile mecanice sunt ridicate, ajungndu-se la o rezisten la rupere Rm = 30 - 80 daN/mm2 i la o alungire la rupere A = 2 - 15 %.
Simbolizarea lor este prezentata in tab. 3.4.
Din acest tip de font se confecioneaz: arbori motor, chiulase, carcase, maini electrice etc.
51. Fontele aliate
Fontele care conin n cantiti mai mari dect cele normale o serie de elemente ca Mn, Cr, V, Ti,
Mo, Si, Al, Cu, Ni etc., care au rolul de elemente de aliere, se numesc fonte aliate. Aceste
elemente de aliere pot proveni din minereuri care sunt aliate natural sau pot proveni din metale pure sau feroaliaje care pot fi introduse n fonta lichid.
Elementele de aliere influeneaz n general masa metalic de baz, finisndu-i structura i
determinnd astfel ridicarea proprietilor mecanice. Elementele de aliere influeneaz i forma de separare a carbonului astfel:
- elementele carburigene (Mn, Cr, V, Ti i Mo) formeaz carburi i favorizeaz separarea
carbonului sub forma de cementit i - elementele grafitizante (Si, Al, Cu i Ni) favorizeaz separarea carbonului sub form de grafit.
Pentru alierea fontelor se folosesc cel mai des Cr, Mo, Si, Ni i Cu.
Cromul, favorizeaz pe de o parte obinerea n masa metalic a unei perlite fine, iar pe de alt
parte formeaz i carburi de crom, mrind astfel duritatea, rezistena la rupere i rezistena la uzur a fontei.
Cantitatea de crom care se adaug este de 0,2 - 0,3 %, asociat, de obicei cu cupru sau nichel
(elemente grafitizante) care contracareaz tendina duntoare de nlbire a suprafeei fontei, care ngreuiaz prelucrarea ei prin achiere.
Molibdenul deplaseaz spre dreapta cotul perlitic al curbelor TTT, astfel nct curba de rcire a
piesei turnate intersecteaz curbele diagramei TTT n domeniul bainitic, favoriznd astfel
obinerea unei mase metalice bainitice cu proprieti superioare. Molibdenul ridic rezistena la oc termic a fontei cenuii.
Siliciul, favorizeaz obinerea carbonului sub form de grafit. Dac se gsete n font n cantitate
mai mare de 3 % Si, atunci este considerat element de aliere. Siliciul se adaug n fonte n scopul mbuntirii stabilitii lor la temperatur (refractaritii).
Nichelul, are un efect de stabilizare asupra austenitei, fcnd ca transformarea acesteia n perlit
s se produc la temperaturi mai joase, la care se obine o perlit mai fin, cu proprieti mecanice mai ridicate. Astfel, nichelul contribuie Ia ridicarea duritii, rezistenei la rupere i rezistenei la
uzare a fontei.
Nichelul este un element grafitizant, influennd separarea carbonului sub form de grafit.
Cuprul, are un puternic efect antiferitizant n cursul rcirii n domeniul temperaturii eutectoide, reducnd la minim proporia de ferit din masa metalic de baz, eliminnd apariia aa numitelor
puncte moi (feritice), ca i a punctelor dure (formate din carburi libere).
Deci, cuprul favorizeaz obinerea unei mase metalice de baz perlitice omogene cu proprieti ridicate.
52. Tratamente termice. Definitie. Parametrii de baza ai treatementelor
termice Tratamentele termice sunt succesiuni de operaii ce constau din nclziri, menineri la anumite
temperaturi i rciri, aplicate produselor metalice cu scopul aducerii acestora n stri structurale i
de tensiuni interne, corespunztoare anumitor asociaii de proprieti. Tratamentele termice aplicate semifabricatelor cu scopul obinerii unor proprieti tehnologice optime, se numesc
tratamente termice primare, iar tratamentele aplicate produselor finite, cu scopul obinerii unor
proprieti de exploatare maxime, se numesc tratamente termice finale sau secundare.
Modul de desfurare al unui tratament termic, se reprezint grafic n coordonate temperatur - timp (fig. 4.1). In figur este reprezentat cel
mai simplu ciclu de tratament termic, numit
i ciclu elementar, acesta fiind caracterizat prin urmtorii parametrii principali:
- temperatura de nclzire, Tnc ; - viteza de nclzire, Vnc ; - durata de meninere, t2 ; - viteza de rcire, Vrac ; - mediul de nclzire ; - mediul de rcire
53. Cresterea grauntelui de austenita la incalzire.
In diagrama prezentat n figura 4.3 se observ influena temperaturii de nclzire asupra mrimii gruntelui de
austenit. Se constat comportarea diferit a dou oeluri cu
compoziii chimice apropiate i cu diametrul iniial al
grunilor, identic. Oelurile la care creterea gruntelui de austenit se manifest ncepnd de la temperatura de 820C au
fost numite oeluri cu grunte ereditar grosolan i ele au fost
dezoxidate la elaborare cu ferosiliciu si feromangan. Oelurile la care creterea grunilor de austenit se manifest
la temperaturi mai ridicate, respectiv la peste 950C, sunt
numite oeluri cu grunte ereditar fin i acestea au fost
dezoxidate n plus i cu aluminiu, sau sunt aliate cu mici cantiti de Ti, V, Zr, Nb. Aceste elemente formeaz n oeluri
diveri compui chimici, de tipul oxizilor, nitrurilor sau
carburilor, care se concentreaz la limita grunilor, mpiedicnd contopirea (creterea) grunilor n timpul
nclzirii. La temperaturi ridicate, aceti compui se vor
dizolva ns n austenit, iar creterea grunilor nu va mai putea fi frnat. Problema creterii gruntelui de austenit la nclzire, prezint o important
practic deosebit, deoarece un grunte de austenit grosolan, va determina obinerea unei
structuri grosolane la sfritul tratamentului termic, fiind astfel afectate anumite proprieti ale
pieselor.
54. Rolul si durata mentinerii la temperatura de incalzire In timpul incalzirii suprafata pieselor se incalzeste mai repede decat miezul, motivul
pentru care este necesara mentinerea la temperatura de incalzire este pentru a se egaliza
temp miezului cu a suprafetei si pentru a se realize o structura omogena in toata masa
materialului. Cand suprafata a ajuns la temp de incalzire miezul nu a atins nici temp lui
A1. durata de mentinere depinde de dimensiunea pieselor. In practica pentru
determinarea duratei de mentinere se utilizeaza norme empirice, si anume pt o sectiune a
piesei de 25 mm durata de mentinere este de 1 ora. Pentru marirea productivitatii muncii,
industria cere reducerea duratei de mentinere, pentru aceasta se face incalzirea in bai de
saruri care este mai rapida si mai uniforma decat incalzirea in cuptoare.deoarece in timpul
incalzirii se poate produce oxidarea si decarburarea otelului se uitilizeaza incalzirea in
atmosphere de protectie. La tratamentele termodinamice duratele de mentinere sunt mult
mai lungi, pt o sectiune de 25 mm durata de mentinere poate sa fie de 8 ore sau mai mult.
55. transformarea austenitei la racire continua Transformarea austenitei prin rcire continu prezint un interes practic deosebit, deoarece la
aplicarea unor tratamente termice obinuite, pieselor austenitizate li se aplic diferite viteze de rcire pn la atingerea temperaturii mediului n care s-a fcut rcirea (ap, ulei, aer,etc).
Dac se urmrete variaia cu viteza de rcire a poziiei punctelor de transformare a austenitei
subrcite la un oel eutectoid (fig. 4.7), se observ c pe msur ce crete viteza de rcire, punctul
Ar1 se deplaseaz spre temperaturi din ce n ce mai sczute, notarea acestuia facndu- se cu Ar'.
Dac viteza de rcire este mai mic dect viteza critic de clire inferioar, vor rezulta structuri
de tipul perlitei, sorbitei, troostitei. Dac viteza de rcire are valori cuprinse ntre viteza
critic inferioar i cea superioar de clire, structura
rezultat va fi format din troostit i martensit .
56. Transformarea izoterma a austenitei. Studiul transformrii izoterme al austenitei se efectueaz cu ajutorul analizei magnetice, avnd la baz faptul c austenita are proprieti paramagnetice pe cnd constituenii rezultai prin
transformarea austenitei au proprieti feromagnetice. Se pot construi experimental, curbele
cinetice de transformare a austenitei n condiiile meninerii izoterme,iar pe baza acestora, pot fi
trasate curbele TTT (temperatur, timp, transformare). Diagramele TTT prezint o importan teoretic i practic deosebit, deoarece cu ajutorul acestora, pot fi determinate condiiile n care
se poate transforma austenita lund natere diveri constitueni, prin diverse mecanisme de
transformare. Din oelul supus cercetrii n vederea construirii diagramei TTT, se execut mai multe probe de dimensiuni relativ mici. Probele se nclzesc pn la temperatura de austenitizare
i se menin la aceast temperatur n vederea
omogenizrii austenitei pe ntreaga seciune. Urmeaz
apoi transferarea unei probe ntr- o baie de sruri topite care are o temperatur inferioar punctului critic A1.
Proba se menine deci izoterm la temperatura bii i se
urmrete transformarea austenitei n timpul acestei menineri.
57. familia perlitei. Mecanismul de formare a perlitei. Amestecul mecanic format din Fe +Ce poarta denumirea de perlita. Constituentii din
familia perlitei se obtin din austenita:
1-prin transformarea austenitei la racire continua cu diferite viteze de racire
2-prin trans izoterma a austenitei la dif temperaturi
Transf austenitei (gama) in Pe se realizeaza printr-un process de difuzie in mai multe
etape:
a) la limitele sau chiar in interiorul grauntelui de austenita intrun loc mai bogat in carbon ia nastere la un moment dat o lamela de Ce care incepe sa creasca
b) Ce avand in compozitia ei un procent de carbon mai ridicat decat austenita prin formarea si cresterea ei absoarbe C din vecinatate astfel incat domeniile vecine cu
procentajul de C mai scazut, aparand conditii fav pt form lamelelor de Ferita.
c) Prin formarea ei ferita absoarbe Fe din austenita si lasa C in spatiile vecine cu lamelele de ferita si au creeat din nou conditii fav pt form lamelelor de Ce.
In acest mod in interiorul grauntelui de austenita apar colonii de perlita. Formarea perlitei
incepe in mai multe puncte si coloniile de perlita cresc pana sa intalnesc unele cu altele.
Daca mentinerea duratei se face la temperaturi mai joase cca 650* sau mentinerea ei
izoterma se face mai incet, se face o perlita cu lamele mai fine si propr mecanice
superioare numita sorbita. Daca racirea austenitei se face cu o viteza si mai mare sau
realizand trans ei izoterma la cca 550*C obtinem o perlita si mai fina numita troostita.
Perlita sorbita si troostita sunt amestecuri mecanice de ferita si Ce obtinute prin acelasi
mechanism, insa cu o finete diferita a lamelelor; cu cat lamelele sunt mai fine cu atat prop
mecanice sunt mai ridicate. Structura care se obtine in urma calirii si revenirii otelurilor
se numeste perlita , sorbita, troostita de revenire.
58. Familia bainitei Transformarea bainitic se produce prin difuzie, prin germinare i prin creterea germenilor, dar
spre deosebire de transformarea perlitic, datorit subrcirii mai mari, redistribuirea prin difuzie, are n vedere numai atomii de carbon, adic lipsete redistribuirea prin autodifuzie a atomilor de
fier. La nceputul transformrii are loc o redistribuire prin difuzie a atomilor de carbon, ceea ce
conduce la apariia n austenit a unor domenii cu coninut mai ridicat i al altora cu un coninut
mai mic de carbon. In zonele mbogite n carbon se produce precipitarea unor particule foarte fine de cementit, lucru care conduce la scderea coninutului de carbon i n aceste zone.
Structura bainitic este de fapt un amestec de ferit i de mici particule de cementit. In acest
amestec, particulele de cementit sunt globulare i sunt dispuse acicular. Bainita superioar se formeaz prin transformarea izoterm a austenitei cuprinse ntre 400-4500C, iar bainita inferioar
la temperaturi mai sczute, respectiv 300-3500C.
59. Recoacerea de recristalizare nefazica Intrucat operatiile care se aplica metalelor si aliajelor din aceasta grupa nu sufera
transformari in stare solida , singura modalitate de modificare a proprietatilor acestor
aliaje este deformarea plastica la rece. Deoarece in urma deformarii plastice la rece
materialul s-a ecruisat , duritatea si rezistenta cresc iar plasticitatea scade, pentru a putea
continua deformarea plastica mai departe se aplica tratamentul termic de recoacere care
consta in incalzirea materialului peste temperatura de recristalizare, mentinerea unui
anumit timp la aceasta temp urmata de o racire lenta. Deci recoacerea de recristalizare
nefazica sau recoacerea de tipul 1 urmareste aducerea aliajului in stare de echilibru , el
aflandu-se inainte in stare de neechilibru.
60. recoacerea obisnuita. Recoacerea obinuit se aplic n general pieselor sau semifabricatelor care
dup turnare sau forjare prezint deseori o duritate prea ridicat, tensiuni interne remanente i o granulaie grosolan si neuniform.
Prin aplicarea recoacerii obinuite se urmrete reducerea duritii pn la
valori la care materialul s se poat prelucra uor prin achiere, diminuarea
tensiunilor interne i finisarea granulaiei. Parametrii tehnologici aplicai la recoacerea obinuit sunt prezentai n
figura 4.8.
In figura 4.8.a. este prezentat banda temperaturilor de nclzire n cazul recoacerii obinuite. Temperatura de nclzire a oelurilor este de Ac3+(30-
50)C. Nu se recomand nclzirea la temperaturi mai ridicate, deoarece
apare pericolul creterii gruntelui de austenita. In cazul nclzirii pieselor
la o temperatur corect aleas, dup recoacere se obine o structur corect, cu o granulaie mai fin dect cea iniial
61. recoacerea izoterma Recoacerea izoterm, la fel ca i recoacerea obinuit, se aplic cu
scopul reducerii duritii pieselor a reducerii tensiunilor interne remanente de la operaiile anterioare i a uniformizrii i finisrii
structurii. In cazul aplicrii recoacerii izoterme, structura de echilibru
este obinut prin tranformarea izoterm a austenitei. Dup cum
rezult din fig. 4.10, piesele austenitizate se rcesc n aer pn la o temperatur situat cu puin
sub temperatura punctului Aj, dup care ele sunt transferate ntr- un
alt cuptor sau ntr- o baie de sruri topite unde sunt meninute in vederea transformrii izoterme a austenitei. In vederea obinerii unei
structuri de echilibru, transformarea izoterm trebuie s se produc la
temperaturi cu puin mai mici de Aj, respectiv n cazul oelurilor
carbon, la temperaturi de 650-700C. Piesele sunt meninute izoterm la aceast temperatur pn la
terminarea transformrii, dup care se procedeaz de obicei la rcirea lor n aer, pn la atingerea
temperaturii mediului ambiant. In urma transformrii austenitei, va rezult o structur de echilibru ferito- perlitic, ca i n cazul recoacerii obinuite.
62. Recoacerea de normalizare Are ca scop obinerea unor piese cu granulaie fin i omogen i a unei structuri sorbitice,
caracterizat printr-o duritate i rezisten la rupere mai mare dect n cazul structurii obinute prin recoacere obinuit. In cazul oelurilor hipoeutectoide nclzirea se efectueaz la temperatura
Ac3+(30-50C), iar oelurile hipereutectoide se nclzesc la temperatura Ac5+(30-50;C). In figura
4.14.a. este prezentat banda temperaturilor de nclzire n cazul recoacerii de normalizare.
Meninerea la temperatura de nclzire se face cu scopul obinerii unei structuri austenitice
omogene, dup care urmeaz rcirea pieselor n aer, rezultnd la piesele din oeluri
hipoeutectoide o structur sorbitic sau ferito- sorbitic, iar la oelurile hipereutectoide, o structur sorbitic sau sorbito- cementitic.
63. Recoacerea de inmuiere Se aplica in vederea obtinerii unei prelucrabilitati
prelucrate. Exista 3 cai de obtinere a perlitei globulare:
a) revenirea inalta si recoacerea obisnuita care se realizeaza cel mai usor dar dureaza mult.
b) Recoacerea ciclica dureaza cel mai putin dar necesita utilaje mai complexe. Acest gen de
tratament termic se aplica otelurilor eutectoide si
hipereutectoide.
64. Recoacerea de omogenizare Se aplica de obicei lingourilor de oteluri aliate si are loc omogenizarea chimica.
Lingourile se incalzesc la temp ridicate 1050-1100*C mentinandu-se la aceasta temp in
timp indelungat 50-100 ore si in toata aceasta perioada are loc omogenizarea.
65. Calirea obisnuita. Clirea obinuit se aplic oelurilor cu un coninut
de peste 0.25% C i const n nclzirea pieselor n vederea austenitizrii, meninerea la aceast
temperatur timp suficient pentru omogenizarea
austenitei i rcirea cu o vitez mai mare dect
viteza critic de clire superioar. In practic, procedeul clini obinuite este cel mai
frecvent ntlnit. In figura 4.16. este prezentat acest
tip de clire. nclzirea pieselor se efectueaz cu 30-500 C peste
temperatura A3, iar dup meninerea pentru
uniformizarea temperaturii pe seciunea piesei i
pentru omogenizarea austenitei, urmeaz rcirea cu o vitez suficient de ridicat, astfel nct
transformarea austenitei s se produc conform mecanismului de transformare fr difuzie, prin
intersectarea orizontalelor Ms i Mf din diagrama TTT. Mediul n care se face rcirea este ales n funcie decompoziia chimic a oelului, de
dimensiunile i de geometria pieselor
66. Calirea in trepte Clirea n trepte este un procedeu de clire la care piesele
austenitizate sunt rcite n prima faz,ntr- un mediu cu temperatura relativ ridicat i anume Ms+(20-30C). Meninerea
n aceast baie cald (ulei sau sruri topite) se face cu scopul
uniformizrii temperaturilor pe seciunea piesei i dup ce acest
lucru a fost realizat, se continu rcirea n aer liber (fig.4.18). In cazul aplicrii acestui procedeu de clire, tensiunile termice sunt
mult diminuate, iar n condiiile n care traversarea intervalului
Ms-Mf se face cu o vitez mic, respectiv prin rcire n aer, pericolul de fisurare este aproape eliminat.
67. Calirea izoterma Prin aplicarea procedeului de clire izoterm se realizeaz o reducere substanial a deformaiilor
pieselor, precum i eliminarea pericolului de fisurare.
Clirea izoterm const n nclzirea pieselor n vederea austenitizrii, meninerea la temperatura de nclzire pentru uniformizarea temperaturii pe seciune i pentru
omogenizarea austenitei i rcirea, respectiv meninerea pieselor
ntr- o baie de sruri a crei temperatur este superioar punctului Ms, un timp suficient de lung, pentru ca transformarea austenitei s
se produc n intervalul bainitic(fig.4.19). Timpul de meninere n
baia cald, precum i temperatura bii se stabilesc cu ajutorul diagramelor TTT. Rezult deci c n urma clirii izoterme, piesele
vor prezenta o structur bainitic, avnd deci o duritate mai mic
dect cea a martensitei, dar tenacitatea pieselor va fi mult
superioar. Deoarece n urma clirii izoterme piesele posed o structur bainitic, dup acest tratament, nu mai este necesar
aplicarea operaiei de revenire.
68. calirea sub 0* Pentru eliminarea austenitei reziduale din structura pieselor
clite este necesar subrcirea pieselor sub temperatura ambiant, astfel net s fie atins temperatura Mf. Acest
tratament termic, prin care piesele se rcesc la temperaturi
inferioare temperaturii ambiante, este cunoscut sub denumirea
de clire sub 0C (fig. 4.20.). Clirea sub 0C se efectueaz dup clirea obinuit a oelului n ap sau n ulei.
Pentru clirea sub 0C poate fi folosit zpada carbonic (-
78C), aerul lichid (-173C), oxigenul lichid (-183C) sau azotul lichid(-195C). Durata meninerii n mediul refrigerent
este de 1-3 ore, funcie de dimensiunile i geometria pieselor.
Clirea sub 0C se aplic sculelor n vederea obinerii unei
duriti maxime, precum i pieselor sau instrumentelor de msur care necesit o nalt rezisten la uzare i o constan
dimensional riguroas.
69. Revenirile Revenirea este tratamentul termic ce se aplic obligatoriu pieselor clite. Prin revenire se
urmrete reducerea parial a strii de maxim neechilibru create n oeluri prin clire. Aducerea materialului clit ntr- o stare mai stabil i mai puin fragil, se realizeaz prin nclzirea oelului
clit pn la o temperatur inferioar punctului critic A 1, meninerea la aceast temperatur un
timp suficient pentru uniformizarea temperaturii pe seciunea piesei i pentru desfurarea
procesului de transformare al martensitei, dup care urmeaz rcirea n aer liber In funcie de structura ce rezult n urma aplicrii tratamentului termic de revenire, pot fi deosebite trei tipuri
de reveniri: revenire joas, revenire medie i revenire nalt. Revenirea joas se aplic pieselor
clite, cu scopul reducerii coninutului de austenit rezidual i a transformrii martensitei tetragonale n martensit cubic. Revenirea medie se aplic cu scopul obinerii unei structuri
troostitice de revenire, structur ce este carcaterizat printr- o limit de elasticitate foarte nalt i
o duritate de cea. 40 HRC. Revenirea nalt se aplic cu scopul obinerii unei structuri sorbitice de
revenire, aceast structur fiind, caracterizat printr-o tenacitate maxim i are o duritate de cea. 30 HRC.
70.cementarea sau carburarea Carburarea este tratamentul termochimic care const din mbogirea cu carbon a stratului
superficial al pieselor din oel cu coninut sczut de carbon, prin nclzirea i meninerea acestora la o anumit temperatur, n contact cu mediul solid, lichid sau gazos, capabil s cedeze atomi de
carbon. In mod obinuit se supun carburrii, aa numitele oeluri de cementare, care au un
coninut sczut de carbon (pn la 0,25 %C). In urma carburrii, prin ridicarea coninutului de
carbon la suprafa (0,7- 1,1 %C), se confer piesei o duritate superficial ridicat, rezisten la uzur i la oboseal mare, avnd n acelai timp miezul tenace, capabil de a prelua solicitrile
dinamice. Datorit acestor proprieti care rezult n urma carburrii, aceasta se aplic la: roi
dinate, arbori, boluri, etc. Carburarea n mediu solid, este cea mai veche metod de carburare, care utilizeaz drept donor de carbon, medii solide care cuprind un component organic i diferite
adaosuri de activare. Ca material de baz este utilizat, de obicei, crbune de lemn (mangal). Ca
materiale cu rol de activator, se folosesc de obicei sruri ale metalelor alcalino- pmntoase ca:
BaCO3, CaC03,Na2CO3. Amestecul clasic este format din 60% mangal i 40% BaCO3. Piesele care urmeaz a se supune cementrii, se gsesc n cutiile de cementare,mpachetate n
amestecul de carburare. Cutiile de cementare se nchid ermetic i se introduc n cuptoarele de
cementare, unde se nclzesc la temperaturi de 930- 950C, avnd loc ntre carbonatul de bariu i
mangal, urmtoarele reacii chimice:
La suprafaa oelului are loc disocierea oxidului de carbon dup reacia:
Carbonul activ care ia natere n urma acestei reacii, este adsorbit la suprafaa oelului iar de aici
difuzeaz spre interiorul piesei. Adncimea stratului carburat depinde de durata carburii, de
temperatur i de ali factori. Adncimea stratului carburat obinut n mediu solid ntr- un interval de timp de 8- 10 ore este de 0,5- 2 mm. Carburarea n mediul gazos, este n prezent cel mai
rspndit procedeu de mbogire superficial n carbon, aceasta datorit posibilitilor de control
i reglare a parametrilor care influeneaz procesul, ct i gradului ridicat de reproductibilitate,
folosind instalaii mecanizate i automatizate, cu o productivitate foarte ridicat. Carburarea n mediul gazos, const n introducerea pieselor ntr- un spaiu etan de carburare (cutii, retorte,
mufle, camere de lucru ale cuptoarelor speciale, etc.) i nclzirea lor la temperaturi ridicate 8500-
1000C). In spaiul de carburare se introduce un amestec gazos ori un lichid care se gazeific rapid n spaiul de lucru al cuptorului (petrol lampant, benzol, etc.). Mediile gazoase, folosite
pentru carburarea gazoas, pot fi mprite n trei grupe pricipale, n funcie de modul lor de
obinere : a)Medii naturale, utilizate fr prelucrri eseniale, cum ar fi: gazul natural (92% CH4), gazul de sond,gazul de cocserie, gazul de iluminat.
b)Medii gazoase, obinute prin gazeificarea unor hidrocarburi lichide, picurate n spaiul de carburare, cum ar fi: petrol lampant, benzolul, metanolul, etc.
c) Atmosfere controlate, formate dintr-un gaz suport sau purttor care este deobicei endogazul i dintr- un gaz de mbogire (metan sau propan), care intensific puterea de carburare
a amestecului. Endogazul se obine prin arderea incomplet a gazului natural, avnd drept
component carburizator, oxidul de carbon.
La temperaturile de carburare, hidrocarburile se descompun, punnd n libertate carbon activ, care
este adsorbit de suprafaa pieselor, difuznd apoi nspre interior, realizndu- se astfel mbogirea n carbon a stratului superficial. Obinerea carbonului activ, n cazul utilizrii gazului metan, se
face dup reacia:
71. oteluri pt cementare Cementarii se supun otelurile cu un continut scazut de carbon, ele pot fi oteluri carbon, oteluri
aliate cu crom , crom- nichel , si crom molibta. Alierea otelurilor pt cementare se face cu elemente care formeaza carburi. Otelurile pentru
cementare trebuie sa aiba un graunte ereditar,mic pt a se evita supraincalzirea in timpul
cementarii
72. Tratamentul termic al pieselor cementate. Tratementul termic dupa cementare are drept scop obtinerea unei duritati ridicate a
acestui strat. Pentru aceasta piesele cementate se supun unei caliri obtinanduse o duritatea
mare a stratului, dar in acelasi timp si o fragilitate mare. Pentru reducerea fragilitatii
piesele calite se supun unei reveniri 180-200*C. temperatura de calire este diferita pentru
miez sau suprafata datorita continutului diferit de carbon in miez si suprafata; de aceea la
otelurile carbon este necesara o dubla calire , una pt miez la temp de 900*C si una pt
suprafatza la temp de 775*C. La otelurile cu un graunte ereditar mic si la otelurile aliate
se face de obicei o singura calire de la temp de calire a miezului 900*C. Dupa calire se
face o revenire la temp joase in ulei incalzit la 180-200*C.
73.nitrurarea Nitrurarea este tratamentul termochimic care const n mbogirea n azot a stratului superficial
al pieselor din oel i font Nitrurarea gazoas, const n nclzirea i meninerea pieselor ntr- un mediu capabil s pun n libertate azot activ i anume amoniac disociat. Piesele ce urmeaz a fi
nitrurate, se introduc n mufla unui cuptor nclzit la 4800- 650C, prin aceasta trecndu- se un
curent de amoniac. Amoniacul se descompune conform reaciei:
Azotul activ este adsorbit de suprafaa piesei i difuzeaz spre interior pe o adncime de 0,1- 0,5 mm, n funcie de regimul de lucru. Durata procesului de nitrurare este lung (25-50 ore), pentru
obinerea unui strat de 0,01 mm fiind necesar o meninere de o or la temperatura de 500C.
Prin nitrurare se obine: mrirea duritii i rezistenei la uzur, mrirea rezistenei la oboseal i mrirea rezistenei la coroziune. In comparaie cu carburarea, care mai necesit, n continuare un
tratament termic, ni trurrea este un tratament final.
74.carbonitrurarea Carbonitrurarea este tratamentul termochimic de mbogire simultan cu carbon i azot a
stratului superficial al pieselor din oel, prin nclzire ntr- o atmosfer gazoas carburant, la care se adaug amoniac.
Carbonitrurarea la temperaturi nalte (800- 850C) const n mbogirea stratului superficial, mai
ales n carbon, procedeul fiind apropiat de carburarea gazoas, cu deosebirea c la carbonitrurarea
la temperaturi nalte se face i o mbogire n azot. Datorit stimulrii reciproce a difuziunii C i N, stratul de carbonitrurare, de aceai grosime, se obine la o temperatur mai sczut i ntr- un
timp mai scurt dect stratul carburat. Carbonitrurarea se realizeaz prin nclzirea pieselor ntr- un
amestec de gaze: un gaz de carburare i un gaz de nitrurare. Se utilizeaz cel mai des un amestec format din: 75% gaz metan i 25% amoniac. In urma carbonitrurrii se obin proprieti
superioare de duritate, rezisten la uzare, la oboseal i la coroziune.
75. cianurarea Cianizarea este tratamentul termochimic de mbogire simultan n carbon i azot a stratului
superficial al pieselor din oel, prin nclzirea acestora n bi de sruri topite (cianuri topite), care cedeaz carbon i azot.
Cianizarea la temperaturi nalte (750- 930C). La aceste temperaturi i sub influena azotului
(element austenitogen), structura oelului din care este confecionat piesa, este austenitic.
In general, tratamentul de cianizare la temperaturi nalte se aplic oelurilor de construcie i anume oelurilor de carburare i mai rar oelurilor de mbuntire, iar dup cianizare se
efectueaz o clire n ulei, urmat de o revenire joas la 160- 200C, timp de 2 ore. Cianizarea la
temperaturi joase (530- 650C). La aceste temperaturi, oelul are o structur ferito- perlitic sau perlitic, n funcie de coninutul de carbon. Ferita va dizolva cu precdere azotul, motiv pentru
care stratul cianizat va fi mbogit mai mult n azot i mai puin n carbon. Cianizarea la
temperaturi joase se aplic dup clire i revenire, fiind deci un tratament final. Acest tip de
cianizare se aplic n special sculelor executate din oeluri de scule i mai ales sculelor executate din oeluri rapide, obinndu- se ridicarea rezistenei lor la uzur, a durabilitii lor i a capacitii
lor de achiere.
Pentru cianizare, se utilizeaz mai ales bile pe baz de cianuri alcaline, care conin n mod obinuit 30-45 % NaCN i 30- 35% KCNO, iar restul, sruri alcaline neutre, respectiv cloruri i
carbonai
76. sulfizarea Sulfzarea este tratamentul termochimic de mbogire cu sulf a stratului superficial al pieselor
din oel, : rin nclzirea acestora ntr- un mediu care cedez sulf activ. Acest tip de tratament termochimic se aplic pieselor n scopul creterii rezistenei la uzur i
gripare. Aceste proprieti ale stratului se explic prin faptul c n timpul frecrii suprafeelor (n
timpul funcionrii pieselor) ionii mari de sulfuri din stratul sulfizat, se polarizeaz puternic
electrostatic, absorb lubrefiantul meninndu-1 pe suprafeele n frecare , reducndu-se astfel coeficientul de frecare i favoriznd deci alunecarea. In lipsa lubrifiantului, sulfurile de fier se
descompun, punnd n libertate sulful, care se topete, favoriznd astfel alunecarea.
Sulfizarea se aplic cu succes la segmenii de piston i cmile de cilindri pentru motoarele cu ardere mem, tachei de supape, roi melcate, roi dinate, scule din oeluri rapide,etc.
Sulfizarea la temperaturi joase (150- 250C) se aplic n mod obinuit, pieselor clite i revenite
la erriperaturi joase.
Mediul de sulfizare poate fi gazos (hidrogen sulfurat) sau lichid. O utilizare mai larg o au mediile lichide f:rmate din: 75% sulfocianur de potasiu i 25% tiosulfat de sodiu, n acestea
realizndu- se de fapt o sulfocianizare, stratul superficial mbogindu- se att n sulf ct i n
carbon i azot. Se obine un strat de cea. 0,02 mm n aproximativ 3 ore. In ultima perioad de timp, a aprut o nou variant a sulfizrii la temperaturi joase i anume
sulfizarea anodic (sulfizarea n electrolit) unde tratamentul se face ntr- o baie de electroliz,
piesele fiind legate la znodul bii. La trecerea curentului electric prin electrolitul care este format din sulfocianai, acesta se descompune formnd ioni de sulf care ajungnd la anod sunt adsorbii
de suprafaa pieselor i de aici ilfuzeaz spre interior, obinndu- se un strat de cea. 0,012 mm n
timp de aproximativ 10- 15 min.
Sulfizarea Ia temperaturi medii (450- 580C) se efectueaz n mediul gazos sau lichid, fiind cel mai clizat procedeu de sulfizare. Cel mai des se utilizeaz mediile lichide, formate dintr- un
amestec de: sruri neutre (NaCl, BaCl2, CaCl2), sruri active de sulfizare(Na2S, Na2SO3,Na2S2O3)
i sruri de activare K4[Fe(CN)6], NaCN care sunt cianuri i care vor contribui la saturarea stratului n C i N. Acest procedeu este i el un procedeu de sulfocianurare, care se aplic pieselor
din oeluri de construcie.
Pentru a se mri rezistena la coroziune,piesele dup sulfizare, se menin 5- 20 de minute n ulei nclzit la 110- 130C, dup care se terg cu rumegu de lemn sau cu materiale textile.
77. metalizarea prin difuziune Metalizarea prin difuzie este tratamentul termochimic de mbogire a suprafeei oelului cu un
anumit metal. In funcie de metalul cu care se face mbogirea superficial, sunt mai multe variante de metalizare prin difuzie.
Alitarea (aluminizarea, calorizarea) este tratamentul termochimic de mbogire cu aluminiu al
stratului superficial al pieselor din oel i font, prin nclzirea acestora n medii capabile s
cedeze aluminiu (de ex. pulbere de aluminiu depus prin pulverizare, imersie n aluminiu topit,etc). Se aplic de obicei pentru creterea rezistenei la oxidare la temperaturi ridicate.
Silicizarea este tratamentul termochimic de mbogire cu siliciu a stratului superficial al pieselor
din oel i font, prin nclzirea acestora la temperatur ridicat, ntr- un mediu care s poat ceda siliciu activ. Stratul silicizat are proprieti antiacide, rezistnd la aciunea coroziv a acizilor i la
oxidarea la temperaturi ridicate.
Cromizarea este tratamentul termochimic de mbogire n crom a simului superficial al pieselor
din font i oel prin nclzirea acestora ntr- un mediu solid, lichid sau gazos, cure s poat ceda crom activ.
Stratul cromizat prezint caracteristici de rezisten la coroziune i oxidare la temperatur
ridicat. Titanizarea este tratamentul termochimic de mbogire n titan a stratului superficial din oel i
font,prin nclzirea acestora la o temperatur i ntr- un mediu care s poat ceda titan activ.
Stratul titanizat confer rezisten la coroziune i la uzur.
78.oteluri aliate Oelurile aliate sunt aliaje ale fierului cu carbonul, care pe lng elementele nsoitoare aflate n
cantiti relativ reduse, conin unul sau mai multe elemente de aliere, Principalele elemente de aliere ale oelurilor sunt: Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V, W, Co, Cu, Al, Ti, Nb, Zr.
Avantaje:
a) prin aliere se obtine in general o granulatie mai fina dupa tratamentul termic. b) Majoritatea elementelor de aliere deplasand curbele spre dreapta determina o
calibilitate mai buna in urma careia va rezulta o structura de calire in toata masa
materialului
c) In fct de elem util aliera otelurilor duce la ridicarea rezistentei la uzura a duritatii , a rezistentei la coroziune.
79. aliajele neferoase. Cupru si Aluminiul In aproape toate domeniile tehnicii, pe lng aliajele feroase, sunt utilizate i o serie de alte
metale sau aliaje neferoase. Astfel, aliajele i metalele neferoase sunt utilizate datorit unor proprieti fizico-chimice specifice: rezisten la coroziune, conductibilitate electric i termic
mare, proprieti paramagnetice, etc. Cel mai frecvent sunt utilizate Cu, AI, Ti, Mg, Pb i Zn.
Cuprul este caracterizat printr-o serie de proprieti ca: plasticitate ridicat, conductibilitate termic i electric mare, rezisten bun la coroziune, motiv pentru care este relativ frecvent
utilizat n tehnic. Sunt utilizate aliaje pe baz de cupru: Cu-Zn, Cu-Sn, Cu-Al, Cu-Si, Cu-Be,
Cu-Pb .a. Cu excepia aliajelor Cu-Zn care se numesc alame, toate celelalte aliaje ale cuprului se numesc bronzuri. Clasificarea aliajelor pe baz de cupru se face n modul urmtor:
Aluminiul ocup primul loc n producia mondial de metale neferoase i al doilea loc dup fier. El intr n categoria metalelor uoare, avnd o densitate de 2,7 g/cm3. n tehnic este utilizat n
primul rnd aluminiul de puritate tehnic, fiind ntrebuinate urmtoarele mrci Al 99,8 %, Al
99,7 %, Al 99,6 %, Al 99,5 %, Al 99,4 %, Al 99,3 % i Al E (aluminiu pentru electrotehnic). Aluminiul se caracterizeaz prin conductibilitate termic i electric mari, rezisten bun la
coroziune, plasticitate ridicat, dar rezisten mic la rupere.
Aluminiul este utilizat n practic n trei domenii: la obinerea de folii metalice subiri, ca material pentru conductori electrici, i pentru piese crora li se cere o rezisten ridicat la coroziune.
Datorit rezistenei mici la rupere sunt utilizate mai frecvent aliajele de aluminiu. Aceste aliaje de
aluminiu pot fi clasificate n aliaje deformabile i aliaje pentru piese turnate.
Recommended