Suport Curs

  • View
    62

  • Download
    3

Embed Size (px)

Transcript

AURELIA CHIOIBA STUDIUL I TEHNOLOGIA MATERIALELOR Cuprins 1.Proprietaile materialelor metalice Incercrile materialelor 2.Structura cristalin a materialelor metalice 3.Deformarea plastic a materialelor Recristalizarea 4.Aliaje Fe-C 5.Tratamente termice aplicate materialelor metalice 6.Oeluri aliate 7.Aliaje neferoase 8.Turnarea materialelor metalice 9. Prelucrarea materialelor metalice prin deformare plastic 10.Sudarea materialelor metalice 11.Controlul defectoscopic nedistructiv aplicat pieselor metalice 1.1. INTRODUCERE Tehnologiamaterialelorestetiinatehnico-aplicativcarestudiazproceselelacare sunt supuse materiile prime, materialele, semifabricatele n timpul operaiilor de prelucrare cu scopul obinerii pieselor finite n condiii tehnico-economice optime. n tehnic se utilizeaz att materiale metalice ct i nemetalice Materialele metalice se mpart n dou categorii a) feroase: Fe i aliajele sale oeluri fonte; b) neferoase: celelalte metale i aliajele lor Metalelesuntmaterialecaracterizateprinconductibilitatetermicielectricbun coeficient de temperatura al rezistivitii pozitiv luciu metalic plasticitate ductilitate opacitate i existena structurii cristaline n stare solidMetaleprecumfierul,aluminiul,cuprul,zincul,plumbul,nichelul,etc.,careauo importan foarte mare n industrie se numesc metale tehniceAliajele se obin prin topirea sau difuziunea metalelor sau a metalelor i a metaloizilor ntreeleiprinsinterizareAcesteaauanumiteproprietifizico-chimicesuperioare componentelor pure. Utilizareamaterialelorsefacenfunciedeproprietileacestoracarepotfifizice chimice, mecanice i tehnologice 1.2. PROPRIETILE MATERIALELOR A. Proprieti fizice a) Greutatea specific; b) Dilataia termic; c) Contracia; d) Conductivitatea termic; e) Conductivitatea electric; f) Capacitatea de iluminare; g) Magnetismul. B. Proprieti chimice a) Rezistena la coroziune; b) Refractaritatea. C. Proprieti mecanice a) Rezistena la rupere; b) Elasticitatea; c) Plasticitatea; d) Tenacitatea; e) Fragilitatea; f) Duritatea; g) Fluajul; h) Reziliena;i) Rezistena la uzur;j) Rezistena la oboseal;k) Relaxarea;l) Ecruisarea. D. Proprieti tehnologice a) Turnabilitatea; cuprinde 3 aspecte: fluiditatea, contracia tendina de segregare b)Capacitateadeprelucrareprindeformareplastic;vizeazdouaspecte maleabilitatea i ductilitatea;c) Forjabilitatea; d) Sudabilitatea;e) Prelucrabilitatea prin achiere; f) Clibilitatea 1.3. NCERCRILE MATERIALELOR Pentruevideniereaproprietilormaterialelorfolositenindustriesefacncercrin general, pe epruvete standardizate. A. ncercri mecanice Prinncercrilemecanicealemetalelorsenelegtoatedeterminrileprivind comportarea metalelor, n anumite condiii de solicitare mecanic ncercrile mecanice sunt clasificate dup mai multe criterii -Dup felul caracteristicilor exprimate ncercri de rezisten i ncercri tehnologice -Dup tipul solicitrii ncercri la traciune la compresiune la ncovoiere la rsucire la forfecare, la presiune de contact i la solicitri compuse -Dup modul de acionare a forei ncercri statice (viteza de solicitare daNmm2s saufrecvenadesolicitareciclurisecundincercridinamicevitezade solicitare > 10 daN/mm2s sau frecvena de solicitare > ciclurisec -Duptemperaturalacareseexecutncercareancercrilatemperaturamediului ambiant, ncercri la cald si ncercri la rece Temperatura normal de ncercare este 293,15 K K Pentru ncercrile la cald respectiv la rece temperatura limita va fi n funcie de natura metalului sau aliajului ncercat 1.ncercarea static la ntindere a) Diagrama ncercrii la traciune Diagrama ncercrii la traciune d variaia F = fl, n care F fora de traciune l alungireaepruvetei;aluradepindededimensiuneaepruveteiastfelcsepreferobinerea curbei caracteristice convenionale (ccc) = f, n care o - efort unitar, c - lungire specific. ((

= o2mm / daN0AF;0L0LuL = cF - fora de traciune;A0 seciunea iniial;L0 ungimea iniial dintre reperele trasate pe poriunea calibrat a epruvetei;Lu lungimea dintre aceleai repere msurat la aplicarea unei sarcini sau dup rupere b) Punctele i zonele caracteristice de pe c.c.c. fig. 1.3 1)(Rp)op = limita de proporionalitate; OP singura zon rectilinie

0A /pFp = o , [daN/mm2] unde: Fp fora corespunztoare punctului P op = o0,002 care corespunde unei deformaii cp = 0,002 %. 2) oe = limit de elasticitate; oe = o0,02 care corespunde unei deformaii ce = 0,02%. pt o < oe, descrcarea epruvetei se suprapune cu ncrcarea; pto>oe, descrcareaepruveteisevafaceparalelcuOPobinndu-seodeformare total ctotal = cpermanent + celastic 3)(Rc)oc = limit de curgere aparent0A /cFcR = , [daN/mm2]. CC' - palier de curgere (sinuos sau orizontal) ptmaterialetenacemodificrilestructurale determin ecruisarea oc = o0,2 =limitdecurgereconvenional pentrumaterialelefragileo0,2 corespunde unei lungiri specifice permanente de 0,2%. 4)C'R=zondentrireecruisare autoconsolidare). 5) pt Fmax (R) apare gtuirea epruveteiRezistena mecanic Rm, or): 0A /rFmR = , [daN/mm2]. 6) RR' = zon de cedare c)Caracteristicimecanice(mrimi caracteristice): 1.lungirea specific alungirea la rupere = c0L0LuLr| | % 1000L0LuLnAn= = o , n=5; 10 2. gtuirea specific gtuirea striciunea la rupere 0AuA0Ar= | | % 1000AuA0AZ = A0 = d02/4, A = d2/4. 3. limita de curgere 0A /cFcR )c( = o , [daN/mm2] 4. limita de rupere

0A /rFmR )r( = o , [daN/mm2] Observaii: a)aspectul seciunii de rupere; b)alungirea este nsoit de contracia transversal 0d0d dt= cDeformaia specific transversal ct este o parte din lungirea c: ct = - c,Figura 1.3. Curba caracteristic a unui oel moale K 1 2 [daN/mm2] [%] unde: coeficientul lui Poisson. d) Legea lui Hooke la traciune Zona OP este caracterizat de ecuaia c = o E ,E = modulul de elasticitate longitudinal (modulul lui Young) (E = tg;Eoel = 2,1 106 daN/cm2). Oelulduroelulaliat,Al,Cu,bronzulprezintzonadeproporionalitatepeccc Betonul, fibrele textile, alama, fonta nu prezint nici zon de proporionalitate i nici palier de curgere;betonulsaufontaprezintorezistenmultmaimarelacompresiunedectla traciune (betonul prezint r traciune = 0,1 r compresiune , iar fonta r traciune = 0,25 r compresiune). 2. ncercarea la compresiune 3. ncercarea la ncovoiere 4. ncercarea la forfecare 5.ncercarea la fluaj 6.ncercarea la flambaj 7. ncercarea de rezilien 8. ncercarea de rezisten la oboseal 9. ncercarea duritii Metoda Brinell Metoda Vickers Metoda Rockwell Metoda Shore Metoda Poldi B. ncercri tehnologice ncercriletehnologiceexprimcapacitateadeprelucrareametaluluiastfelc rezultatele se exprim de cele mai multe ori prin calificative1)ncercareadeambutisareatablelorprinmetodaErichsen,nurmacreiase determin indicele Erichsen IE [mm]. 2)ncercarealandoirealternantatableloribenzilordeoelnurmacreiase determin nr maxim de ndoiri la care poate fi supus materialul n timpul prelucrrii 3) ncercarea la refulare, pescific materialelor ce urmeaz a fi prelucrate prin forjare 4)ncercarea la ndoire care se aplic numai materialelor tenace C. ncercri fizice Se pot realiza: a) fr distrugerea probei defectoscopie - raze Rentgen X - raze - cu pulberi magnetice - cu ultrasunete b) cu distrugerea probei (studiul metalografic). D. ncercri chimice Se determin a)elementele de aliere, adugate intenionat b)elementele nsoitoare rezultate n urma elaborrii S O H N P 2. STRUCTURA I PROPRIETILE METALELOR 2.1. LEGTURI INTERATOMICE ntre atomi se evideniaz -fore de legtur puternice primare-legtura ionic dure, fragile i au conductibilitate electric redus)-covalentdureTtopnaltefragileconductibilitateelectricnulizolatoare ceramice, polimeri)) -metalicreeacristalincompactplasticitateconductibilitateatermici electric luciu metalic, emisie termoelectric opacitate reflexie -fore slabe secundare de tip Van der Waals 2.2. SISTEME CRISTALINE ir reticular Plan cristalografic (reticular) Reea cristalin Celula elementar Mrimile caracteristice ale celulei elementare:Figura 2.2. ir reticular a Figura 2.3. Plan reticular a b Figura 2.4. Reeaua cristalin Figura 2.5. Celulaelementar -lungimile laturilor a, b, c (parametrii reelei constantele sau perioadele reelei -mrimile unghiurilor o, |, Sisteme cristalinen funcie de valorile celor parametri se deosebesc sisteme cristaline i tipuri de reele cristaline reele Bravais1. Sistemul cubic nsistCVCcristalizeazVCrFeo,Nb,Mo,Ta,W,careaurezistenmecanic ridicat plasticitate moderat nsistCFCcristalizeazAlCuNiAgIrPtAuPbFe,careauductilitatei maleabilitate ridicat 2. Sistemul tetragonal 3. Sistemul ortorombic (rombic) 4. Sistemul trigonal 5. Sistemul hexagonal n sist H cristalizeaz Be Mg Cd Ti Zr care au - plasticitate sczut 6. Sistemul monoclinic 7. Sistemul triclinic 2.2.2. Alotropia metalelor - Alotropie (polimorfism) ; - forme alotropice: o, |, a; - transformare alotropic polimorfic permite realizarea tratamentelor termice Alotropia fierului Transformarea Li S = cristalizarea primar a fierului (1538C) Transformrilenstaresolid=cristalizarea secundar cuprinde -transformrideordinulI=transformrile alotropice ale fierului: (A4) 1394C: Fe Fe (A3) 912 C: Fe Fe o -transformrideordinulII=transformarea magnetic A2) 770C = pct. Curie) Aci Ari exist histerezis termic. Fe(C.F.C.)permiteosolubilitatemaimarea C,comparativcuFeo(C.V.C.),faptcarestlabaza tratamentelor termice. Figura 2.12. Curba de rcire Punctele critice ale fierului 2.3. IMPERFECIUNI N CRISTALE Oriceabateredelaaranjarearegulataatomilornreeauacristalinsenumete imperfeciune defect cristalin 2.3.1. Clasificarea imperfeciunilor reticulare A. Defecte punctiforme simple punctiforme complexe vacane atomi interstiiali atomi de substituie Schottky Frenkel limite dintre gruni de suprafa sublimite de gruni liniare marginal elicoidal defecte de volum microscopice macroscopice Defecte reticulare a) b)c) d1)d2) Figura 2.13. Defecte punctiforme B. Defecte liniare (dislocaii 1. Dislocaia marginal (Taylor) (fig. 2.14) 2. Disloc