Aliaje Fier -Carbon

Aliaje Fier -Carbon

1.Fierul si Carbonul ca elemente componenete aliajelor Fe-Fe3c

Fierul este un metal de culoare cenusie ,relativ greu ( d = 7860 kg / m² ) moale , cu rezistenta macanica medie ( Rm = 200.250 N / mm² ) , plasticitate buna ( As = 50% ) si rezilienta buna ( KCU = 200.250 J / cm² ) .

Temperatura de topire a fierului este de 1539sC .

La temperatura ambianta ,fierul are reteaua cristalina de tipul cub cu volum centrat si este feromagnetic .

Acest fenomen de modificare a tipului de retea cristalina la acelasi metal poarta numele polimorfism , iar fiecare dintre starile cristaline prezentate se numeste schimbare polimorfica .

Fierul poate avea trei schimbari polimorfice , existente in trei domenii de temperatura diferite si care se transforma una in cealalta , atat la racire cat si la incalzire .

Carbonul este un element nemetalic , el se gaseste in natura sub forma cristalina ca diamant sau ca grafit .

El se comporta fata de fier , in mod diferit , in functie de temperatura . In fierul lichid , carbonul se dizolva usor formand solutii lichide .

In aliaje fier - carbon solidificate , carbonul se gaseste fie dizolvat in fier , fie legat de acesta in compusul definit Fe3C numit cementita , care are o retea cristalina complicata si corespunde aliajului cu 6,67% C, fie ca atare, sub forma de grafit, exista doua feluri de diagrame de echilibru pentru acest sistem de aliaje :

diagrama Fe-Fe3C, numita si diagrama echilibrului metastabil ;

diagrama Fe-grafit, numita si diagama echilibrului stabil.

2. Diagrama Fe-Fe3C

Majoritatea aliajelor Fe-C cristalizeaza mai usor dupa sistemul corespunzator echilibrului metastabil, deci cu formare de cementita, din aceasta cauza, cea mai mare importanta o are studiul diagramei Fe-Fe3C.

Linia lichidus a diagramei este linia ACD, iar linia solidus este linia AECF. Aceste linii impart diagrama in mai multe domenii structurale, dintre care unele contin structuri alcatuite dintr-un constituent, iar altele, structuri alcatuite,din mai multi constituenti.

In prima grupa sunt cuprinse acele domenii de compozitie si temperatura in care carbonul se dizolva in fier, aliajele fiind constituite numai din solutii de carbon in fier.

In aceasta grupa sunt cuprinse :

domeniul solutiei lichide, situat deasupra liniei lichidus;

domeniul AGSE al solutiei solide de carbon in Feα numita austenita;

domeniul GPA al solutiei solide de carbon in Feα numita ferita.

Referat: Diviziunea celulei si ereditatea Referat: Ecosistemul

3 Microstructurile si proprietatile constiuientilor normalialiajelor Fe- Fe3C

Constituenti din diagrma de echilibru Fe- Fe3C se numesc constituienti normali , deoarece apar in structura aliajelor numai la racire lenta din stare lichida si pana la temperatura ambianta .

Ferita este o solutie solida de carbon in fier , cu continut foarte mic de carbon sub 0.02% si cu structura poliedica .

Propietatile ei sunt foarte apropiate de ale fieruli tehnic pur , adica este moalte si plastic .

Austenita este o solutie solida de carbon in fier , si poate diyolva mai mult carbon decat ferita si anume pana la 2.14 % C . Are de asemenea , structura poliedrica si este moale si plastica .

Cementita , fiind un compus definit de Fe3C , are structura si propietatiile caracteristice acestui tip de constituient metalografic , adica este foarte dura si fragila , imprimant aceste carcaterstici ci amestecaturilor mecanice , in compozitia carora intra drept component .

Cementita primara apare sub forma de lamele de culoare alba , impreuna cu ledeburita .Cementita secundara apare sub forma de lamele fine sau de globulesi sub forma de retea alba .

Impreuna cu perlita in aliajele hiperentectoide .

Ledeburita este un amestec mecanic , care la temperatura ambianta este format din perlita si cementita primara .

Ledeburita este un constituent dur si fragil . Prezenta ei in structura face ca aliajele sa nu poata fi deformate nici prin presare , nici prin lovire. De asemenea , din cauza duritatii mici prin ledeburita nu poate fi prelucrat prin aschiere .

Perlita este un amestec mecanic de ferita si cementita secundara , cu structura lamelara sau globulara .

Ca amestec mecanic are propietati intermediare intre cele ale feritei si alei cementitei : duritate medie , platicitate satisfacatoare , insa rezistenta scazuta .

4 Clasificarea aliajelor Fe-Fe3C

Otelurile sunt aliaje ce contin pana la 2.14%C si se carcaterizeaza prin faptul ca pot fi deformate plastic la cald sau la rece , prin presare sau lovire , fara sa se rupa .

Otelurile se clasifica in trei subgrupe:

otelurile hipoeutectoide, care contin pana la 0.8% C si au microstructura formata din ferita si perlita;

otelurile eutectoide, care contin in jur de 0,8 C si au structura formata din perlita;

oteluri hipereutectoide, care contin intre 0,8 si 2,14% si au structura din perlita si cementita secundara;

Fontele albe sunt aliaje care contin intre 2,14 si 6,67% si se caracterizeaza ca nu pot fi deformate plastic.

Culoarea in spartura, cat si in fragilitatea fontelor albe se datoreaza prezentei cementitei primare in structura.

Fontele albe se clasifica dupa urmatoarele criterii :

fonte albe hipoeutectice, care contin intre 2,14 si 4,3% C si au structura formata din perlita si ledeburita;

fonte albe eutectice, care contin in jur de 4,3% C si au structura formata numai din ledeburita;

fonte albe hipereutectice,care contin intre 4,3% si 6,67 % C si au structura formata din cementita primara si ledeburita;

Aliajele feroase folosite in tehnica contin si alte elemente decat fierul si carbonul.

Deci,aliajele tehnice sunt, defapt aliaje complexe cu mai mult de doi componeneti.

Principalele elemente permanente insotitoare din fontele tehnice sunt siliciul, manganul, fosforul si sulful.

5. Elaborarea aliajelor feroase. Produse din otel si fonta

Aliajele feroase se obtin din minereuri de fier, care contin fierul sub forma de oxizi sau carbonati  : hematitul si limonitul ( Fe2O3 ), magnetitul ( Fe3O4 ) si sideritul ( FeCO3 ) .

Continutul de fier in aceste minereuri este de 30-60%, iar sterilul lor este silicios ( SiO2 ) sau silicul alumininos ( SiO2 si AL2O3 ) .Procesul de baza in obtinerea aliajelor il reprezinta reducerea oxizilor de fier, la temperaturi foarte inalte, intr-un cuptor inalt de tip special numit furnal.In furnal se introduc minereu,cox si fondanti.

In urma reactiilor care au loc in furnal intre materialele incarcate rezulta urmatoarele produse :

fonta topita;

zgura topita;

gaze de furnal.

Fonta bruta este utilizata in continuare in cadrul combinatelor siderurgice, la eleborarea otelurilor in cuptoare sau convertizoare.

Lingourile de otel sunt expediate la sectiile de laminare din combinatul siderurgic unde se reincalzesc si se transforma prin deformarea plastica la cald, in produse laminate.

Produsele obtinute prin laminare la cald sunt :

blumurile;

sleburile;

taglele;

platinele;

profilele;

tablele;

tevile.

Blumurile se obtin prin laminare la cald a lingourilor mari.

Sleburile se obtin prin laminarea lingourilor cu sectiune dreptunghiulara si se folosesc pentru relaminarea in tablele groase,plat benzi si platina.

Taglele sunt produse cu sectiune patrata,dreptunghiulara sau rotunda si se folosesc pentru relaminarea in bare,benzi sau tevi si pentru forjare.

Platinele sunt produse cu sectiune dreptunghiulara platina,se folosesc pentru relaminarea in teble subtiri.

Profilele se clasifica in profile simple sau bare si profile fasonate.

Barele au sectiuni de forma simpla ( rotunda,patrata, dreptunghiulara ).

Profilele fasonate au sectiuni complexe ( otel, cornier, otel I, otel U,sine ).