Metale si aliaje utilizate in constructia echipamentelor electrice - proprietatile fizice ale metalelor si aliajelor

Laborator: Metode si procedee tehnologice

Lucrare tehnica 2:

I NOTIUNI DE BAZA:

Se cunoaste, din studiul chimiei, ca elementele chimice se impart in doua grupe principale: metale si nemetale. Se numesc metale elementele chimice care au urmatoarele proprietati fizice comune:

. sunt bune conducatoare de electricitate si caldura:

. prezinta un luciu metalic caracteristic;

. sunt maleabile si ductile;

. in stare solida au o structura cristalina.

Aliajele sunt acele materiale metalice care se obtin prin topirea sau difuzinnea metalelor intre ele sau a metalelor cu nemetalele si care pastreaza caracteristicile generate ale metalelor. Ca exemplu de aliaje se pot mentiona: otelul, care este un aliaj al fierlui cu carbonul, sau bronzul,un aliaj al cuprului cu staniul. Elementele principale care intra in alcatuirea unui aliaj constituie componentii aliajului. Componentul care predomina in raport cantitativ in aliaj se numeste component de baza. In aliaj se introduc si elemente de aliere, in mod intentionat,pentru conferirea anumitor proprietati. De asemenea se intalnesc si componente nedorite, numite impuritati.

Prin standard, fiecare calitate de metal sau aliaj primeste un symbol conventional alcatuit din litere si/sau din cifre.

Exp: OL60 STAS 500/2-80 "Oteluri de uz general pentru constructii cu rezistenta minima de rupere la tractiune de 60 kgF/mm2.

PROPRIETATILE FIZICE ALE METALELOR SI ALIAJELOR

Proprietatile fizice ale metalelor si aliajelor se refera la comportarea metalelor sub actiunea diferitelor fenomene si procese fizice, cum ar fi actiunea gravitatiei, schimbarea temperaturii, actiunea campului electric sau magnetic. Principalele proprietati fizice ale metalelor si aliajelor sunt:

a) Densitatea

Densitatea metalelor variaza de la 530 kg/m³ pana la 22500 kg/m³. Din punct de vedere al densitatii metalele se impart conventional in: metale ultrausoare (cu densitatea mai mica de 2000 kg/m³). metale usoare (cu densitatea intre 20004000 kg/m³). metale semiusoare (cu densitatea intre 40006000 kg/m³). metale grele (cu densitatea intre 6000 10000 kg/ m³) si metale foarte grele (cu densitatea mai mare de 10000 kg/m³).

b)Greutatea specifica

c) Fuzibilitatea

Fuzibilitatea reprezinta proprietatea metalului de a trece, in urma incalzirii sale, din stare solida in stare lichida. Temperatura de topire (punctul de topire) este temperatura la care sub actiunea caldurii, un metal pur trece din stare solida in stare lichida. Legatura intre temperatura absoluta T, masurata in grade Kelvin (K) si temperatura "t' exprimata in grade Celsius (°C) este data de relatia:

T = t[°C] +273.16 [K]

In functie de temperatura de topire. metalele se grupeaza, conventional, in: metale usor fuzibile (cu punctul de topire sub 1000 °), metale greu fuzibile (cu punctul de topire intre 10002000 °C), metale refractare (cu punctul de topire peste 2000 °C). In tabelul de mai jos sunt date densitatile si punctele de topire pentu cateva metale.

Prin adaugarea unui alt element in compozitia aliajului, punctul de topire al acestuia este, de obicei, mai scazut decat al metalului de baza. Majoritatea aliajelor nu au un punct de topire fix, ci un interval de topire, numit si interval de solidificare. Aceasta inseamna ca majoritatea aliajelor incep sa se topeasca la o anumita temperature, numita punct de inceput de topire, si se topesc complet la o temperatura mai inalta, numita punct de sfarsit de topire. La solidificare fenomenul se petrece invers. De exemplu. un aliaj cupriu-staniu, format din 90% Cu si 10% Sn, se topeste in intervalul cuprins intre 8901050°C si se solidifica in intervalul 1050890 °C.

Nr. crt.	Metalul	Simbolul	Densitatea [kg/dm3]	Temperatura de topire[°C]
	Aluminiul	Al
	Argint	Ag
	Crom	Cr
	Cupru	Cu
	Fier	Fe
	Magneziu	Mg
	Nichel	Ni
	Plumb	Pb
	Staniu	Sn
	Titan	Ti
	Wolfram Referat: Structura atomului Proiect: Determinarea cifrei de iod a unui combustibil de aviatie	W
	Zinc	Zn

d)dilatare termica

e)conductibilatate termica

f)conductibilatate electrica

g)magnetismul

h)culoarea

i)luciul

j)structura

PROPRIETATILE CHIMICE ALE METALELOR SI ALIAJELOR

a) Rezistenta la coroziune

Rezistenta la coroziune este proprietatea metalelor de a se opune actiunii chimice sau electrochimice distructive ale mediului inconjurator. Metalele nobile (platina, aurul, argintul), unele aliaje neferoase (in special cele pe baza de nichel sau cupru), precum si unele oteluri sau fonte aliate (inoxidabile, anticorozive) prezinta rezistenta la coroziune. Piesele din oteluri sau fonte obisnuite nu au aceasta proprietate, se degradeaza de aceea trebuie protejate impotriva coroziunii;

b) Refractaritatea

Refractaritatea este proprietatea metalelor si aliajelor de a rezista actiunii atmosferei oxidante, la temperature inalte. Otelurile si fontele refractare (adica aliate cu siliciu si aluminiu) prezinta rezistenta la formarea oxizilor (arsuri) si astfel pot fi folosite la confectionarea pieselor care lucreaza in conditii de temperature inalte.

c) Pasivitatea

Majoritatea metalelor neferoase si in special aluminiul au proprietatea de a se acoperii, in mod natural, cu un strat protector de oxid sau carbonat bazic care le protejeaza impotriva coroziunii. Fenomenul se numeste pasivitate si are loc in conditii atmosferice obisnuite. De exemplu, aluminiul se acopera cu un strat de trioxid de aluminiu, compact, aderent si rezistent chimic. Metalele feroase nu prezinta acest fenomen.

d) Afinitatea

Afinitatea este proprietatea metalelor de a se combina cu diferite elemente, in special cu oxigenul si sulful. Ca dovada, majoritatea metalelor se gasesc sub forma de combinatii chimice numite minereuri. Afinitatea pentru un anumit element variaza de la un metal la altul si aceasta proprietate are aplicabilitate in procesele metalurgice de elaborarea a metalelor.

PROPRIETATI MECANICE ALE METALELOR SI ALIAJELOR

a) Rezistenta la rupere

Rezistenta la rupere este proprietatea metalelor de a se opune fortelor exterioare care cauta sa le distruga integritatea. Aceasta este principala caracteristica mecanica a organelor de masini. In functie de solicitarile la care sunt supuse metalele, se deosebesc urmatoarele forme de rezistenta: la intindere (tractiune), la compresiune, la rasucire, la forfecare si la incovoiere, dupa cum fortele exterioare tind sa intinda, sa comprime, sa rasuceasca, sa foarfece sau sa incovoaie piesa metalica.

b) Elasticitatea

Elasticitate este proprietatea metalelor si aliajelor de reveni la forma si la dimensiunile initiale dupa indepartarea sarcinilor care au produs deformarea. Este proprietatea de baza a pieselor care au rolul de a amortiza socurile si vibratiile.

c) Plasticitatea

Plasticitatea este proprietatea metalelor deformate sub actiunea unei sarcini de a nu mai reveni la forma si dimensiunile initiale dupa incetarea solicitarii care a produs deformarea.

d) Tenacitatea

Tenacitatea este proprietatea metalelor de a se rupe sub actiunea sarcinilor puternice numai dupa deformari permanente vizibile mari.

e) Fragilitatea

Fragilitatea este proprietatea opusa tenacitatii. Materialele fragile se rup brusc, fara deformari permanente vizibile.

f) Duritatea

Duritatea este rezistenta metalelor la actiunea fortelor exterioare, care cauta sa le distruga suprafata, sa le deformeze superficial.

g) Ecruisarea

Ecruisarea este proprietatea metalelor de a se durifica in urma prelucrarii mecanice la rece.

h) Rezistenta la soc

Rezistenta la soc sau rezilienta reprezinta capacitatea unui material de a absorbi o anumita cantitate de energie inainte de a se rupe, atunci cand este lovit brusc de un corp solid.

i) Rezistenta la oboseala

Rezistenta la oboseala este proprietatea metalelor si aliajelor de a rezista la actiunea unor solicitari repetate (ciclice).

PROPRIETATI TEHNOLOGICE ALE METALELOR SI ALIAJELOR

Proprietatile tehnologice sunt acele proprietati ale metalelor si aliajelor care arata modul lor de comportare la diferite metode de prelucrare la cald sau rece. Prelucrarea se produce asupra produselor in stare solida si are drept scop principal fie modificarea formei, fie schimbarea structurii materialului metalic. In unele prelucrari se realizeaza ambele scopuri simultan. Ca procedee de prelucrare aplicate in industrie, se mentioneaza: prelucrarea prin deformare plastica (laminare, forjare, trefilare, stantare, ambutisare etc.), sudarea, prelucrarea prin aschiere si tratamentele termice. Un loc aparte il ocupa turnarea materialelor metalice topite in forme speciale, operatie prin care se obtin produsele turnate. Considera nd mai multe materiale metalice diferite si supunandu-le acelorasi operatii de prelucrare, se observa ca unele se prelucreaza mai usor, altele mai greu, astfel inca t se poate afirma ca materialele poseda caracteristici tehnologice diferite. Cele mai importante proprietati sunt:

a) Capacitatea de turnare

Capacitatea de turnare este proprietatea metalelor si aliajelor de a umple in stare lichida tot interiorul (toate golurile) formei de turnare.

Un material va fi indicat pentru turnare numai daca poseda urmatoarele conditii: fluiditate buna, contractie mica si tendinta redusa de segregare. Acestea sunt si principalele proprietati de turnare ale metalelor si aliajelor. Astfel, fluiditatea este proprietatea unui material de a umple bine o forma de turnatorie. Contractia este proprietatea metalelor de a-si micsora volumul la racire, dupa solidificare. Ea poate provoca deformari, fisuri sau crapaturi ale materialului. Contractia depinde de temperatura de turnare, de viteza de racire si de compozitia chimica a metalului. Segregatia este proprietatea aliajelor de a prezenta neomogenitate chimica dupa solidificare, in diferite zone ale pieselor. Ea se naste fie ca urmare a separarii constituentilor cu puncte de topire diferite, fie datorita diferentei de greutate specifica dintre cristalele solidificate si topitura ramasa inca lichida, fie ca urmare a unui interval mare de solidificare a aliajului. Fonta are proprietati bune de turnare - fluiditate buna, contractie mica si tendinta scazuta de segregare. Otelul prezinta o fluiditate mai mica deca t fonta, o contractie si o tendinta de segregare mai mari. Metodele cele mai uzuale pentru indepartarea segregatiei sunt: o racire brusca a lichidului, amestecarea aliajului in timpul turnarii sau aplicarea unui tratament termic dupa turnare (recoacere da omogenizare).

b) Deformabilitatea

Proprietatile de plasticitate permit prelucrarea metalelor prin deformare plastica. Din aceasta categorie de proprietati fac parte:

- maleabilitatea - este capacitatea metalelor de a fi laminate sub forma de foi. Aurul si cuprul sunt metale foarte maleabile;

- ductilitatea - este capacitatea metalelor de a putea fi trase in fire subtiri. Se pot trefila sa rme foarte subtiri din cupru si aliajele lui;

- forjabilitatea - este capacitatea metalelor de a prezenta o rezistenta redusa la deformare atunci cand sunt lovite sau presate, la temperaturi ca t mai joase. Forjabilitatea este influentata de compozitia chimica a materialului, de temperatura si viteza de deformare. Otelurile sunt forjabile daca au un procent redus de carbon in compozitie, daca temperatura la care are loc deformarea este mare, iar viteza de deformare este mica. Forjabilitatea otelului creste prin introducerea elementelor mangan si nichel si scade la combinarea cu crom, sulf, cupru. Fonta si in general toate aliajele dure si casante nu pot fi prelucrate prin deformari plastice;

- sudabilitatea - este o caracteristica complexa a unui metal sau aliaj, care determina, in anumite conditii de sudare date, aptitudinea lor tehnica pentru realizarea diferitelor deformari. Fonta, aliajele de cupru sau cele de aluminiu au o sudabilitate redusa in comparatie cu otelul cu continut redus de carbon;

- prelucrabilitatea prin aschiere - este caracteristica unui material de a putea fi prelucrat prin aschiere, respectiv prin strunjire, frezare, gaurire, rectificare etc. Se apreciaza prin diferite criterii specifice prelucrarilor prin aschiere, ca determinarea durabilitatii unei scule aschietoare in anumite conditii de lucru, masurarea sculelor aschietoare, a fortelor de aschiere necesare etc.

Determinarea prelucrabilitatii prin aschiere se executa numai pentru productia de serie mare si de masa, unde este necesar sa se stabileasca un regim de prelucrare stabil si economic si care sa asigure precizia dimensionala pieselor, calitatea suprafetelor prelucrate si consum minim de energie si scule aschietoare.

- calibilitatea - este proprietatea unor materiale de a deveni mai dure in urma incalzirii la o anumita temperatura si racirii lor bruste.

FONTE SI OTELURI

Aliajele Fe-Fe3C se clasifica in functie de continutul de carbon si de microstructura in: oteluri si fonte.

Otelurile sunt aliajele ce contin pa na la 2 %C si se caracterizeaza prin faptul ca pot fi deformate plastic la cald sau la rece, prin presare sau lovire, fara sa se rupa. Dupa continutul in carbon se deosebesc trei grupe:

- oteluri hipoeutectoide, care contin pa na la 0,8%C si au microstructura formata din ferita si perlita;

- oteluri eutectoide, care contin in jur de 0,8%C si au structura formata din perlita (fig.3.4a);

- oteluri hipereutectoide, care cotin intre 0,82,14%C si au o structura formata din perlita si cementita secundara.

Fontele albe sunt aliajele care contin intre 2,146,67%C si se caracterizeaza prin aceea ca nu pot fi deformate plastic. Denumirea de fonte albe provine de la faptul ca in spartura proaspata au cristale de culoare argintie. Atat culoarea in spartura ca t si in fragilitatea fontelor albe se datoreaza prezentei cementitei primare in structura. Dupa continutul in carbon, fontele albe se clasifica astfel:

- fonte albe hipoeutectice, care contin intre 2,144,3%C si au o 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 4,36,67%C si au structura formata din cementita primara si ledeburita. Aliajele fier-carbon cu mai mult de 2 %C si in care carbonul se afla sub forma de grafit poarta numele de fonte cenusii. La continuturi mai scazute de carbon si siliciu, conditiile sunt favorabile separarii carbonului sub forma de cementita si obtinerii deci a unor structuri de fonte albe, in timp ce, la continuturi mai mari de carbon si siliciu, conditiile sunt favorabile separarii carbonului sub forma de grafit si obtinerii de structurii de fonte cenusii. Aliajele feroase folosite in tehnica contin, pe langa fier si carbon si late elemente, numite elemente permanente insotitoare, ce rama n in urma proceselor de extragere si de elaborare. Dintre acestea, cele mai importante sunt siliciul, manganul, fosforul si sulful. Ele sunt prezente in compozitia aliajelor in proportii relative mici (sutimizecimi de procent), influenta nd intr-o oarecare masura cristalizarea, structura si proprietatile acestora. Influenta acestora creste pe masura ce creste si continutul lor in compozitia otelurilor si fontelor. De aceea, la studiul aliajelor feroase obtinute pe cale industriala trebuie sa se tina seama de prezenta si influenta elementelor insotitoare.

Elaborarea otelului

Elaborarea otelurilor se poate face in cuptoare electrice cu arc sau cu inductie, in cuptoare Siemens-Martin sau in convertizoare Bessemer. Ca materii prime se utilizeaza: fier vechi, deseuri de otel, fonta de prima fuziune, feroaliaje. Elaborarea otelului cuprinde urmatoarele etape: incarcarea, topirea, afa narea, dezoxidarea si alierea. Incarcarea si topirea sunt doua etape deosebit de importante din punct de vedere economic si metalurgic. Desfasurarea proceselor in cursul acestor etape influenteaza ata t calitatea otelului ca t si durata de elaborare a sarjei. Afanarea se refera la decarburarea baii metalice, care trebuie sa se desfasoare cu viteza mare pentru a realiza o buna degazificare a metalului. Dezoxidarea baii metalice se face prin difuziune, process care are la baza reactia de trecere in zgura a oxigenului dizolvat in otel pe baza legii repartitiei. Scaderea continutului de oxid de fier din zgura se realizeaza prin adaugarea unor reducatori (praf de cocs, oxid de calciu) pe gura. Ca nd zgura devine reducatoare atunci oxizii din baie metalica difuzeaza in zgura. In cazul otelurilor aliate, dupa dezoxidare se introduc elementele de aliere: crom, mangan, molibden, vanadiu, wolfram, siliciu. Dintre proprietatile tehnologice ale otelului amintim: fluiditatea si contractia. Fluiditatea este mai redusa deca t la fonte deoarece otelul contine mai putin carbon si siliciu si ca urmare, capacitatea de turnare a otelului este inferioara fontelor. Contractia otelului este relativ mare, fiind cuprinsa intre 2 2,4 % ceea ce ii confera tendinta spre formarea retasurilor si crapaturilor in timpul solidificarii. Otelul prezinta si o tendinta mare de a absorbi gazele din procesul de turnare. Pentru obtinerea pieselor de buna calitate se impun luarea unor masuri speciale cum ar fi: realizarea unor retele de turnare cu sectiuni mari, care sa permita curgerea linistita a materialului topit; solidificarea dirijata prin utilizarea racitoarelor; evitarea aparitiei retasurilor prin prevederea de maselote. Dupa turnare, piesele cu structuri fine se supun operatiilor de recoacere si de normalizare. Optimizarea elaborarii otelurilor se face prin extinderea metodelor moderne de dezoxidare si modificare a otelurilor in stare lichida, la un nivel de 2,5 ori fata de cel actual, precum si prin implementarea diverselor echipamente si tehnici de tratare in vid, prin insuflare de argon, sau prin desulfurare avansata.

Aceste tehnologii contribuie la reducerea consumurilor de feroaliaje si conduc, prin ridicarea caracteristicilor otelurilor, la inlocuirea otelurilor inalt aliate cu unele slab aliate.

Clasificarea otelurilor standardizate se face pe baza destinatiilor lor iar gruparea in cadrul standardelor pe baza compozitiei sau proprietatilor.

In functie de compozitia chimica, exista oteluri aliate si oteluri nealiate.

Otelurile nealiate sunt de trei feluri:

a)oteluri nealiate de uz general

b)oteluri nealiate de calitate

c)oteluri nealiate speciale

Otelurile de uz general sunt folosite pentru fabricarea suruburilor, arborilor, axelor.Aceste piese sunt cele mai ieftine piese si sunt produse in masa.

Exp: OL30, OL32, OL34, OL37, OL42, OL44, OL50, OL 60;

Oteluri nealiate de calitate sunt folosite pentru fabricarea bucselor, arborilor, rotilor dintate, camelor.

Exp: STAS 880- "Carbon de calitate pentru tratament de calitate"

OLC10, OLC15, OLC20, OLC25, OLC30, OLC35, OLC40, OLC45 .

Otelurile nealiate speciale au urmatoarele proprietati: puritate superioara, numar scazut de incluziuni nemetalice.Sunt folosite la fabricarea sculelor, foarfecelor, matritelor.

Exp: STAS 1700- "otel carbon pentru scule"

Otelurile aliate sunt de doua feluri: de calitate, speciale.

Exp: STAS 7382-88 "oteluri rapide pentru scule"

Rp 1 - 5, 9, 10, 11.

Otelurile de calitate sunt de patru feluri: de constructie, pentru electrotehnica, pentru sina si pentru produse plato-laminate la cald sau la rece.

Otelurile speciale sunt de trei feluri: inoxidabile, rapide si alte oteluri speciale.

Exp: SR CR 10260 - "sisteme de simbolizare a otelurilor"

Cuprul

Cuprul are o greutate specifica ridicata (8.96), o foarte buna plasticitate si deosebite proprietati fizico-chimice. Astfel, are temperatura de topire 1083 C, conductivitate termica si electrica foarte ridicata, inalta rezistenta la coroziune, atat in atmosfera cat si in agentii organici si gaze de combustie.

Exp: STAS 270/3-80 "cupru de inalta puritate pentru industria electrotehnica si electronica"

SR EN 1412 - 1997 "cupru si aliaje din cupru"

In cuprul tehnic pot exista impuritati ca: Bi, Sb, As, Fe, Ni, Pb, Sn, S, O, Zn, etc. In mod deosebit scad conductibilitatea elementelor care sunt solubile in Cu. Conductivitatea cuprului racit lent este mai mare decat a celui racit brusc, deoarece prin racire brusca elementele dizolvate la temperaturi ridicate raman in solutia solida.

Impuritatile cele mai daunatoare sunt Bi si Pb, caci ele nu se dizolva in Cu si formeaza eutectice usor fuzibile, din metale aproape pure.

Aceste elemente cristalizand la urma (Bi, 270 C; Pb, 327 C) se aseaza in jurul grauntilor de Cu, iar la incalzire acestea se topesc usor provocand fragilitatea la rosu si deci aparitia de crapaturi la forjare si laminare. La continuturi mai mari de Bi si Pb, cuprul devine fragil si la rece.

Oxigenul se afla sub forma de Cu2O, acesta fovorizand in prezenta hidrogenului aparitia "bolii de hidrogen",care se manifesta sub forma de fisuri microscopice.

Proprietatile mecanice ale cuprului depind de starea de prelucrare. Astfel, rezistenta la rupere a cuprului laminat si recopt este Rm=200-250 si duritatea de 35-50HB. Prin deformare plastica la rece cuprul se ecruiseaza si caracteristicile cresc la Rm=400-500 si 100-120HB; plasticitatea scade foarte mult, de la A=40% la A=1-2%. Coprul ecruisat devine din nou moale prin recoacere la 600-800 C si racire brusca.

Cuprul se toarna greu; dizolvand multe gaze cuprul turnat prezinta porozitati.

Structura metalografica a cuprului este formata din graunti poliedrici de Cu si insule de incluziuni globulare izolate de Cu2O si Cu2S. Cuprul recopt apare in cristale mari poligonale cu macle caracteristice.

Datorita proprietatilor sale Cu are o larga intrebuintare in industrie; cca 50% din productia de Cu se utilizeaza in electrotehnica si 30-40% la elaborarea de aliaje.

Aliaje ale cuprului

Aliaj Cu - Zn (alama)

Practic alamele tehnice contin pana la 48-50%Zn, deoarece la procente de Zn mai mari apar constituentii fragili, care impiedica aliajul sa aiba intrebuintari in tehnica. Dupa cum se stie din diagrama de echilibru, constituentii metalografici a elementelor tehnice sunt: solutia solida a, solutia solida b si solutia solida b

Solutia solida a are, ca si Cu, o retea cubica cu fete centrate. In cazul unei raciri lente se obtine o solutie solida a omogena, care se prezinta sub forma poliedrica, cu numeroase macle bine conturate. De cele mai multe ori racirea decurge insa repede, asfel incat segregatiile cristaline nu pot fi uniformizate, obtinindu-se structura dendritica tipica pentru solutia solida.

Solutia solida b prezinta cristale cu retea cubica conturata in spatiu, statistica neordonata; la temperaturi mari, ia trece in suprastructura ordonata b. In aceasta suprastructura, atomii de Zn formeaza totdeuna atomul care centreaza volumul, in timp ce atomii de Cu se gasesc la colturile cubului. Faza b' corespunde compusului CuZn.

Alamele avand un continut de Zn de 38-46% sunt bifazice in conditii de echilibru, structura lor putand fi modificata prin tratament termic. Astfel, conform diagramei de echilibru (fig. 10.1) o alama cu 42%Zn racita lent de la 800 C consta din 60% cristale a si 40% cristale b

Incalzirea la 500 C urmata de calire, determina o micsorare a cantitatii de a, intrucat la temperaturi inalte liniile de separatie a fazelor se curbeaza spre continuturi de Cu mai mari. Marirea temperaturii de incalzire pana la 750 C duce in continuare la micsorarea cantitatii de faza a, iar la depasirea temperaturii de 800 C urmata de racire in apa (calire) aliajul este format numai din faza b suprasaturata. La o astfel de alama calita, daca este revenita, din cristalele b suprasaturate se separa cristalele a realizandu-se echilibrul distributiei fazelor a si b. Faza a se separa sub forma aciculara, cu predilectie la marginea grauntilor.

Aliaj Cu - Sn (bronzul)

Bronzurile avand pana la 22%Sn (bronzurile tehnice) au urmatoarele faze si constituenti:

-solutie solida de substitutie a cubica cu fete centrate care contine la 798 C maximum 13.2%Sn; la 520 C 16%Sn iar la temperatura ambianta sub 10%Sn

-solutie solida b, stabila peste 520 C, cu o retea cubica centrata in spatiu. Sub aceasta temperatura se transforma intr-o solutie ordonata b

-faza d cu circa 32%Sn, care cristalizeaza intr-o retea cubica cu fete centrate complicata, continand in celula elementara 416 atomi. Faza d I se atribuie compozitia compusului definit Cu31Sn8 si este foarte dura.

-eutectoidul a d cu 28.6%Sn.

Exp: STAS 94/2-89 "table si benzi din aliaje Cu-Sn deformabile"

Structura bronzului cu mai putin de 8-9%Sn este formata numai din solutie solida a (bronz monofazic) iar la procente mai mari el este format din solutia a si eutectoidul a d (bronz hipoeutectoid). Din cauza intervalului mare de cristalizare in bronzurile turnate apar segregatii cristaline pronuntate (structura dendritica).

Structura bronzului hipoeutectoid poate fi modificata prin tratament termic. Astfel, daca se incalzeste la 550 C un bronz cu 20%Sn si dupa aceia se caleste in apa, descompunerea eutectoida b a d este impiedicata si structura consta dintr-un amestec eterogen format din solutia a si cristalele de solutie b' cu aspect caracteristic acicular asemanator cu al acelor de martensita.

Ca si alamele a b' si bronzurile a b calite, sau mai ales bronzurile b calite, isi maresc duritatea la revenire datorita fenomenelor de precipiatare.

Aluminiu

Aluminiul este un material usor (2.7), cu temperatura medie de topire (660 C), avand o plasticitate mare si rezistenta mica. Aluminiul laminat si recopt are Rm=100, HB=20-25, A=35-40%, Z=80%. Se durifica prin ecruisare ajungind la Rm= si 45HB.

Aluiniul nu prezinta modificari alotropice, are o mare conductibilitate electrica si termica si este rezistent la coroziune datorita formarii unei pelicule aderente si compacte de Al2O3, rezistenta la coroziune crescand cu gradul de puritate.

Ca impuritati contine Fe si Si, ambele marind fragilitatea prin eutecticile ce le formeaza compusul chimic Al3Fe si Si cu aluminiul. Aluminiul tehnic contine minim 98-99.8%Al. Aluminiul tehnic primar se obtine pe cale electrolitica si este destinat pentru prelucrare prin deformare plastica la rece sau la cald si prin turnare.

Exp: SR EN 12258 - 1:2002 "Aluminiu si aliaje de aluminiu. Termeni generali"

SR EN 1715 - 2 "Aluminiu si aliaje de aluminiu. Conditii speciale pentru aplicatii electrice"

O importanta cantitate de Al se foloseste sub forma de aliaje, iar restul se utilizeaza in electrotehnica, metalurgie si in constructia de masini.

Aliaje ale aluminiului

Aliaj Al - Cu (duraluminiu)

Aliajele tip duraluminiu sunt aliaje complexe care au la baza aliajele Al - Cu, dar care contin si alte elemente cum ar fi Mg, Mn, Fe, Si, Zn. Aceste aliaja sunt denumite duraluminiuri datorita caracteristicilor de rezistenta ridicate, apropiate de ale unor oteluri mai moi. Modulul de elasticitate fiind mai mic decat al otelurilor, deformatiile elastice sunt mai mari la tensiuni egale. Carecteristicile ridicate de rezistenta se obtin datorita durificarii prin precipitarea compusului Al2Cu4 si a altor compusi cum ar fi Mg2Si, Al3Mg. Cele mai ridicate cacteristici de rezistenta se obtin in aliajele cu 3.6 -4.5%Cu, 0.6-1.8%Mg, 0.6-1.2%Mn. Tratamentul termic se formeaza in tratamente speciale. Dupa calire in apa materialul este moale si plastic putind fi usor prin deformare plastica. Structura in aceasta stare este formata din solutie solida supra saturata. Aceasta este nestabila si se poate descompune chiar la temperatura ambianta precipitand compusii intermetalici prezentati. Fenomenul poarta numele de inbunatatire si a fost descoperit accidental. S-a constatat ca produse din astfel de aliaje aveau duritati mult mai marii dupa 5-7 zile de depozitare la temperatura ambianta. Durata precipitarii se poate scurta prin reancalzirea aliajului la 150-180 C.

Aliajele tip duraluminiu se folosesc la fabricarea prajinilor de foraj, combinindu-se avantajul rezistentei relativ ridicate cu greutatea redusa.

II COMENTAREA UNUI STANDARD

Standardul SR EN 10027-1:2006, instrument de lucru pentru simbolizarea otelurilor

Pentru corecta aplicare a standardelor din domeniul metalurgiei, dar mai ales pentru facilitarea contractarilor, este absolut necesara simbolizarea cat mai semnificativa a produselor.

Standardul SR EN 10027-1:2006, Sisteme de simbolizare a otelurilor. Partea 1: Simbolizarea alfanumerica, stabileste regulile de simbolizare a otelurilor bazate pe simboluri literale si numerice prin care se exprima caracteristicile principale, de exemplu: mecanice, fizice si chimice, in scopul identificarii otelurilor.

Standardul EN 10027-1:2006 a fost elaborat de comitetul tehnic ECISS/TC 7, Simbolizarea conventionala a otelului, si a fost adoptat ca standard roman in 2006 de comitetul tehnic roman CT 42, Oteluri si feroaliaje.

Standardul prevede ca pentru fiecare marca de otel se aloca o singura simbolizare alfanumerica. Sistemul de simbolizare numeric este definit in standardul SR EN 10027-2:1996, Sisteme de simbolizare pentru oteluri. Partea 2: Sistemul numeric.

Notarea completa a unui produs de otel, atunci cand se utilizeaza in comenzi si in documente contractuale, trebuie sa cuprinda pe langa simbolizarea alfanumerica si indicatii referitoare la conditiile tehnice de livrare corespunzatoare otelului specificat. Pentru otelurile specificate in standarde, aceasta indicatie trebuie sa fie numarul de referinta al standardului de produs corespunzator.

Detalii cu privire la structura simbolizarii alfanumerice a otelului sau a produsului de otel sunt prezentate in standardele de produs corespunzatoare sau in standardele de dimensiuni.

Pentru simbolizarea otelurilor se utilizeaza trei grupe de simboluri, si anume:

- simboluri principale, care semnifica utilizarea prevazuta a otelului, anumite caracteristici mecanice sau cantitatea de carbon;

- simboluri suplimentare pentru otel, care semnifica, in general, prelucrarile la care a fost supus otelul;

- simboluri suplimentare pentru produse de otel, care indica tipul de acoperire pentru produsele de otel, conditiile de tratament termic pentru acestea etc.

Simbolizarile alfanumerice se clasifica in doua categorii principale:

Categoria 1: Oteluri simbolizate in functie de caracteristici mecanice sau fizice;

Categoria 2: Oteluri simbolizate in functie de compozitia chimica.

In categoria 1 de simbolizare sunt cuprinse:

- otelurile pentru constructii;

- otelurile pentru aparate sub presiune;

- otelurile pentru tevi;

III. DOMENII DE UTILIZARE

Aliajele sunt folosite in obtinerea arborilor, alezajelor, la confectionarea pieselor care lucreaza in conditii de temperaturi inalte, la fabricarea suruburilor, arborilor, axelor, la fabricarea bucselor, rotilor dintate, camelor, sculelor, foarfecelor, matritelor, la fabricarea prajinilor de foraj.

IV. ACTIVITATE DE LABORATOR

In timpul laboratorului am consultat diferite stas-uri, precum:

SR EN 13835 (anulat)

SR EN 10027-1/1996 "sisteme de simbolizare pentru oteluri"

STAS 880-88 "oteluri de carbon de calitate pentru tratament termicdestinate constructiei de masini"

STAS 11564-82/1982 "oteluri rapide pentru scule"

SR ISO 430 "aliaje cupru-nichel-zinc deformabile"

STAS 95-90:1990 "aliaje cupru-zinc deformabile"

Am analizat planse tehnice cu:

corp lagar / 1,700 kg / OL37 / Nr. desen: 466-312-610-1;

corp lagar / 1,500 kg / OL37 / Nr. desen: 446-312-610-1;

semibucsa / 0,400 kg / Cu Sn 12 / 446.312.610.1;

V. CONCLUZII

Aliajele sunt combinatii chimice, amestecuri obtinute prin topirea a doua sau mai multor elemente, unul fiind obligatoriu metal. Cele mai importante aliaje sunt otelul, fonta, bronzul si alama. Acestea se gasesc in aproape toate obiectele fabricate din metal, in special a pieselor de utilaje si masini electrice.

VI. BIBLIOGRAFIE

Catalogul Standardelor Romane

https://www.qreferat.com/referate/chimie/Metale617.php

https://www.referatele.com/referate/chimie/online7/Referat-metale---metale-neferoase-si-metale-feroase-referatele-com.php