Proprietatile si incercarile metalelor si aliajelor metalice - proprietati fizice, mecanice, tehnologice

PROPRIETATILE METALELOR SI ALIAJELOR METALICE

Pentru confectionarea pieselor care alcatuiesc diversele masini si utilaje folosite in industria constructoare de masini, se intrebuinteaza diferite materiale, cele mai utilizate fiind metalele. Deoarece metalele pure se utilizeaza foarte rar in industrie, mult mai frecvent se folosesc aliajele, adica materiale complexe obtinute pe calea difuziunii dintre doua sau mai multe elemente, din care cel putin unul si anume cel de baza, este metal.

In afara criteriului economic, aplicarea in practica a diferitelor materiale va depinde de proprietatile lor, adica de modul lor de comportare in anumite conditii de lucru.

Proprietatile metalelor si aliajelor se impart in 4 mari grupe:

proprietati fizice;

proprietati chimice;

proprietati mecanice;

proprietati tehnologice.

Proprietatile fizice, chimice si mecanice sunt proprii materialului respectiv, motiv pentru care acestea se mai numesc si proprietati intrinseci, in timp ce proprietatile tehnologice sau de utilizare sunt puse in valoare prin diverse procedee de prelucrare.

Proprietati fizice

Sunt acelea care caracterizeaza natura metalelor, principalele proprietati fiind:

Greutatea specifica (volumica) medie, reprezinta greutatea unitatii de volum, se exprima in N/m³:

_m G/V [N³/m]

Densitatea reprezinta masa unitatii de volum:

= m/V [kg/m³]

Temperatura de topire reprezinta temeratura la care metalul pur, la presiune atmosferica normala, trece din stare solida in stare lichida (la aliaje trecerea se face intr-un interval de temperatura).

Dilatarea termica este proprietatea materialelor de a-si mari volumul atunci cand sunt incalzite. Coeficientul de dilatare liniara α, reprezinta cresterea in lungime a unei bare cu lungimea de 1 m, atunci cand temperatura sa creste cu 1sC.

Conductivitatea termica reprezinta capacitatea metalelor de a conduce caldura si se masoara prin cantitatea de caldura care se transmite timp de 1 minut, printr-o bara cu sectiunea de 1 cm², la o variatie de temperatura de 1sC pe unitatea de lungime.

Conductivitatea electrica este proprietatea metalelor si aliajelor de a conduce curentul electric, exprimata in S/m (Siemens/m).

Rezistivitatea sau rezistenta electrica specifica reprezinta proprietatea metalelor si  aliajelor de a se opune trecerii curentului electric.

Proiect: Localizarea intracelulara a enzimelor Referat: Reactii pentru compusi cu functiuni simple azotate

Magnetismul este proprietatea metalelor si aliajelor de a atrage alte metale. Prin incalzire peste o anumita temperatura, denumita temperatura Curie, metalele isi pierd aceasta proprietate.

Proprietati chimice

Exprima capacitatea metalelor si aliajelor de a rezista la actiunea diferitelor substante chimice, a agentilor atmosferici sau a temperaturilor inalte. Principalele proprietati chimice sunt:

Rezistenta la coroziune reprezinta proprietatea de a rezista actiunii diferitelor substante chimice sau agenti atmosferici.

Refractaritatea este proprietatea metalelor si aliajelor de a-si mentine rezistenta mecanica la temperatura inalte si de a nu forma pe suprafata un strat de oxizi metalici.

Proprietati mecanice

Indica modul de comportare al materialelor sub actiunea diferitelor forte exterioare la care sunt supuse. Acestea sunt:

Rezistenta mecanica reprezinta proprietatea metalelor si aliajelor de a se impotrivi fortelor exterioare care tind sa le distruga sau sa le deformeze (tractiunea, compresiunea, incovoierea, rasucirea, etc.)

Elasticitatea este proprietatea metalelor de a se deforma sub actiunea fortelor exterioare si de a reveni la forma initiala dupa ce solicitarea care a produs deformatia si-a incetat actiunea. Proprietatea contrara elasticitatii este rigiditatea.

Plasticitatea reprezinta proprietatea metalelor de a se deforma sub actiunea fortelor exterioare si de a reveni la forma initiala dupa ce solicitarea care a produs deformatia si-a incetat actiunea. Proprietatea contrara elasticitatii este rigiditatea.

Fragilitatea este proprietatea unor materiale de a se rupe sub actiunea unor sarcini, fara ca in prealabil, sa se deformeze plastic.

Tenacitatea reprezinta proprietatea materialelor de a rezista la diferite eforturi, deformandu-se mult inainte de rupere.

Fluajul (curgerea lenta), este proprietatea metalelor si aliajelor de a se deforma lent si continuu in timp, sub actiunea unei sarcini constante; aceasta proprietate variaza cu temperatura.

Duritatea reprezinta proprietatea unui material de a se opune patrunderii unui penetrator nedeformabil in stratul sau superficial.

Rezistenta (rezistenta la soc) este proprietatea materialelor de a rezista la sarcini dinamice.

Rezistenta la uzura reprezinta proprietatea materialelor de a rezista la actiunea de distrugere prin frecare a suprafetei lor.

Rezistenta la oboseala, este proprietatea materialelor de a rezista la actiunea unor solicitari variabile repetate (ciclice).

Proprietati tehnologice

Indica modul  de comportare al diferitelor materiale metalice cand sunt prelucrate prin metode si procedee tehnologice. Acestea sunt:

Turnabilitatea reprezinta proprietatea unor materiale de a umple prin turnare si solidificare cavitatea unei forme de turnare.

Deformabilitatea este proprietatea unor materiale de a se prelucra prin deformari permanente mari, sub actiunea fortelor exterioare.

Uzinabilitatea reprezinta proprietatea unor materiale de a se prelucra prin detasarea unor particule mai mari sau mai mici sub actiunea unei energii. Cand energia de efect este mecanica, iar particulele detasate sunt relativ mari, uzinabilitatea se numeste aschiere, iar cand particulele detasate sunt mici se numeste eroziune, indiferent de natura energiei de efect.

Sudabilitatea este proprietatea unor metale de a deveni mai dure prin racirea brusca de la o anumita temperatura.

Calibilitatea reprezinta proprietatea unor materiale de a deveni mai dure prin racirea brusca de la o anumita temperatura.

Maleabilitatea este proprietatea unor materiale de a putea fi transformate in foi subtiri.

Ductibilitatea reprezinta proprietatea unor materiale de a putea fi trase in fire.

INCERCARILE METALELOR SI ALIAJELOR METALICE

Clasificarea incercarilor materialelor in functie de caracteristicile urmarite

Cuprind metodele prin care se determina proprietatile dorite sau nedorite ale materialelor cu scopul de a stabili daca un material corespunde sau nu folosirii intr-un anumit domeniu sau, pentru a determina cauzele care au condus la ruperea sau la defectarea in timpul exploatarii a unor piese de masini, a unor parti de instalatii.

Incercarile, pe cat posibil, trebuie sa fie simple, iar rezultatele sa se poata interpreta usor. Ele se executa, de cele mai multe ori, pe epruvete special confectionate, de forma geometrica simpla si precis prescrisa in standardele incercarilor respective. Piesele finite, de forme complicate, se supun mai rar incercarilor.

Deoarece rezultatele incercarilor depind in mare masura de aparatura de incercare si de conditiile in care se fac determinarile (temperatura, viteza de aplicare a sarcinii, etc.), pentru ca rezultatele sa fie concludente si comparabile, trebuie obligatoriu si riguros, sa se respecte toate conditiile si prescriptiile din standardele incercarilor respective.

O clasificare a incercarilor materialelor metalice in functie de caracteristicile urmarite, este prezentata in fig. 1.1.

Se observa ca incercarile mecanice sunt clasificate in incercari statice si incercari dinamice. Incercarile statice caracterizeaza comportarea materialelor sub actiunea sarcinilor mecanice aplicate static, cand sarcina creste lent si progresiv de la zero pana la o anumita valoare sau pana la ruperea piesei supusa la incercare. Incercarile dinamice caracterizeaza comportarea materialelor la socuri de care trebuie sa se tina seama la proiectarea masinilor si instalatiilor, care in timpul functionarii lor trebuie sa suporte asemenea solicitari. Rezultatele incercarilor mecanice se exprima prin valori numerice concrete.

Incercarile tehnologice se aplica pentru determinarea proprietatilor tehnologice, pentru a verifica capacitatea de prelucrare a materialelor prin diferite procedee tehnologice. Ele nu masoara forta, ci numai deformarea produsa, considerand ca proba este satisfacatoare daca pe suprafata epruvetei nu apar, in zona critica, exfolieri, crapaturi sau alte defecte vizibile. De aceea rezultatele incercarilor tehnologice se exprima prin calificative.

O categorie speciala de incercari o reprezinta incercarile structurale. Acestea se ocupa cu verificarea structurii cristaline a metalelor si aliajelor, scotand in evidenta constituentii metalografiei, marimea si orientarea cristalelor, prezenta corpurilor straine, anumite defecte si efectele nedorite ale unor procese tehnologice aplicate incorect. Ele se pot realiza prin doua categorii de metode:

1. Metode metalografice, care constau in studiul structurii metalelor si aliajelor pe diverse probe prelevate din materialul metalic. Daca cercetarea se face cu ochiul liber sau cu un instrument optic a carui putere de marire este de pana la 50 ori, se spune ca se efectueaza o examinare macroscopica. Daca studiul structurii se face cu ajutorul microscopului metalografic ( care are o putere de marire de pana la 1500 ori) sau cu ajutorul microscopului electronic (putere de marire de pana la 1500000 ori), se spune ca se efectueaza o examinare macroscopica.

2. Metode defectuoscopice nedistructive, care permit, prin utilizarea diferitelor fenomene fizice (feromagnetism, capilaritate, radiatii penetrante, ultrasunete), vizualizarea unor eterogenitati macrostructurale superficiale sau de profunzime. Ele se aplica in special in domeniul controlului calitatii pieselor - defectoscopie - si mai putin in studiul propriu-zis al structurii materialelor metalice.

Marea majoritate a incercarilor pentru determinarea caracteristicilor din schema prezentata in fig. 1.1. vor fi executate in cadrul lucrarilor de laborator si sunt descrise in indrumarele pentru lucrari de laborator la Studiul materialelor sau la Tehnologia materialelor.