OŢELURILE ALIATE

Oţelurile aliate sunt acele oţeluri care conţin, pe lângă componentele specifice (fierul – componentul de bază şi carbonul – componentul de aliere principal), elementele însoţitoare (manganul, siliciul etc.) şi impurităţile tipice (sulful, fosforul etc.) oţelurilor carbon, şi alte componente (denumite generic elemente de aliere EA), introduse în mod intenţionat şi în cantitate suficientă la elaborare, cu scopul de a conferi acestor aliaje anumite structuri şi proprietăţi. În contextul acestei definiţii, un component al unui oţel este considerat element de aliere, dacă concentraţia în care a fost introdus la elaborarea oţelului depăşeşte concentraţia până la care acest component se încadrează în categoria elementelor însoţitoare sau concentraţia maximă admisă când componentul are efectele unei impurităţi a oţelului.Oţelurile se consideră aliate cu mangan, dacă %Mnm > 0,8 %, cu siliciu, dacă %Sim > 0,5 %, cu fosfor, dacă %Pm > 0,06 % etc., în timp ce alte componente, cum ar fi cromul, nichelul, molibdenul, vanadiul, titanul, niobiul, wolframul, borul etc., care nu sunt specifice compoziţiei oţelurilor carbon industriale, capătă statutul de elemente de aliere oricare ar fi concentraţia în care au fost introduse (intenţionat) la elaborarea oţelurilor.

În practică, pentru a exprima gradul de aliere al unui oţel se utilizează ca indicator suma concentraţiilor masice ale elementelor de aliere (exceptând

ncarbonul) conţinute de acesta Sa ( S a %EAmj , EAj, j = 1 … n, fiind elementele

j 1

de aliere introduse la elaborarea oţelului, iar %EAmj - concentraţiile masice ale acestor elemente), iar oţelurile aliate se clasifică în: oţeluri slab aliate, având Sa< 5 %, oţeluri mediu aliate, având 5 % Sa < 10 % şi oţeluri înalt (bogat) aliate, având Sa 10 %.

Interacţiunea elementelor de aliere cu fierul

Majoritatea elementelor de aliere sunt solubile în fier, formând cu acesta soluţii solide (în care, evident, fierul este solventul, iar elementele de aliere sunt componentele solut). Prezenţa elementelor de aliere dizolvate (împreună cu carbonul) în structura cristalină a fierului determină modificarea valorilor punctelor critice de transformare în stare solidă a acestuia.

Unele elemente de aliere, cum ar fi cromul, siliciul, molibdenul, woframul, vanadiul, niobiul, având structura cristalină de tip CVC, sunt izomorfe cu Fe şi Fe), au o bună solubilitate în această modificaţie a fierului şi determină extinderea domeniilor de stabilitate a feritei (şi feritei delta) şi restrângerea domeniilor de stabilitate a austenitei, mărind temperatura punctului critic corespunzător realizării transformării Fe Fe (punctul critic tc1

A3) şi micşorând temperatura punctului critic corespunzător realizării transformării Fe Fe (punctul critic tc2 A4). Elementele având influenţele menţionate anterior sunt denumite elemente de aliere alfagene sau elemente de aliere feritizante (notate generic EA). Aşa cum se observă în figura 7.1 a, care prezintă configuraţia generală a diagramelor de echilibru ale sistemelor binare Fe – EA, prezenţa elementelor de aliere alfagene determină domenii de existenţă a fazei Fe(EA) foarte înguste şi domenii foarte extinse de stabilitate a fazei Fe(EA); la aliajele unui astfel de sistem, caracterizateprin %EA a%, structura la orice temperatură corespunzătoare stării solide este alcătuită numai din cristalele fazei Fe(EA), fiind suprimată posibilitatea realizării transformărilor alotropice de tipul Fe Fe şi

eliminată astfel posibilitatea desfăşurării transformărilor de fază în stare solidă (de tipul ).

Fig. 7.1. Configuraţia generală a diagramelor de echilibru ale sistemelor binare de tipul:a – Fe – EA; b – Fe EA

Efectele anterior menţionate ale elementelor de aliere alfagene se menţin şi în cazul aliajelor ternare Fe – C EA (oţeluri şi fonte aliate cu elemente alfagene), în structura cărora faza Fe(C, EA) este ferita aliată, iar faza Fe(C, EA) este austenita aliată; aşa cum se observă în figura 7.2, care prezintă diagramele pseudobinare corespunzătoare la trei concentraţii masice (constante) de Si EA; în aliajele ternare Fe – C – Si EA , creşterea concentraţiei Si EA determină îngustarea progresivă a domeniilor cu austenită aliată, lărgirea substanţială a domeniilor cu ferită aliată şi, ca o consecinţă, ridicarea substanţială a punctului critic A1 (creşterea temperaturii la care se poate realiza, în condiţii de echilibru, transformarea eutectoidă + Fe3C). Evident, când concentraţia de elemente de aliere alfagene %EA a%, la orice temperatură corespunzătoare stării solide, oţelurile aliate au o structură monofazică feritică (sau o structură alcătuită din ferită şi mici conţinuturi de carburi), iar fontele aliate au o structură alcătuită din ferită şi carburi primare sau grafit, fiind suprimată posibilitatea desfăşurării transformărilor de fază în stare solidă (care presupun existenţa posibilităţii de realizare a transformăriloralotropice de tipul Fe Fe); oţelurile sau fontele aliate care prezintă aceste particularităţi structurale sunt denumite oţeluri aliate feritice.

Fig.7.2. Diagramele de echilibru pseudobinare ale aliajelor sistemului ternarFe – C – Si EA cu %Sim = 2,5 %; %Sim = 5,0 % şi %Sim = 7,5 %

Unele elemente de aliere, cum ar fi nichelul şi manganul, având structura cristalină de tip CFC, sunt izomorfe cu Fe , au o bună solubilitate în această modificaţie a fierului şi determină extinderea domeniilor de stabilitate a austenitei şi restrângerea domeniilor de stabilitate a feritei (şi feritei delta), micşorând temperatura punctului critic corespunzător realizării transformării Fe Fe (punctul critic tc1 A3) şi ridicând temperatura punctului critic corespunzător realizării transformării Fe Fe (punctul critic tc2 A4).Elementele având influenţele menţionate anterior sunt denumite elemente de aliere gamagene sau elemente de aliere austenitizante (notate generic EA). Aşa cum se observă în figura 7.1 b, care prezintă configuraţia generală a diagramelor de echilibru ale sistemelor binare Fe – EA, prezenţa elementelor de aliere gamagene determină domenii de existenţă a fazei Fe(EA) foarte înguste şi domenii foarte extinse de stabilitate a fazei Fe(EA); la aliajele unui astfel de sistem, caracterizate prin %EA b%, structura la orice temperatură corespunzătoare stării solide este alcătuită numai din cristalele fazei Fe(EA), fiind suprimată posibilitatea realizării transformărilor alotropice de tipul Fe Fe şi eliminată astfel posibilitatea desfăşurării transformărilor de fază în stare solidă (de tipul ).

OŢELURILE COMERCIALE

1.Introducere

Oţelurile utilizate în tehnică sunt produse industriale de mare importanţă, care se elaborează, se transformă în semifabricate şi se utilizează în diverse aplicaţii conform unor reglementări stricte, a căror cunoaştere şi respectare a impus, ca şi în cazul altor produse, standardizarea acestora (cuprinderea lor în standarde).

Standardizarea este activitatea specifică prin care se stabilesc, pentru probleme reale sau potenţiale, prevederi destinate unei utilizări comune şi repetate, urmărind obţinerea unui grad optim de ordine într-un context dat. Obiectivele generale ale standardizării sunt: asigurarea şi ridicarea calităţii produselor şi serviciilor, tipizarea produselor (stabilirea unei game sortimentale raţionale şi economice de produse), facilitarea schimburilor de mărfuri şi de informaţii pe piaţa internă şi internaţională.

Standardul este un document stabilit prin consens şi aprobat de un organism recunoscut, care stabileşte reguli, prescripţii sau caracteristici pentru activităţi sau rezultatul acestora, în scopul obţinerii unui grad optim de ordine într-un context dat. Standardele se pot clasifica folosind trei criterii:

A. În funcţie de domeniul la care se referă, standardele pot fi standardepentru industrie, standarde pentru agricultură, standarde pentru comerţ, standarde privind protecţia vieţii, bunurilor şi mediului înconjurător etc.

B. În funcţie de conţinutul lor, standardele pot fi: standarde generale, care cuprind generalităţi sau principii:

terminologie, clasificări, simbolizări, metodologii de prelevare a probelor şi de realizare a încercărilor sau determinărilor privind caracteristicile de calitate ale produselor etc. standarde de produs, care pot fi complete sau parţiale; standardele complete cuprind toate elementele care permit asigurarea calităţii unui produs: tipurile, sortimentele, clasele de calitate, condiţiile tehnice şi caracteristicile de calitate, regulile şi metodele de verificare a calităţii, de marcare, de livrare etc., în timp ce standardele parţiale se referă numai la unele din elementele definitorii (enumerate mai înainte) pentru calitatea unui produs.

C. În funcţie de nivelul de aplicare, standardele pot fi: standarde de firmă, cu aplicabilitate la nivelul regiilor autonome,

societăţilor comerciale sau altor persoane juridice care le-au elaborat; standarde naţionale, elaborate sau adoptate de un organism naţional

de standardizare (de exemplu, în ţara noastră organismul de standardizare este Asociaţia de Standardizare din România, ASRO) şi puse la dispoziţia publicului, aceste standarde putând fi standarde obligatorii (cu putere de lege cu caracter general), sau standarde cu caracter de recomandare (a căror aplicare este voluntară, facultativă); au caracter obligatoriu numai standardele române referitoare la protecţia vieţii, protecţia sănătăţii, securităţii muncii şi protecţia mediului înconjurător, celelalte standarde fiind facultative;

standarde regionale, care sunt adoptate de către o organizaţie regională cu activitate de standardizare şi care sunt puse la dispoziţia publicului (de exemplu, standardele europene, elaborate de Comitetul European de Standardizare CEN);

standarde internaţionale care sunt adoptate de organisme sau organizaţii internaţionale cu activitate de standardizare şi care sunt puse la dispoziţia publicului (de exemplu, standardele elaborate de Organizaţia

Internnaţională de Standardizare ISO).

Standardele naţionale române sunt clasificate pe baza Sistemului Internaţional de Clasificare numerică a Standardelor (ICS), adoptatat de ASRO începând cu anul 2001; ICS cuprinde trei niveluri ierarhice de clasificare:

- nivelul 1, care conţine 40 de sectoare (domenii) ale activităţilor standardizate, simbolizate prin două cifre; de exemplu 77 corespunde domeniului metalurgie;

- nivelul 2, în care domeniile sunt împărţite în 389 de grupe, notate cu simbolul domeniului, urmat de un punct şi un grup de trei cifre; de exemplu grupa77.140 corespunde produselor metalurgice realizate din oţeluri şi fonte;

- nivelul 3, în care o parte a grupelor sunt împărţite în subgrupe, notarea acestora făcându-se cu simbolulu grupei, urmat de un punct şi un grup de două cifre; de exemplu, subgrupa 77.140.10 cuprinde oţelurile pentru tratamente termice.

Notarea standardelor române se realizează prin folosirea unui indicativ format pe baza următoarelor reguli:

pentru standardele aprobate înainte de 28 august 1992 notarea se face cu sigla STAS, urmată de numărul standardului şi de ultimele două cifre ale anului ediţiei; de exemplu, STAS 791-88; pentru standardele române identice cu cele internaţionale se foloseşte sigla SR ISO, iar pentru cele identice cu standardele europene sigla SR EN, numerele acestor standarde fiind identice cu cele ale standardelor internaţionale sau europene adoptate; de exemplu, SR ISO 9477:1992, SR EN 10207:1995.

Diversitatea extrem de mare a oţelurilor şi fontelor şi complexitatea activităţilor de obţinere a produselor din aceste materiale, a impus reglementarea producerii lor prin standarde naţionale (care pot fi şi de tipul SR ISO sau SR EN).

Criteriul de identificare a unui oţel sau a unei fonte este marca, prin standardizarea căreia se realizează o uniformizare planificată a compoziţiei chimice şi/sau a caracteristicilor principale, ceea ce înlătură barierele tehnice din calea comercializării produselor din aceste materiale şi face posibilă cooperarea tehnologică naţională şi internaţională. Simbolurile cu ajutorul cărora se notează mărcile şi clasele de calitate din cadrul unei mărci de oţel sau de fontă sunt şiruri de litere şi cifre (simbolizare alfanumerică) sau numai cifre (simbolizare numerică), care conţin informaţii privind: caracteristicile mecanice principale, compoziţia chimică, destinaţia, metodele de obţinere a semifabricatelor, gradul de dezoxidare la elaborare etc., sau pot fi convenţionale, servind la identificarea mărcii, fără a da însă vreo informaţie despre caracteristicile de calitate ale materialului.

La noi în ţară, simbolizarea oţelurilor şi fontelor era reglementată pentru fiecare marcă prin standardul după care se producea materialul respectiv; în prezent, deoarece procesul de preluare a standardelor europene sau internaţionale ca standarde naţionale nu este finalizat, este operaţional şi vechiul sistem de simbolizare şi sunt valabile toate standardele (încă neînlocuite sau anulate) privind oţelurile, fontele şi semifabricatele sau produsele realizate din aceste materiale.

2.Clasificarea şi simbolizarea oţelurilor comerciale

2.1. Clasificarea oţelurilor comerciale

Definirea şi clasificarea mărcilor de oţel este făcută conform SR EN 10020, în funcţie de compoziţia chimică determinată pe oţelul lichid, considerând împărţirea oţelurilor în: oţeluri nealiate şi oţeluri aliate.

Conform standardului SR EN 10020, oţelurile nealiate sunt cele la care

concentraţiile masice ale elementelor determinate pe oţelul lichid sau pe produsele realizate din acesta nu depăşesc valoarile limită prezentate în tabelul 8.1, iar oţelurile aliate sunt cele la care concentraţia masică (determinată pe oţelul lichid sau pe produsele realizate din acesta) a cel puţin unui element atinge sau depăşeşte valoarea limită precizată în tabelul 8.1.

Atât oţelurile nealiate cât şi oţelurile aliate se împart în clase principale de calitate, în funcţie de gradul de puritate, de tehnologia de elaborare şi de nivelul prescripţiilor pentru anumite caracteristici, aşa cum se arată în schema din figura 8.1; în cadrul fiecărei clase principale există subclase constituite în special după caracteristicile principale de utilizare ale oţelurilor.

Tabelul 8.1. Valorile limită (maxime) ale concentraţiilor componentelor oţelurilor nealiate

ElementulValoarea limită,

% EAm,lim, %Elementul

Valoarea limită,% EAm,lim, %

Aluminiu 0,10 (0,30**) Plumb 0,40Bor 0,0008 Seleniu 0,10Bismut 0,10 Siliciu 0,50 (0,60**)Cobalt 0,10 (0,30**) Telur 0,10Crom* 0,30 Titan * 0,05Cupru* 0,40 Vanadiu* 0,10Mangan 1,65 Wolfram 0,10 (0,30**)Molibden* 0,08 Zirconiu 0,05Niobiu * 0,06 Altele 0,05 (0,10**)Nichel* 0,30

* În cazul în care aceste elemente sunt prescrise combinat, valoarea limită a sumei

concentraţiilor lor se consideră 0,7 ∑ EAm,lim .

** Valorile admise pentru analiza efectuată pe produse

Fig. 8.1. Schema de clasificare a oţelurilor comerciale

Clasele principale de calitate sunt caracterizate în standardul SR EN 10020 astfel:

A. Oţelurile nealiate de uz general sunt oţeluri ale căror caracteristici corespund prescripţiilor prezentate în tabelul 8.2, nu necesită aplicarea de tratamente termice pentru obţinerea acestor caracteristici, nu au impuse condiţii speciale pentru nici un element component (cu excepţia manganului şi siliciului), nu au prescrisă nici o altă condiţie de calitate şi sunt obţinute prin procedee tehnologice de elaborare obişnuite.

B. Oţelurile nealiate speciale sunt oţeluri cu caracteristici superioare celor corespunzătoare oţelurilor de uz general, asigurate în special prin controlul riguros al compoziţiei chimice, purităţii, proceselor tehnologice de elaborare şi prin aplicarea tratamentelor termice de călire şi revenire sau de durificare superficială. O marcă de oţel este inclusă în categoria oţelurilor nealiate speciale dacă îndeplineşte una sau mai multe dintre următoarele condiţii:

are prescrisă energia de rupere KV în starea C + r (obţinută prin călire martensitică şi revenire);

are prescrisă adâncimea de călire sau duritatea superficială în una din

stările C, C + r sau Cs (obţinută prin călire superficială); are conţinut scăzut de incluziuni nemetalice; are conţinuturile de impuriţăţi %Pm, % Sm 0,025 %; are prescrisă o energia de rupere (determinată pe epruvete prelevate

longitudinal din semifabricate sau produse) KV > 27 J la 50 oC,; este destinată durificării prin precipitare, are %Cm ≥ 0,25 % , conţine

unul sau mai multe elemente de microaliere (Nb, V etc.) în concentraţii care menţin oţelul în categoria oţelurilor nealiate, are structura ferito-perlitică, iar durificarea prin precipitare se realizează prin răcire controlată de la temperatura de prelucrare prin deformare la cald;

are rezistivitatea electrică < 0,11 m .Tabelul 8.2. Prescripţiile privind caracteristicile oţelurilor nealiate de uz general

Caracteristica prescrisăGrosimea

produsului s, mm

Prescripţia

Rezistenţa la tracţiune minimă s ≤ 16 Rm,min ≤ 690 N/mm2

Limita de curgere minimă s ≤ 16 Re,min ≤ 360 N/mm2

Alungirea procentuală după rupere minimă s ≤ 16 Amin ≤ 26 %Energia de rupere minimă, la +20 oC, peepruvete prelevate longitudinal din produse

10 ≤ s ≤ 16 KVmin ≤ 27 J

Concentraţia masică de carbon maximă %Cm,max ≥ 0,10 %Concentraţia masică de fosfor maximă %Pm,max ≥ 0,045 %Concentraţia masică de sulf maximă %Sm,max ≥ 0,045 %

C. Oţelurile nealiate de calitate sunt oţeluri la care prescripţiile privind calitatea sunt mai severe decât la oţelurile nealiate de uz general, fără să li se impună condiţii privind comportarea la TT sau gradul de puritate; în această categorie sunt incluse oţelurile nealiate care nu se încadrează în clasele A sau B. D. Oţelurile aliate de calitate sunt oţeluri destinate utilizării în aplicaţii similare celor corespunzătoare oţelurilor nealiate de calitate, care nu sunt destinate aplicării de TT şi care, pentru a realiza caracteristicile prescrise, necesită adaosuri de elemente de aliere în concentraţii ce depăsesc nivelurile limită date în tabelul 8.1; în categoria oţelurilor aliate de calitate se încadrează:

a) oţelurile de construcţie cu granulaţie fină sudabile, oţelurile pentru recipiente sub presiune şi oţelurile pentru ţevi, care îndeplinesc (simultan) condiţiile: - au concentraţii ale elementelor de aliere mai mici decât valorile limită prezentate în tabelul 8.3;

- au limita de curgere minimă (determinată pe produse cu s 10 mm)Rp0,2 < 380 N/mm2;

- au energia de rupere (determinată pe epruvete prelevate longitudinal dinproduse) KV 27 J la 50 oC;

b) oţelurile pentru electrotehnică, care conţin ca elemente de aliere numai siliciul sau siliciul şi aluminiul, introduse în scopul satisfacerii unor prescripţii referitoare la caracteristicile magnetice:

c) oţelurile pentru produse la care se fac prelucrări severe (cu grade mari de deformare) prin deformare plastică la rece şi care conţin elemente ce asigură finisarea granulaţiei;

d) oţelurile bifazice (dualphase steel), care au (datorită TT aplicate) o structură alcătuită dintr-o matrice feritică şi 10…35 % formaţiuni martensitice fine, uniform dispersate în matrice;

e) oţelurile la care singurul element de aliere prescris este cuprul.

Tabelul 8.3. Limitele compoziţiei chimice a oţelurilor aliate de calitate

cu granulaţie fină, sudabile

Elementul Valoarea limită, %EAm,lim, %

Elementul Valoarea limită, %EAm,lim, %

Crom* 0,50 Niobiu** 0,08Cupru* 0,50 Nichel* 0,50Lantanide ( fiecare) 0,06 Titan** 0,12Mangan 1,80 Vanadiu** 0,12Molibden* 0,10 Zirconiu** 0,12

Dacă elementele marcate * şi ** sunt prescrise în combinaţie, valoarea limită a sumei

concentraţiilor lor se consideră 0,7 ∑ EAm,lim ; pentru alte elemente se foloseşte tabelul 8.1.

E. Oţelurile aliate speciale sunt oţeluri la care se impun condiţii stricte privind compoziţia chimică, condiţiile de elaborare şi metodele de control al calităţii pentru a li se asigura caracteristici ridicate, prescrise cu abateri mici; în această categorie se încadrează oţelurile speciale de construcţie, oţelurile pentru piesele destinate construcţiei de maşini, oţelurile pentru rulmenţi, oţelurile inoxidabile, oţelurile refractare, oţelurile pentru scule şi oţelurile cu proprietăţi fizice speciale.

În funcţie de condiţiile specifice de utilizare, pentru acelaşi tip de aplicaţie tehnică pot fi utilizate oţeluri din mai multe clase (oţeluri nealiate şi/sau aliate).

3. Oţelurile carbon cu destinaţie generală

3.1. Oţelurile carbon de uz general

În această categorie sunt incluse oţelurile (hipoeutectoide) livrate sub formă de semifabricate prelucrate prin deformare plastică la cald (laminare, forjare), destinate realizării structurilor metalice (construcţii civile, poduri, instalaţii de ridicat şi transportat, construcţii metalice pentru utilajul petrolier, petrochimic şi de rafinării, stâlpi, piloni etc.) sau mecanice (piese pentru construcţia de maşini) cu solicitări mici sau moderate în exploatare.

Produsele laminate din astfel de oţeluri se livrează de regulă netratate termic sau în starea obţinută după normalizare, iar produsele obţinute prin forjare se livrează în starea obţinută după TT de normalizare sau de recoacere completă.

Aceste oţeluri nu sunt destinate aplicării tratamentelor termice sau termochimice, astfel că produsele realizate din astfel de materiale au caracteristicile mecanice ale semifabricatelor în stare de livrare. Caracteristicile impuse de o anumită aplicaţie se pot asigura alegând corespunzător concentraţia de carbon şi tehnologia de elaborare, în special, gradul de dezoxidare, din acest punct de vedere existând două tipuri de oţeluri: oţeluri calmate (dezoxidate complet la elaborare cu siliciu, mangan şi aluminiu) şi oţeluri necalmate (nedezoxidate complet la elaborare); oţelurile calmate au o structură omogenă, prezintă rezistenţă mecanică bună (datorită efectului de durificare pe care îl au incluziunile nemetalice uniform distribuite în structura oţelului), dar prelucrabilitatea lor prin deformare plastică la rece este relativ redusă, în timp ce oţelurile necalmate sunt mai ieftine, se prelucrează mai bine prin deformare plastică la rece, dar prezintă pericolul fragilizării prin îmbătrânire (v. scap. 4.3.2) şi de aceea nu se recomandă a fi utilizate pentru realizarea de construcţii sudate.

Oţelurile carbon de uz general se produc conform STAS 500, care prevede împărţirea acestor oţeluri după garanţiile date la livrare în patru clase de calitate: clasa 1 cu garanţii privind compoziţia chimică şi caracteristicile mecanice la

tracţiune şi îndoire la rece, clasa 2 cu garanţii suplimentare (faţă de clasa 1) privind energia de rupere la 20 oC, clasa 3 cu garanţii suplimentare privind energia de rupere la 0 oC şi clasa 4 cu garanţii suplimentare privind energia de rupere la 20 oC. De exemplu, marca de oţel simbolizată (conform STAS 500) OL 370.4k, corespunde unui oţel nealiat cu Rm 370 N/mm2, elaborat în clasa de calitate 2 şi calmat (indicaţie dată de litera k din simbol); conform noului sistem de simbolizare, această marcă de oţel (care are limita de curgere Re 235 N/mm2) se simbolizează S235J2G3 (v. tabelul 8.4).

3.2. Oţelurile carbon de calitate

Aceste oţeluri carbon sunt utilizate sub formă de semifabricate realizate prin deformare plastică, au tehnologiile de elaborare mai complexe decât cele folosite la oţelurile de uz general şi sunt destinate fabricării pieselor care se tratează termic şi/sau termochimic pentru obţinerea caracteristicilor mecanice impuse de condiţiile lor de utilizare.

Oţelurile din această categorie sunt hipoeutectoide (cu structura deechilibru la ta alcătuită din ferită şi perlită) şi se pot clasifica, în funcţie de TT final care asigură cele mai bune caracteristici de utilizare produselor, în: oţeluri pentru carburare (cementare), care au %Cm ≤ 0,25 % şi oţeluri pentru îmbunătăţire (călire martensitică + revenire înaltă – v. scap. 6.5), care au concentraţia masică de carbon 0,25% < %Cm ≤ 0,6%.

Conform STAS 880, care reglementează la noi în ţară producerea oţelurilorcarbon de calitate, acestea pot fi elaborate şi ca oţeluri superioare (marcate cu litera X după simbolul recomandat de STAS 880), pentru care se prevăd condiţii suplimentare privind puritatea şi caracteristicile tehnologice sau ca oţeluri cu conţinut controlat de sulf (marcate cu litera S după simbolul recomandat de STAS 880), la care %Sm = 0,020…0,040 %.

Oţelurile carbon de calitate se utilizează sub formă de produse plate şiprofile laminate la cald, semifabricate pentru forjare, sârme laminate şi trase, produse tubulare, destinate fabricării pieselor cu solicitări mici şi moderate în exploatare; oţelurile pentru cementare se utilizează la confecţionarea pieselor supuse la uzare, oboseală şi/sau solicitări cu şoc, deoarece după tratamentul complet de cementare (v. scap. 6.6.2) se obţin piese cu stratul superficial îmbogăţit în carbon (cu structură martensitică) dur şi rezistent la uzare şi la fisurare prin oboseală şi cu miezul rezistent şi tenace (datorită conţinutului scăzut de carbon al oţelului), iar oţelurile pentru îmbunătăţire se folosesc pentru fabricarea pieselor supuse în exploatare la solicitări mecanice medii sau chiar ridicate. La alegerea oţelurilor din această categorie trebuie să se ţină seama că au călibilitatea redusă (v. scap. 6.4.2 şi 7.4.), ceea ce permite utilizarea lor în special la piesele cu secţiuni mici.

Deoarece alegerea TT ce trebuie aplicat pieselor fabricate din aceste oţeluri este dependentă de conţinutul lor de carbon, oţelurile din această categorie se simbolizează după compoziţia chimică; de exemplu, marca simbolizată (conform STAS 880) OLC 15 sau (conform SR EN 100271) C15 corespunde unui oţel pentru cementare cu %Cm = 0,15 %, iar marca simbolizată (conform STAS 880) OLC 45 sau (conform SR EN 100271) C45 corespunde unui oţel pentru îmbunătăţire cu %Cm = 0,45 %.

4. Oţelurile aliate pentru construcţia de maşini

Oţelurile din această categorie sunt oţeluri slab şi mediu aliate, care fac parte (conform SR EN 10020) din categoria oţelurilor aliate speciale şi se utilizează pentru realizarea elementelor (pieselor) puternic solicitate în exploatare ale construcţiilor mecanice (maşini şi utilaje). Combinaţia optimă a caracteristicilor de utilizare (care asigură valori ridicate pentu rezistenţa la tracţiune, limita de curgere, alungirea procentuală după rupere, energia de rupere, rezistenţa la oboseală, rezistenţa la uzare etc., realizând o valorificare maximă a prezenţei elementelor de aliere) se obţine la produsele confecţionate din astfel de oţeluri numai după aplicarea unor tratamentelor termice sau termochimice finale adecvate; ca urmare, oţelurile aliate pentru construcţia de maşini se pot clasifica, în funcţie de tratamentul final care trebuie aplicat (obligatoriu) produselor realizate din aceste materiale, în: oţeluri pentru carburare (cementare) sau carbonitrurare, care au %Cm ≤ 0,25 % şi oţeluri pentru îmbunătăţire (călire martensitică + revenire înaltă – v. scap. 6.5), care au concentraţia masică de carbon 0,25% < %Cm ≤ 0,6%.

Producerea oţelurilor aliate pentru semifabricatele prelucrate prindeformare plastică destinate realizării pieselor pentru construcţia de maşini este reglementată la noi în ţară de STAS 791, care prevede elaborarea lor atât ca oţeluri aliate obişnuite, pentru care se impune ca %Smax, %Pmax 0,035 %, cât şi ca oţeluri aliate superioare, la care se prescrie un nivel mai scăzut al conţinuturilor de impurităţi (%Smax, %Pmax 0,025 %). Producerea şi comercializarea semifabricatelor deformate plastic la cald din oţeluri aliate superioare pentru îmbunătăţire este reglementată în prezent şi de standardul SR EN 100831:1997, care conţine reglementări mai stricte (decât STAS 791) privind caracteristicile mecanice şi condiţiile de livrare.Oţelurile aliate pentru construcţia de maşini fac parte din clasa structurală a oţelurilor perlitice (v. scap. 7.5). Datorită influenţei elementelor de aliere asupra vitezei de răcire critice vrc, călibilitatea acestor oţeluri este mai mare decât cea corespunzătoare oţelurilor carbon şi este posibil (de exemplu) ca, în cazul folosirii oţelurilor pentru cementare, tratamentul de călire să aibă efect şi asupra miezului pieselor (determinând obţinerea unor structuri de tip martensitic sau bainitic, cu conţinuturi reduse de carbon şi caracteristici ridicate de rezistenţă mecanică şi tenacitate), ceea ce dă posibilitatea realizării unor produse cu caracteristici mecanice superioare celor asigurate la produsele confecţionate din oţeluri carbon; pentru a valorifica corespunzător aceste proprietăti tehnologice ale oţelurilor aliate, atât STAS 791, cât şi SR EN 10083 includ şi benzile de călibilitate pentru cele mai utilizate oţeluri (v. scap 6.4.2), fiind prescrisă încadrarea într-o banda normală (extinsă) a oţelurilor obişnuite şi încadrarea într-o banda îngustă a oţelurilor cu călibilitate garantată.

Oţelurile aliate pentru construcţia de maşini pot fi grupate, în funcţie de elementul principal de aliere EAp, în următoarele tipuri.

a) Oţelurile având ca element de aliere principal cromul. Cromul introdus în oţeluri (în concentraţiile corespunzătoare oţelurilor slab şi mediu aliate) contribuie la creşterea rezistenţei mecanice, fără să afecteze substanţial tenacitatea (creşterea cu un procent a %Crm măreşte Rm cu 80…100 N/mm2 şi determină o scădere a A cu numai 1,5 %) şi măreşte călibilitatea. Deoarece manganul are aproape aceleaşi efecte asupra călibilităţii, dar este mult mai ieftin, în practică se utilizează şi oţeluri Cr Mn, (%Crm = 0,8…1,3 %;%Mnm = 0,8…1,4 %); manganul favorizează însă creşterea excesivă a granulaţieila încălzire, astfel că oţelurile de tipul Cr Mn se aliază suplimentar cu titan (%Tim = 0,030…0,090 %) sau vanadiu (%Vm = 0,10…0,20 %).

Cromul şi manganul favorizează apariţia fenomenului de fragilitate reversibilăla revenire (v. scap 7.4), ce nu se produce dacă oţelurile sunt aliate suplimentar cu molibden (%Mom = 0,15…0,30 %); oţelurile Cr Mo sau Cr – Mn Mo sunt preferate în multe aplicaţii tehnice, datorită proprietăţilor lor tehnologice (nu prezintă fragilitate la revenire) şi efectelor favorabile pe care le are alierea cu Mo asupra proprietăţilor de utilizare ale acestora (creşterea rezistenţei mecanice, a rezistenţei la uzare şi a rezistenţei la oboseală).

b) Oţelurile având ca element de aliere principal nichelul. Nichelul introdus în oţeluri (în concentraţiile corespunzătoare oţelurilor slab şi mediu aliate) trece complet în masa lor structurală de bază (are solubilitate bună în Fe v. tabelul 7.1), mărind rezistenţa mecanică şi tenacitatea şi îmbunătăţind călibilitatea oţelurilor. De asemenea, nichelul micşorează sensibilitatea la supraîncălzire şi finisează granulaţia oţelurilor. Deoarece este un metal scump, pentru piesele destinate construcţiei de maşini nu se folosesc de obicei oţeluri aliate numai cu nichel, recurgându-se la reţete de aliere complexe, de tipul: Ni Cr, Ni Mo, Ni – Cr Mo, atât în cazul oţelurilor pentru cementare sau carbonitrurare, din care STAS 791 cuprinde mărcile 17CrNi16, 20MoNi35,17MoCrNi14 (simbolizate conform SR EN 100271: 17NiCr64, 20NiMo142, 17NiCrMo642), cât şi în cazul oţelurilor pentru îmbunătăţire, din care STAS 791 cuprinde mărcile 40CrNi12, 30MoCrNi20, 34MoCrNi16 (simbolizate conform SR EN 100271: 40NiCr54, 30NiCrMo882, 34CrNiMo662).

c) Oţelurile având ca element de aliere principal manganul. Manganul introdus în oţeluri (în concentraţiile corespunzătoare oţelurilor slab şi mediualiate) contribuie la creşterea caracteristicilor de rezistenţă mecanică (Rm şi Rp0,2), micşorând numai puţin caracteristicile de plasticitate (A sau Z). Aşa cum s-a arătat anterior, manganul măreşte călibilitatea oţelurilor în aceeaşi măsură ca şi cromul şi este un element de aliere ieftin. Oţelurile aliate cu mangan sunt sensibile la supraîncălzire (granulaţia acestora creşte mult dacă sunt încălzite la temperaturi ridicate sau sunt menţinute timp îndelungat în domeniul austenitic) şi prezintă fenomenul de fragilizare la revenire, iar la piesele realizate prin deformare plastică la cald din astfel de oţeluri se obţine o structură în benzi (alcătuită din şiruri alternante de ferită şi perlită, orientate în direcţia de deformare plastică), care conferă acestor piese o anizotropie avansată a proprietăţilor mecanice (raportul dintre energia de rupere determinată peepruvete prelevate longitudinal şi cea determinată pe epruvete prelevate transversal pe direcţia de deformare poate ajunge la 4:1); această din urmă particularitate face ca oţelurile cu mangan să se utilizeze în special pentru realizarea de semifabricate turnate sau pentru obţinerea semifabricatelor prelucrate prin deformare plastică la cald destinate pieselor solicitate uniaxial în exploatare (bare de tracţiune, tije pentru pompe etc.). Evitarea fragilizării la revenire şi reducerea sensibilităţii la supraîncălzire se realizează la aceste oţeluri prin alierea suplimentară cu Mo, V sau Ti.

STAS 791 cuprinde următoarele mărci de oţeluri din această categorie:31VMn12, 35Mn14, 43MoMn16, 35VMoMn14 (simbolizate conformSR EN 100271: 35Mn6, 43MnMo62, 35MnMoV621).

d) Oţelurile având ca element de aliere principal aluminiul. Aceste oţeluri sunt destinate pieselor la care se aplică tratamentul termochimic de nitrurare în vederea obţinerii unei rezistenţe ridicate la uzare (v. scap. 6.6.3). Compoziţia chimică de bază a unui astfel de oţel este cea corespunzătoare oţelurilor deîmbunătăţire Cr Mo, la care se adaugă %Alm = 0,6…1,1 %; de exemplu, marca de oţel 38MoAlCr15 cuprinsă în STAS 791 (simbolizată conform SR EN 10027138AlCrMo1061) are compoziţia caracterizată de %Cm = 0,36...0,40 %,%Crm = 1,35…1,65 %; %Alm = 0,70…1,1 % şi %Mom = 0,15…0,25 %.

e) Oţelurile având ca element de aliere principal siliciul. Siliciul

introdus în oţeluri (în concentraţiile corespunzătoare oţelurilor slab şi mediu aliate) contribuie la creşterea limitei de elasticitate, a rezistenţei la uzare, a rezistivităţii electrice şi a permeabilităţii magnetice şi micşorează sensibilitatea acestora la supraîncălzire. Pentru a conferi pieselor pentru construcţia de maşini caracteristicile de tenacitate necesare, se practică alierea suplimentară a oţelurilor din această categorie cu mangan şi crom; STAS 791 cuprinde ca mărci de oţeluri având Si ca EAp: 20MnCrSi11 şi 36MnCrSi13 (simbolizate conform SR EN 100271 20SiCrMn444 şi 36SiCrMn544), folosite în aplicaţiile tehnice ca înlocuitoare (ieftine) ale oţelurilor Cr – Mo.

5. Oţelurile rezistente la coroziune

Oţelurile rezistente la coroziune (oţelurile anticorosive) pot fi clasificate, în funcţie de principalul factor care le asigură rezistenţa la acţiunea mediilor de lucru agresive, în două categorii: oţelurile inoxidabile, a căror rezistenţă la coroziune este determinată de compoziţia chimică şi de structura acestora şi oţelurile patinabile, care interacţionează cu mediile corosive şi se acoperă cu pelicule compacte, formate din produşi de coroziune, ce întrerup contactul lor cu mediile agresive şi le protejează astfel de acţiunea distructivă a acestora.

Oţelurile inoxidabile care, în condiţii de temperatură ridicată, prezintă caracteristici bune de rezistenţă la oxidare şi la coroziune în gaze şi au capacitatea de a asigura caracteristici mecanice convenabile sunt denumiteoţeluri refractare.

5.1. Oţelurile inoxidabile şi refractare

Oţelurile capătă proprietatea de a fi inoxidabile (de a prezenta o rezistenţă ridicată la acţiunea mediilor agresive cu care vin în contact), dacă sunt înalt aliate cu crom, concentraţia masică minimă a cromului în astfel de oţeluri fiind %Crm = 10,5...12,0 %; această prescripţie este cuprinsă şi în SR EN 10020, care precizează că oţelurile inoxidabile trebuie să aibă %Cm < 1,20 % şi%Crm > 10,5 %. Trebuie precizat că, deoarece cromul este un element carburigen (v. scap. 7.3), la calificarea unui oţel ca oţel inoxidabil sau refractar se ia în considerare numai concentraţia cromului dizolvat în soluţiile solide pe bază de fier (ferită, austenită, martensită) existente în structura acestuia.

În funcţie de reţeta de aliere utilizată la elaborare, oţelurile inoxidabile pot fi clasificate în: oţeluri aliate cu crom şi oţeluri aliate cu crom şi nichel. Oţelurile inoxidabile comerciale, livrate sub formă de semifabricate prelucrate prin deformare plastică (table, benzi, bare, sârme, profile pentru utilizări generale etc.), au caracteristicile de calitate reglementate prin standardele SR EN 10088 şi STAS 3583 (care este încă în vigoare); conform acestor standarde oţelurile inoxidabile sunt împărţite în clasele structurale prezentate în continuare, iar simbolurile principalelor mărci standardizate din fiecare clasă sunt redate în tabelul 8.7.

Tabelul 8.7. Principalele mărci de oţeluri inoxidabile

Marca de oţel conform:Clasa structurală

SR EN 10088 STAS 3583

X6Cr13 7Cr130 FeriticX6Cr17 8Cr170 Feritic

X3CrTi17 8TiCr170 Feritic

X2CrMoTi18−2 2TiMoCr180 Feritic

X6CrAl13 7AlCr130 Feritic

X12Cr13 10Cr130 Ferito - martensitic

X20Cr13 20Cr130 Martensitic

X30Cr13 30Cr130 Martensitic

X39Cr13 40Cr130 Martensitic

X50CrMoV15 45VMoCr145 Martensitic

X2CrNi18−9 2NiCr185 Austenitic

X5CrNi18−10 5NiCr180 Austenitic

X6CrNiTi18−10 10TiNiCr180 Austenitic

X2CrMnNi17−7−5 - Austenitic

X2CrMnNiN18−9−5 - Austenitic

6. Oţelurile pentru scule

Oţelurile din această clasă se utilizează pentru confecţionarea sculelor (cuţite pentru strunjire, rabotare şi mortezare, burghie, alezoare, freze, tarozi, filiere etc.) destinate prelucrării prin aşchiere a semifabricatelor şi pieselor din diverse materiale (oţeluri, fonte, lemn, piatră, materiale plastice etc.), pentru confecţionarea sculelor de prelucrare prin deformare plastică la rece sau la cald a diferitelor materiale (dălţi, cuţite pentru foarfeci, poansoane, matriţe pentru prelucrarea oţelurilor sau maselor plastice, nicovale pentru forjat, dornuri,punctatoare, scule de tragere la rece a materialelor metalice etc.), pentru fabricarea unor unelte şi instrumente de lucru (şurubelniţe, chei fixe, ferăstraie pentru lemn, ace de trasare, vârfuri de centrare pentru maşini – unelte, instrumente chirurgicale etc.), pentru fabricarea unor piese rezistente la uzare (de la maşinile textile, maşinile agricole etc.) şi pentru realizarea elementelor active (care trebuie să prezinte durabilitate ridicată) ale instrumentelor de măsurare şi verificare a dimensiunilor pieselor (rigle, şublere, micrometre, calibre etc.).

În corelaţie cu destinaţia lor, oţelurile din această clasă trebuie săcorespundă mai multor condiţii generale, care pot fi formulate astfel:

oţelurile trebuie să prezinte duritate ridicată (mai mare decât duritatea materialelor semifabricatelor sau pieselor care se se prelucrează cu sculele confecţionate din ele) şi tenacitate suficientă (pentru ca tăişurile şi corpul sculelor să poată prelua solicitările mecanice la care sunt supuse în timpul utilizării lor pentru prelucrarea semifabricatelor sau pieselor, fără apariţia unor fenomene nedorite de fisurare sau rupere fragilă); duritatea ridicată se asigură prin aplicarea unui TT final de călire martensitică a sculelor, ceea ce impune ca, ţinând seama că duritatea martensitei creşte odată cu concentraţia de carbon a oţelului supus călirii (v. scap. 5.2.2), oţelurile pentru scule să fie (de obicei) hipereutectoide;

oţelurile trebuie să-şi menţină duritatea ridicată şi în urma încălzirii lor datorită frecărilor ce apar între scule şi semifabricatele sau piesele supuse prelucării; deoarece încălzirile sculelor călite martensitic au efectele unor reveniri, se impune ca oţelurile să prezinte o bună stabilitate la revenire şi/sau să fie aliate cu elemente care să le asigure durificarea secundară (v. scap. 7.4);

oţelurile trebuie să aibă o bună călibilitate, astfel ca zona de la suprafaţa

sculelor durificată prin călire să fie suficient de extinsă (adâncă) şi să permită ascuţirea repetată a acestora, fără ca duritatea tăişurilor să se micşoreze inadmisibil;

oţelurile trebuie să prezinte sensibilitate redusă la deformare şi/sau fisurare prin călire şi să aibă tendinţă mică de decarburare superficială în timpul prelucrărilor şi TT la care sunt supuse în procesul tehnologic de realizare a sculelor (deoarece micşorarea concentraţiei carbonului în stratul superficial diminuează călibilitatea şi capacitatea de călire – v. scap. 5.2.2).

6.1. Oţelurile carbon pentru scule

Oţelurile din această categorie au concentraţia de carbon ridicată (%Cm = 0,65...1,25 %) şi conţinuturile de impurităţi limitate la nivelurile corespunzătoare oţelurilor de calitate. Fiind în marea majoritate oţeluri hipereutectoide, structura lor de echilibru la ta este alcătuită din perlită şicementită secundară (dispusă sub formă de reţea la marginea formaţiunilor perlitice – v. tabelul 4.2). Semifabricatele din astfel de oţeluri se realizează prin deformare plastică la cald şi se livrează în starea structurală (cu perlită globulară) conferită de aplicarea unui TT de recoacere de globulizare a cementitei (numită şi recoacere de înmuiere). Pentru îndeplinirea condiţiilor generale anterior formulate, în procesul tehnologic de realizare a sculelor din astfel de oţeluri se pot include următoarele TT:

normalizarea (v. scap. 6.3.5), pentru finisarea granulaţiei şi obţinerea unei structuri cvasieutectoide (fără reţea de cementită secundară);

recoacerea de globulizare a cementitei (v. scap. 6.3.3), pentru obţinerea unei structuri cu perlită globulară, care conferă oţelurilor o bună prelucrabilitate prin deformare plastică şi prin aşchiere.

După aducerea la configuraţia dorită, sculele realizate din astfel de oţeluri se supun unui TT final alcătuit din:

călire martensitică, pentru creşterea durităţii şi, eventual, călire la temperaturi scăzute, pentru obţinerea unei structuri martensitice cu conţinuturi minime de austenită reziduală;

revenire joasă (la ti = 150...200 oC), pentru obţinerea unei structuri cu martensită de revenire (v. scap. 6.5), bine detensionată şi cu duritate ridicată(55...60 HRC).

Oţelurile din această categorie au calitatea reglementată prin STAS 1700; principalele mărci de oţeluri sunt: OSC7; OSC8, OSC9, OSC10, OSC11 şi OSC12, semnificaţia simbolurilor fiind cea precizată în scap. 8.2.2 (de exemplu, simbolul OSC10 corespunde unui oţel carbon pentru scule având concentraţia masică medie de carbon %Cm = 1,0 %). Deoarece creşterea concentraţiei masice de carbon şi aplicarea de TT sunt singurele căi de acţiune pentru asigurarea caracteristicilor de utilizare ale acestor oţeluri, încadrarea lor în condiţiile generale anterior formulate se prezintă astfel:

oţelurile prezintă sensibilitate ridicată la decarburarea superficială şi la fisurarea prin călire;

sculele realizate din astfel de oţeluri au duritatea (după TT final)55...60 HRC, care se menţine numai dacă acestea nu se încălzesc (în timpul utilizării) la temperaturi mai mari de 150...200 oC;

călibilitatea acestor oţeluri corespunde unui indice J 5 – 55/60.Gradul moderat de îndeplinire a condiţiilor limitează utilizarea acestor

oţeluri la fabricarea sculelor cu forme simple şi dimensiuni caracteristice nu prea mari şi impune o serie de restricţii privind regimurile tehnologice de lucru cu

sculele confecţionate din astfel de oţeluri (de exemplu, limitarea vitezelor de aşchiere şi/sau răcirea sculelor în cursul utilizării lor pentru diverse prelucrări).

6.2. Oţelurile aliate pentru scule

Oţelurile din această categorie au compoziţia chimică corelată cu destinaţia şi caracteristicile de utilizare ale sculelor care se confecţionează din ele, putându-se distinge tipurile prezentate în continuare.

8.7.2.1. Oţelurile aliate pentru scule aşchietoare, scule (rezistente şi foarte rezistente la uzare) de prelucrare prin deformare plastică la rece şi instrumente de măsurare sau verificare au concentraţiile de carbon ridicate (%Cm = 0,8...2,00 %), conţinuturile de impurităţi limitate la nivelul %Pm, %Sm 0,03 % şi sunt slab, mediu sau înalt aliate cu diverse elemente, cum ar fi cromul (%Crm = 1,0...12,0 %), wolframul (%Wm = 0,8...2,2 %), vanadiul (%Vm = 0,1...1,1 %), molibdenul (%Mom = 0,6...1,3 %) şi manganul (%Mnm = 0,8...2,2 %). Calitatea acestor oţeluri este reglementată de STAS 3611, care recomandă o simbolizare similară celei utilizate de STAS 791 pentru oţelurile aliate destinate pieselor pentru construcţia de maşini, principalele mărci fiind: 90VMn20; 90VCrMn20; 100VMoCr52;105MnCrW11; 105CrW20 şi 117VCr6, ce corespund unor oţeluri aliate (hipereutectoide) din clasa structurală perlitică (cu structura de echilibru la ta

alcătuită din perlită şi carburi secundare) şi 155MoVCr115; 165VWMoCr115 şi200Cr115, ce corespund unor oţeluri aliate din clasa structurală ledeburitică (cu structura de echilibru la ta alcătuită din perlită şi carburi primare şi secundare).

Semifabricatele din aceste oţeluri sunt realizate prin deformare plastică lacald şi sunt livrate în starea structurală (cu perlită globulară) obţinută prin aplicarea unei recoaceri de înmuiere. TT final la care sunt supuse sculele confecţionate din astfel de oţeluri este alcătuit (ca şi în cazul sculelor din oţeluri carbon) din călire martensitică (urmată uneori de călire la temperaturi scăzute, pentru diminuarea conţinutului de austenită reziduală din structură) şi revenire joasă (la ti = 150...200 oC), pentru obţinerea unei structuri cu martensită de revenire, bine detensionată şi cu duritate ridicată (58...65 HRC).

8.7.2.2. Oţelurile aliate pentru scule rezistente la şoc, unelte de mână şi scule de prelucrare prin deformare plastică la cald au concentraţiile de carbon %Cm = 0,25...0,60 %, conţinuturile de impurităţi limitate la nivelul%Pm, %Sm 0,03 % şi sunt slab sau mediu aliate cu elemente ca wolframul (%Wm = 1,2...2,0 %), cromul (%Crm = 0,4...2,8 %), molibdenul (%Mom

= 0,5...2,0 %); vanadiul (%Vm = 0,15...1,0 %), nichelul (%Nim = 1,4...1,8 %), siliciul%Sim = 0,4...1,2 %) şi manganul (%Mnm = 0,8...1,2 %). Ca şi a oţelurile de tipul precedent, calitatea şi simbolizarea acestor oţeluri sunt reglementate de STAS 3611, care cuprinde ca principale mărci: 30VCrW85; 31VCr8;31VMoCr29; 36VSiWMnCr53; 55MoCrNi10 şi 55VMoCrNi17; oţelurile de acesttip aparţin clasei structurale a oţelurilor aliate (hipoeutectoide) perlitice (cu structura de echilibru la ta alcătuită din perlită şi ferită). Utilizarea unor concentraţii relativ mici de carbon (ca şi alierea cu unele elemente, cum ar fi nichelul şi manganul) este dictată la oţelurile de acest tip de necesitatea obţinerii unor scule cu tenacitate ridicată (rezistente la şocuri mecanice sau termice repetate) şi care să nu se decarbureze uşor în cazul utilizării lor (la temperaturi ridicate) pentru prelucrarea prin deformare plastică la cald a materialelor metalice.

Sculele confecţionate din acest tip de oţeluri se supun unui TT final de îmbunătăţire (călire martensitică urmată de revenire înaltă, la ti = 500...550 oC), pentru obţinerea unei structuri (apropiată de echilibru) cu sorbită de revenire şi

duritatea 40...50 HRC (menţinută la acest nivel ridicat, deoarece la aceste oţeluri aliate se manifestă fenomenele de stabilitate la revenire şi de durificare secundară); la sculele confecţionate din astfel de oţeluri nu se recomandă aplicarea TT de călire martensitică + revenire joasă, deoarece se obţine o structură (cu martensită de revenire) instabilă, iar încălzirile la care sunt supuse sculele în timpul utilizării (pentru deformarea plastică la cald a materialelor metalice)echivalează cu aplicarea unor reveniri înalte, ce produc transformări structurale (trecerea martensitei de revenire în sorbită de revenire) însoţite de modificări dimensionale (nepermise) şi de micşorarea durităţii.

8.7.2.3. Oţelurile rapide sunt destinate în principal confecţionării sculelor aşchietoare care permit prelucrarea cu viteze mari de aşchiere a materialelor metalice, deoarece structurile obţinute prin TT final aplicat acestor scule îşi menţin duritatea ridicată (60...65 HRC) până la temperaturi de600...650 oC. Oţelurile de acest tip au calitatea reglementată de STAS 7382 şi se simbolizează folosind grupul de litere Rp, urmat de un număr convenţional (fără semnificaţie privind compoziţia sau caracteristicile oţelurilor), principalele mărci fiind Rp1, Rp2, Rp3, Rp4, Rp5, Rp9, Rp10 şi Rp11.

Compoziţia chimică de bază a oţelurilor rapide corespunde mărcii Rp3:%Cm = 0,70...0,78 %; %Wm = 17...18 %; %Crm = 3,5...4,5 % şi %Vm = 1,0...1,2 %. Pornind de la această reţetă s-au dezvoltat toate variantele de oţeluri rapide utilizate în tehnică:

oţelurile economice, cu concentraţii mai ridicate de carbon, concentraţii minime de wolfram şi aliate suplimentar cu molibden (care suplineşte lipsa wolframului), marca reprezentativă fiind Rp9, cu următoarea compoziţie:%Cm = 0,95...1,05 %; %Wm = 2,0...2,5 %; %Crm = 3,5...4,5 %, %Vm = 2,0...2,5 %şi %Mom = 2,5...3,5 %;

oţelurile aliate suplimentar cu molibden (pentru a înlocui parţial wolframul, element de aliere scump), marca reprezentativă fiind Rp11, cucompoziţia: %Cm = 0,95...1,05 %; %Wm = 1,5...2,0 %; %Crm = 3,5...4,5 %,%Vm = 1,8...2,2 % şi %Mom = 8...9 %;

oţelurile aliate suplimentar cu cobalt (element care măreşte vrc şi temperaturile caracteristice Ms şi Mf ale oţelurilor şi permite simplificarea TT final al sculelor), marca reprezentativă fiind Rp1, cu compoziţia: %Cm = 0,9...1,0 %;%Wm = 9...10 %; %Crm = 3,5...4,5 %, %Vm = 2,0...2,5 % şi %Com = 5...6 %.

Oţelurile rapide aparţin clasei structurale a oţelurilor aliate ledeburitice,structura de echilibru la ta a lingourilor turnate din astfel de oţeluri şi răcite foarte lent fiind alcătuită din perlită sorbitică, carburi secundare şi un schelet ledeburitic (v. scap. 7.5). Lingourile obţinute în condiţii industriale (răcite rapid la solidificare) prezintă la ta, deoarece oţelurile rapide au temeratura Ms << ta, o structură alcătuită din austenită, carburi secundare şi un schelet ledeburitic. Lingourile cu această structură se supun forjării (la cald) pentru distrugerea scheletului ledeburitic şi sfărâmarea carburilor primare pe care acesta le conţine şi apoi unei recoaceri de înmuiere, semifabricatele obţinute după aceste operaţii având structura alcătuită din perlită globulară şi carburi primare; semifabricatele cu această stare structurală se pot prelucra (prin deformare plastică la cald, aşchiere etc.) pentru obţinerea sculelor cu configuraţia şi dimensiunile dorite.

TT final la care sunt supuse sculele din oţeluri rapide este alcătuit din: călire martensitică (într-un singur mediu, întreruptă sau în trepte

– v. scap. 6.4.3) de la ti = 1200...1300 oC; deoarece austenita din structura la ti conţine concentraţii mari de elemente de aliere dizolvate, Ms << ta şi în urmacălirii se obţine o structură alcătuită din austenită şi carburi primare, aşa cum sepoate observa pe micrografia prezentată în figura 8.16;

2...4 cicluri de revenire la ti = 530...580 oC; în cursul încălzirii şi

menţinerii la ti, o parte din elementele de aliere se separă din austenită sub formă de carburi, stabilitatea austenitei scade (Ms creşte) şi aceasta se transformă în martensită foarte fină, cu duritate ridicată (numită hardenită), repetarea reveniriiconducând la diminuarea cantităţii de austenită netransformată şi obţinerea unei structuri finale, cu martensită de revenire fină şi carburi globulare uniform distribuite în aceasta, de tipul celei prezentate în micrografia din figura 8.17.

Fig. 8.16. Microstuctura oţelurilor Fig. 8.17. Microstructura sculelor din oţeluri

rapide după călirea de la ti = 1200...1300 oC rapide după TT final

Diagrama TT final al sculelor din oţeluri rapide este prezentată în figura8.18, iar modul în care ti la revenire influenţează duritatea sculelor este descris de diagrama din figura 8.19.

Fig. 8.18 . Diagrama TT final al sculelor Fig. 8. 19. Influenţa temperaturii de revenire realizate din oţeluri rapide asupra durităţii sculelor din oţeluri rapide

În legătură cu TT final al sculelor din oţeluri rapide trebuie evidenţiate şi următoarele aspecte:

tratamentul poate fi simplificat, mai ales la sculele realizate din oţeluri rapide aliate suplimentar cu cobalt, dacă, după ciclul primar de călire, se face o călire la temperaturi scăzute (la tco < 70 oC), pentru transformarea austenitei în martensită şi se aplică apoi un singur ciclu de revenire;

tratamentul de revenire se face în mod frecvent prin încălzirea sculelor în băi de săruri topite, caz în care se poate realiza simultan şi un tratament termochimic de cianurare (v. scap 6.6.4.), pentru durificarea superficială suplimentară a acestora.

7. Alte oţeluri cu destinaţii sau caracteristici speciale

7.1. Oţelurile pentru piese turnate

Piesele turnate din oţel se obţin mai greu decât cele din fontă, deoarece oţelurile au proprietăţi de turnare mai slabe decât fontele (temperatură ts ridicată, interval mare de solidificare, fluiditate scăzută etc.). Cu toate acestea, pentru multe aplicaţii tehnice (piese cu configuraţii complicate, piese cu dimensiuni şi mase mari etc.) utilizarea semifabricatelor turnate din oţel rămâne soluţia agreată şi în prezent aproape 20 % din totalul semifabricatelor folosite pentru obţinerea diverselor produse sunt realizate prin turnare din diferite mărci de oţeluri.Oţelurile destinate pieselor turnate trabuie să prezinte proprietăţi de turnare acceptabile şi să asigure caracteristicile mecanice impuse de condiţiile de solicitare ale acestor piese. În principiu, orice oţel poate fi utilizat şi pentru obţinerea pieselor turnate şi, ca urmare, noul sistem de simbolizare reglementat prin SR EN 10027 prevede la fiecare marcă de oţel posibilitatea de a fi utilizat şi ca oţel pentru piese (semifabricate) turnate, caz în care simbolul mărcii are ataşată la început litera G (v. tabelele 8.4 şi 8.5).

Principala condiţie care se impune oţelurilor pentru piese turnate o constituie asigurarea caracteristicilor mecanice cerute de aplicaţia în care sunt utilizate şi, ca urmare, în prezent simbolizarea oţelurilor de uz general pentru piese turnate se face cu ajutorul a două numere, reprezentând valorile minime ale limitei de curgere Re şi rezistenţei la tracţiune Rm (de exemplu, oţelul G 230450

este un oţel pentru piese turnate cu Re 230 N/mm2 şi Rm 450 N/mm2).Oţelurile de uz general pentru piese turnate sunt de două tipuri: oţelurile nealiate pentru construcţii au calitatea reglementată de

SR ISO 3775; aceste oţeluri au caracteristicile minime de rezistenţă mecanică încadrate în limitele Re = 200...340 N/mm2 şi Rm = 400...550 N/mm2, au plasticitatea şi tenacitatea garantate prin prescrierea unor valori minime pentru coeficientul de gâtuire Z sau energia de rupere KV, se utilizează netratate termic şi pot fi elaborate cu sau fără asigurarea sudabilităţii, la oţelurile sudabile prescriindu-se %Cm 0,25 % şi adâugându-se litera W la simbolul mărcii (de exemplu, marca G 200400W corespunde unui oţel nealiat sudabil, cu Re 200 N/mm2 şi Rm 400 N/mm2);

oţelurile de înaltă rezistenţă pentru construcţii mecanice şi metalice au calitatea reglementată de SR ISO 9477 şi sunt oţeluri carbon sau aliate destinate realizării semifabricatelor turnate care se supun TT de normalizare + revenire sau decălire + revenire înaltă (îmbunătăţire) în vederea asigurării unor caracteristici mecanice ridicate: Re sau Rp0,2 = 410…840 N/mm2 şi Rm = 620…1030 N/mm2; deoarece principala condiţie impusă se referă la asigurarea caracteristicilor mecanice, aceste oţeluri se simbolizează la fel ca şi oţelurile nealiate turnate şi au compoziţia chimică stabilită de producător astfel încât să fie satisfăcute cerinţele privind caracteristicile mecanice (de exemplu, se utilizează oţeluri slab aliate cu Mn, Cr-Mn, Cr-Mn-Si, Cr-Mo, Cr-Ni-Mo, cu conţinuturile de impurităţi limitate la nivelul %Pm, %Sm 0,035 %).

Pe lângă oţelurile de uz general, se folosesc în practică şi oţeluri pentrupiese (semifabricate) turnare cu destinaţie precisă:

oţelurile turnate pentru armături (robinete); sunt oţeluri cu%Cm ≤ 0,25 %, slab sau mediu aliate, cu calitatea reglementată de STAS 9277 şi simbolizate cu grupul de litere OTA, urmat de simbolul (alcătuit conform prescripţiilor din STAS 791) oţelului aliat respectiv (de exemplu, OTA17MoCr13

este un oţel turnat pentru armături, cu concentraţia masică medie de carbon%Cm = 0,17 %, aliat cu Mo şi Cr, concentraţia masică medie a cromului, elementul de aliere principal, fiind %Crm = 1,3 %);

oţelurile inoxidabile turnate în piese sunt oţeluri înalt aliate feritomartensitice sau austenitice de tipul celor prezentate în scap 8.6; aceste oţeluri au calitatea reglementată de STAS 10718 şi se simbolizează la fel ca oţelurile inoxidabile livrate sub formă de semifabricate prelucrate prin deformareplastică, cu menţiunea că în faţa simbolului se scrie litera T (de exemplu, T15NiCr180 este un oţel inoxidabil austenitic de tip 188 pentru piese turnate);

oţelurile turnate în piese rezistente la temperaturi scăzute sunt oţeluri cu %Cm ≤ 0,35 %, slab aliate cu Mn, Ni, Cr, Mo, la care se garantează o anumită valoare a energiei de rupere KV la –60 oC; aceste oţeluri au calitateareglementată de STAS 12403 şi se simbolizează la fel ca oţelurile de tipul precedent, adăugându-se la sfârşitul simbolului litera R (de exemplu, T9MoCrNi30R este un oţel pentru piese turnate destinate să lucreze la temperaturi scăzute, cu %Cm = 0,09 % şi aliat cu Mo, Cr şi Ni, concentraţia masică medie a nichelului fiind %Nim = 3,0 %);

oţelurile turnate în piese destinate să lucreze la temperaturi ridicate sunt oţeluri cu %Cm ≤ 0,25 %, nealiate sau aliate cu Cr, Mo, V (elemente care îmbunătăţesc comportarea la fluaj); aceste oţeluri au calitatea reglemntată de STAS 12404, sunt destinate realizării semifabricatelor turnate pentru piesele care lucrează la temperaturi ridicate (sub 575 oC) şi se simbolizează similar oţelurilor de tipurile precedente (de exemplu, T21 este un oţel nealiat cu %Cm ≤ 0,21 %, iar T17VMoCr14 este un oţel cu %Cm ≤ 0,17 %, aliat cu V, Mo şi Cr, cromul fiind elementul de aliere principal, având concentraţia masică medie %Crm = 1,4 %).

7.2. Oţelurile pentru arcuri

Aceste oţeluri sunt destinate realizării arcurilor şi elementelor elastice utilizate în construcţia de maşini, dispozitive şi aparate. Pentru a corespunde destinaţiei oţelurile din această categorie trebuie să prezinte limită de elasticitate (curgere) ridicată (v.scap. 3.4), stabilitate în timp a caracteristicilor mecanice în condiţiile de temperatură şi mediu de lucru specifice aplicaţiilor în care sunt utilizate, rezistenţă mare la oboseală şi sensibilitate redusă la fisurare în prezenţa concentratorilor de tensiuni şi o bună prelucrabilitate prin deformare plastică.

Cele mai utilizate oţeluri din această categorie sunt oţelurile hipoeutectoide cu %Cm > 0,45 %, nealiate sau slab aliate cu siliciu, crom, vanadiu, mangan şi, uneori, cu wolfram şi nichel. Arcurile şi elementele elastice confecţionate din aceste oţeluri se supun unui TT final alcătuit din căliremartensitică, urmată de revenire medie (la ti = 370…500 oC – v. scap. 6.5). Influenţa cea mai puternică asupra elasticităţii acestor oţeluri o are siliciul (dizolvat în ferită); oţelurile cu siliciu au însă tendinţă mare de decarburare şi de formare a unor defecte superficiale în timpul prelucrării prin deformare plastică la cald, motiv pentru care, în prezent, există tendinţa înlocuirii acestora cu oţelurile slab aliate CrV sau CrMn.

Oţelurile pentru arcuri au calitatea reglementată de STAS 795, simbolul mărcilor de oţel utilizate pentru confecţionarea arcurilor sau elementelor elastice fiind urmat de litera A; de exemplu, OLC65A este un oţel nealiat de calitatepentru arcuri, cu concentraţia masică medie de carbon %Cm = 0,65 %, iar60Si15A este un oţel aliat pentru arcuri, cu concentraţia masică medie aelementelor de aliere %Cm = 0,60 % şi %Sim = 1,5 %.

Pentru confecţionarea arcurilor şi elementelor elastice care lucrează înmedii corosive se utilizează oţelurile inoxidabile (v. scap. 8.6.1), iar dacă temperaturile de lucru sunt ridicate, arcurile şi elementele elastice se

confecţionează din oţeluri refractare sau din oţeluri rapide pentru scule.

7.3. Oţelurile pentru rulmenţi

Oţelurile din această categorie sunt utilizate la confecţionarea elementelor active (inele, bile, role etc.) ale rulmenţilor. Datorită destinaţiei, aceste oţeluri trebuie să asigure caracteristici ridicate de rezistenţă mecanică şi tenacitate, o bună rezistenţă la uzare şi o bună rezistenţă la oboseala de contact (produsă de solicitările variabile datorate contactului intermitent al inelelor cu bilele sau rolele rulmenţilor).

Oţelurile pentru rulmenţi utilizate curent au %Cm = 0,95...1,10 %, au conţinuturile de impurităţi drastic limitate (%Sm 0,020 % şi %Pm 0,027 %) şi sunt slab aliate cu crom (%Crm = 1,20...1,65 %); pentru creştera călibilităţii (impusă de realizarea componentelor rulmenţilor de mari dimensiuni) se poate apela la alierea suplimentară cu mangan (%Mnm = 0,90...1,35 %) şi molibden (%Mom = 0,45...0,80 %), iar pentru îmbunătăţirea purităţii se poate utiliza tratarea în vid a oţelurilor la elaborare.

Oţelurile din această categorie au calitatea reglementată de STAS 1456/1 şi STAS 11250, simbolizarea lor cuprinzând grupul de litere RUL, urmat de un număr convenţional (fără semnificaţie precizată) şi, eventual, de litera V, dacă oţelurile sunt tratate în vid la elaborare; principalele mărci de oţeluri pentru rulmenţi sunt RUL1, RUL1V, RUL2, RUL2V şi RUL3V, a căror compoziţie chimică (încadrată în prescripţiile prezentate anterior) este diferenţiată pentru asigurarea următoarelor caracteristici de călibilitate (v. scap. 6.4.2): J 6 – 61/62 lamărcile RUL1 şi RUL1V, J 13,5 – 61/62 la mărcile RUL2 şi RUL2V şiJ19 – 61/62 sau J 31 – 61/62 la marca RUL3V.

Oţelurile pentru rulmenţi se încadrează în clasa structurală a oţelurilor aliate perlitice (hipereutectoide), având structura de echilibru la ta alcătuită din perlită şi cementită secundară (dispusă sub formă de reţea la marginea formaţiunilor perlitice). Semifabricatele utilizate la confecţionarea elementelor (pieselor) componente ale rulmenţilor se realizează prin deformare plastică la cald, în procesele tehnologice de fabricare a acestor componente incluzându-se aceleaşi TT ca şi la sculele din oţeluri carbon şi aliate (hipereutectoide): normalizarea (pentru finisarea granulaţiei şi obţinerea unei structuri cvasieutectoide) şi recoacerea de globulizare a cementitei (pentru asigurarea unei structuri cu perlită globulară), ca TT aplicate în cursul fabricării, şi călirea martensitică (pentru durificarea elementelor componente ale rulmenţilor), urmată de călirea la temperaturi scăzute (pentru eliminarea austenitei reziduale şi asigurarea stabilităţii dimensionale a elementelor rulmenţilor) şi de revenirea joasă (pentru obţinerea unei structuri cu martensită de revenire, bine detensionată şi cu duritate ridicată), ca TT finale.

Pentru confecţionarea inelelor rulmenţilor de mari dimensiuni, cu capacităţi mari de încărcare şi supuse la şocuri mecanice în cursul exploatării, se utilizează în prezent oţelurile aliate Cr – Ni sau Cr – Mo pentru cementare; la aceste piese se asigură durificarea superficială prin aplicarea unui TT final de carburare (v. scap. 6.6.2). De asemenea, pentru confecţionarea inelelor rulmenţilor de mari dimensiuni, cu capacităţi mari de încărcare, funcţionare intermitentă şi condiţii necorespunzătoare de ungere, se utilizează în prezent oţelurile (nealiate sau slab aliate) pentru îmbunătăţire; la aceste piese se asigură durificarea prin aplicarea unui TT final de călire superficială (călire CIF – v. scap. 6.4.3)

7.4. Oţelurile cu rezistenţă mecanică foarte ridicată

Aceste oţeluri aparţin clasei structurale a oţelurilor aliate martensitice şi se caracterizează prin capacitatea de a realiza caracteristici mecanice ridicate, ca urmare a producerii unor fenomene de descompunere a soluţiilor solide suprasaturate prezente în structura acestora, cu formarea unor precipitate disperse cu mare efect de durificare structurală. În această categorie se încadrează oţelurile inoxidabile martensitice cu durificare prin precipitare (oţelurile PH– preciptation hardening), prezentate în scap. 8.6.1.2 şi oţelurile cu îmbătrânire martensitică (oţelurile maraging), având caracteristicile de compoziţie chimică prezentate în tabelul 8.9.

Starea structurală corespunzătoare realizării caracteristicilor mecanice precizate în tabelul 8.9 se realizează la oţelurile maraging prin aplicarea următoarelor TT:

călirea de la o temperatură ti superioară temperaturii de 732 oC, la care structura acestor oţeluri devine complet austenitică; prin călire (răcire rapidă de la ti),austenita suferă o transformare fără difuzie (transformare martensitică), structura care rezultă fiind o martensită (soluţie solidă suprasaturată având ca solvent Fe) cu conţinut scăzut de carbon, suprasaturată în elemente de aliere, care prezintă caracteristici bune de plasticitate şi tenacitate; transformarea martensitică a acestor oţeluri este reversibilă şi se caracterizează printr-un decalaj important între valorile temperaturii caracteristice Ms la realizarea transformării directe (la răcire) şi inverse (la încălzire): la răcire, austenita martensită la traversarea temperaturii Ms Msr 240 oC, iar la încălzire, martensita austenită la

depăşirea temperaturii Ms Msi 600 oC; în starea structurală realizată prin călire, semifabricatele, piesele şi componentele de aparatură tehnologică realizate din astfel de oţeluri pot fi supuse prelucrărilor prin deformare plastică, aşchiere şi/sau sudare;

durificarea prin precipitare (îmbătrânire), la o temperatură ti = 480...485 oC, o durată de menţinere aleasă convenabil pentru precipitarea în structura martensitică a fazelor durificatoare dorite; în mod obişnuit se activează precipitare compuşilor intermetalici MoNi3 şi TiNi3 (cu efect durificator maxim) şi se limitează duratele de îmbătrânire pentru a se evita apariţia precipitatelor de tip Fe2Mo (fără nichel), care determină creşteri locale ale concentraţiei de Ni, transformări locale ale martensitei în austenită şi micşorarea durităţii şi caracteristicilor de rezistenţă mecanică ale oţelurilor (înmuierea oţelurilor prin supraîmbătrânire).

Tabelul 8.9. Compoziţia chimică şi caracteristicile mecanice ale oţelurilor maraging

Marca oţelului

Compoziţia chimică Caracteristicile mecanice

%Nim %Com %Mom %Tim %AlmRm,

N/mm2Rp0,2,

N/mm2A,%

Z,%

18Ni200 18,0 8,5 3,2 0,2 0,1 1480 1410 12 5518Ni250 18,0 8,0 4,8 0,4 0,1 1700 1620 6 3518Ni300 18,5 8,7 5,0 0,6 0,1 1970 1930 6 3018Ni350 17,5 12,5 3,8 1,7 0,1 2500 2460 5 2518Ni350 18,0 11,8 4,6 1,3 0,1 2500 2460 5 25

17Ni 17,0 10,2 4,6 0,3 0,1 1700 1620 6 3012−5−3 12,0 5,0* 3,0 0,2 0,4 1340 1260 14 60

La toate oţelurile %Cm 0,03 %; %Mnm 0,1%; %Sim 0,1%; %Sm , %Pm 0,01 %* Conţinutul de Cr (care, la această marcă de oţel, înlocuieşte Co).

Sudabilitatea oţelurilor maraging este bună, deoarece în timpul răcirii CUS şi ZIT după sudare, austenita se transformă în martensită plastică, cu tendinţă redusă de fisurare. Principalele probleme care apar la sudare, mai ales dacă operaţia de sudare este efectuată după realizarea TT de călire şi îmbătrânire la

construcţia sudată, sunt: înmuierea ZIT; se realizează în fâşiile în care ciclurile termice de sudare se caracterizează prin temperaturi care asigură apariţia în structură a austenitei(fâşiile din ZIT în care temperatura depăşeşte 732 oC şi se obţine o structurăcomplet austenitică şi fâşiile din ZIT în care temperatura este situată în intervalul480...732 oC şi martensita se transformă parţial în austenită); austenita din aceste fâşii se transformă la răcirea îmbinărilor sudate în martensită moale şi plastică, nedurificată prin precipitare;

formarea în structura CUS a unor compuşi intermetalici, care influenţează negativ caracteristicile de rezistenţă mecanică şi (mai ales) de tenacitate ale acestei zone a îmbinărilor sudate; se datorează neîncadrării MB în caracteristicile de compoziţie chimică recomandate (v.tabelul 8.9) şi alegerii necorespunzătoare a MA; de exemplu, excesul de carbon determină apariţia în structura CUS a carburilor de titan şi molibden, iar impurificarea excesivă cu sulf determină formarea în structura CUS a sulfurii de titan (uşor fuzibilă, care poate determina scăderea tenacităţii şi creşterea tendinţei de fisurare);

formarea porilor în CUS; este determinată de absorbţia de gaze (O2, N2, H2) din mediul înconjurător sau din materialele utilizate la sudare.

Aceste probleme se pot rezolva prin: verificarea atentă a calităţii MB ale construcţiilor sudate, alegerea judicioasă a MA şi proiectarea corectă a regimurilor de sudare.

7.5. Oţelurile cu coeficient de dilatare termică controlat

Oţelurile din această categorie sunt înalt aliate cu nichel sau cu crom şi nichel şi se caracterizează prin valori ale coeficientului de dilatare termică reduse şi care variază foarte puţin cu temperatura. Principalele oţeluri (aliaje) comerciale din această categorie sunt:

Invarul este un oţel cu %Cm 0,3 % şi %Nim = 35…37 %, care are un coeficient de dilatare ce rămâne practic neschimbat până la 100 oC şi este de opt ori mai mic decât al fierului; acest aliaj se utilizează pentru fabricarea etaloanelorde lungime, intră în construcţia tuburilor catodice utilizate pentru monitoarele de mare rezoluţie ale calculatoarelor electronice etc.;

Elinvarul este un aliaj cu %Cm = 0,3...0,4 %, %Nim = 35…37 %,%Crm = 8,0…12,5 % şi restul Fe, care are un coeficient de dilatare termică redus şi un modul de elasticitate ce rămâne aproximativ constant până la 100 oC; acest aliaj este recomandat pentru fabricarea elementelor elastice de precizie (orologeriemecanică, elemente de acţionare în automatizări, traductoare de precizie etc.);

Platinitul este un aliaj cu %Cm 0,4 %, %Nim = 42…48 % şi restul Fe, care are coeficientul de dilatare egal cu al sticlei şi platinei; este utilizat ca aliaj înlocuitor al platinei în construcţia aparatelor la care există piese metalice înglobate în sticlă (lămpi electrice, tuburi electronice, aparatură de laborator etc.).

BIBLIOGRAFIE

Gâdea S., Petrescu M., Metalurgie fizică şi studiul metalelor, vol. II., Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1981

Mitelea I., Lugsheider E., Tillmann W. Stiinţa materialelor în construcţia de maşini, Editura Sudura, Timişoara 1999

Vacu S., ş.a., Elaborarea oţelurilor aliate, vol. I, Editura Tehnică, Bucureşti, 1980