Proprietăţilemecanice ale metalelor

2007

2

PROPRIETĂŢILE MECANICE

indică modul de comportare a metalelor sub acţiunea diferitelor

forţe exterioare

Asfel, deosebim: rezistenţa mecanică; elasticitatea; plasticitatea; duritatea; tenacitatea; fluajul etc.

3

1.REZISTENŢA MECANICĂconstă în împotrivirea metalelor la

acţiunea forţelor exterioare care tind să le rupă.

Dintre solicitările mecanice la care pot fi supuse metalele, deosebim:

Tracţiunea (întinderea); Compresiunea; Încovoierea; Răsucirea (torsiunea).

4

MODELAREA EXAMINĂRII REZISTENŢEI MECANICE

Examinarea rezistenţei la forfecare:

Examinarea rezistenţei la răsucire:

Examinarea rezistenţei la întindere:

Examinarea rezistenţei la încovoiere:

5

O probă – înainte şi după studiul rezistenţei acesteia la rupere:

6

2.ELASTICITATEA

este proprietatea metalelor de a reveni la forma şi

dimensiunile iniţiale după încetarea acţiunii sarcinilor exterioare care au produs

deformarea.

7

3.PLASTICITATEA este proprietatea metalelor de a

se deforma sub acţiunea sarcinilor exterioare, fără a se fisura sau sfărâma, fără a-şi schimba volumul şi fără a reveni la forma iniţială.

Majoritatea metalelor sunt plastice, putând fi uşor pre-lucrate la cald sau la rece prin operaţii de forjare, laminare, ambutisare etc.

Aurul este cel mai plastic metal, după care urmează: Ag, Pt, Mg, Al, Pb, Sn, Nb, Ta, Hf, şi Cu.

Unele metale au plasticitate redusă, sunt casante şi nu pot fi prelucrate sub presiune: Ti, Cr, α-Mn, Zn tehnic, Ge, Zr, Sb, Ru, Os, Ir, U (impur).

Plasticitatea influenţează maleabilitatea şi ductibilitatea.

8

3.PLASTICITATEA Maleabilitatea este

capacitatea unui metal de a fi tras în foi, prin comprimare la o temperatură inferioară punctului de topire. Unele metale cum sunt: Au, Ag, Al, Pt, Cu, Ni şi Ta pot fi prelucrate în foi de ordinul micronilor şi anume :Au 0,08 μ, Al 0,6 μ ,Cu 2,6 μ ,Ta 40 μ ,Ag 0,1 μ, Pt 2,5 μ ,Ni 20 μ;

Se laminează uşor la rece: Mg, Sr, Be, La, Tl, Ti, Zr, Hf, Sn, Pb, Nb, Ta, Mo, Fe, Ca, Pd, Ir şi Tb;

Zincul este maleabil şi se laminează între 273-423 K, radiul între 1073-1173 K, iar bismutul între 303-523 K. Galiul este foarte puţin maleabil: iar beriliul, deşi nu este casant, nu se poate lamina.

9

3.PLASTICITATEA Ductilitatea este

proprietatea metalelor de a fi trase în fire, prin procesul de trefilare.

Cele mai ductile metale sunt: Au, Ag, Pt, Ni şi Ta. Din 1 g Au sau Ag se pot trage fire de 2000 m, respectiv 1800 m.

Se trefilează uşor şi Mo, Zr, Nb, Co, Fe, Cu, Al, Sr, La, Th şi U.

Un număr mic de metale cum sunt: Be, In, Pb. Tl şi Ti nu se pot trefila.

10

4.DURITATEA TRADIŢIONAL,

reprezintă rezistenţa opusă de metale la zgîrierea sau la pătrunderea unui corp şi se exprimă convenţional cu valori de la 1-10 în scara mineralogică MOHS sau în unităţi Brinell (kg · mm-2). Metalele cu duritatea cea mai mare sunt: Re (7,4) şi Os (7,0) urmate de Be (6,7), In (6,5), Pt (4,3) ş.a., iar cu duritatea cea mai mică sunt: Cs (0,2) urmat de Rb (0,3), Na (0,4), K (0,5), Li (0,6) ş.a.

În metalurgie, duritatea unui metal sau al unui aliaj este definită ca rezistenţa locală a acestuia la pătrunderea unui corp mai dur, încercarea realizându-se cu “etaloane” specifice: bilă de oţel sau de diamant; caracteristica astfel determinată se numeşte duritatea Brinell, respectiv duritatea Rockwell; în funcţie de metoda de încercare utilizată metalele se pot caracteriza din punct de vedere a durităţii Vickers sau Shore.

11

UN EXEMPLU: DETERMINAREA DURITĂŢII BRINNEL

Foto 1: aparatul cu care se determină duritatea BRINNEL.

Foto 2: dispozitivul cu bila de oţel care pătrunde în probă.

12

4.DURITATEA

scara durităţilor după MOHS

0

2

4

6

8

10

12

talc

ghips

calci

ta

fluor

ina

apati

ta

felds

pat

cuar

t

topa

z

corin

don

diam

ant

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Ag Al Au Ba Be Ca Co Cr Cu Fe Ir K Li Mg Mn Mo Na Ni Os Pb Sn Ta Ti W Zn

du

rita

te M

OH

S

13

5.TENACITATEA ŞI 6. FLUAJUL

Tenacitatea este proprietatea metalelor de a rezista mai mult timp la diferite eforturi, deformându-se mult înainte de rupere.

Cea mai mare tenacitate, sau rezistenţă la rupere, revine în ordine descrescândă metalelor: W, Mo, Ta, Zr, Nb, 'Ti, Th, Co, Ni, Pd, Fe, Cu, Ag, Au, Al etc., iar cea mai mică tenacitate o au Bi, Tl, Pb, In, Ga şi Sn.

Sudabilitatea oţelurilor depinde mult de tenacitatea acestora.

Fluajul este proprietatea metalelor de a se deforma lent şi continuu în timp, sub acţiunea unei sarcini constante.

14

Factorii care determină proprietăţile mecanice ale metalelor: structura cristalină

Se cunosc 3 tipuri diferite de reţele metalice: 1. Cubică cu feţe centrate (Cu, Pd, Ag, Ir, Pt,Au, etc.) 2. Cubică centrată (V, Cr, Fe, Nb, Ta,W etc.) 3. Hexagonal compactă (Zn, Cd etc.)În timpul deformărilor mecanice, atomii care constituie reţeaua metalică îşi

schimbă locul în raport unii cu alţii, dar rămân legaţi prin norul de elec-troni comuni al benzilor de valenţă. Deformările sunt datorate alune-cărilor anumitor planuri de atomi faţă de planuri similare paralele. Astfel, caracterul reţelei nu se schimbă şi forţele de coeziune se menţin.

15

Proprietăţile mecanice ale metalelor şi ale aliajelor acestora determină domeniul de utilizare:

Oţeluri: construcţii metalice, resorturi, cuţite, burghie, vase de bucătărie etc.

Fontă: calorifere,sobe,piese de maşini, plite, ceaune etc.

Alamă: piese de maşini, ventile, piuliţe, bucşe etc. Bronz: roţi dinţate, lagăre, sărme, supape, statui,

clopote, robinete, monede etc. Duraluminiu: avioane, automobile, nave, biciclete etc.

sfârşit