1. Ce reprezintă diagrama de echilibru?

- Diagrama de echilibru reprezintă interpretarea grafică a stării şi structurilor aliajelor în dependenţă de temperatură şi compoziţie. Din diagramă putem afla temperaturile de topire şi de transformări fizice pentru orice aliaj din sistemul dat, compoziţia şi raportul cantitativ între fazele aliajului la temperatura dată.

2. Caracterizaţi fierul şi carbonul.

- Fierul este un material plastic cu temperatura de topire 1539 oC. Sunt cunoscute 2 modificări polimorfice ale fierului: cub cu volum centrat (C.V.C.) si cub cu fetele centrate (C.F.C.). La temperaturi mai joase de 768 oC fierul are construcţia cristalină C.V.C. şi este fieromagnetic. Această modificare este numită fierul-α. În intervalul 768-910 oC fierul are aceeaşi reţea cristalină dar este lipsit de magnetism, este nemagnetic – această modificare a fierul se numeşte fierul – β. La temperatura de 510 oC fierul – β se transformă în fierul cu reţeaua cristalină sub forma de cub cu feţe centrate şi este numit fierul-γ. În sfirşit la temperatura de 1932 oC fierul-γ trece din nou în cub cu volum centrat. Această modificare numită fier– δ există pînă la temperatura de topire.

- Carbonul există în natură în 2 modificări: ca grafit şi ca diamant. Grafitul are reţeaua cristalină hexagonală cu legături interatomice puternice în straturi şi foarte slabe între aceste straturi. Temperatura de topire a grafitului e de ≈ 5000 oC. Diamantul prezintă o structură simetrică cubică cu forţele de acţiune interatomice foarte înalte. Această structură se obţine în condiţii specifice de presiune şi temperatură înaltă.

3. Ce este ferita, austenita, cementita, perlita si lediburita?

- Ferita este soluţia solidă a carbonului în modificările de fier α, β, δ. Valorile maxime ale carbonului în ferită sunt la 727 oC – 0,02 % , iar la temperatura de cameră -0,006 %.

- Austenita este solutia solidă a carbonului în fier-γ. Cantitatea maximă a carbonului dizolvat în fier-γ este de 2,14 % la 1047 oC.

- Cementita este soluţia care se formează în rezultatul interacţiunii fierului cu carbonul la 6,67 % C, şi are o compoziţie chimică cu formula Fe3C. Cementita se caracterizează prin legături puternice între atomii de fier şi carbon, şi prin duritatea înaltă. Totodată, cimentita este o substantă energetică instabilă, care la anumite condiţii se descompune cu formarea carbonului liber sub formă de grafit.

- Perlita este un amestec care se formează dintr-un ameste mecanic format din ferită şi cementită la răcirea austenitei. Acest proces a fost numit reacţie eutectoidă.

- Ledeburita este compusul format din amestecul mecanic de austenită si cementită care au cristalizat concomitent din faza lichidă la răcire.

4. Explicaţi transformarile din diagrama Fe-C.

- Mai sus de linia ACD (linia lichidus) toate aliajele se află în stare lichidă, iar mai jos de AECD (linia solidus) – starea solidă. Transformarile fazice sub linia solidus poartă denumirea de recristalizare sau cristalizarea secundară, ele sunt motivate de transformări polimorfice ale fierului.

- Linia AC indica temperaturile de formare a austenitei din topitură, linia CD – de formare a cementitei din faza lichidei.

- Linia AE este locul finisării de formare a austenitei. Pe linia GS începe şi pe GP se termină formarea feritei din austenită, iar mai jos de linia ES surplusul de carbon părăseşte austenita şi formează cementită, numită secundară.

- Linia PQ reprezintă variaţia solubilităţii carbonului în fier-α, mai jos de ea surplusul de carbon din nou formează cu fierul cementită, numită deja terţnară.Un rol deosebit în diagrama Fe-C aparţine punctelor C şi S şi liniilor ECF şi PSK.

- In punctul C (4,3 %, 1147 oC ) şi pe linia ECF, la răcire din faza lichidă concomitent cristalizează 2 faze: austenita şi cementita.

Un proces analogic dar in stare solida, are loc in punctul S (0,8 % C, 727 oC) si pe linia PSK: la racirea din austenită se produce un amestec mecanic format din ferită şi cementită.5. Fonte albe: structura, proprietatile, utilizarea.

- Fontele prezentate in diagrama de echilibru se numesc fonte albe.Continutul de carbon in ele in exces fata de oteluri se gaseste sub forma de cementita. Din cauza duritatii si fragilitatii ridicate ale cementitei si lediburitei prezente in structura fontei albe, utilizarea ei la producerea articolelor este limitata. Fonta alba se foloseste la confectionarea pieselor ce functioneaza la uzarea prin frecare sau compresiune: cilindri de laminor, tavalugi pentru mori, roti de vagoane, axe cu came pentru ardere interna si altele.

6. Fonte cenusii: fabricarea, structura, proprietatile, simbolizarea, utilizarea.

- Fontele cenuşii în dependenţă de structura bazei metalice pot fi: feritice, feritico-perlitice, perlitice. Fontele cenuşii se obţin în baza de cristalizare a fontei brute cu viteza mică de răcire şi adaosul de topitură, ca modificator, circa 2 % Si. Din fontele cenuşii se confecţionează prin turnare piese masive: batiuri ale maşinilor unelte, bucşe de antifricţiune, corpuri de mecanisme, pistoane, cilindri.

7. Fonte maleabile: obţinerea, structura, proprietăţile, simbolizarea şi utilizarea.

- Fontele maleabile se obţin prin recoacerea fontei albe la temperatura de 950 oC în decurs de cîteva zile. Forma mai compactă a grafitului în fonta maleabilă aduce la creşterea considerabilă a limitei de rezistentă la tracţiune, totodată, se măreşte şi plasticitatea în comparaţie cu fontele cenuşii.

- Proprietaţile mecanice superioare ale fontelor maleabile au facut posibilul utilizarea lor pentru executarea unor piese de mare importanţă: cartere de reductoare, punţi-spate pentru autovehicule, bucşe, cîrlige.

8. Fonte nodulare: obţinerea, structura, proprietătile, simbolizarea şi utilizarea.

- Fontele nodulare se obţin prin modificarea fontelor eutectice si hipereutectice cu cantităţi mici de magneziu (pina la 0,07 ... 0,1 %) sau ceriu (0,02...0,04 %). Prin influenţa modificatorilor grafitul obţine formă sferoidală (nodulară) , iar proprietaţile mecanice ale fontelor nodulare se apropie de proprietăţile oţelului turnat, păstrînd avantajele specifice fontelor. Fontele nodulare sunt utilizate pentru fabricarea arborilor de motoare, pieselor pentru prese, tractoare, pompe, maşini electrice.

9. Ce se numeşte fonta, oţel-carbon?

- Fonta este aliajul fierului cu carbonul ,care conţine între 2,06% si 4,3% carbon ,iar oţelul ,aliajul fierului cu carbonul care conţine sub 2,06% carbon. În afară de fier şi carbon,atît fontele cît şi oţelurile ,mai conţin, în cantităţi mici ,şi alte elemente siliciu ,mangan, sulf, fosfor(numite elemente însoţitoare)-care nu au putut fi complet îndepărtate în procesul de elaborare sau care au fost introduse în mod voit ,pentru a le conferi anumite proprietăţi (elemente de aliere).

- Oţelurile-carbon sunt oţelurile care,în afară de fier,carbon şi elemente însoţitoare(mangan ,siliciu ,sulf , fosfor),mai conţine şi alte elemente însoţitoare (introduse în mod voit).

10. Clasificarea oţelurilor-carbon.

- In funcţie de destinaţie ,se deosebesc:

- oţeluri-carbon pentru construcţii;

- oţeluri-carbon obişnuite

- oţeluri-carbon de calitate

- oţeluri-carbon pentru scule;

11. Oţelurile –carbon de uz general: structura, simbolizarea, utilizarea.

- Oţelurile –carbon de uz general conform GOST 380-88, se împart dupa destinaţie şi după proprietăţile garantate , în 3 grupe : A-livrate după proprietăţile mecanice, B-livrate dupa compoziţia chimică, C-după proprietăţile mecanice şi compoziţie chimică.

- Ele conţin: sulf-0,055...0,06 %, fosfor-0,045....0,08 %.

- Notarea acestui grup comform GOST 380-88, se face cu literele CT.,urmate de cifrele 0,1,2,3,4,5,6.Aceste nu reprezintă nimic decît numărul ordinar ,avînd în creştere proprietăţile mecanice şi cantitatea carbonului.

- Aceste oţeluri se folosesc ca elemente de consrucţii metalice : plăci metalice de fundaţie, parapete de scări ,balustrade ,plase de armatură în construcţii beton armat ,ferme, rame, şine etc.

12. Oţelurile –carbon de calitate: structura, simbolizarea, utilizarea.

- Oţelurile –carbon de calitate pentru construcţii (simbol OLC 10…OLC 60)sunt oţeluri elaborate mai îngrijit cărora li se garantează atît caracteristicile chimice cît şi compoziţia chimică.Se folosesc cu tratament termic sau termochimic în construcţii de maşini (pentru piesele care lucrează în condiţii mecanice grele).

13. Oţelurile-carbon pentru scule:structura, simbolizarea, utilizarea.

- Oţelurile-carbon pentru scule(simbol OSC 7…OSC 13)sunt oţeluri carbon superioare cărora li se garantează caracteristicile mecanice , compoziţia chimică şi structură . Sunt destinate executării sculelor de lăcătuşerie ,de tîmplărie , a ferăstrăelor, a dălţilor etc. (adică a sculelor care prelucrează metalele mai puţin dure ,lemnul şi materialele plastice etc.).

14. Oţelurile-carbon pentru prelucrarea la maşini-unelte automate: simbolizarea şi utilizarea.

- Oţelurile-carbon pentru prelucrarea la maşini-unelte automate au o cantitate ridicată de sulf şi fosfor pentru majorarea fragilităţii aşchiei. Ele se notează cu GOST 1414-75 prin litera A, urmată de cifra care indică conţinutul mediu de carbon în sutimi de procente: A12, A20, A30, A40. Conform STAS 1350-89 oţelurile pentru prelucrarea la maşini-unelte automate se notează cu literele AUT urmate de două cifre, ce indică conţinutul mediu de carbon în sutimi de procente: AUT 40, AUT 50 etc.

......................................................................................................................................................................

1. Ce este tratamentul termic şi ce modalităţi de tratament termic cunoaşteţi ?Tratamentul termic constituie totalitatea operaţiunilor de încălzire şi răcire a probelor metalice conform unui regim determinat, în scopul schimbării structurii microscopicepentru a le comunica diverse proprietăţi: rezistenţă la rupere, duritate, rezistenţă la uzură, prelucrabilitate etc.

Tratamentul termic poate fi prealabil şi final.Tratamentul termic final determină proprietăţile suprafeţelor de

muncă ale pieselor finite. Variaţia proprietăţilor oţelurilor după tratamentul termic este determinată de schimjbarea structurii microscopice.2. Care aliaje se călesc ?Pot fi supuse călirii numai metalele şi aliajele ce suportă transformări de fază în starea solidă.3. Ce reprezintă călire şi revenire ?Călirea reprezintă tratamentul termic care determină trecerea de la o structură de echilibru la o structură de neechilibru, realizat prin încălzirea însoţită de o transformarede fază în stare solidă, urmată de răcire bruscă.Revenirea este procesul de finalizare a tratamentului termic în care piesele capătă proprietăţi necesare.4. Cum se alege temperatura de călire ?Temperatura la încălzire pentru călire se determină pentru oţelurile hipereutectoide din corelaţia că temperatura de călire este la nivelul liniei GS + 30...50 oC , iar pentru cele eutectoide şi hipoeutectoide cu 30...50 oC mai sus de linia PSK din diagrama de mai sus.5. Structura oţelurilor după călire ?

6. Caracteristica perlitei, sorbitei şi troostitei .Perlita este un amestec mai grosolan şi are duritatea în limitele 180...250 daN/mm2 . Sorbita este mai dispersă decît perlita şi are duritate de la 250 pînă la 350 daN/mm2. Troostita este cea mai densă structură cu densitatea de 350...450 daN/mm2.7. Care este viteza critică de călire ?

8. Ce reprezintă martensită ?Martensită este o soluţie supra saturată a carbonului în fierul cu volum centrat cu reţea tetragonală

9. Menirea şi tipurile revenirii.Revenirea se efectuiază după călire, în scopul aducerii materialului într-o stare mai apropiată de starea de echilibru. Revenirea constă în încalzirea sub punctul critic urmată de răcire la temperatură normală. După temperatura de încălzire, se deosebesc trei categorii de tratamente termice de revenire: joasă, medie şi înaltă.10. Modalităţile de determinare a durităţii.Există cîteva metode de determinare a durităţii (prin penetrare, zgîriere ş.a). Mai fregvente în practică sunt metodele de adîncire a penetratorului la presele TŞ (cu bilă-metoda Brinell) şi TC (cu con-metoda Rockwel)

11. Ce este duritatea ?Se numeşte duritate proprietatea oricărui material, corp fizic de a opune rezistenţă la pătrunderea în suprafeţele lor unui corp din exterior, mai dur şi nedeformabil.12. Metoda Brinell: caracteristica, metodica, notarea.Prin această metodă se determină rezistenţa pe care o opune un material la pătrunderea în el a unei bile din oţel călit dediametrul D sub acţuinea unei sarcini constante P care acţionează un timp dat. Diametrul bilei se alege în funcţie de grosimea materialului. Bilele folosite în practică au diametrele de:10; 5 şi 2,5 mm. Alegerea sarcinii P se face în funcţie de natura materialului prin corelaţia P=kD2. Constanta k poate avea valoarea de: 30; 10; 2,5; Duritatea Brinell se notează HB şi este egală cu raportul dintre sarcina aplicată P şi aria amprentei sferice F, lăsate de bilă în daN/mm2.13. Metoda Rockwel: caracteristica, metodica, notarea.În această metodă se utilizează un penetrator de diamant de formă conică cu unghiul la vîrf de 120 o sau o bilă din oţel călit cu diametrul de 1,588 mm. Metoda Rockwel este utilizată pentru determinarea durităţii materialelor plastice precum şi a celor dure.Duritatea Rockwel se notează HR iar valoarea numerică a ei este invers proporţională cu mărimea adîncirii penetratorului. Drept valoare a unei unităţi de duritate este deplasarea penetratorului la 0,002 mm, prin urmare unităţi de măsură a durităţii după Rockwel sunt unităţi convenţionale. În funcţie de corpul de pătrundere şi valoarea sarcinii P sâexistă trei tipuri de încercări şi notări ale durităţii Rockwel: HRA, HRB şi HRC.14. Cum infulienţează viteza de răcire asupra durităţii ?

Cu cît viteza de răcire este mai mare cu atît duritatea este mai înaltă, adică la viteze mari de răcire se duritatea materialului este mare insa cu un grad foarte inalt de fragilitate, pecînd la viteză de răcire mică materialul este mai puţin dur şi mai elastic.