Download - SIM Indrumar Laborator

Transcript

DORU CIUCESCU

MIRELA GHEORGHIAN

TIINA I INGINERIA MATERIALELOR(NDRUMAR DE LABORATOR)

EDITURA DIDACTIC I PEDAGOGIC R.A. BUCURETI 2009

Copyright 2009 Toate drepturile acestei ediii sunt rezervate Editurii Didactice i Pedagogice R.A. Bucureti

Descrierea CIP a Bibliotecii Naionale tiina i ingineria materialelor (ndrumar de laborator) / Doru Ciucescu, Mirela Gheorghian Editura Didactic i Pedagogic Bucureti R.A. 2009 105 p.; 24 cm Bibliografie ISBN 978-973-30-2545-0

Coordonarea lucrrii: prof.univ. dr. ing. Doru Ciucescu Contribuia autorilor este urmtoarea: prof.univ. dr. ing. Doru Ciucescu 85% ef lucr. dr. ing. Mirela Gheorghian 15% (lucrarea de laborator nr. 1 i anexa 2)

Refereni tiinifici: prof.univ. dr. ing. Constantin Dumitrescu prof.univ. dr. ing. Alexandru Traian Dumitrescu

CUVNT NAINTEProgresele nregistrate n industrie sunt legate, de cele mai multe ori, de rezultatele cercetrii ale fizicii corpului solid, de crearea unor noi grupe de materiale, de o mbuntire a proprietilor materialelor deja existente. De asemenea, se pune problema alegerii optime a materialelor conform principiului obinerii maximului de performane tehnice cu minimum de cheltuieli. Un rol deosebit n acest progres este jucat de mijloacele de investigaie, care s evidenieze ct mai veridic structura i proprietile materialelor analizate. n contextul mondializrii economiei, tot mai multe materiale metalice indigene vor fi nlocuite cu materiale din import i invers. Pentru uurarea alegerii i utilizrii materialelor metalice, n Romnia s-a trecut treptat la nlocuirea vechilor STAS-uri (STAndard de Stat) cu noile SR EN-uri (Standard Romn conform cu European Norm) sau cu noile standarde ISO (International Standard Organization). Prezenta lucrare vine n sprijinul celor confruntai cu dificilele probleme pe care le ridic studierea structurii i influenei ei asupra proprietilor materialelor. Parcurgerea acestui ndrumar de laborator permite obinerea de ctre studeni a urmtoarelor competene: -s pregteasc probele metalografice; -s analizeze macroscopic materiale pe suprafee pregtite i nepregtite; -s analizeze microscopic oelurile, fontele, cuprul i aliajelor sale, aluminiul i aliajele sale; -s analizeze o diagram de echilibru. n acest sens, lucrarea de fa este structurat pe urmtoarele lucrri de laborator: 1. Pregtirea probelor metalografice 2. Analiza macroscopic a materialelor metalice 3. Studiul microscopic al oelurilor la echilibru 4. Studiul microscopic al fontelor la echilibru 5. Studiul microscopic al cuprului i aliajelor pe baz de cupru 6. Studiul microscopic al aluminiului i aliajelor pe baz de aluminiu 7. Microscopul metalografic Contieni fiind de complexitatea subiectului tratat, autorii consider orice sugestie i recomandare ca un gestde bunvoin. Autorii

-3-

CUPRINSLucrarea de laborator nr.1. Pregtirea probelor metalografice..........................................5 Lucrarea de laborator nr.2. Analiza macroscopic a materialelor metalice....................13 Lucrarea de laborator nr.3. Studiul microscopic al oelurilor la echilibru.......................17 Lucrarea de laborator nr.4. Studiul microscopic al fontelor la echilibru.........................37 Lucrarea de laborator nr.5. Studiul microscopic al cuprului i aliajelor pe baz de cupru...................................................................49 Lucrarea de laborator nr.6. Studiul microscopic al aluminiului i aliajelor pe baz de aluminiu..............................................................58 Lucrarea de laborator nr.7. Microscopul metalografic....................................................72 Anexa 1. Proprietile mecanice ale materialelor metalice.............................................76 Anexa 2. Structuri caracteristice ale materialelor metalice.............................................99 Bibliografie....................................................................................................................103

-4LUCRAREA DE LABORATOR NR.1 PREGTIREA PROBELOR METALOGRAFICE A. Noiuni introductive Structura are o influen major asupra caracteristicilor mecanice i condiioneaz utilizarea materialelor metalice. n funcie de scara la care este analizat, structura poate fi: -macroscopic (cu ochiul liber sau cu lupa); -microscopic (cu microscopul optic, cu microscopul electronic prin tramsmisie, cu microscopul electronic cu baleiaj); -cristalin (metoda Laue, metoda pudrelor etc.). Proba metalografic este o poriune de material pregtit n vederea analizei macroscopice sau microscopice. n general, obinerea probei metalografice se realizeaz printr-o succesiune de operaii, i anume: 1. alegerea locului de prelevare; 2. prelevarea; 3. obinerea suprafeelor plane; 4. lefuirea; 5. lustruirea; 6. atacul chimic; 7. atacul electrochimic. A.1. Alegerea locului de prelevare Alegerea locului de prelevare are n vedere aceleai considerente, indiferent dac proba este destinat analizei macroscopice sau microscopice. Astfel, la un semifabricat, locul de prelevare se recomand a fi zona axial la care se poate pregti o fa ntr-un plan longitudinal. La piesele cu defecte, locul respectiv trebuie s cuprind defectul. n cazul pieselor turnate, este bine s se aleag mai multe locuri de prelevare, cte unul pentru fiecare zon de solidificare. Pentru piesele tratate termic superficial sau temochimic, este necesar ca locul de prelevare s conin att stratul exterior ct i o poriune din stratul interior adiacent. La mbinrile sudate, locul de prelevare trebuie s cuprind att custura ct i zona de trecere, zona influenat termic. precum i o poriune din metalul de baz. A.2. Prelevarea Prelevarea trebuie s fie astfel efectuat nct s nu produc modificri structurale n material prin nclzire sau prin deformare plastic la rece. De aceea se evit, pe ct posibil, tierea cu flacra oxiacetilenic, care duce la nclzirea materialului metalic, cu excepia cazului cnd piesa sau semifabricatul au dimensiuni mari, la care se recomand ca planul tierii respective s fie la o distan de cel puin 50 mm de suprafaa cea mai apropiat a probei. -De asemenea, se are n vedere faptul c tierea prin forfecare sau dltuire produce o deformare nepermis a materialului metalic. n acest sens, se recoman prelevarea prin tiere fie cu ferstrul manual, fie cu mainile-unelte.

-5Deoarece restul operaiunilor difer uneori n mare msur de la o metod de analiz la alta, ele vor fi prezentate separat. A.a. Operaii specifice pentru pregtirea probelor metalografice macroscopice Analiza macroscopic se realizeaz pe suprafee micrografice (atacate sau neatacate) sau pe suprafee macrografice (de ruptur). n general, suprafee macrografice se pregtesc n cazul aliajelor fierului i modul lor de obinere difer de la o analiz la alta. Cele mai utilizate metode sunt urmtoarele: -metoda cu acizi puternici; -metoda atacului cu sruri de cupru; -metoda amprentei Baumann. A.a.I. Operaii specifice pentru pregtirea probelor metalografice macroscopice necesare metodei atacului cu acizi minerali puternici A.a.I.3. Obinerea suprafeelor plane Suprafaa plan se realizeaz prin pilire, polizare, frezare sau strunjire. Se evit utilizarea discurilor abrazive cu gruni grosolani sau cu scule nepotrivite, care s conduc la o nclzire a probei metalografice. A.a.I.6. Atacul chimic Atacul chimic al suprafeei plane se realizeaz, pentru analizele macroscopice uzuale, cu reactivii din tabelul 1. Lista reactivilor din tabelul 1 nu este exhaustiv. n final, se spal succesiv proba n jet de ap sau alcool. Tabelul 1. Denumirea reactivului Acid clorhidric Acid sulfuric Ap regal Compoziia reactivului (% volumice) 50% HCl 50% H2O 15% H2SO4 concentrat 75% HCl 25% HNO3 Temperatura reactivului (oC) 80 20 60 Durata atacului chimic 1h 12 h 99 min

A.a.II. Operaii specifice pentru pregtirea probelor metalografice macroscopice necesare metodei atacului cu sruri de cupru A.a.II.3. Obinerea suprafeei plane Obinerea suprafeei plane se realizeaz identic ca la aliniatul A.a.I.3.

-6A.a.II.4. lefuirea Uneori, cnd se urmrete neomogenitatea chimic, se utilizeaz i lefuirea, prin frecarea probei metalografice pe hrtie abraziv cu o granulaie din ce n ce mai fin a particulelor din carbur de siliciu. lefuirea se poate realiza manual sau mecanic. n cazul lefuirii manuale, proba execut o micare de du-te-vino. n cazul lefuirii mecanice, hrtia abraziv este fixat pe discuri rotative. Nu se trece la o alt hrtie abraziv dac nu au disprut rizurile de la lefuirea anterioar i fr a spla proba metalografic n jet de ap. De asemenea, se are n vedere ca proba respectiv s fie rotit astfel nct noile rizuri s formeze un unghi de 90o cu rizurile anterioare. n final, proba metalografic se spal n jet de ap pentru a ndeprta complet particulele abrazive care au aderat la suprafaa pregtit pentru analiza macrostructural. A.a.II.6. Atacul chimic Pentru analizele macroscopice uzuale prin metoda atacului cu sruri de cupru se utilizeaz reactivii din tabelul 2. Lista reactivilor din tabelul 2 nu este exhaustiv. n final, se spal proba n jet de ap i apoi n alcool. Tabelul 2. Denumirea reactivului Oberhoffer Compoziia reactivului 1 g clorur cupric 30 g clorur feric 0,5 g clorur stanoas 50 ml acid clorhidric 500 ml ap 5 g clorur cupric 4 g clorur de magneziu 1 ml acid clorhidric 20 ml ap 100 ml alcool etilic 1 g clorur cupric 1,5 2,5 g acid clorhidric 0,5 g acid picric 10 ml ap 100 ml alcool etilic 1,5 g clorur cupric 30 ml acid clorhidric 95 ml ap 30 ml alcool etilic 90 g clorur cupric 12 ml acid clorhidric 100 ml ap Durata atacului 10 20min

Stead

10 20 min

Le Chatelier Dupuy

5 s 3 min

Fry 1

30 s 5 min

Fry 2

30 s 5 min

-7A.a.III. Operaii specifice pentru pregtirea probelor metalografice macroscopice necesare metodei Baumann A.a.III.3. Obinerea suprafeei plane Obinerea suprafeei plane se realizeaz identic ca la aliniatul A.a.I.3. A.a.III.4. lefuirea lefuirea se execut identic ca la aliniatul Aa.II.4. A.a.III.6. Atacul chimic Dac la celelalte dou metode, descrise anterior, atacul chimic al suprafeei probei metalografice se realizeaz prin imersie sau, dac este o suprafa de dimensiuni mari, cu ajutorul unei pensule, n cadrul metodei Baumann atacul chimic are loc prin presarea pe suprafaa lefuit a unei grtii fotografice cu bromur de argint mbibat cu o soluie de 3% acid sulfuric. Durata contactului este de aproximativ un minut, timp n care se are n vedere ca hrtia fotografic s nu gliseze pe suprafaa lefuit. De asemenea, contactul respectiv trebuie s nu permit prezena bulelor de aer. Ulteriro, se spal timp de 10 minute proba metalografic n jet de ap, dup care ea este imersat ntr-o baie de soluie apoas de 20% de tiosulfat de sodiu pe o durat de 10 min prin fixare i, n final, proba respectiv trebuie s fie splat timp de 2 h n jet de ap. A.b. Operaii specifice pentru pregtirea probelor metalografice microscopice Analiza metalografic microscopic se realizeaz, de cele mai multe ori, cu ajutorul: -microscopului optic; -microscopului electronic cu baleiaj; -microscopului electronic cu transmisie. A.b.I. Operaii specifice pentru pregtirea probelor metalografice macroscopice necesare analizei cu microscopul optic A.b.I.3. Obinerea suprafeei plane Obinerea suprafeei plane se realizeaz identic ca la aliniatul A.a.I.3. A.b.I.4. lefuirea lefuirea se execut identic ca la aliniatul Aa.II.4. A.b.I.5. Lustruirea n general, pentru lustruirea probei metalografice optice sunt utilizate urmtoarele metode: -lustruirea cu suspensie de alumin; -lustruirea cu past sau suspensie de diamante;

-lustruirea electrochimic. -8A.b.I.5.1. Lustruirea cu suspensie de alumin Aceast operaie se realizeaz prin frecarea suprafeei probei metalografice de o psl mbibat cu suspensie de alumin pn ce suprafaa respectiv devine lucioas i nu mai prezint rizuri care ar putea jena efectuarea analzei metalografice respective. Suspensia de alumin poart de numirea duratei de decantare. Prepararea suspensiei are loc astfel: -se agit 2 l de ap care conine 100 g de alumin; -se las spre decantare 1/4 h sau 1 h; -se separ lichidul cu suspensie de depunerea corespunztoare duratei de decantare. Lichidul cu suspensia de alumin se numete alumin 1/4 h (dup 1/4 decantare) sau alumin 1 h (dup 1 h de decantare): Alumina 1/4 h este utilizat, n special, la lustruirea probelor metalografice din oel i font, iar alumina 1 h este utilizat pentru aliajele moi ca alamele i bronzurile. Lustruirea se poate face pe maini cu discuri rotative cu ax orizontal sau vertical. Dup lustruire, proba metalografic se spal n jet de ap i se usuc prin tamponare. A.b.I.5.2. Lustruirea cu past de diamant Pasta cu diamant conine pudr de diamant ai crei gruni sunt acoperii cu un liant care se dizolv cu ap sau alcool. Dimensiunea medie a grunilor de diamant este cuprins ntre 0,25 i 14 m. Cu ajutorul unui diluant, pasta de diamant se ntinde pe psla discului rotativ. Dup lustruire, proba metalografic se spal n jet de ap i se usuc n aer cald. A.b.I.5.3. Lustruirea electrolitic Lustruirea electrolitic se bazeaz pe electroliza cu anod solubil. Proba metalografic reprezint anodul solubil iar electrolitul este, n general, pe baz de acid percloric. Suprafaa probei respective devine lucioas numai n cazul metalelor pure sau a soluiilor omogene din punct de vedere chimic. Pentru ca lustruirea electrolitic s se desfoare n bune condiii, este necesar ca suprafaa probei metalografice s fie orizontal, electrolitul s fie concentrat i s nu fe deloc agitat. A.b.I.6. Atacul chimic Atacul chimic are loc, n general, la temperatura ambiant. Reactivii utilizai acioneaz n diferite moduri: -dizolv preferenial sau n totalitate constituienii metalografici; -coloreaz n mod diferit unii constituieni metalografici; -depoziteaz cu vitez variabil unele substane pe suprafaa unor faze n funcie de orientarea grunilor respectivi;

-atac preferenial limita grunilor respectivi. -9O list parial a reactivilor mai des folosii, la care durata atacului este orientativ, este prezentat n tabelul 3. Tabelul 3. Denumirea reactivului Nital Picral Murakami Vilella Compoziia reactivului 2 5 g acid azotic 100 ml etanol 4 g acid picric (cristalizat) 100 ml alcool 10 g ferocianur de potasiu 10 g hidroxid de sodiu 100 ml ap 1 g acid picric 5 ml acid clorhidric 100 ml etanol 20% acid azotic 40% acid clorhidric 40% glicerin 99,5 95% soluie saturat de acid picric 0,5 5% alcalinisulfonat de sodiu Durata atacului chimic 5 s 1 min 15 40 s 30 s 5 min 30 s 2 min Domeniul de utilizare a reactivului Analiza microscopic a structurii oelurilor aliate i nealiate Analiza microscopic a structurii oelurilor aliate i nealiate Punerea n eviden a carburilor n oelurile inoxidabile Analiza microscopic a structurii oelurilor inoxidabile i refractare Analiza microscopic a structurii oelurilor inoxidabile, refractare oeluri cu crom, aliaje ale fierului cu cromul Punerea n eviden a grunilor de austenit de la oelurile clite i revenite, precum i a cementitei la oelurile extramoi Punerea n eviden prin colorarea cementitei sau a carburilor la oelurile nealiate

Ap regal glicerinizat

30 s 5 min

Robin Gartner

30 s 2 min

Le Chtelier Igoski

2 g acid picric (cristalizat) 25 g hidroxid de sodiu 100 ml ap

3 s 10 min la temperatura de fierbere

Pentru a se ntrerupe atacul chimic, se spal n jet de ap proba metalografic dup care se usuc n curent de aer. A.b.I.7. Atacul electrochimic n prezent, pe plan mondial este utilizat o variant a atacului chimic i anume atacul electrochimic, care are un parametru tehnologic suplimentar: curba intensitate potenial electric.

-10Instala ia utilizat este aceeai ca i la lustruirea electrochimic i urmreet aceeai curb intensitate potenial. Reactivii atacului electrolitic sunt prezentai n tabelul m4 fr a epuiza lista complet. Tabelul 4. Denumirea reactivului Soluie apoas de acid oxalic Soluie apoas de 10% acid azotic Soluie apoas de acid cromic Compoziia Durata atacului reactivului electrochimic 100 g de acid oxalic 10 45 s la o 100 ml ap tensiune de 6 V cu catod de oel inoxidabil 100 ml de soluie 25 s la o apoas de 10% de tensiune de 2 V acid azotic cu catod de oel 5 ml de acid acetic inoxidabil 10% anhidrid 15 s 2 min cromic Domeniul de utilizare Analiza microscopic a structurii oelurilor inoxidabile Analiza microscopic a structurii oelurilor i aliajelor care conin foarte mult nichel Punerea n eviden a structurii i a limitelor de gruni la oelurile inoxidabile supraclite

ntreruperea atacului electrochimic se realizeaz prin scoaterea probei metalografice din instalaie i splarea n jet de ap, urmat de o uscare n jet de aer. A.b.II. Operaii specifice pentru pregtirea probelor metalografice macroscopice necesare analizei cu microscopul electronic cu baleiaj (M.E.B.) Aceste operaii sunt urmtoarele: -obinerea suprafeelor plane; -lefuirea; -lustruirea; -atacul chimic sau electrochimic. Tehnica operatorie este identic cu aceea descris n paragraful A.b.I. A.b.III. Operaii specifice pentru pregtirea probelor metalografice macroscopice necesare analizei cu microscopul electronic cu transmisie (M.E.T.) Probele trebuie s fiw foarte nguste pentru a putea fi strbtute de fascicolul de electroni cu diametrul extrem de mic (de exemplu, 50 nm pentru fier i de 200 nm pentru aluminiu). De semenea, ele trebuie s aib dimensiuni reduse, sub form de discuri cu diametrul de 2 3 mm. Aceste probe trebuie s nu se distrug n vid sub aciunea fascicolului de electroni, s nu se ionizeze sau s se ncarce. Probele metalografice sunt urmtoarele: -replici. -directe (din carbon, aur etc.); -indirecte (din colodiu);

-lamele subiri (folii). -11Deoarece operaiile suplimentare pentru pregtirea probelor metalografice necesare analizei cu microscopul electronic cu transmisie (M.E.T.) sunt mult mai diferite de cele descrise anterior pentru analiza microscopic; ele nu sunt descrise n aceast lucrare. B. Modul de lucru Se procedeaz la obinerea probelor metalografice pentru analiza macroscopic i a unei probe pentru analiza microscopic. Modul de lucru este cel descris n cap.A. Pentru fiecare prob se alege reactivul n funcie de materialul respectiv, conform tabelelor 2, 3 i 4 sau conform standardului n vigoare. Pe parcursul lucrrii se are n cedere respectarea normelor i regulilor de protecia muncii.

-12LUCRAREA DE LABORATOR NR.2 ANALIZA MACROSCOPIC A MATERIALELOR METALICE

A.1.2. Analiza suprafeelor pregtite

Modul se obinere a suprafeelor pregtite a fost descris n lucrarea de laborator nr. 1. Prin aceast analiz se pot pune n eviden urmtoarele aspecte ale structurii: -neomogeniti chimice: -segregaii n: -semifabricate; -lingouri: -n ; -n ; -pozitiv n apropierea capului; -negativ la picior; -prezena incluziunilor; -neomogeniti fizice: -fisuri; -poroziti; -sufluri; -neomogeniti de repartiie a constituienilor metalografici: -dup clirea volumic a pieselor mari; -dup clirea superficial; -dup decarburare; -dup tratamente termochimice; -zone structurale la: -lingouri: -zona globulitic; -zona de transcristalizare; -zona influenat termic; -conul de picior; -mbinri sudate cu contact: -solid lichid: -custura; -zona de trecere; -zona influenat termic; -metalul de baz; -solid solid: -zona de legtur; -zona influenat termic (uneori lipsete); -metalul de baz. n cazul metodei amprentei Baumann, segregaia observat se refer la aceea a sulfului. Prezena acestui element duce la formarea pe hrtia fotografic a sulfurii de argint, care are o culoare brun nchis. A.2. Analiza macrofractografic A.2.1. Analiza macrofractografic suprafeelor de rupere cu fisurare rapid -14-

LUCRAREA DE LABORATOR NR. 3 STUDIUL MICROSCOPIC AL OELURILOR LA ECHILIBRU A. Noiuni introductive A.1.1. Diagrama fier - cementit Polimorfismul fierului este proprietatea care face ca aliajele sale s constituie pricipalul material metalic produs pn la orizontul anilor 2050. Curba de solidificare a fierului prezint paliere la temperaturile (Fig. 1): -1538 0 C, la trecerea din starea lichid n Fe (numit i Fe ); -1394 0 C (temperatura Ae4), la trecerea din Fe n Fe; -912 0 C (temperatura Ae3), la trecerea din Fe n Fe; -768 0 C (temperatura Ae2, numit i punctul Curie), la trecerea din starea paramagnetic n starea magnetic.0

C Fier lichid Fe (cc) Fe (cfc)

1538 1394 912 768

Fe (cc)

s Fig. 1 Curba de solidificare a fierului Temperaturile de transformare sunt notate prin litere i cifre astfel: -litera A ( arrt ); -una din literele r ( fr: refroidissement ), c ( fr: chauffage ) sau e ( fr: quilibre ) n cazul rcirii, nclzirii sau, respectiv; la echilibru; -cifrele 0, 1, 2, 3, 4 care definesc diferite tipuri de transformare: -0: transformarea magnetic a cementitei ( F3C ); -1: transformarea eutectoid; -2: punctul Curie; -3: transformarea Fe n Fe i invers; -4: transformarea Fe n Fe (numit i Fe ) i invers. Evoluia sistemului de aliaje binare Fe-C este descris de dou diagrame: -de echilibru metastabil, la care faza bogat n carbon este cementita ( F3C ); -de echilibru stabil, la care faza bogat n carbon este grafitul ( Cg ). -17-

C A ( 1538 0C ) F; f N 1394 F + Aus Aus

0

f+sl

H ( 0,09 % C; 1487 0C ) J ( 0,17 % C; 1487 0C ) B ( 0,51 % C; 1487 0C ) sl E Aus + CemII + Led C sl+ cemI 1148 0C

D

aus + sl

F

Led + CemI CemI 7270C K

F + Aus G 912 P F F + P+ CemIII Q 0,1 0,0218 P + CemII P 0,77 P + CemII + Ledt Ledt %C 4,3 Ledt + CemI L 2,11 6,67 F + CemIII S Aus+CemII Led

Fig.2 Diagrama fier - cementit sl-soluie lichid; F ferit (constituent metalografic); f ferit (faz); Aus-austenit ( constituent metalografic ); aus-austenit (faz); F-ferit; P-perlit ( constituent metalografic ); CemI-cementit primar (constituent metalografic); CemII-cementit secundar (constituent metalografic); CemIII- cementit teriar (constituent metalografic); Led-ledeburit netransformat (constituent metalografic); Ledt- ledeburit transformat (constituent metalografic). Aceste dou tipuri de evoluie nu se produc simultan. Diagrama de echilibru metastabil (fig. 2) se mai numete i diagrama Fe- F3C, deoarece este limitat n stnga, respectiv, n dreapta, de fier i de cementit. n diagram sunt menionate: -numai fazele deasupra liniei lichidus; -constituenii metalografici sub linia solidus. Diagrama de echilibru metastabil descrie transformrile oelurilor i fontelor albe. A.II. Definirea i clasificarea oelurilor Oelurile sunt aliaje ale fierului la care coninutul de carbon nu depete 2,11 % (limita practic este cuprins ntre 1,4 i 1,5 %) i care mai conin elemente nsoitoare permanente (Mn, Si, P, S), inerente procesului de elaborare. Ele constituie principala grup de materiale folosite n industrie pn la nivelul orizontului 2050. -18-

Clasificarea oelurilor se poate face dup urmtoarele criterii: -dup agregatul de elaborare: -oeluri Martin; -oeluri de convertizor; -oeluri de cuptor electric etc.; -dup gradul de dezoxidare: -oeluri necalmate; -oeluri semicalmate; -oeluri calmate; -dup compoziia chimic: -oeluri nealiate: -oeluri nealiate de uz general ; -oeluri nealiate de calitate; -oeluri nealiate speciale; -oeluri aliate: -oeluri aliate de calitate; -oeluri aliate speciale. Definirea i clasificarea mrcilor de oel este dat de Standardul Romn SR EN 10020:1994, Oelurile nealiate sunt acele oeluri la care nu se atinge nici una dintre valorile limit din tabelul 1, n caz contrar ele sunt oeluri aliate. Tabelul 1Elementul prescris Al Aluminiu B Bor Bi Bismut Co Cobalt Cr Crom Cu Cupru La Lantanide (fiecare) Mn Mangan Mo Molibden Nb Niobiu Ni Nichel Pb Plumb Se Seleniu Si Siliciu Te Telur Ti Titan V Vanadiu W Wolfram Zr Zirconiu Altele (cu excepia C, P, S, N) (fiecare) Valoarea limit (% de mas) 0,10 0,008 0,10 0,10 0,30 0,40 0,05 1,65 0,08 0,06 0,30 0,40 0,10 0,50 0,10 0,05 0,10 0,10 0,05 0,05

Clasele de calitate principale ale oelurilor nealiate sunt urmtoarele: -oeluri nealiate de uz general; -oeluri nealiate de calitate; -oeluri nealiate speciale. -19-

Oelurile nealiate sunt acele oeluri la care nu se atinge nici una dintre valorile limit din tabelul 1, n caz contrar ele sunt oeluri aliate. Clasele de calitate principale ale oelurilor nealiate sunt urmtoarele: -oeluri nealiate de uz general; -oeluri nealiate de calitate; -oeluri nealiate speciale. Oelurile nealiate de uz general sunt oelurile produse prin procedee de elaborare obinuite i care nu necesit o tehnologie de fabricaie special. Aceste oeluri ndeplinesc urmtoarele patru condiii: -nu necesit tratament termic (n SR EN 10020:1994 recoacerea sau normalizarea nu sunt privite ca tratamente termice); -caracteristicile prescrise n standardul su sau n specificaia de produs pentru produsele livrate n stare de laminare sau normalizat, corespund valorilor limit din tabelul 2; -nu se prescrie nici o alt condiie de calitate, de exemplu capacitatea de tragere la rece, trefilare, formare la rece, etc; -nu sunt impuse condiii particulare pentru nici un element de aliere, cu excepia manganului i a siliciului. Tabelul 2 Caracteristica prescris Grosime (mm) Rezistena la rupere minim 16 Limita la curgere minim 16 Alungirea la rupere minim 16 Valoarea minim a energiei de 1016 rupere la 200C, pe epruvete ISO cu cresttur n V, prelevate longitudinal Coninutul de carbon maxim Coninutul de fosfor maxim Coninutul de sulf maxim ncercare n conformitate cu EN 2 sau 11 2 sau 11 2 sau 11 45 Valoarea limit 690N/m2 360 N/m2 26% 27J

0,10% 0,045% 0,045%

Oelurile nealiate de calitate sunt oeluri care nu au impuse condiii pentru o comportare precizat la tratament termic sau pentru puritate n ceea ce privete incluziunile nemetalice. Ca urmare a condiiilor n care sunt utilizate, prescripiile privind calitatea acestora sunt mai severe dect cele ale oelurilor de uz general astfel nct, n timpul fabricrii acestor oeluri este necesar o atenie special. Oelurile nealiate de calitate sunt oeluri nealiate, altele dect oelurile nealiate de uz general i oelurile nealiate speciale. Oelurile nealiate speciale au o puritate superioar oelurilor nealiate de calitate, n special n privina incluziunilor nemetalice. n majoritatea cazurilor, aceste oeluri sunt destinate tratamentului termic de clire-revenire sau durificrii superficiale i se caracterizeaz printr-o comportare precizat la astfel de tratamente. Caracteristicile superioare ale acestor oeluri, care satisfac cu exactitate prescripiile, sunt asigurate prin verificarea riguroas a compoziiei chimice, atenie special n fabricaie i controlul procesului. Aceste caracteristici includ limita de curgere i clibilitatea, asociate uneori cu capacitatea de formare la rece, sudabilitatea sau tenacitatea. -20-

Oelurile nealiate speciale satisfac una sau mai multe dintre urmtoarele condiii: -energia de rupere prescris n stare clit i revenit; -adncimea de clire sau duritatea superficial prescris n stare clit, clit i revenit sau clit superficial; -coninuturi sczute de incluziuni nemetalice; -coninuturi maxime de 0,025% de fosfor i de sulf pe produs; -energia de rupere mai mare de 27 J la 500C pe epruvete ISO cu cresttura n V, prelevate longitudinal; -oeluri pentru reactivi nucleari, cu restricii pentru urmtoarele elemente specificate simultan, la analiza chimic pe produs: max 0,10% Cu, max. 0,05% Co, max. 0,05 %V; -oeluri pentru durificare prin precipitare cu coninut de carbon de min. 0,25%, la analiza chimic pe oel lichid i o microstructur ferito-perlitic, coninnd unul sau mai multe elemente de microaliere (de exemplu niobiu, vanadiu), cu concentraii inferioare valorilor limit pentru oeluri aliate. n general, durificarea prin precipitare se realizeaz prin rcire controlat de la temperatura de deformare la cald. Clasele de calitate principale ale oelurilor aliate sunt urmtoarele: -oeluri aliate de calitate; -oeluri aliate speciale. Oelurile aliate de calitate sunt utilizate n aplicaii similare celor ale oelurilor nealiate de calitate, dar realizarea caracteristicilor prescrise necesit adaosul de elemente de aliere peste valorile limit din tabelul 1. n general, oelurile aliatede calitate nu sunt destinate tratamentului termic de clire-revenire sau de clire superficial. Aceste oeluri se pot clasifica astfel: -oeluri de construcie cu granulaie fin sudabile, incluznd oelurile pentru recipiente sub presiune, altele dect oelurile aliate pentru produsele plate laminate la rece sau la cald i care satisfac toate condiiile urmtoare: -limita de curgere minim prescris mai mic de 380 N/mm 2 pentru grosimi de max.16 mm; -valori prescrise ale energiei la rupere de min. 27 J la 50 0C, pe epruvete ISO cu cresttur n V, prelevate longitudinal; -oeluri pentru electrotehnic coninnd ca elemente de aliere siliciu sau siliciu i aluminiu, n scopul satisfacerii prescripiilor referitoare la pierderile magnetice sau la valori minime pentru inducia magnetic, polarizare sau permeabilitate; -oeluri aliate pentru ine, pentru palplane , pentru armturi de min; -oeluri aliate pentru produse plate laminate la rece sau la cald pentru utilizri la care intervin deformri la rece severe, altele dect oelurile pentru recipientele sub presiune i evi( vezi mai sus), care conin elemente chimice de finisare a granulaiei, precum borul, niobul, titanul i/sau zirconiul, precum i oelurile bifazice( care au o structur preponderent feritic, cu 10 pn la 35% martensit n formaiuni mici uniform dispersate); -oeluri aliate la care singurul element de aliere prescris este cuprul. Oelurile aliate speciale sunt caracterizate prin verificarea riguroas a compoziiei chimice prin condiii speciale de fabricaie i de control, care s asigure caracteristici superioare n limite nguste de control. Aceste oeluri se clasific astfel: -oeluri inoxidabile, care conin maxim 1,2% carbon, minim 10,5% crom i care se mpart n dou categorii n funcie de coninutul de nichel: -Ni< 2,5 %; -Ni 2,5%; -oeluri rapide, care conin, pe lng alte elemente, cel puin dou dintre urmtoarele trei elemente: molibden, wolfram, vanadiu, n coninut nsumat de min. 0,6% carbon i pn la 6% crom; -alte oeluri aliate speciale.

-21-

A.III. Structura oelurilor recoapte A.III.1 Structura oelurilor nealiate recoapte Formarea structurii oelurilor nealiate recoapte se explic prin referire la diagrama de echilibru al fazelor Fe-Fe3C i, cu totul excepional, la diagrama de echilibru al fazelor Fe-grafit. Fazele principale ale oelurilor nealiate recoapte sunt ferita (ferita ), ferita , austenita i cementita. Ferita (ferita ) este o soluie solid interstiial de carbon n fier 0 . Solubilitatea maxim a carbonului este de 0,0218% la 727 C. Reeaua cristalin a feritei este cubic cu volum centrat. Ferita este o soluie solid interstiial de carbon n fier . Solubilitatea maxim a carbonului este de 0,09% la 14950C. Reeaua cristalin a feritei este cubic cu volum centrat. Austenita este o soluie solid interstiial de carbon n fier . Solubilitatea maxim a carbonului este de 2,11 la 11480C. Reeaua cristalin a austenitei este cubic cu fee centrate. Cementita (Fe3C) este un compus interstiial cu reea ortorombic ce corespunde unui coninut de 6,67% de carbon. Este o carbur metastabil i are tendina de a se descompune n condiii speciale, conform reaciei: Fe3C rcire. Constituenii metalografici principali ai oelurilor nealiate recoapte sunt ferita (ferita ), ferita , austenita, cementita i perlita.. Perlita este un agregat eutectoid obinut prin transformarea izoterm la 7270C a astenitei, conform relaiei: 7270C As ( austenita ) (2) FP

3 Fe + Cg (grafit)

(1)

Cementita poate fi primar, secundar sau teriar, dup ordinea apariiei la

(

ferita

)

+

Cem

II

(cementita

secundar)

P ( perlita ) Coninutul procentual de mas a celor dou faze componente ale perlitei se poate calcula astfel:masa feritei 6,67 0,77 100 = 100 = 89 % masa perlitei 6,67 0,0218 masa cementitei 0,77 0,0218 %Cem II = 100 = 100 = 11 % masa perlitei 6,67 0,0218 %F =

(3)

n general, perlita este format din lamele alternante de ferit i cementit. Cementita apare prin difuzie la limitele grunilor de austenit, fr a avea relaie cristalografic cu faza din care s-a format. Prin tratament termic direct sau plecnd de la perlita lamelar, se poate obine perlit globular, format din cementit globular ntro matrice feritic.

-22Unele caracteristici mecanice ale celor trei constitueni metalografici sunt prezentate n tabelul 3. Tabelul 3 Constituentul Rm Ar H metalografic (daN/mm2) (%) (HB) Ferit 30 40 80 Cementit 4 0 800 Perlit 55-110 25-10 185-250 Parametrii microstructurali principali, care influeneaz caracteristicile mecanice ale oelurilor ferito-perlitice, sunt mrimea grunilor de ferit (d) i distana interlamelar la perlit (). Datorit schimbrii raportului dintre masa feritei i a perlitei, primul parametru este preponderent pn la un coninut de 0,4-0,5% C, iar al doilea pentru coninuturi superioare. Influena celor doi parametri microstructurali asupra limitei elastice (Re) i a temperaturii de tranziie fragil-ductil ( TK3,5) este redat n tabelul 4. Tabelul 4 Parametrul microstructural Re TK3,5 d Structura oelurilor nealiate recoapte la temperatura ambiant este tabelul 5. Tabelul 5 Coninutul de carbon Structura ( constituieni metalografici ) 0 < %C < 0,001 ferit primar ( proeutectoid ) 0,001 < %C < 0,021 ferit primar ( proeutectoid ) + cementit teriar 0,021< %C < 0,77 ferit primar ( proeutectoid ) + cementit teriar + perlit %C = 0,77 perlit 0,77 < %C < 2,11 perlit + cementit secundar ( proeutectoid ) dat n

Influena cementitei teriare, prezent n oelurile nealiate cu coninut de carbon cuprins ntre 0,0218 i 0,77 %, este att de insignifiant nct se neglijeaz prezena ei n diagramele de echilibru termodinamic al fazelor. A.III.2. Structura oelurilor aliate recoapte Prin apariia oelurilor aliate s-a ameliorat clibilitatea (n cazul oelurilor de mbuntire), a fost extins domeniul temperaturilor de utilizare pn la valori extreme (n cazul oelurilor refractare, criogenice) i s-a permis utilizarea lor n medii agresive (n cazul oelurilor inoxidabile).

-23Influena elementelor de aliere asupra structurii la echilibru i a transformrilor, se manifest, n special, pe trei direcii: - modificri ale transformrilor eutectice i eutectoide (mecanism, temperatur, concentraie); - modificri ale suprafeei domeniilor de existen ale feritei sau austenitei (elemente alfagene sau gamagene); - modificri ale naturii carburilor n echilibru (elemente carburigene sau necarburigene). Cele mai simple oeluri aliate sunt aliaje ternare, a cror diagram de echilibru termodinamic al fazelor este foarte dificil de realizat. n astfel de cazuri, pentru studiul structurii se utilizeaz seciuni ternare izoterme sau, de cele mai multe ori, seciuni pseudobinare, la care coninutul unui component este constant. n cazul aliajelor complexe, cu mai mult de un element de aliere, nu exist diagrame de echilibru termodinamic al fazelor. Totui, prin gruparea elementelor de aliere cu influen identic se pot realiza diagrame mai simple pentru aproximarea structurii unor anumite oeluri. Influena elementelor de aliere asupra domeniului austenitic se poate aproxima prin proiectarea unei seciuni pseudobinare asupra planului Fe-C. Astfel de proiecii s-au realizat pentru diferite elemente gamagene (Mn, Ni) sau alfagene (Cr, Si, Mo). Aceste seciuni pseudobinare proiectate pe planul Fe-C sunt instrumente deosebit de utile pentru studiul: - oelurilor care urmeaz s fie supuse unui tratament termic de clire, care implic o nclzire n domeniul austenitic; - oelurile inoxidabile monofazice feritice sau austenitice. Un alt aspect important al structurii oelurilor aliate este prezena carburilor aliate. Elemente de aliere (Ea) ca de exemplu manganul, cromul, molibdenul, wolframul, vanadiul, titanul i niobiul sunt carburigene, iar siliciul, aluminiul, cuprul, nichelul i cobaltul nu sunt carburigene. Carburile aliate se pot clasifica n dou tipuri: - cementite aliate, cu formula (FeEa)3C pstrnd reeaua cristalin ortorombic a cementitei; - carburi speciale, cu formula (FeEa)mCn de diferite tipuri (Ea23C6 ; Ea6C; Ea2C; Ea7C3; EaC etc.) Manganul formeaz numai cementite aliate. Cromul, molibdenul si wolframul formeaz att cementite aliate ct i carburi. Vanadiul, titanul, niobiul, zirconiul formeaz cu precdere carburi speciale. Influena elementelor de aliere asupra caracteristicilor mecanice ale oelurilor aliate recoapte depinde de raportul lor de repartiie ntre carburi i ferit la temperatura ambiant (EaC / EaF). Astfel, dac fosforul, siliciul, aluminiul, cuprul, nichelul i cobaltul au un raport de repartiie nul, celelalte elemente au acest raport tot mai mare, n funcie direct cu afinitatea lor fa de carbon. Prezena elementelor de aliere solubile n ferit influeneaz pe mai multe planuri comportamentul oelurilor aliate recoapte. n primul rnd, punerea n soluie a elementelor de aliere are ca efect o cretere a limitei elastice (R e) i a temperaturii de tranziie fragil-ductil (TK3,5). n al doilea rnd, elementele gamagene cobornd punctul critic A3 conduc la o micorare a mrimii gruntelui de ferit, mbuntind limita elastic i reziliena, iar elementele alfagene avnd efect invers.

-24n al treilea rnd, elementele de aliere formnd carburi fragile la limitele grunilor cristalini fragilizeaz oelul. n acelai timp, este de menionat faptul c anumite elemente chimice, cum este manganul, diminueaz susceptibilitatea la fragilizare n urma deformrii plastice la rece (ecruisarea). Aceast influen se datoreaz faptului c manganul, micornd solubilitatea azotului la temperatura de 585 0C de la 0,1 % la 0,05 % i a carbonului la temperatura de 727 0C de la 0,0218 % la 0,001 %, provoac un consum deosebit de important de carbon i de azot sub form de carburi, respectiv sub form de nitruri ce se depun la limita grunilor cristalini ai fazei mam nc din timpul solidificrii, astfel c, pe parcursul deformrii plastice, probabilitatea formrii de carburi i nitruri n jurul inimei dislocaiei este mult mai mic, iar blocarea dislocaiei i, implicit, ecruisarea sunt diminuate. Spre deosebire de cazul feritei, prezena elementelor de aliere nu are o influen att de variat asupra carburilor. Este de menionat doar faptul c elementele de aliere gamagene, cobornd temperatura transformrii eutectoide, permit o diminuare a grosimii lamelelor de cementit aliat din perlit i, n consecin, o mbuntire a limitei elastice. Elementele gamagene nichel, mangan i carbon au o influen pozitiv asupra rezistenei mecanice, dar micoreaz sudabilitatea. Atunci cnd sudabilitatea este important, se poate mri rezistena mecanic prin microalierea cu niobiu, titan i vanadiu, care formeaz carburi foarte fine i dispersate. Aceste carburi devin obstacole att de importante n calea deplasrii dislocaiilor pe parcursul deformrii plastice, nct se poate micora coninutul de carbon n oelurile respective, aa cum este cazul oelurilor microaliate cu dispersoizi. A.IV. Simbolizarea oelurilor Sistemele de simbolizare pentru oeluri sunt urmtoarele: -simbolizarea numeric -simbolizarea alfanumeric: - grupa 1 (n funcie de utilizare i caracteristici mecanice sau fizice) - grupa 2 (n funcie de compoziia chimic) Simbolizarea numeric a oelurilor este dat de Standardul Romn SR EN 10027-2:96. Structura simbolizrilor numerice este urmtoarea: 1 XX XX(XX) n care: 1 este numrul grupei de material (1 = oel, cifrele de la 2 la 9 pot fi alocate altor materiale); XX este numrul grupei de oel XX(XX) este numrul de ordine(cifrele indicate ntre paranteze sunt rezervate pentru o eventual viitoare extindere). Simbolizarea alfanumeric este dat de Standardul Romn SR EN 10027-1:96 i, pentru grupa 1, cuprinde: a) unul dintre simbolurile principale: S = oeluri de construcie (inclusiv oelurile cu granulaie fin); P = oeluri pentru recipiente sub presiune; L = oeluri pentru evi de conducte;

E = oeluri pentru construcii mecanice; -25urmat de un numr care reprezint valoarea minim specific a limitei de curgere( se refer la limita de curgere convenionat superioar ReH sau inferioar ReL sau limita de curgere convenional Rp sau limita de extensie convenional Rt conform condiiilor cuprinse n standardul corespunztor de produs) n N/mm2; b) simbolul B = oeluri pentru beton armat, urmat de un numr care reprezint valoarea caracteristic a limitei de curgere (vezi mai sus) n N/mm2; c)simbolul Y = oeluri pentru beton precomprimat, urmat de un numr care reprezint valoarea minim specific a rezistenei la traciune, n N/mm2. d) simbolul R = oeluri pentru sau sub form de ine, urmat de un numr care reprezint valoarea minim specificat a rezistenei la traciune, n N/mm2; e) simbolul H = produse plate laminate la rece din oeluri cu rezisten ridicat pentru ambutisare la rece, urmat de un numr care reprezint valoarea minim specificat a limitei de curgere n N/mm2 sau, atunci cnd este precizat numai rezistena la traciune, litera T urmat de un numr care reprezint rezistena minim specific n N/mm2 ; f) simbolul D = produse plate pentru formare la rece (cu excepia celor de la pct. e), urmat de una din urmtoarele litere: 1) C, pentru produse laminate la rece; 2) D, pentru produse laminate la cald pentru formarea la rece; 3) X, pentru produse a cror stare de laminare nu este indicat i prin dou simboluri care caracterizez oelul i sunt atribuite de ctre organismul responsabil; g) simbolul T= tabl neagr, tabl stanat, tabl cromat (oeluri pentru ambalaje) urmat de: 1) pentru produsele simple laminate: litera H, urmat de un numr care reprezint valoarea medie specificat a duritii Rockwell HR 30Tm; 2) pentru produsele dublu laminate: un numr care reprezint valoarea nominal specificat a limitei de curgere n N/mm2 ; f) simbolul M= oeluri pentru electrotehnic urmat de: 1) un numr reprezint de 100 ori pierderile totale specifice, exprimate n W/kg, corespunztoare grosimii nominale a produsului, pentru o inducie magnetic la 50 Hz de : ) 1,5 Tesla, pentru oeluri semiprocesate, oeluri cu gruni neorientai , oeluri cu gruni orientai obinuii; ) 1,7 Tesla, pentru oeluri electrotehnice cu gruni orientai cu pierderi reduse sau cu permeabilitate ridicat; 2) un numr care reprezint de 100 de ori grosimea nominal a produsului n mm; 3) i o liter care precizeaz tipul oelului electrotehnic: A, pentru table cu gruni neorientai; D, pentru table semiprocesate de oel nealiat ( fr recoacere final); E, pentru table semiprocesate de oel aliat ( fr recoacere final); N, pentru table cu gruni orientai; S, pentru table cu gruni orientai cu pierderi reduse;

P, pentru table cu gruni orientai cu permeabilitate ridicat; -26Simbolizarea alfanumeric pentru grupa 2 este dat de acelai Standard Romn SR EN 10027-1:1996. Pentru oelurile nealiate (cu excepia oelurilor pentru automate) cu un coninut mediu de mangan < 1%, simbolizarea cuprinde succesiv urmtoarele simboluri: a) litera C; b) un numr care reprezint de 100 de ori coninutul mediu specificat de carbon n procente. Pentru oelurile nealiate cu un coninut mediu de mangan 1,5, oelurile nealiate pentru automate i oelurile aliate (cu excepia oelurilor rapide) la care coninutul fiecrui element de aliere este < 5%, simbolizarea cuprinde succesiv urmtoarele simboluri: a) un numr care reprezint de 100 de ori coninutul mediu specificat al carbonului n procente. b) simbolurile chimice pentru elementele de aliere, care caracterizeaz oelul. Succesiunea simbolurilor trebuie s fie n ordine descresctoare a coninuturilor de elemente de aliere pe care le reprezint. Dac valorile coninuturilor sunt identice pentru dou sau mai multe elemente, simbolurile corespunztoare se indic n ordine alfabetic; c) numerele care indic valorile coninuturilor de elemente de aliere. Fiecare numr reprezint coninutul mediu al fiecrui element indicat, exprimat n procente, multiplicat cu factorul corespunztor prezentat n tabelul 6 i rotunjit la numrul ntreg cel mai apropiat. Numerele pentru diferitele elemente se separ prin liniu de desprire. Tabelul 6 Element Cr, Co,Mn, Ni, Si, W Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr Ce, N, P, S B Factor 4 10 100 1000

Pentru oelurile aliate (cu excepia oelurilor rapide) n care coninutul unui element de aliere este 5%, simbolizarea cuprinde succesiv urmtoarele simboluri: a) litera X; b) un numr care reprezint de 100 de ori coninutul mediu specificat de carbon; c) simbolurile chimice pentru elementele de aliere care caracterizeaz oelul. Succesiunea simbolurilor trebuie s fie n ordine descresctoare a coninuturilor de aliere pe care le reprezint. Dac valorile coninuturilor sunt identice pentru dou sau mai multe elemente, simbolurile corespunztoare se indic n ordine alfabetic. d) numerele care indic valorile coninuturilor de elemente de aliere. Fiecare numr reprezint coninutul mediu al fiecrui element indicat, exprimat n procente, rotunjit la numrul ntreg cel mai apropiat. Numerele pentru diferitele elemente se separ prin liniue de desprire. Pentru oelurile rapide, simbolizarea cuprinde succesiv urmtoarele simboluri:

a) literele HS; -27b) numerele care indic valorile coninuturilor de elemente de aliere, prezentate n ordinea urmtoare: - wolfram (W); - molibden (Mo); - vanadiu (V); - cobalt (Co). Fiecare numr trebuie s reprezinte coninutul mediu al elementului rotunjit la numrul ntreg cel mai apropiat. Numerele pentru diferitele elemente se separ prin liniue de desprire. Exemple de mrci de oeluri conform unor SR EN-uri sunt date n tabelul 7, iar conform unor STAS-uri n tabelul 8.

-28Tabelul 7. Exemple de mrci de oeluri conform unor SR EN-uri Nr Simbol Simbol Categoria oelului . principal suplimentar crt. conform conform SR EN 10027 PR SR EN 100260 1 S Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2 2 G S Oel turnat de construcii metalice cu Remin = N / mm2 3 P Oel pentru recipiente sub presiune cu Remin = N / mm2 4 L Oel pentru evi de conducte cu Remin = N / mm2 5 E Oeluri pentru construcii mecanice cu Remin = N / mm2 6 B Oel pentru beton armat cu Rmmin = N / mm2 7 Y Oel pentru beton precomprimat cu Rmmin = N / mm2 8 R Oel pentru sau sub form de ine cu Remin = N / mm2 9 H Produs plate laminat la rece cu rezisten ridicat pentru ambutisare la rece cu Remin = N / mm2 10 HT Produs plat laminat la rece cu rezisten ridicat pentru ambutisare la rece cu Rmmin = N / mm2 11 DC * Produs plat laminat la rece pentru ( * = simbolul formarea la rece din oel de marca * oelului atribuit de organismul responsabil ) 12 DD * Produs plat laminat la cald pentru ( * = simbolul formarea la rece din oel de marca * oelului atribuit de organismul responsabil ) 13 DX * Produs plat laminat (nu este indicat ( * = simbolul starea de laminare) pentru formarea la oelului atribuit rece din oel de marca * de organismul responsabil ) 14 TH Tabl simplu laminat neagr, stanat sau cromat cu duritatea Rockwell HR 30T =

-2915 16 T M A Tabl dublu laminat neagr, stanat sau cromat cu Remin = N / mm2 Oel pentru electrotehnic cu pierderile totale specifice de / 100 (W / kg), cu grosimea nominal de / 100 (mm) a tablei cu gruni neorientai Oel pentru electrotehnic cu pierderile totale specifice de / 100 (W / kg), cu grosimea nominal de / 100 (mm) a tablei semiprocesate din oel nealiat (fr recoacere final) Oel pentru electrotehnic cu pierderile totale specifice de / 100 (W / kg), cu grosimea nominal de / 100 (mm) a tablei semiprocesate din oel aliat (fr recoacere final) Oel pentru electrotehnic cu pierderile totale specifice de / 100 (W / kg), cu grosimea nominal de / 100 (mm) a tablei cu gruni orientai Oel pentru electrotehnic cu pierderile totale specifice de / 100 (W / kg), cu grosimea nominal de / 100 (mm) a tablei cu gruni orientai cu pierderi reduse Oel pentru electrotehnic cu pierderile totale specifice de / 100 (W / kg), cu grosimea nominal de / 100 (mm) a tablei cu gruni orientai cu permeabilitate ridicat Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2, cu energia minim de rupere KV de 27 J la 200C Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2, cu energia minim de rupere KV de 27 J la 00C Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2, cu energia minim de rupere KV de 27 J la -200C Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2, cu energia minim de rupere KV de 40 J la 200C

17

M D

18

M E

19

M N

20

M S

21

M P

22 23 24 25

S S S S

JR J0 J2 KR

26 27 28 29

S S S S

K3 K4 LR L5

-30Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2, cu energia minim de rupere KV de 40 J la -300C Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2, cu energia minim de rupere KV de 40 J la -40 0C Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2, cu energia minim de rupere KV de 50 J la 20 0C Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2, cu energia minim de rupere KV de 50 J la -50 0C Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2, cu energia minim de rupere KV de 50 J la -60 0C Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2 laminat termomecanic Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2 normalizat sau laminat normalizant Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2, cu specificarea: % S = 3 / 100 Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2, cu specificarea: % P = 3 / 100 Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2 , cu cu anumite caracteristici mecanice precizate de standardul de produs Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2, cu cu anumite caracteristici mecanice precizate de standardul de produs, rezistent la coroziunea atmosferic Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2, cu energia minim de rupere KV de 40 J la 00C, rezistent la coroziunea atmosferic Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2 cu grunte grosolan precizat n standardul de produs Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2 cu grunte fin precizat n standardul de produs

30 31 32 33 34 35

S S S S S S

L6 M N S3 P3 G1

36

S

G1W

37

S

K0 W

38 39

S S

+C +F

40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57

S S S S S E E E E E E C45 41Cr 20Mn 20Mn 36NiMo16-10 X5CrNi18-8 HS2-9-1-8

H +H +Z15 +Z25 +Z35 +N +Q +QA +QO +QT +QW S3 B5 B5H

-31Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2 cu prescripie de clibilitate Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2 cu prescripie de clibilitate precizat n standardul de produs Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2 cu gtuirea minim de 15 % precizat n standardul de produs Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2 cu gtuirea minim de 25 % precizat n standardul de produs Oel de construcii metalice cu Remin = N / mm2 cu gtuirea minim de 35 % precizat n standardul de produs Oel de construcii mecanice cu Remin = N / mm2,, normalizat conform standardului de produs Oel de construcii mecanice cu Remin = N / mm2,, clit conform standardului de produs Oel de construcii mecanice cu Remin = N / mm2, clit n aer conform standardului de produs Oel de construcii mecanice cu Remin = N / mm2,, clit n ulei conform standardului de produs Oel de construcii mecanice cu Remin = N / mm2, clit i revenit conform standardului de produs Oel de construcii mecanice cu Remin = N / mm2,, clit n ap conform standardului de produs Oel nealiat pentru clire i revenire cu % C = 0,45 Oel aliat pentru clire i revenire cu % C = 0,41; % Cr < 1, cu specificarea % S = 3 / 100 Oel aliat cu bor pentru clire i revenire, cu % C = 0,20; % Mn < 1, cu specificarea % B = 5 / 1000 Oel aliat cu bor pentru clire i revenire, cu % C = 0,20; % Mn < 1, cu specificarea % B = 5 / 1000, cu prescripie de clibilitate Oel aliat cu % C = 0,36; % Ni = 16 / 4; % Mo = 10 / 10 Oel aliat cu % C = 0,05; % Cr = 18; %Ni = 8 Oel pentru achiere rapid (oel rapid) cu % W= 2; % Mo = 9; % V = 1; % Co = 8

-32Tabelul 8. Exemple de mrci de oeluri conform unor STAS-uri Nr. Marca oelului STAS Categoria oelului crt. 1 OL 37 500-80 Oel cu destinaie general, calmat cu Rm = 37 daN / mm2 2 OL37s 500-80 Oel cu destinaie general, semicalmat cu Rm = 37 daN / mm2 3 OL37n 500-80 Oel cu destinaie general, semicalmat cu Rm = 37 daN / mm2 4 OLT65 8183-80 Oeluri pentru evi fr sudur cu Rm = 65 daN / mm2 5 OLT37.4.EP 12187-84 Oel pentru table groase destinate elementelor principale ale podurilor cu Rm = 37 daN / mm2 6 RCA37 500 / 1-80 Oel cu rezisten mrit la coroziunea atmosferic cu Rm = 37 daN / mm2 7 OCS44 9021-80 Oel cu granulaie fin pentru construcii metalice cu Re = 44 daN / mm2 8 OPM 9531-80 Oel pentru profile laminate la cald, destinate susinerii galeriilor de min 9 L42 11505-80 Oel pentru longeroane destinate autovehiculelor cu Rm = 42 daN / mm2 10 C420 532-85 Oel cu limit de curgere ridicat, n stare mbuntit cu Re = 420 N / mm2 11 OB37 438 / 1-80 Oel pentru armarea betonului cu Rm = 37 daN / mm2 12 SBPI 6482 / 2-80 Oel pentru beton precomprimat 13 K41 2883 / 3-80 Oel pentru cazane i aparate sub presiune pentru temperatura ambiant i temperaturi ridicate cu Rm = 41daN / mm2 14 OLT45K 8184-87 Oel pentru evi necesare cazanelor energetice la temperatura ambiant i temperaturi ridicate cu Rm=45 daN/mm2 15 R44 2883 / 2-80 Oel pentru recipiente i aparate sub presiune pentru temperatura ambiant i temperaturi sczute cu Rm = 44 daN / mm2 16 RV52 11502-89 Oel pentru gaze lichefiate la temperaturi sczute cu Rm = 52 daN / mm2 17 OLC8 880-88 Oel carbon de calitate pentru tratamente termice cu % C = 0,08

18

OLC45

880-88

Oel carbon de calitate pentru tratamente termice cu % C = 0,45-33-

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

41MoCr11 AUT20 AUT20M 20MnB RUL1 RUL1v OLC55A 51VCr11A A1 A3CK A5-E 12NiCr170 10AlCr240 OSC7 117VCr6 155MoVCr115 Rp1 OT400-1 T20Mn14 T20MoCr90X T105M120

791-88 1350-88 1350-88 11511-80 1456-89 1456-89 795-87 795-87 9485-80 9485-80 9485-80 3583-87 11523-87 1700-80 3611-88 3611-88 7382-80 600-82 1773-82 6855-78 3718-76

Oel aliat pentru tratamente termice cu % C = 0,41; % Cr = 1,1 Oel pentru prelucrare prin achiere pe maini-unelte automate cu % C = 0,20 Oel pentru prelucrare prin achiere pe maini-unelte automate cu % C = 0,20; % Mn = 1,2 Oel pentru organe de asamblare cu % C = 0,20; % Mn < 1; % B < 1 Oel pentru rulmeni Oel pentru rulmeni dezoxidat n vid Oel carbon pentru arcuri cu % C = 0,55 Oel aliat pentru arcuri cu % C = 0,55; % Cr = 1,1 Oel pentru deformare plastic la rece (ambutisare cu grad redus de deformare) Oel pentru deformare plastic la rece pentru geni auto ( ambutisare cu grad mediu de deformare ) Oel pentru deformare plastic la rece pentru cuplaje electromagnetice (ambutisare foarte adnc) Oel inoxidabil cu % C = 0,12; % Cr = 17; % Ni < 1 Oel refractar cu % C = 0,10; % Cr = 24; % Al < 1 Oel carbon pentru scule % C = 0,70 Oel aliat pentru scule cu % C = 1,17; % Cr = 0,6; % V < 1 Oel aliat pentru scule % C = 1,55; % Cr = 11,5; % Mo < 1; % V < 1 Oel aliat pentru achiere rapid (oel rapid) Oel carbon turnat cu Rm = 400 N / mm2 Oel turnat slab aliat larg utilizat cu % C = 0,20; % Mn = 1,4 Oel turnat aliat refractar i anticoroziv cu % C = 0,2 % Cr = 9; % Mo < 1 Oel turnat austenitic manganos cu % C = 1,05; % Mn = 1,2

-34-

-36-

LUCRAREA DE LABORATOR NR. 4 STUDIUL MICROSCOPIC AL FONTELOR LA ECHILIBRU A. Noiuni introductive A.1.1. Diagrama fier grafit C A ( 1538 0C ) F; f N 1394 F + Aus Aus Aus + CgII + Eica F + Aus G 912 P F F + Eida + Eida + CgII Eida + CgII + Eicat CgIII Eida Eicat Q 0,1 0,0218 0,69 2,03 Eicat + CgI L F + CgIII S Aus+CgII 7380C K Eica CgI Eica + CgI aus + sl E sl C sl+ cgI 1153 0C F0

f+sl

H ( 0,09 % C; 1487 0C ) J ( 0,17 % C; 1487 0C ) B ( 0,51 % C; 1487 0C )

D

%C 4,25 100 Fig.1 Diagrama fier - grafit: sl-soluie lichid; F ferit (constituent metalografic); f ferit (faz); Aus-austenit (constituent metalografic); aus-austenit (faz); F-ferit; Eida eutectoid anormal (constituent metalografic); CgI-grafit primar (constituent metalografic); CgII-grafit secundar (constituent metalografic); CgIII- grafit teriar (constituent metalografic); Eica-eutectic anormal netransformat (constituent metalografic); Eicat- eutectic anormal transformat (constituent metalografic).

n diagram sunt menionate: -numai fazele deasupra liniei lichidus; -constituenii metalografici sub linia solidus. Diagrama de echilibru stabil descrie solidificarea fontelor cenuii i, la o anumit compoziie a austenitei, cnd are loc o tranziie n diagrama metastabil, transformrile n stare solid. -37-

A.II. Definirea i clasificarea fontelor Fontele sunt aliaje ale fierului la care coninutul de carbon depete pe cel corespunztor punctului E din diagrama de echilibru metastabil (% C =2,11) sau pe cel corespunztor punctului E din diagrama de echilibru stabil (% C =2,03). La fonte, coninutul elementelor nsoitoare permanente (Mn, Si, P, S), inerente procesului de elaborare este mai mare dect la oeluri, ceea ce face mai aproximativ interpretarea rezultatelor pe baza diagramelor Fe Fe 3 C sau Fe grafit. Clasificarea fontelor se face dup urmtoarele criterii : - dup materia prim utilizat la elaborare : - fonte de I a fuziune (din minereu); -fonte de a II a fuziune (prin retopirea fontei de I a fuziune); - dup aspectul suprafeei de rupere : - fonte albe (aspect metalic strlucitor; nu conin grafit); - fonte ceniii (aspect ntunecat; nu conin ledeburit); - fonte pestrie (aspect mixt ; conin att ledeburit ct i grafit; - dup coninutul de elementului principal de aliere : - fonte nealiate; - fonte aliate: -slab; -mediu; -nalt. A.III. Structura fontelor A.III.1. Structura fontelor nealiate A.III.1.1. Structura fontelor nealiate albe Formarea structurii fontelor nealiate albese explic prin referire la diagrama Fe Fe 3 C. Ledeburita este un agregat eutectic obinut prin transformarea izoterm 1148oC a soluiei lichide conform reaciei : Sol. lichid C (1) Led I Acest constituient metalografic este format din insule de austenit ntr-o matrice de cementit primar. Coninutul procentual de mas a celor dou faze componente ale ledeburitei se poate calcula astfel: A + Cem. I la

( cementit primar )

-38masa cementitei 4,3 2,11 % Fe 3 C = 100 = 100 = 50 % masa ledeburite i 6,67 2,11 masa austenitei 6,67 4,3 %A= 100 = 100 = 50 % masa ledeburite i 6,67 2,11

(2)

In intervalul de temperatur 1148 727 oC, austenita dizolv tot mai puin carbon (excesul de carbon formeaz cu fierul cementit secundar), iar la 727 oC atinge poziia punctului eutectoid (% C =0,77), cnd se transform integral n perlit. Din acest motiv, ledeburita obinut la temperatura ambiant se deosebete de cea provenit din reacia eutectic i este denumit ledeburit transformat (R m = 10 daN / cm2; Ar 0; HB > 450). In concluzie se poate afirma c microstructura fontelor albe, indiferent de coninutul de carbon, este format dintr-o matrice de cementit (primar sau secundat) i colonii de perlit de form dendritic (provenite din austenita proeutectic ) sau de forma unor insule (provenite din austenita eutectic) . Datorit prezenei masive a cementitei, fontele albe sunt dure i fragil, motiv pentru care utilizarea lor este restrns (bile de moar, flci de concasor). A.III..1.2. Structura fontelor cenuii nealiate Formarea structurii fontelor cenuii nealiate se explic prin referire la diagrama Fe Cg. Grafitul cristalizeaz n sistemul hexagonal i rezistena sa mecanic este practic nul i, n consecin, la fontele cenuii scad valorile rezistenei la traciune, ale modulului de elasticitate i ale plasticitii cu ct, la aceeai mas metalic de baz , crete cantitatea de grafit, iar, la aceeai mas metalic de baz i aceeai cantitate de grafit, aceleai valori menionate anterior scad dac forma grafitului este mai puin rotund ( efectul de mas a fisurrii crete ). In diagrama Fe grafit, la temperatura de 1153 oC, are loc reacia eutectic: Sol. lichid C (3) Eutectic anormal I (Eie I) Coninutul procentual de grafit din eutectic (Gie) se poate calcula cu ajutorul regulii segmentelor inverse:%Gie = masa grafitului 4,25 2,03 100 = 100 = 2,21 % masa eutecticul ui 100 2,03

A

+

grafit

I

(grafit

primar

)

(4)

i reprezint 7,7% din volumul eutecticului. Un astfel de eutectic, la care o faz este net preponderent comparativ cu cealalt, este denumit eutectic anormal. Deoarece eutecticul i eutectoidul din diagrama stabil a sistemului de aliaje FeC sunt anormali, ei nu apar distinct la microscop dect n condiii cu totul speciale de pregtire a probelor metalografice, atunci se consider c, la temperatura ambiant, aceste aliaje prezint numai doi constituieni metalografici i anume ferit i grafit, cu excepia aliajelor cu % < 0,001, care conin numai ferit.

-39Structura fontelor cenuii este influenat i de o eventual tranziie din diagrama stabil n diagrama metastabil. Tranziia din diagrama stabil n diagrama metastabil se poate produce la o temperatur cuprins ntre 1153 0C i 738 0C, cnd factorii ce influeneaz grafitizarea (viteza de rcire, coninutul de C, Si etc.) devin inoperani i aliajul respectiv se rcete conform diagramei metastabile. Coninutul de carbon al austenitei la care are loc tranziia din diagrama stabil n diagrama metastabil poate fi n zona I, II sau III (fig 2) i determin masa metalic a fontei cenuii.0

C E G 1153 0C E 1148 0C

P P

S S I III II 0,69 0,77 2,03 2,11

738 0C 727 0 C

%C

Fig. 2 Tranziia din echilibrul stabil n echilibrul metastabil al fontelor cenuii Structura fontelor conine suma constituenilor metalografici: -de naintea tranziiei: -Eican n cazul fontelor hipoeutectice (2,03 < % C > 4,25); -Eican n cazul fontei eutectice (% C = 4,25); -Eican + CgI n cazul fontelor hipereutectice (% C > 4,25); -i de dup tranziie: -F + P + CemIII la tranziia din zona I (zona oelurilor hipoeutectoide); -P la tranziia din zona II (zona oelurilor eutectoide); -F + CemII din zona III (zona oelurilor hipereutectoide); Deoarece austenita din Eican se transform n timpul tranziiei, rezult c din Eican rmne vizibil numai grafitul (CgI).

-40De asemenea, deoarece prezena cementitei secundare i teriare este insignifiant, rezult c masa metalic a fontelor cenuii la care apare tranziia poate fi: -ferito-perlitic; -perlitic. n general, o vitez mrit de rcire diminueaz grafitizarea, astfel nct compoziia chimic joac un rol mai puin important dect la oeluri. Viteza de rcire este determinat de: -conductivitatea termic a aliajului; -temperatura de turnare; -temperatura formei de turnare; -conductivitatea termic a formei de turnare; -grosimea peretelui piesei turnate; -configuraia piesei. Natura posibil a masei metalice a unei bare rotunde turnate n amestec de formare este dat n diagrama din figura 3. % C + % Si

7

6

5 I 4 0 10 20 30 40 50 60 ( mm ) Fig. 3 Natura masei metalice a unei bare turnate n amestec de formare: I-font alb; II-font pestri; III- font cenuie perlitic; IV- font cenuie ferito-perlitic; V- font cenuie feritic. Fonta cenuie perlitic are rezistena la rupere cea mai mare. Grafitul are o influen deosebit asupra proprietilor mecanice ale fontelor cenuii prin: -form; -mrime; -distribuie; -cantitate. II III IV V

-41Forma grafitului poate fi: -lamelar (fonta cenuie obinuit); -vermicular (fonta vermicular); -n cuiburi (fonta maleabil); -sferoidal (fonta nodular). Prezena grafitului: -diminueaz seciunea efectiv; -constituie o amors de fisur; -mrete prelucrabilitatea prin achiere; -mrete capacitatea de amortizare a vibraiilor. Cu ct forma grafitului este mai sferic, cu att efectul de amors de fisur este mai mic. Capacitatea de amortizare a vibraiilor este maxim n cazul grafitului lamelar grosolan ntr-o matrice feritic. A.III.2. Structura fontelor aliate Fontele aliate au o importan mult mai sczut dect oelurile aliate. Elementele de aliere din fonte au pe lng efect alfagen sau gamagen i efect: -grafitizant (Al, C,Cu,Ni, Si,Ti, Zr) -antigrafitizant (Cr, Mo, Mn, S, V, W, B, Se, Te). Elementele antigrafitizante stabilizeaz carburile care se plaseaz, de obicei, la limita grunilor de ferit. A.IV. Simbolizarea fontelor Simbolizarea fontelor este dat de Standardul Romn SR EN 1560:1999. Astfel, simbolizarea fontelor poate fi alfanumeric i numeric. Simbolizarea alfanumeric ocup maximum ase poziii, fr a fi necesar ocuparea tuturor poziiilor. ntre poziiile ocupate nu trebuie s existe spaii libere: - poziia 1: EN- ; - poziia 2: simbolul fontei, care este GJ, n care G reprezint piesa turnat i J reprezint fonta; - poziia 3: simbolul structurii grafitului care este o liter aleas din tabelul 1; - poziia 4: simbolul microstructurii sau macrostructurii, care se utilizeaz numai dac se consider necesar, i este o liter aleas din tabelul 2. Tabelul 1 Simbolul L S M V N Y Structura grafitului lamelar sferoidal grafit n cuiburi (maleabil) vermicular fr grafit (dur), ledeburit structur special, indicat n standardul de produs corespunztor

-42Tabelul 2 Simbolul A F P M L Q T B W Microstructura sau macrostructura austenit ferit perlit martensit ledeburit clit clit i revenit inim neagr ( numai pt. fontele maleabile) inim alb ( numai pt. fontele maleabile)

- poziia 5: simbolul de clasificare n funcie de caracteristicile mecanice, sau n funcie de compoziia chimic. Aceast poziie se separ de precedenta printr-o cratim. Fontele clasificate n funcie de caracteristicile mecanice se simbolizeaz prin cifre care indic caracteristicile mecanice i litere, care indic modelul de prelevare a probelor pentru ncercri (Tabelul 3) i / sau temperatura la care se determin rezistena la ncovoire prin oc (Tabelul 4). Tabelul 3 Simbolul S U C Modul de obinere al probelor pentru ncercri prob pentru ncercat turnat separat prob de ncercat ataat la piesa turnat prob de ncercat prelevat din piesa turnat

Rezistena la traciune se indic prin valori minime corespunztoare mrcii, exprimat n N/mm2, ca de exemplu: EN - GJL - 150C; EN - GJL - 150S; EN - GJL - 400U. n cazul n care este solicitat alungirea, se indic imediat dup valoarea minim a rezistenei la traciune prin valori minime corespunztoare mrcii exprimate n procente, fiind separat de celelalte simboluri din poziia 5 prin cratim, ca de exemplu: EN GJS 350 22C; EN GJMW 450 7S; EN GJS 350 22U. n cazul n care este solicitat rezistena la ncovoiere la oc se indic imediat dup valoarea minim a rezistenei la traciune prin valori minime corespunztoare mrcii, exprimate n N/mm2, fiind separate de celelalte simboluri din poziia 11 prin cratim. Temperatura la care se determin rezistena la ncovoiere la oc se indic prin literele prezentate n tabelul 13, ca de exemplu: EN GJS 400 - 18S RT; EN GJS 350 22U LT.

-43Tabelul 4 Simbol RT LT Temperatura de ncercare la care se determin valoarea rezistenei la ncovoiere prin oc temperatura ambiant temperatura sczut

n cazul clasificrii fontelor n funie de duritate, aceasta se indic prin unul din cele trei simboluri: a) HB pentru duritatea Brinell; b) HV pentru duritatea Vickers; c) HR pentru duritatea Rockwell. Aceste litere sunt urmate de dou sau de trei cifre care reprezint valoarea duritatii, ca de exemplu: EN GJL HB155; EN GJS HB230; EN GJS - HV350. Dac fontele se clasific n funcie de compoziia chimic, litera X este primul simbmbol din poziia 5. Celelalte simboluri sunt urmtoarele: a) clasificare fr indicarea coninutului de carbon. Litera X este urmat de simbolurile chimice ale elementelor de aliere importante din aliaj, ncepnd cu cel al crui coninut este mai mare. Coninutul se indic n procente, rotunjit la numrul ntreg cel mai apropiat. Cifrele reprezentnd coninutul elementelor de aliere n procente se separ unele de altele prin cratim, ca de exemplu: EN GJL XNiMn13 7; b) clasificare cu indicarea coninutului de carbon. Cnd se solicit indicarea coninutului de carbon, acesta se indic dup litera X sub forma coninutului n procente multiplicat ca 100 (de exemplu: 300 pentru 3%). Toate celelalte elemente ale compoziiei chimice reflect condiiile prezentate n aliniatul precedent, ca de exemplu: EN GJN X300 Cr Ni Si 9-5-2. - poziia 6: simbolul de clasificare n funcie de condiiile suplimentare, prezentate n tabelul 5. Aceast poziie se separ de poziia 5 prin cratim, ca de exemplu: EN GJMW 360 12S W Tabelul 5 Simbolul Condiii suplimentare D pies brut turnat H pies supus tratamentului termic W sudabilitate pentru sudurile de mbinare(a se vedea pct. 6.2 din EN1559-1:1997) Z condiii suplimentare specificate n comand Simbolizarea numeric cuprinde nou caractere. Primul, al doilea, al patrulea i al cincilea caracter sunt litere majuscule, al treilea caracter este cratim i de la al aselea la al noulea caracter sunt cifre arabe, ca de exemplu: EN JL 2171 EN JS1131

-44Exemple de mrci de fonte conform unor SR EN uri sunt date n tabelul 6, iar conform unor STAS-uri n tabelul 7. Tabelul 6. Exemple de mrci de fonte conform unor SR EN uri Nr. Marca fontei Categoria fontei crt. 1 EN-GJL-150 Font cu grafit lamelar cu Rm = 150 N / mm2 2 EN-GJL-150C Font cu grafit lamelar cu Rm = 150 N / mm2 din prob prelevat din pies turnat 3 EN-GJL-150U Font cu grafit lamelar cu Rm = 150 N / mm2 din prob ataat la pies turnat 4 EN-GJL-150S Font cu grafit lamelar cu Rm = 150 N / mm2 din prob turnat separat 5 EN-GJL-HB155 Font cu grafit lamelar cu duritatea HB = 155 6 EN-GJV-150S Font cu grafit vermicular cu Rm = 150 N / mm2 din prob turnat separat 7 EN-GJMW-360-12S Font maleabil cu inim alb cu Rm = 360 N / mm2; A = 12 % din prob turnat separat 8 EN-GJMB-300-6S Font maleabil cu inim neagr cu Rm = 300 N / mm2; A = 6 % din prob turnat separat 9 EN-GJS-800-8U Font nodular ( cu grafit sferoidal ) cu Rm = 800 N / mm2; A = 8 % din prob ataat la pies turnat 10 EN-GJS-400-18S-RT Font nodular (cu grafit sferoidal) cu Rm = 400 N / mm2, cu energia minim la rupere prin oc pe epruvete Charpy cu cresttur de 18 J, din prob ataat la pies turnat, la temperatura ambiant (230C) 11 EN-GJL-XNiMn13-7 Font cu grafit lamelar cu %Ni = 13; %Cr = 7 12 EN-GJN-X300CrNiSi9-5-2 Font alb ( fr grafit ) cu %C = 3; %Cr = 9; %Ni = 5; %Si = 2

-45Tabelul 7. Exemple de mrci de fonte conform unor STAS-uri Nr. Marca fontei STAS Categoria fontei crt. 1 Fc200 568-82 Font cu grafit lamelar cu Rm = 200 N / mm2 2 Fgv-350 12443-86 Font cu grafit vermicular cu Rm = 350 N / mm2 3. Fma 35.03 569-79 Font maleabil alb cu Rm = 35 daN / mm2; A = 3 % 4 Fgn 400-12 6071-82 Font cu grafit nodular cu Rm = 400 N / mm2; A = 12 % 5 Fr Cr 30 6706-79 Font refractar cu grafit lamelar cu % Cr = 30 6 Frn Si 5 6706-79 Font refractar cu grafit nodular cu % Si = 5 7 FcA3 6707-79 Font rezistent la uzare n condiii de frecare cu ungere, avnd grafit lamelar 8 FmA3 6707-79 Font maleabil, rezistent la uzare n condiii de frecare cu ungere 9 F.a. Ni.Cr.1 11246-79 Font cu grafit lamelar rezistent la uzare n condiii de frecare abraziv 10 F.a.l. Ni.Mn. 13.07 10066-79 Font austenitic cu grafit lamelar cu % Ni = 13 i % Mn = 7 11 F.a.g.n.Ni.Si.Cr.20.5.2 10066-79 Font austenitic cu grafit nodular cu . % Ni = 20; % Si = 5; % Cr = 2 12 FcX 300 2541-86 Font cenuie pentru maini-unelte cu Rm = 300 N / mm2

-46-

LUCRAREA DE LABORATOR NR. 5 STUDIUL MICROSCOPIC AL CUPRULUI I ALIAJELOR PE BAZ DE CUPRU A. Noiuni introductive A.1. Proprietile cuprului -masa molar: M = 63,54; -masa volumic: = 8930 kg / m3 la 20 oC; -parametrul cristalin: a = 0,360 nm la 20o C (cfc); -temperatura de topire: 1083 oC; -coeficient de dilatare liniar: = 16,6 10-6-16,1 10-6 m / K de la 20 la 100 oC; = 17,6 10-6 m / K de la 20 la 300 oC; -capacitatea termic masic: c = 0,385 kJ / kg K la 20 oC; -conductivitatea termic: = 385 W / mK de la 0 la 8000 C; - rezistivitatea electric: = 1,7241 cm. Valorile conductivitii termice i rezistivitii electrice sunt luate prin convenie ca valori de referin egale cu 100 % IACS (International Annealed Copper Standard). La temperatura ambiant i n aer uscat, cuprul se acoper cu o pelicul protectoare de de oxid (Cu2O). Apa de mare nu are dect o aciune superficial, dar clorurile i acizii atac acest metal. Proprietile mecanice ale cuprului n stare recoapt sunt: -rezistena de rupere la traciune: Rm = 230 MPa; -limita elastic: Re = 70 MPa; -alungirea relativ: Ar = 45 %. Prin deformare plastic la rece proprietile mecanice ale cuprului sunt mbuntite, n sensul c: -se mrete Rm, Re i H; -scade Ar i KCU. A.II. Definirea i clasificarea cuprului i aliajelor sale Cuprul este deosebit de utilizat n industrie, att ca metal tehnic pur (50% din producia de cupru) ct i prin aliajele sale. Cuprul tehnic pur se poate clasifica: -dup procedeul de rafinare: -cupru rafinat termic; -cupru rafinat electrolitic; -dup coninutul de oxigen: cupru rafinat ce conine oxigen(%Cu99,9); cupru fr oxigen cu dezoxidant rezidual (%Cu99,9); cupru fr oxigen(%Cu =99,95-99,9). Impuritile mai importante ale cuprului sunt oxigenul, care favorizeaz fragilitatea, i fosforul, provenind de la dezoxidarea cu fosfuri de cupru (Cu3P2 etc.), care scad conductivitatea electric sau termic. -49-

-

-

Aliajele cuprului se pot clasifica astfel: -dup natura elementului principal de aliere: aliaje Cu-Zn (alame); aliaje Cu-Sn (bronzuri cu staniu); aliaje Cu-Al (bronzuri cu aluminiu); aliaje Cu-Ni (aliaje melchior etc); -dup coninutul elementului principal de aliere: - cupru slab aliat: -cu argint (%Ag = 0,08); -cu cadmiu(%Te = 0,3-0,7); -cu crom(%Cr = 0,5-0,9); -cu beriliu (%Be = 2); -aliaje propriu-zise; - dup modul de obinere: aliaje deformabile; aliaje turnate n piese sau blocuri; aliaje obinute prin agregare de pulberi.

C 1083

o

sl ss + sl

Ss Ssd Ss + Ssd

Ss + Sso Sso Cu 33 45 % Zn

Fig. 1 Diagrama parial Cu-Zn

-50-

Alamele se pot clasifica n: - alame simple (care corespund diagramei Cu-Zn din fig.1): -alame : -alame obinuite(10