Materiale de construcții

Generalităţi

Aproape trei sferturi din totalul elementelor cunoscute sunt metale.

Metalele sunt solide policristaline cu structură grăunţoasă. Reţeaua cristalină a unui metal este alcătuită din ioni, înconjuraţi de un nor electronic, format din electronii care se deplasează liber între ionii metalului respectiv.

Cercetările au pus în evidenţă faptul că natura legăturii metalice este complexă şi constă din suprapunerea legăturii covalente dintre atomi şi a atracţiei electrostatice dintre ioni şi electroni.

Legătura metalică este caracteristică numai metalelor în stare solidă şi lichidă, este o legătură chimică foarte puternică şi conferă metalelor duritate mare, temperaturi înalte de topire şi fierbere, rezistenţe mecanice mari etc.

Structura cristalină a metalelor se determină cu ajutorul razelor X şi indică pentru acestea trei tipuri reţele cristaline:

- reţeaua cubică cu feţe centrate

- reţeaua cubică centrată intern

- reţeaua hexagonală compactă

Astăzi se folosesc în mod curent metalele în construcţii. Acestea se împart în două categorii:

- metale feroase (oţelul şi fonta)

- metale neferoase (aluminiu, cupru, zinc, plumb etc.) în special sub formă de aliaje.

Metale feroase

Se obţin din minereuri de fier - în furnale - sub formă de fonte, iar din acestea în convertizoare, cuptoare Siemens Martin, electrice etc., se produc oţeluri.

Fierul şi metalurgia fierului

Fierul este un element cu clark relativ mare - 5.1%, găsindu-se sub formă de combinaţii ca urmare a puterii mari de dizolvare. Combinaţiile naturale cele mai des întâlnite sunt:

- hematita - Fe2O3;

- limonita - Fe2O3 . nH2O;

- magnetita - FeO . Fe2O3;

- siderită - FeCO3;

- pirita - FeS2;

Pentru a putea fi folosit în mod economic în metalurgie, un minereu de fier trebuie să conţină cel puţin 35% fier.

Fierul este ductil şi maleabil putând fi tras în sârme şi laminat.

Are o rezistenţă relativ mică, spre deosebire de aliajele sale care sunt foarte rezistente.

Conduce căldura şi electricitatea.

Prin diverse tratamente (batere, încălzire şi răcire, respectiv tratarea superficială în medii diferite şi în condiţii specifice), îşi modifică caracteristicile de rezistenţă, elasticitate şi duritate.

Fierul pur (poartă denumirea de ferită şi conţine cel mult 0,03% impurităţi în special carbon) este un metal alb-cenuşiu, lucios, cu densitatea 7,86 g/cm3 şi temperatura de topire 15390C.

Fierul prezintă, în funcţie de temperatură, patru stări alotropice: între care sunt trei puncte de transformare, a căror stabilitate şi sistem cristalin sunt redate mai jos:

7700C 9100C 14000C

cub centrat intern / cub cu feţe centrate / cub centrat intern