Construcții metalice

1.1 GENERALITATI DESPRE ALIAJE

Aliajele sunt materiale fabricate prin introducerea intr-un metal, de regula pe cale termica, a unuia sau mai multor elemente chimice pentru a-i imbunatati proprietatile.

Metalul de baza si elementele adaugate se numesc constituentii aliajului, care pot fi de 3 tipuri:

• solutie solida, cand constituentul de baza dizolva ceilalti constituenti;

• compus chimic definit, cand constituentii reactioneaza chimic, rezultand un material cu alte proprietati fizice si chimice fata de constituenti;

• amestec mecanic, cand constituentii ne se dizolva reciproc si nici nu reactioneaza chimic, ci se prezinta sub forma de policristale ale constituentului de baza, alternand omogen cu macroparticulele ale celorlalti constituenti; amestecul mecanic solidificat din aliajul lichid la o anumita temperatura si o anumita concentratie se numeste eutectic;

1.2 STARILE ALOTROPICE ALE FIERULUI

Fierul, principalul constituent al otelurilor si al fontelor, prezinta stari alotropice, in functie de temperatura. La temperatura normala celulele cristaline ale fierului au forma cubica cu volum centrat. Aceasta stare alotropica, denumita fier α sau ferita, este stabila pana la 912°C, este magnetica sub 768°C si dizolva C in proportii reduse. Ea dizolva de asemenea Mn, Si, Cr, P. Ferita pura are rezistente reduse (Re = 12kN/cm², Rm = 30kN/cm²), este moale si plastica.

Intre 912°C si 1394°C fierul isi modifica reteaua cristalina, celula de baza devenind cubica ce fete centrate (c.f.c., v. Fig 1.1). Aceasta stare alotropica se numeste fier γ sau austenita. Ea dizolva in proportii mult mai mari carbonul si alte elemente de aliere, datorita golurilor mai mari si mai numeroase dintre atomii retelei cristaline c.f.c. in raport cu reteaua c.v.c. Stabila numai la temperaturi inalte in stare pura, austenita poate fi stabilizata prin aliere cu Mn, Ni sau/si alte elemente. Austenita stabilizata are proprietati mecanice deosebite: rezistenta mare (Rm = 100kN/cm²), duritate mare (A = 50%), duritate relativ mare (HB = 200...250), rezistenta la coroziune. Nu este magnetica.

La temperaturi peste 1394°C fierul γ se transforma in fier δ cu celula cristalina c.v.c.

Fig. 1.1. Curba de cristalizare a fierului la racire

Starea alotropica Fe δ este stabila pana la temperatura de topire 1538°C si nu poate dizolva mult C si nici alte elemente de aliere in cantitati mari, din cauza golurilor mici caracteristice starii cristaline c.v.c.

1.3. CONSTITUENTII OTELURILOR

Constituentul de baza al otelurilor este fierul, iar carbonul este principalul element de aliere. Ele formeaza impreuna cele trei tipuri de aliaje. Asa cum s-a aratat deja Fe in stare austenitica dizolva C pana la 2,1%, formand solutii solide de inlocuire sau de patrundere. Fe α si Fe δ pot dizolva cantitati foarte mici de C.