Metale Si Aliaje Metalice

7/25/2019 Metale Si Aliaje Metalice

1/32

METALE IALIAJE METALICE

Metalele ialiajele sunt corpuri solide cristaline.

Cristalele metalice cuprind un numrfoarte mare deioni pozitivi plasaidupun aranjament regulat.

Acestea se pot fi divizatenparalelipipederectangulare elementare (celule elementare) egale

ntreele iaflatencontact.

Laturile paralelipipedului formeazun sistem dedrepte paralele orientate dupcele trei direciix, yiz.


2/32

Intregul anasamblu de celule elementare formeaz

reeauacristalin, iar dacnnodurile reeleise

gsescatomi, atunci ansamblul poartnumele destructurcristalin.

Sistemul cristalin este

definit prin parametriicelulei elementare ianume:

1. laturileparalelipipedului;

2. unghiurileparalelipipedului.


3/32

In funciede valoarea unghiurilor , , iderelaiilentreparametrii reeleia, b, c, vomavea aptesisteme cristaline

Nr.

scheme

Sistemul

cristalin

Parametrii caracteristici

Axe UnghiuriConstante

reticulare

1 Cubic Trei axe rectangulare ===900 a=b=c

2 HexagonalPatru axe din care trei coplanareformnd unghiuri de 1200 i altaperpendicularpe aceastea

===1200=900

a=bc

3 Tetragonal Trei axe rectangulare (x, y, z) ===900 a=bc

4

Rombic

Trei axe rectangulare (x, y, z)

===900

abc

5Romboedric

(trigonal)

Trei axenclinate ==900 a=b=c

6 MonoclinicDou axe nclinate (x, y) i axa zperpendicularpe aceastea

==900 abc

7

Triclinic

Trei axenclinate(x, y, z)

=900

abc


4/32

Celule

elementare

sau reeleBravais


5/32

Majoritatea metalelor ialiajelor cristalizeazntr-unul din sistemelecu reea:1.cubiccu volum centrat C.V.C. (a)

2.cubicce feecentrate C.F.C (b)3.hexagonalcompactH.C. (c)


6/32

Defectele reeleicristaline

Structura cristalinnu poate fi considerata fiideal, deoarece cristalele prezintnumeroaseabateri de la distribuiaordonata atomilor:

1.deplasriale atomilor din poziiilenormale;

2.modificriale distanelormedii dintreatomi;3.modificrindistribuiasarcinilor electriceetc.

Cristalele care prezintastfel de abateri poartnumele de cristale reale.


7/32

Proprietilemecanice ale metalelor sunt influenatede prezenaacestor imperfeciuni:1 - Defecte punctiformese grupeazan:

a - vacaneunii atomi ai reeleicristaline ies dinpoziiape care o ocupnreea. Atomul care aprsitpoziiadin cadrul reelei, lasnurma sa ovacanimigreaz(difuzeaz) ocupndntr-un alt

loc o altpoziiee echilibru;


8/32

b. atomi strinide tip interstiial(b)

c. atomi de substituie(c);


9/32

d. defecte conjugateaparncazulncaretemperatura este suficient de mare, ceea ce

determina migrarea atomului catre o poziieinterstiial


10/32

2 - Defecte liniare- se prezintsub forma unordislocaiiprodusenurma alunecriincristalele

reale.

Aceste se clasificn:

marginalealunecarea este perpendicularpe linia dislocaiei;

elicoidale saunurubalunecarea seproduce prin deplasareansus a mijlocului

cristaluluinraport cu prilelaterale. In cazulacestui defect, atomii sunt distribuiinspiralnjurul liniei de dislocaie;

mixte.


11/32

3defecte de suprafase pot defini ca defecte ceapar pentinderimari dupdoudireciiise prezintsub forma unei separarintreblocurile cristaline ilimitele grunilor cristalini. Aceste defecte se clasific

n:

a.limitde gruneste o zonncare atomii

sunt aezailantmplare;b.limit de subgrunn interiorul unui grunte

reeaua se abate de la forma ideal, formndu-semici domenii ce poart numele de blocuri

4defecte de volum:

a.microscopice

b.macroscopice.


12/32

Deformarea plastic a materialelor

metaliceIn cazulncare corpurile metalice sunt supuseunor foreexterioare, acestea vor suferi

deformaii: elastice - dacacestea revin la forma iniial;

plasticedacacestea nu revin la forma

iniial.


13/32

Deformarea plastica monocristalelor se poate produceprin:

1 - translaiedeplasarea unor fragmente formate dinpachete cristaline dupanumite plane de alunecare.Direciiledupcare acestea alunecpoartnumele dedirecii

de alunecare


14/32

2 - maclaredeplasarea unor grupuri de atomi,astfel nct n cristal se formeaz dou sau mai

multe zone cu reele simetrice una n raport cualta


15/32

Deformarea materialelor metalice se poate realizala rece sau la cald.

1) Deformrila rece- reeauacristalina grunilorsuferdeformriputernice, ce determinocreterea tensiunilor interne, a rezisteneilarupere, a duritii, precum io scderea alungiriila rupere.

Acest fenomen poartnumele deECRUISARE -se foloseste atunci cand operaiiletehnologice demrire a rezisteneila rupere, a duritiiiarezisteneila uzur, nu pot fi aplicate printratamentul termic de durificare.


16/32

Creterea temperaturii are o foarte mare influenasupra structurii i proprietilor materialelor ecruisate.

Pentru ca aceste materiale s-i reduc starea deneechilibru, este necesarnclzirea latemperaturi ridicate, fenomen ce poart numele deRECOACERE DE RECRISTALIZARE.

2) Deformarea la cald. Odat cu cretereatemperaturii:

a) senregistreaz o mobilitate crescut a atomilorcare se deplaseaz pentru a ocupa poziii deechilibru.

b) Tensiunile interne la nivelul reelei vor scade, iar

reeaua cristalin se va ndrepta


17/32

Fenomenul de restaurare:

a) grunii rmn nc alungii;

b) rezistenele la rupere i duritatea scad;c) alungirea la rupere crete.

Fenomenul de recristalizare:a) prin cresterea temperaturii la limitele grunilor

alungii i uneori chiar n interiorul lor apargermenii unor noi gruni de form poligonal

b) scade starea de neechilibru;c) duritatea, rezistenala rupere icurgere scad;

d) alungirea la rupere creteadicmaterialulmetalic redevine moale iplastic.


18/32


19/32

In cazul deformriila cald a materialelor metalice, senregistreazfenomenul de ECRUISARE

Datoritvitezei mari de difuzie a atomilor,ecruisajulestenlturatprin fenomenul de RECRISTALIZARE- seproduce simultan cu cel de ecruisare.

Pentru a nu senregistrao creterepericuloasagrunilor, este necesar ca gradul de deformare aplicatpieselor sfie ctmai mare astfelnctsaparcimaimuligermeni de recristalizare.


20/32

Proprietilemetalelor i

aliajelor Metalele se gsescsub forma de oxizi, sulfuri,

carbonaisau sub alte combinaiichimice.

Extragerea metalelor din minereuri se realizeaz

prin procedee tehnologice specifice :a) pentru obinereafontei ioelului, minereulde fier se topetenfurnale;

b) pentru obinereaaluminiuluise utilizeazprocesul de electrolizetc.

Metale pure: fierul, staniul, plumbul, cuprul,zincul, aurul, argintul, aluminiul, arama, bronzul


21/32

Denumire Simbol Densitatea

[g/cm3]

Punctul de

topire

Utilizri

Fier Fe 7.86 15390C Se utilizeaz la obinerea oelurile i fontele

Staniu Sn 7.28 231.80C Se utilizeaz rar ca material pur.

Plumb

Pb

11.34

327.40C

Se utilizeaz rar ca material pur.

Cupru Cu 8.93 10830C Datorit conductibilitii bune se utlizeaz nelectrotehnic

Zinc Zn 7.14 4190C Se utilizeaz ca material nlocuitor pentrualiajul Sn-Pb.

Aur

Au

19.33

10630C

Se utlizeaz la fabricarea contacteleconductorilor electronici

Argint Ag 10.5 960.80C Este un component al aliajului Sn-Pb.

Se utlizeaz n electrotehnic

Aluminiu Al 2.7 6580C Se utilizeaz la fabricarea arborilor cotii i apieselor mecanice.

Arama Ms 8.48.7 9000C10000C

Se utilizeaz la fabricarea uruburilor,srmelor, feronerie, etc. Duritatea este dat deconcentraia de plumb.

Bronzul Bz 7.48.9 9000C Se utilizeazla fabricarea carcaselor derulmeni, feronerie, ect.


22/32

Aliajele- sunt substanece se obinprinamestecul a dousau mai multe elemente

metalice sau nemetalice topite, din care unulpoartnumele de METAL DE BAZ (se gseenproporiacea mai mare).


23/32

Proprietile fizice ale metalelor i aliajelor

1Culoareamarea majoritate a metalelor i

aliajelor au pe suprafaaproaspttiatculoridifereniate, care variazde la cenuiu-nchislaalb strlucitor. Aurul, cuprul ialiajele lor auculoare glbuiesau rocat. Fierul are culoarea

cenuiu-deschis, arama este roiatic, plumbuleste cenuiunchis, zincul este cenuiu-albstrui.

2- Luciul metalicluciul metalic se accentueazprin lustruirea mecanic, dar dispare cu timpul, caurmare a reaciilorcu atmosferanconjurtoare.


24/32

3Masa volumic(densitatea) - reprezintmasa unitiide volum ise msoarn[kg/m3] dupSistemulInternaionalde Uniti(SI) saun[g/cm3].

Dupvaloarea masei volumice, metalele sempartn:a) foarte grele - cu >10.000 kg/m3(Au=19.280 kg/m

3);

b) grele- cu =6.00010.000kg/m3(Cu=8.950 kg/m3i

Cu=8.950 kg/m3

);c) semi-uoare- cu =4.0006.000kg/m3(Ti=4.510

kg/m3);

d) uoare- cu =2.0004.000kg/m3(Al=2.700 kg/m3);

e) ultrauoare- cu


25/32


26/32

5Dilatarea termiceste proprietatea de mrire adimensiunilor datorit cldurii i const n mrireadistanei dintre atomii care compun stuctura cristalin

a metalelor i aliajelor. Mrirea dimensiunilor liniare depinde de

coeficientul de dilataie termic ,care indic cuct crete n lungime o bar din metal de 1 m, atuncicnd temperatura este de 10C. Coeficientul dedilataie termic se exprim n grad-1.

l = l1l0= l0* * T

unde:l1lungimea corpului la temperatura T1;

l0lungimea corpului la temperatura T0;

T = T1-T0


27/32

Aliajele au coeficieni de dilatare apropriai decei ai metalelor de baz din compoziia lor.

Contraciaeste fenomenul invers dilatrii i secaracterizeaz prin proprietatea metalelor de a-

i micora dimensiunile la rcire. Coeficientul dedilataievolumic, este de trei ori mai maredectcel de dialtaietermicliniar.


28/32

6Conductibilitatea termicielectricesteproprietate prin care metalele sunt bune conductoarede cldurrespectiv electricitate.

Conductibilitatea termic (sauconductivitateatermic) - se caracterizeaz printr-un coeficient deconductivitate termic i are ca unitate de msur[W/(m*K)]. Cele mai bune valori ale conductivitiio au argintul, cuprul i aurul.

Conductibilitatea electriceste proprietateametalelor de a conduce curentul electric ntre dou

puncte din interiorul acestora. Aceasta secaracterizeaz printr-un coeficient de conductiviateelectric. Cel mai bun conductor de electricitateeste argintul.


29/32

7Magnetismuleste proprietatea natural sauartificial a unor metale de a atrage pilitura de fier.

Metalele se mpart n trei categorii i anume:a) diamagneticematerialul este slab respins de

cmpulmagnetic;

b) paramagneticematerialul este slab atras decmpulmagnetic;

c) feromagneticematerialul este puternic atras

de cmpulmagnetic. Metalele feromagneticeprinnclzirepeste anumite temperaturiipierd proprietilemagnetice.


30/32

8 - Rezistivitatea electric() sau rezistenaelectricspecific- este proprietatea metalelor ialiajelor de a se opune trecerii curentului electric.

nSI - rezistivitatea electricse msoarn[m]reprezinta rezistenaelectrica unui conductorcu lungimea de 1m iaria seciuniitransversalede 1m2.

npracticse mai utilizeaziunitatea [cm]


31/32

PROPRIETILECHIMICE ALE METALELORIALIAJELOR

Capacitii metalelor si aliajelor de-a se opune ataculuimediilor agresive - factorii atmosferici sau temperaturiridicate.

1 - Rezistenala coroziune chimiceste proprietatea unor

metale ialiaje de a se opune la aciuneade corodareexercitatde ageniichimici asupra lor.

Metalelepot rezista la coroziune fie datorituneireactivitice determinformarea de oxizi stabili i

aderenicare protejeazsuprafaamaterialului depropagarea coroziuniinspreinterior (cazul Al, Ti, Cr), fiedatoritunei ineriichimice (cazul metalelor nobile Au,Ag, Pt etc.).


32/32

Oelurileobinuite(nealiate) - nu suntrezistente la coroziune. Rezistenala coroziune aacestora poate fi crescutprin alierea cuanumite metale (Cr, Ni, Mo, Al etc.), obinndu-se astfeloelurianticorozive iinoxidabile.

rezistena la coroziune scade odat cu cretereatemperaturiiexceptie fac otelurile si aliajeletermostabile sau refractare

2 - Termorezistenaeste proprietatea metalelor ialiajelor de a rezista la solicitrimecanicencondiiide temperaturi ridicate.

Documents

Metale Si Aliaje Metalice