Metale folosite in constructii

Metale folosite in constructii

Fierul. Fierul se utilizeaza in constructii sub forma de aliaje. Dintre aliajele fierului cu carbonul, importante pentru practica sunt fontele si otelurile.

Peisele din fonta turnata sunt casante. Daca ele urmeaza a fi prelucrate mecanic, atunci se supun in prealabil unui tratament de maleabilizare. La constructii metalice se utilizeaza fonta cenusie normala (Fc 12, Fc 15, Fc 18) cu rezistenta maxima de rupere la compresiune 50, 60 si respectiv 67 kgf/mm ()65,7 daN/mm sau superioara (Fc 21), cu rezistenta maxima de rupere la compresiune de 75 kgf/mm (73,5 daN/mm).

Produsele din otel se realizeaza direct prin turnare sau se obtin din lingouri prin anumite tratamente mecanice, termice si termochimice, care sa dea produselor finite proprietati tehnice imbunatatite.

Tratamentele mecanice efectuate la cald sau la rece au ca scop obtinerea produselor finite prin deformarea plastica a otelurilor. Tratatementele mecanice se fac prin forjare (batere cu ciocanul), laminare (trecerea lingourilor prin valturi pentru obtinerea tablelor sau a diferitelor profile), trefilare (tragere prin orificii inguste), extrudere (presare prin orificii inguste), si matritare (presare in tipare).

Tratamentele termice ale pieselor de otel, prin incalzirea lor nu anumit timp la diferite temperaturi si racirea brusca sau treptata, au drept scop modificarea structurii microcristaline sau micsorarea eforturilor interne. Cele mai importante tratamente termice sunt: recoacerea, calirea si revenirea.

Tratamentele termochimice (cementarea, nitrurarea, cianurarea, aliarea, serardizarea, termocromarea, silicizarea) au ca scop imbunatatirea proprietatilor tehnice ale suprafetelor pieselor din otel prin schimbarea compozitiei chimice a acestora sau prin aliere.

Pentru executarea constructiilor metalice se folosesc oteluri cu continut de carbon pana la 0,60%. Otelurile carbon au simbolul OL urmat de un numar care arata rezistenta lor minima la rupere prin intindere. Marcile de otel carbon obisnuit si unele caracteristici mecanice ale acestora sunt aratate in tabela 16.

Tabela 16

Marci de otel carbon

Otelurile carbon obisnuite care urmeaza a fi supuse la tratamente mecanice inainte de utilizare sunt caracterizate atat prin rezistenta lor cat si printr-o compozitie chimica bine definita. Pentru aceste oteluri la simbol se adauga litera B (de exemplu OL 00-B, OL 34-B etc.).

Pentru constructii puternic solicitate se utilizeaza otelurile carbon de calitate, care au simbolul OL C urmat de un numar care reprezinta continutul mediu in carbon in sutimi de procente.

Pe langa sortimentele laminate la cald, din otel carbon, se fabrica produse laminate sau trase la rece precum si sortimente de produse realizate prin extrudere la cald sau la rece.

Pana la alierea otelului carbon cu metale sau elemente nemetalice se obtin oteluri aliate care au, fie rezistente marite, fie comportare mai buna la agentii corozivi. Aliajele cele mai des intalnite contin siliciu, mangan, nichel, crom, wolfram, molibden si vanadiu. Aliajele cu nichel au coeficientul de dilatare termic foarte mic. Nichelul si cromul intra in compozitia otelurilor inoxidabile.

Aliaje de aluminiu. Aluminiul este un material care prezinta un interes tot mai mare pentru constructii. Din cauza rezistentei sale mecanice mici, aluminiul se intrebuinteaza in constructii sub forma de aliaje. La solicitarile mecanice aliajele de aluminiu au o comportare analoga otelurilor moi, fara a avea insa palier de curgere. Ruperea la solicitari statice este in general plastica, producandu-se dupa deformatii mari. Aliajele de aluminiu prezinta, in comparatie cu otelurile, avantajul ca-si mentin proprietatile plastice la temperaturi scazute.

Caracteristicile mecanice ale aliajelor de aluminiu se pot imbunatati prin ecruisare. Se obtine astfel ridicarea limitei de curgere, a duritatii si a rezistentei la oboseala.

Piesele din aliaje de aluminiu se fabrica prin laminare sau prin turnare. Cele mai importante aliaje de laminare se obtin in pricipal din aluminiu si magneziu, la care se adauga mici cantitati de mangan, cupru si zinc.

Prin alierea aluminiului cu magneziu se maresc mult duritatea si rezistenta la rupere, fara a se anula deformarea plastica. Aliajul care are cel mult 1% magneziu poarta numele de duraluminiu, cel cu 10 - 30% magneziu, mangaliu iar cele cu peste 90% magneziu, electron. Aceste aliaje prezinta dezavantajul ca ard la temperaturi mai mari de 600sC. In tabela 17 sunt date unele caracteristici mecanice ale aliajelor de aluminiu si ale aluminiului turnat.

Dintre aliajele de turnare, cele mai importante sunt cele cu siliciu (silumuri), la care se adauga ca modificator 0,1% sodiu metalic sau 1% ameste de fluorura si clorura de sodiu care impiedica formarea cristalelor mari de siliciu si maresc astfel rezistenta aliajului.

Foile de aluminiu se folosesc si la izolari termice, datorita faptului ca reflecta radiatiile calorice, ca urmare a suprafetei lucioase si a culorii deschise. Aluminiul se topeste insa la temperatura de 685sC.

Tabela 17

Caracteristicile mecanice ale aliajelor de aluminiu

Cuprul si aliajele de cupru. Cuprul este bun conducator de caldura si electricitate, rezistent la coroziune, ductil si maleabil. Se intrebuinteaza pe scara larga la constructia aparatelor electrotehnice si la tevile schimbatoarelor de caldura. Rezistenta la rupere a cuprului turnat este de 20 kgf/mm (19,6 daN/mm), iar a cuprului ecruisat de 45 kgf/mm (44,1 daN/mm).

In constructiile industriale si civile si la organele de masini se folosesc aliaje de laminare cupru-zinc, numite alame, si aliaje de turnare cupru-staniu, bronzuri, sau cupru cu cel mult 12% aluminiu. Se mai produc bronzuri si cu siliciu, cu beriliu sau cu plumb.

Plumbul. Plumbul este un metal moale, care se topeste la 327sC si se foloseste in constructii ca metal curat sau sub forma de aliaje. El se livreaza sub forma de benzi, table, placi si tevi.

Plumbul se foloseste sub forma de tevi la conducte de apa rece si la instalatii tehnologice, iar ca foi, la izolatii. El se foloseste in acelasi timp ca metal de protectie contra coroziunii, precum si la fabricarea diferitelor aliaje.

Zincul. In constructii se utilizeaza table de zinc laminate sau presate. Zincul se foloseste pe scara larga la protectia otelului contra coroziunii si la fabricarea unor materiale de constructie cum sunt pigmentii (oxid sau sulfura de zinc).