Oteluri

Oteluri cu granulatie fina

Aceasta categorie cuprinde otelurile slab aliate de tip carbon-mangan cu adaosuri in cantitati sub 0,15 % de aluminiu, vanadiu, niobiu sau titan livrate in stare laminata controlat sau normalizata si avand limita de curgere de 285.460 N /mm². Comparativ cu otelurile de uz general in cazul otelurilor cu granulatie fina procesul tehnologic de fabricatie urmareste micsorarea continutului de carbon si de mangan pe seama efectului favorabil de durificarea a solutiei solide si de finisare a granulatiei obtinut cu ajutorul nitrurilor sau carbonitrurilor de aluminiu, vanadiu, niobiu sau titan. Pe aceasta cale, cresterea caracteristicilor de rezistenta se asigura in conditiile unei sudabilitati ridicate, respectiv a unor garantii de tenaticitate la temperaturi pana la -50 C.

Penru utilizari pana la temperaturi pana la 400 C trebuie avuta in vedere influenta temperaturii asupra caracteristicilor de rezistenta. Pentru table groase, variatia limitei de curgere cu temperatura comparativ cu valorile asigurate la 20 C.

In cazul aplicatiilor in care intervin solicitari mecanice ciclice, comportarea otelurilor cu granulatie fina este suprioara celei asigurata de otelurile de uz general din clase de rezistenta echivalente.Aceasta caracteristica rezulta din sensibilitatea mai scazuta la concentratorii de tensiuni si din raspunsul mai favorabil la solicitari in domeniul elasto-plastic. Tenacitatea si sudabilitatea oteluirilor cu granulatie fina rezulta din incadrarea produselor realizate din aceste oteluri in clase de calitate. Curba de tranzitie tenacitate-temperatura a otelurilor cu granulatie fina prezinta o variatie mai lenta cu temperatura si este deplasata catre temperaturi mai scazute decat in cazul otelurilor de calitate curenta calmate sau necalmate. Procesele de dizolvare si precipitare a carbonitrurilor de vanadiu, aluminiu sau ale altor elemente de finisare a granulatiei au un efect metalurgic favorabil si asupra caracteristicilor zonei de influenta termica la sudare.

Oteluri cu rezistenta marita la coroziunea atmosferica

Aceasta categorie de oteluri numite si oteluri patinabile, cuprinde doua marci si anume: RCA 37 - otel aliat cu crom, cupru si fosfor din clasa de rezistenta 370 N/mm², livrat sub forma de produse plate si profilate cu grosimea de maxim 12 mm si RCB 52 - otel aliat cu crom, cupru si vanadiu din clasa de rezistenta de 520 N/mm², livrat sub forma de produse plate si profilate intr-o gama mai larga de grosimi.

Caracteristicile mecanice si tehnologice ale acestor oteluri sunt similare cu cele ale otelurilor de uz general echivalente din punctul de vedere al claselor de rezistenta si de sudabilitate. Caracteristica de utilizare proprie este rezistenta marita la coroziunea atmosferica rezultata din alierea cu crom, cupru si fosfor de obicei in cantitate totala sub 1%. Sub actiunea agresiva a agentilor naturali, cromul, cuprul si fosforul formeaza treptat la suprafata metalului un strat compact si aderent de oxizi care are efect atat de protectie mecanica fata de contactul direct al suprafetei metalului cu mediul incojurator cat si de protectie electrochimica prin incetinirea vitezei reactantilor de coroziune anodica. Pierderea de metal datorita corziunii determina o crestere continua a continutului in elemente de aliere la suprafata metalului si prin aceasta o reducere suplimentara a vitezei de coroziune.

Oteluri pentru indoire la rece

Principala marca de otel din aceasta categorie este L42, un otel cu granulatie fina de tip carbon-mangan cu adaos de maxim 0,15%Ti avand limita de curgere minim 410 N/mm². Folosirea titaniului ca element de aliere are in vedere actiunea acestuia de a forma in corelatie cu continutul de azot, carbon, mangan si siliciu din otel, carburi de titan si nitruri de titan.

Valorile alungirii fara fisurare pe fibra maxim intinsa care pot fi realizate la indoirea la rece a produsului din otel L42 sunt comparabile cu cele de care sunt capabile cu otelurile din clasele de rezistenta joasa ca de exemplu OCS44. Comparativ cu nitrurile si carbonitruruile care se formeaza la otelurile cu granulatie fina, cu adaos de aluminiu, vanadiu, niobiu, compusii de titan au o solubilitate mica la temperatura de normalizare, motiv pentru care otelul L42 se livreaza in stare laminata controlat. Produsele cele mai utilizate sunt benzile si tablele cu grosime de obicei pana la 14 mm.

Oteluri pentru armarea betonului

Aceasta categorie cuprinde marca de otel OB37 din clasa de rezistenta I (RP0,2 240 N/mm²) livrata in stare laminata la cald sub forma de colaci si bare cu suprafata neteda, marca de otel slab aliat PC60 din clas de rezistenta III (Rp0,2 430 N/mm²) livrata in stare laminata la cald sub forma de colaci si bare cu profil periodic si marca de otel carbon OL37 din clasa de rezistenta IV ( Rp0,2 510N/mm²) livrata in stare trasa la rece cu un grad de deformare avansat (minim 40%).

PRINCIPII DE BAZA PRIVIND ALEGEREA OTELURILOR PENTRU CONSTRUCTII MECANICE

Din punct de vedere functional organele de masini se pot clasifica in urmatoarele categorii mari: - organe de asamblare sau legatura:demontabile, nedemontabile si elastice; - organe de transmitere a miscarii; - organe suport; - organe auxiliare pentru reglare, comandari etc.

Principalele criterii tehnice care determina alegerea unui otel pentru un organ de masina sunt: - asigurarea functionalitatii si a durabilitatii piesei ca atare si a ansamblului in care este inclusa; - posibilitatile de punere in opera(prelucrare pe masini-unelte, tratament termic etc.) la acestea se adauga criterile economice care nu trebuie neglijate.

In alegerea materialelor, factorul cel mai important il constituie stabilirea prealabila a conceptiei proiectarii. Proiectarea formei si asigurarea functionalului in cazul constructilor mecanice contine intr-o masura insemnata o serie de compromisuri deoarece solutia aleasa depinde de foarte multi factori care de cele mai multe ori sunt foarte greu de definit. Pe baza calcului de dimensionare rezulta principalele cote ale pieselor portante ale constructiei mecanice. Proiectarea constructiva de stabilire a formei definitive a pieselor este esentiala mai ales ca forma geometrica exercita o influenta preponderenta asupra functionalitatii si durabilitatii acestora. De obicei forma este determinata in primul rand de conditiile functionale si de tehnologia de realizare a piesei respective. De aceea este necesar ca proiectantul sa analizeze comportarea materialului in legatura cu forma piesei si tehnologia aleasa inca din fazele preliminare ale proiectarii.

Integrarea unui material intr-o anumita piesa din ansamblul unei masini depinde de: dimensiunile sectiunii transversale, forma piesei, calibilitate, caracteristicile de rezisenta etc. Valorificarea caracteristicilor determinate prin incercari mecanice conventionale consta nu in aplicarea directa a datelor experimentale in proiectare ci in compararea diferitelor materiale in conditii de solicitare identice.

ALEGEREA OTELURILOR PENTRU ORGANELE DE MASINI DIMENSIONATE PE BAZA CRITERIILOR DE RIGIDITATE

Dimensionarea pe baza criteriilor de rigidate determina de cele mai multe ori un nivel scazut al tensiunilor in materialul organelor de masini respective. In aceste situatii promovarea otelurilor cu caracteristici de rezistenta superioare celor necesare rezultate din calculul de dimensionare nu este de dorit deoarce conduce la cheltuieli materiale nejustificate. Pentru asemenea piese se recomanda alegerea otelurilor de uz general care de regula nu sunt supuse unui tratament termic in uzinele constructoare de masini. Pentru piese prelucrate din laminate pline se au in vedere in principal otelurile livrate conform STAS 500-80 - oteluri de uz general pentru constructii. In cazul realizarii de elemente de constructii mecanice in varianta sudata (batiuri, sasiuri etc.) alegerea otelurilor se va face conform indicatiilor.

In timpul punerii in opera a acestor oteluri nu trebuie realizata nici o incalzire de natura sa le modifice structura. Daca se efectueaza operatii de formare la cald sau forjare piesele cu forme complexe sau sectiuni mici trebuie apoi normalizate pentru a se asigura caracteristicile lor de utilizare. Normalizarea poate fi inlocuita cu o racire controlata dupa deformarea plastica la cald daca temperatura de sfarsit de deformare este corect aleasa.

ALEGEREA OTELURILOR PENTRU ORGANE DE MASINI DIMENSIONATE PE BAZA CRITERIILOR DE REZISTENTA

La alegerea otelurilor pentru organele de masini dimensionate pe baza criteriilor de rezistenta se pot distinge doua cazuri:

- organe de masini la care tensiunile rezultate din solicitarile principale sunt repartizate uniform sau neuniform in intreaga sectiune a piesei(arbori, axe, suruburi etc.). Pentru realizarea acestora se folosesc oteluri la care prin tratamentul termic se obtine un nivel de rezistenta dorit in masa piesei.

- organe de masini la care tensiunile maxime sunt in zonele de contact(role, corpuri de rulare, dantura rotilor dintate etc.). In acest caz se utilizeaza oteluri care in urma unui tratament superficial local prezinta o rezistenta de contact la nivelul cerut. Nivelul tensiunilor preponderente in piesa care se proiecteaza determina modul de alegere al marcii de otel in functie de tratamentul termic adecvat.

ALEGEREA OTELURILOR PE BAZA CARACTERISTICILOR DE REZISTENTA

Dimensiunile principale ale organelor de masini sunt determinate de considerente functionale rezultate din rolul acestora in ansamblul masini sau utilajului respectiv. Proiectantul, in functie de conditiile specifice trebuie sa realizeze o armonizare a dimensiunilor pieselor cu calitatea materialelor folosite, fapt care determina utilizare unei game largi de marci de otel cu caracteristici de rezistenta esalonate pe un interval mare. Intrucat majoritatea metodelor de dimensionare au la baza caracteristicilor de rezistenta alegerea preliminara a marcii de otel se poate face pornind de la marimea acestora si avand in vedere coeficientul de siguranta adoptat. Punerea in valoare a caracteristicilor de rezistenta a otelurilor se realizeaza optim in cazul organelor de masini cu o forma cat mai rationala apropiata de un solid de egala rezistenta si cu concentratori de tensiuni mici.

Este important de retinut ca in numeroase cazuri alegerea unui otel numai pe baza caracteristicilor de rezistenta statica, de standard nu este acoperitoare pentru garantarea functionarii viabile a unui organ de masina. Intr-adevar comportarea corespunzatoare a unei piese din punct de vedere al calitatii materialului depinde si de alte caracteristici, de calitate ale acestuia si in special de cele referitoare la calibilitate, tenacitate, rezistenta la oboseala etc. Deci rezolvarea problemei alegerii otelului corespunzator piesei date trebuie continuata vizand urmatoarele obiective:

Oteluri din care se executa piesa in stare tratata termic final sa prezinte caracteristicile suplimentare necesare si deci din numarul de marci de otel care corespund conditiei de rezistenta sa fie selectionate marcile care corespund si conditiilor impuse pentru alte caracteristici.

Dintre marcile astfel selectionate, sa se retina marcile care sunt mai bine cunoscute in uzina respectiva, fiind eventual deja utilizate si la confectionarea altor produse, deci acele marci pentru care conditiile de tratament termic sunt deja puse la punct.

Oteluri normalizate.In urma tratamentului de normalizare carcteristicile mecanice de rezistenta sunt practic uniform repartizate mai ales in piesele cu variatii mici de grosime. Aceasta situatie se intalneste, in cazul otelurilor recomandate a fi folosite in stare normalizata (carbon de calitate si respectiv aliate numai cu vanadiu si azot). Otelurile aliate, de regula, trebuie folosite numai la piesele la care se aplica tratamnetul de imbunatatire, singurul in masura sa puna in valoare efectul favorabil al prezentei elementelor de aliere.

Pentru piesele la care se aplica tratamentul termic de normalizare, alegerea otelurilor este relativ simpla si se face pe baza caracteristicilor mecanice de standard. Se atrage atentia asupra faptului ca tenacitatea, in special la temperaturi joase, a otelurilor in stare normalizata, este inferioara fata de tenacitatea acelorasi oteluri carbon de calitate, tratate termic prin imbunatatire, la acelasi nivel de rezistenta de tractiune.

Oteluri pentru imbunatatire.Ansamblul de carateristici mecanice ale pieselor executate dintr-o anumita marca de otel si utilizate in stare imbunatatita depinde intr-o masura considerabila de caracterul structurii formate. Pentru o anumita marime a sectiunii unei piese date, intr-un anumit punct situat la o anumita distanta de suprafata, racirea dupa austenitizare se va produce dupa o anumita curba de racire. Ea este practic aceeasi cu cea din punctul de pe proba ce calibilitate, situat la o anumita distanta de fata frontala racita cu apa. Aceasta distanta se numeste distanta echivalenta. Microstructura unui otel dat, intr-un punct al unui produs, in care racirea dupa austenitizare s-a desfasurat dupa o anumita curba de racire, va fi, in general, aceeasi, indiferent daca punctul considerat este situat in interiorul unei bare sau la suprafata probei de calibilitate, la o anumita distanta echivalenta. Rezulta ca identificarea caracterului microstructurii unui otel calit, intr-un anumit punct al produsului, se reduce in cele din urma la identificarea curbei de racire al unui punct de pe proba de calibilitate, situat la distanta echivalenta corepunzatoare.