TEHNOLOGII SI MATERIALE METALICE

Definirea si clasificarea materialelor

Def. Materiale = materii prime sau semifabricate care sunt folosite pentru executarea diverselor bunuri. Fiecare material au insusiri proprii care il definesc.

Clasificare:

I.            Dupa gradul de prelucrare in momentul folosirii:

a)      materii prime naturale(materiale brute):

lemn brut * piei crude de animale

nisip * fibre naturale

carbune * minereuri brute

titei    * gaze naturale

b)      materii prime artificiale(sintetice):

var ars(calcinare din calcar)

mangal(carbune din lemn)

produse petroliere(benzina, motorina)

sticla si produse ceramice

ciment

mase plastice

II.         Dupa domeniul in care sunt folosite:

a)      materiale de constructii(caramida, cherestea etc);

b)      materiale pt constructii de masini * metalice (feroase sau neferoase)

*nemetalice (lemn, sticla,

materiale plastice, uleiuri lubrifiante);

c)      materiale pentru uz casnic(tesaturi, coloranti);

d)      materiale electrotehnice:

materiale plastice electroizolante

hartie si cartoane electroizolante

materiale ceramice electroizolante

materiale ceroase electroizolante

uleiuri

TEMA: Evidentiaza materialele din care sunt executate diferite obiecte din sala laboratorului.

Evolutia in timp a obtinerii si prelucrarii materialelor

Prelucrarile diferitelor materiale naturale au avut drept scop modificarea dimensiunilor, formei si compozitiei. S-au prelucrat lemnul, piatra si solul in scopul obtinerii unor obiecte de vanatoare, unelte,locuinte, paduri, drumuri, minereuri feroase si neferoase care, prelucrate, au dat nastere diverselor aliaje.

Plantele de cultura(grau, orz, secara, mei, linte) au fost prelucrate cu mijloace si instalatii rudimentare. Din in si canepa s-au obtinut tesaturi, din lut-ceramica. Uneltele si armele folosite: topor, secera, coasa, sapa, ciocanul, cleste, dalta, lance, sulita, sabia, pumnalul, spada, scutul, coiful.

MATERIALE METALICE

Dpdv fizico-chimic pot fi metale pure si aliaje metalice.

Aliaje = se obtin prin amestecarea a doua sau mai multe metale in stare topita si apoi prin solidificarea amestecului. Ele au calitati superioare metalelor din care sunt compuse. Se folosesc in industria constructoare de masini. Prin prelucrarea lor se realizeaza piese componente de masini, utilaje, instalatii, aparatura electrotehnica, electronica, energetica.

Metalele se gasesc in stare nativa in scoarta Pamantului sub forma de combinatii chimice naturale numite minerale. Mineralele se gasesc in roci asociate cu alte minerale formand minereurile. Ele se denumesc dupa metalul care se extrage din ele(de ex. minereu de fier, de cupru).

Def. Materialele metalice = compusi chimici ai unui metal de baza cu alte metale / nemetale, care au insusiri specifice: culoare, luciu metalic, plasticitate, tenacitate(rezistenta la actiunea fortelor exterioare), conductibilitate termica si electrica.

Clasificarea materialelor metalice:

Din cele 108 elemente chimice existente, 82 sunt metale.

a)      Materialele metalice feroase

Fonta aliaj din Fe+nemetale(carbon, siliciu, mangan, sulf, fosfor).

fonte brute nealiate - pt obtinerea otelului (fonte de afanare);

pt retopire si turnare in piese (fonte albe,

cenusii, pestrite);

fonte aliate    - slab aliate (fonte albe aliate cu Cr, Ni, Mo);

inalt aliate (cu crom; cu aluminiu);

Otelul aliaj al fierului cu carbonul. Clasificare:

dupa compozitia chimica

- oteluri nealiate(Fe+C+elemente nedorite);

- oteluri aliate (Fe+C+elemte de aliere:Cr, Ni, Mo, Ti, V, W);

dupa destinatie - pt constructii metalice sau de masini;

- pt scule aschietoare;

- cu destinatie speciala ( pile, arcuri, rulmenti);

dupa starea de livrare    - deformabile (la cald sau la rece);

- turnate in piese;

- laminate;

b)     Materialele metalice neferoase

- aluminiul, argint, aur, crom, cupru, magneziu, mangan, nichel, platina, plumb, potasiu, staniu, vanadiul, wolfram, zincul si aliajele lor.

Aliajele

Tema:

Proprietati ale materialelor metalice

I.            Proprietati fizice si chimice

a)      Culoarea (cenusiu inchis pana la alb stralucitor);

b)      Luciul metalic (se accentueaza prin lustruire mecanica);

c)      Densitatea (r)=masa unitatii de volum. Se masoara in g / cm³ sau kg / m³. Exista dpdv al densitatii - metale ultrausoare(Mg), usoare(Al), semiusoare(Ti), grele(Fe), foarte grele(Au).

d)      Fuzibilitatea = proprietatea de a se topi. Fiecare metal are o tenperatura de topire. De aceea metalele pot fi: usor fuzibile(natriu), greu fuzibile(cuprul), foarte greu fuzibile(niobiul), refractare(wolframul).

e)      Dilatarea termica=proprietatea de a se dilata(isi maresc dimensiunile liniare, volumul prin incalzire.

f)       Conductibilitate termica( transmit caldura).

g)      Conductibilitate electrica = proprietatea de a conduce curentul electric si e influentata de temperatura. Marimea fizica a acestei proprietati este conductivitatea.

h)      Rezistenta la coroziune= proprietatea de a rezista la degradare lenta de la suprafata la interior sub actiunea agentilor chimici.

i)        Proprietati magnetice- aproape toate metalele se magnetizeaza intr-un camp magnetic.

II.         Proprietati mecanice

a)      Rezistenta la tractiune = proprietatea corpurilor solide de a se opune deformarii sau ruperii sub actiunea a doua forte axiale de sens contrar, orientate spre exteriorul piesei.

b)      Rezistenta la compresiune = proprietatea corpurilor solide de a se opune deformarii sau ruperii sub actiunea a doua forte axiale de sens contrar, orientate spre interiorul piesei.

c)      Rezistenta la incovoiere

d)      Rezistenta la torsiune

e)      Rezistenta la forfecare= proprietatea corpurilor solide de a se opune actiunii momentane a doua forte paralele, egale, de sems contrar, dispuse perpendicular pe suprafata corpului, la mica distanta una de alta, de o parte si de alta a unei sectiuni.

f)       Duritatea = proprietatea corpurilor solide de a se opune patrunderii in masa lor a unor corpuri solide. Se exprima in raport cu diamantele pe o scara de la 1 la 10.

g)      Elasticitatea, respectiv plasticitatea= proprietatea de a reveni, respectiv a ramane deformata dupa incetarea fortelor exterioare.

III.       Proprietati tehnologice = capacitatea metalelor de a fi prelucrate printr-un procedeu tehnologic.

a)      Capacitatea de turnare (metale lichide turnate in forme).

b)      Forjabilitatea (se prelucreaza prin deformare plastica la cald-lovire sau presare).

c)      Prelucrabilitatea prin aschiere(prelucrarea metalelor prin strunjire, gaurire, frezare, robotare, alezare).

d)      Maleabilitatea (metalele pot fi trase in foi subtiri prin laminare).

e)      Ductilitatea (metalele pot fi trase in foi subtiri prin trefilare).

f)       Sudabilitatea ( proprietatea metalelor de a se imbina prin topire sau prin imbinare).

g)      Durificarea (proprietatea de a-si modifica structura si duritatea prin incalzire si racire, prin tratare termica).

4) TEHNOLOGII DE OBTINERE A MATERIALELOR METALICE

Metodele de obtinere a metalelor din minereuri constituie obiectul metalurgiei extractive si se imparte in:

a)         procedee pirometalurgice(extractia se desfasoara la temperaturi ridicate) : prajirea, topirea, vaporizarea.

b)         Procedee hidrometalurgice(minereul sfaramat si macinat este separat in util si steril, prin spalare in bazine de flotatie sau cuve).

Obtinerea materialelor metalice feroase - se foloseste a) in instalatii de tip furnal si cubilou pt fonte, resp. furnale Martin, cuptoare electrice si convertizoare pentru otel.

Obtinerea fontei. Instalatia de tip furnal este mereu alimentata cu minereu, cocs si calcar(fondant). In furnal, prin arderea cocsului, minereul se topeste si rezulta aliajul in stare topita, plus zgura si gaze de furnal. Fonta topita se toarna in forme metalice speciale(lingotiere), din care, dupa solidificare, se obtin lingourile. Lingourile de fonta bruta nealiata sunt topite cu fonta veche, cocs si calcar intr-un cubilou, iar aliajul in stare topita rezultat este turnat in piese.

Obtinerea otelului. Lingourile de fonta bruta se topesc in cuptoare Martin(Hunedoara, Resita) sau cuptoare electrice sau in convertizoare(Galati), impreuna cu fier vechi, calcar, minereuri. Se insufla aer cald pt cresterea vitezei de topire. Aliajul topit obtinut se toarna in lingouri , iar dupa solidificare este trimis spre laminoare. Produsele laminate se pot prezenta sub forma de :

produse laminate finite(profile, table, benzi, tevi);

semifabricate destinate relaminarii la cald sau forjarii.

Obtinerea materialelor metalice neferoase - se folosesc procedeele b), a) si electrolitice.

Obtinerea aluminiului. In natura, al nu se gaseste in stare nativa ci doar in combinatii. Materia prima necesara pt extragere este bauxita, minereu ce care 60% Al.

5. utilizarile materialelor metalice feroase si neferoase

- in industria constructoare de masini.

fonta - se foloseste la turnarea de piese de masini unelte, blocuri-motoare, placi de baza, roti dintate, segmenti, pistoane, piese componente ale autovehiculelor, masinilor agricole etc.

Otelul - se foloseste sub forma de piese turnate(roti dinsate, roti de vagoane, carcase), sau semifabricate laminate(suruburi, saibe, piulite) si trefilate(sarma).

Aluminiul - in industria electrotehnica, ind.chimica, alimentara, a constructiilor de masini pentru rezervoare, piese auto, piese pt avioane deoarece este usor, rezistent mecanic si la coroziune.

Argintul si aurul - la confectionarea instrumentelor medicale, la fabricarea oglinzilor, argintarea obiectelor metalice, bijuterii.

Cobaltul - la realizarea unor aliaje dure, colorarea sticlei si a portelanului, in radioterapie.

Cuprul - la realizarea conductorilor electrici, tevi pt cazane electrice sau instalatii frigorifice.

Wolframul - fabricarea filamentelor pentru becuri electrice.