Friday, July 30, 2010
   
Text Size

Aliaje

Majoritatea  metalelor pe care le folosim sunt aliaje, amestecuri in care cel putin o substanta este un metal. Aceasta deoarece metalele pure au rareori proprietatile ideale pentru o anumita sarcina, dar pot fi imbunatatite  prin adaugarea altor metale.
Proprietatile fizice ale unui metal, precum rezistenta, duritatea, punctul de topire si conductivitatea electrica, depind de structura sa cristalina. Aceasta se modifica atunci cand metalul este amestecat cu o alta substanta. Aliajul rezultat are o structura  diferita de a componentelor sale, astfel încat si proprietatile sale sunt diferite. Unele aliaje contin nemetale, precum carbonul, siliciul  si fosforul,  dar majoritatea  aliajelor  sunt facute în întregime  din  metale.
   
Otelul este un aliaj de fier si carbon, dar otelurile aliate au elemente de aliere aditionale, precum nichelul, siliciul, manganul si cromul. Acestea modifica structura de baza a otelului,  astfel încat se pot aplica forme variate de tratare  pentru  a face otelul sa fie  ma dur,  mai moale,  mai elastic  sau  mai rezistent,  în  functie de  necesitatile aplicatiei.
O gama larga de oteluri aliate poate fi produsa prin utilizarea diferitelor combinati de elemente de aliere si a formelor potrivite de tratare termica. Otelul cu mangan contine aproximativ 1% carbon si 11-14% mangan. Este folosit la fabricarea componentelor care urmeaza sa fie supuse la uzura intensa precum coltii benelor de excavatoare pentru terasamente.
Forma obisnuita  de otel  inoxidabil, cunoscuta ca 18-8, consta din fier aliat cu 18% crom, 8% nichel  si 0.08% carbon. Alte forme de otel inoxidabil contin  12-30% crom, adesea cu cantitati mai mici de alte metale, precum nichel, molibden si cupru. Aceste aliaje au multe utilizari in industrie si pentru menaj. Ele sunt folosite pentru fabricarea rulmentilor cu bile, a utilajelor din uzinele chimice, a palatelor de rubina, a chiuvetelor si a tacamurilor.  Printe   cele   mai   importante   bronzuri   sunt   bronzurile  fosforoase, facute  prin   adaugarea   de   pana  la  0.5% fosfor  la  un bronz  de  cupru  si staniu ce contine  85-90% cupru.  Cu mai  putin  de  0.3% fosfor, aliajul este elastic  si nemagnetic. Un  astfel de aliaj  este  folosit la  fabricarea  armaturilor  de  contact  pentru retele- întrerupatoare actionate  de  electromagneti. Armaturile de aliaj sunt unite usor pentru a face contact.  Ele  nu se magnetizeaza, astfel se desprind la întreruperea curentului electric.Atunci cand continutul de fosfor este mai  ridicat, aliajul devine mult mai dur deoarece în el se formeaza un compus numit fosfura de cupru. Aceasta forma dura de bronz fosforos este des fabricata la fabricarea lagarelor pentru  masini si motoare.
         
Printe aliajele pe baza de cupru se numara bronzul, alama si aliajele din cupru monovalent si nichel. Bronzul – cel mai vechi aliaj fabricat – consta initial în aproximativ 75% cupru si 25% staniu. In prezent denumirea de bronz se refera la o gama larga de aliaje pe baza de cupru, care contin o varietate de metale si uneori putin staniu, sau deloc.

BRONZUL DE PLUMB

Pentru fabricarea lagarelor care trebuie sa reziste la viteze si presiuni mari, este mai potrivit bronzul fosforos de plumb. Acesta se obtine prin includerea a 3.5% plumb in bronzul fosforos.
Plumbul este folsit si pentru obtinerea bronzurilor de plumb cu staniu. Tipurile cu continut redus de plumb, doar0.5% plumb, sunt folosite pentru folosirea garniturilor pentru conducte de aburi si de apa si pentru lucrari ornamentale. Bronzurile cu staniu cu continut ridicat, pana 20% plumb, se folosesc pentru lagare de înalta performanta.     
                        
BRONZUL DE ALUMINIU     

Bronzul cu aluminiu este un aliaj de cupru si aluminiu,adesea cu cantitati mici de metale, precum nichel, fier sau mangan. Desi se numeste bronz, adesea nu contine deloc staniu.Bronzul de aluminiu este la fel de rezistent ca si otelul moale si are o buna  rezistenta la coroziune, inclusiv la actiunea acizilor diluati. Este folosit la fabricarea elicelor navelor, a unor piese pentru utilaje hidraulice grele si a utlajelor de tehnologie chimica, precum  rezervoare si pompe rezistente la acizi.

Alama este un aliaj de cupru si zinc, combinanate într-o varietate  larga de proportii. Ea este adesea aliata cu alte metale, inclusiv staniu, plumb si aluminiu. Alama de cartuse contine circa 70% cupru si 30% zinc.Este foarte ductila, dar are rezistenta mica la intindere. Acest aliaj a fost initial dezvoltat pentru fabricarea tuburilor de cartuse si este folosit  si în prezent în acest scop. Alte articole fabricate în prezent din alama de cartuse sunt valvele si garniturile pentru tevarie, precum si soclurile becurilor electrice.
Alama speciala, mai dura si mai rezistenta decat alama de cartuse, se obtine prin alierea cuprului si zincului cu mangan, fier si staniu, plumb si aluminiu.Alama speciala este usor de prelucrat sipotrivita pentru scopuri de turnatorie (elicele unor nave).
Multe alte tipuri de alama sunt facte pentru o gama larga de aplicatii, inclusiv pentru componente pentru constructii de masini, roti dintate, ornamente, prize si dulii electrice.

Aplaca este strans înrudita cu alama. Ea este alcatuita din cupru aliat cu zinc si nichel. Argentanul de fapt nu contine deloc argint, dar are aspect de argint. El este mai bine cunoscut pentru utilizarea sa pentru tacamuri.

Fonta este un aliaj al Fe cu Cu. Aceasta contine de la 2 pana la 6% carbon, precum si cantitati de siliciu, fosfor, mangan, sulf, cupru etc.Manganul si siliciul imbunatatesc proprietatile fontei; fosforul confera fontei o mai mare fluiditate, iar sulful o face sfarimicioasa.Fontele se clasifica in trei categorii:
  - fonta cenusie sau fonta de turnatorie;
  - fonta alba sau de afinare;
  - fonta speciala.
Fonta alba este folosita ca materie prima pentru obtinerea otelului, iar fonta cenusie pentru sobe, tuburi, placi, piese de masini, plite, gratare, radiatoare de calorifer. Prin solidificare, fonta isi mareste volumul.

Una dintre cele mai importante descoperiri in evolutia aliajelor de aluminiu  a fost un efect cunoscut sub numele de duritate prin îmbatranire. Acesta a fost observat de metalurgul dr. Alfred  Wilm.In 1909, Wilm experimenta cu un aliaj de aluminiu ce continea 3.5% cupru si 0.5% magneziu.El a încercat sa faca aliajul sa devina mai dur prin forme variate de tratare termica, inclusiv încalzirea la aproximativ 500ºC si aruncarea ulterioara în apa pentru a se raci repede. Efectul imediat al acestui tratament a fost redus, dar dupa cateva zile Wilm a descoperit ca metalul devenise mult mai dur,desi nu fusese supus unui tratament ulterior.Motivele nu au fost imediat întelese,dar aliajul care a devenit cunoscut sub numele de duraluminiu a fost curand folosit curand la dirijabile si avioane.In prezent aceste aliaje sunt folosite si pentru navele spatiale.Compozitia lor variaza dar în mod obisnuit aliajele constau dintr-o baza de aluminiu cu 3.5%-4.5% cupru, cate 0.4%-0.7% magneziu si mangan si pana la 0.7% siliciu.Isi gaseste utilizari in constructia de automobile si nave,precum si in astronautica      

ALIAJE DE ALUMINIU
Producerea  aliajelor  de  aluminiu este relativ  recenta, majoritatea materialelor fiind introduse in anii 1900.
Aliajele de aluminiu care sunt potrivite pentru turnatorie contin pana la15%  siliciu ,plus cantitati mai mici de metale precum cuprul,fierul nichelul sizincul. Printre articolele turnate din asemenea aliaje usoare se numara blocurile de cilindri de motor  si  componentele  pentru  motoare  si fuzelaje de aeronave.

Aliajele de aluminiu potrivite pentru alte procese de modelare, precum forjarea, laminarea si trefilarea, contin pana la 7% magneziu si circa 1% mangan. Aliajele foarte puternice de acest tip, cu o utilizare larga în aviatie, se obtin cu circa 5% zinc si cantitati mai mici de cupru, magneziu si mangan.

Exista trei moduri in care pot sa se combine elementele intre ele ca sa poata forma un aliaj, dar si elementele componente se
pot combina în mai multe feluri.
In solutia solida substitutionala, elementele sunt efectiv dizolvateunele în altele. Reteaua cristalina a unui element contine atomi ai celuilalt element în  pozitii care în mod normal pot fi ocupate de atomi ai primului element.Cu  alte cuvinte,o parte din atomii unui element.Cel de-al doilea mod de formare a unui aliaj este atunci elementele sunt dizolvate unele în altele într-o ”solutie solida interstitiala”. Atomii unui  element  intra în interstitiile, sau spatiile, din structura celuilalt element. Cel  de-al treilea mod în care se alieaza elementele este prin formarea ”compusi intermetalici”.Doua metale se combina chimic pentru a forma in compus cristalin cu o structura reticulara.