Mar 212013
 

aliaje

 

 

 

 

 

Fierul: metal de baza
Carbonul: constituent de baza
Componenti ferosi: dorit :   dorit: Mangan, Siliciu, Aluminiu    nedorit: Fosfor, Sulf, Oxigen, Nitrogen, Hidrogen
Elemente de aliere: pentru obtinerea anumitor proprietati

DIN EN 10020 defineste:
Otel: un material care contine fier mai mult decat orice alt element, avand un continut de carbon, in general, de sub 2% , continand alte elemente.
Conţinutul total de elemente de aliere ar putea fi de peste 50%, de exemplu 55 %, ceea ce inseamna 25 %Cr si 30 % Ni. Restul este fier.
Un numar limitat de oteluri pe baza de crom pot contine mai mult de 2% carbon, dar 2% este linia de demarcatie obisnuita intre otel si fonta.

Pentru a schimba calitatea otelului este necesar sa se obtina informatii desore analiza si tratamentul termic al materialului. In continuare vom descrie influenta diferitelor elemente de aliere asupra proprietatilor materialului.

carbon

Evaluarea a unui material pentru sudare se bazează pe analiza a materialului. Mai mult, comportarea privind duritate a materialului este evaluata prin incercarea la rezilienta a epruvetelor crestate.
Cel mai important element pentru evaluarea analizei unui material privind comportarea la sudare este carbonul.
Continutul de carbon pana la 0,22 % nu este critic pentru comportarea la sudare a unui material nealiat. In acest caz, se vorbeste despre o comportare buna la sudare. Aceasta inseamna ca materialul cu o grosime de pana la 20 mm poate fi sudat fara preincalzire.
Un continut mai mare de carbon conduce la carburizarea otelului in timpul sudarii impreuna cu tendinta la fisurare prin fisuri induse prin durificare si hidrogen.
Deci, aceste oteluri trebuie sa fie preincalzite inainte de sudare, pentru a evita racirea si durificarea extinsa prin o parte prea mare de martensita, ducând astfel la fragilizare şi fisuri.
Otelurile cu un continut de carbon mai mare decat aproximativ 0,5 % nu sunt potrivite pentru sudarea prin topire.

Siliciu
Continutul de siliciu al unui material da informatii privind starea de dezoxidare a materialului.Otelurile cu pana la 0,1 % si se numesc oteluri necalmate si au zone macroscopice puternice de segregare. Aceste oteluri au continut mai mare de C, P, S, conducand astfel la probleme in timpul sudarii.
Otelurile avand un continut de Si de circa 0,1 – 0,8 % sunt semicalmate si nu au zone de segregare definite. Aceste oteluri au o buna comportare la sudare. Otelurile avand un continut de Si mai mare de aproximativ 0,8 % sunt fragile datorita acestui continut ridicat de Si si nu au o comportare corespunzatoare la sudare.

Aluminiu
Aluminiu este un element dorit al otelului. El are abilitatea de a se combina cu azotul. Ca urmare otelul devine stabil la imbatranire.
Suplimentar, nitrurile de aluminium formate asigura nuclearea, astfel ca un tratament termic de normalizare conduce la o granulatie fina prin care se mareste rezistenta si duritatea.
Pentru a atinge aceste efecte un conţinut de Al mai mare decât 0,02% este necesar. Continutul maxim ar trebui sa nu fie conform DIN EN 10020, peste 0,1 %.
Mai mult, aluminium este utilizat pentru otelurile cu nitruri si calitati de oteluri rezistente la temperaturi ridicate.

Mangan
Continutul de mangan in otel spre deosebire de continutul in C decisiv, este pentru rezistenta si duritatea otelului. Pentru a se obtine otel utilizabil, acesta trebuie sa contina cel putin 0,2 % Mn, pentru a lega continutul residual de sulf cu MnS, astfel, obtinandu-se duritate suficienta. Otelurile normale pentru constructii ca de exemplu tipurile S235 contin circa 0,4 – 0,6 % Mn.
Ca si siliciu manganul are un effect deoxidant astfel ca otelurile cu continut de Mn de peste aproximativ 0,6 % pot fi clasificate drept calmate.
Continut mai mare de Mn se gaseste la calitatile de oteluri de tip S355 cat si la otelurile pentru constructii cu granulatie fina in care continutul de Mn este 1,0 – 1,6%. Cu aceste continuturi in combinatie cu continutul de C comportarea la sudare este influentata considerabil. Otelurile din aceasta categorie trebuie sa fie preincalzite inainte de sudare incepand cu o grosime a peretelui de aproximativ 20 mm.
Ca si siliciu manganul are un efect deoxidant astfel ca otelurile cu continut de Mn de peste aproximativ 0,6 % pot fi clasificate drept calmate.

Fosforul

Fosforul se poate dizolva in otel la temperature camerei numai in cantitati mici. In cazul unor cantitati mai mari acesta se precipita sub forma Fe3P.
In cazul otelurilor necalmate fosforul segregheaza foarte puternic si se concentreaza in centru.
Fosforul are un effect essential negative asupra duritatii otelului in care parametric de deformare, in special ductilitate crestaturii sunt reduse. Cu alte cuvinte, fosforul reduce temperature de tranzitie la incercarea de rezilienta a epruvetei crestate.
Azotul si fosforul impreuna reduc rezistenta la imbatranire a otelului.
Fosforul are o influenta pozitiva in otel in ceea ce priveste proprietatile de prelucrare prin taiere si rezistenta la factorii de mediu a otelului.
Totusi, fosforul are o influenta negative asupra comportarii la sudare a otelului. Pornind cu un continut de fosfor de aproximativ 0,06% otelurile nu mai sunt potrivite pentru sudare.
Otelurile pentru constructii aplicate in zilele noastre contin aproximativ 0,02 % -0,035 % fosfor.

Sulful
Sulful poate fi dizolvat numai in cantitati mici in otel si adesea poate fi considerat insolubil. Impreuna cu fierul si oxigenul acesta formeaza eutectice cu temperature de topire scazuta care in domeniul temperaturilor ridicate (aproximativ 950 °C) conduc la formarea de fisuri la cald si la temperature de circa 800 °C sunt susceptibile la rupere fragile (fragilitate la rosu).
Sulful segregheaza la otelurile necalmate si se concentreaza in centru. Din aceasta cauza , sulful nu este de dorit in otel si din punct de vedere al sudarii este elemental care restrictioneaza considerabil sudabilitatea otelului sau chiar o face imposibila.
In cazul otelurilor pentru constructii continutul de sulf este deci limitatla mai putin de 0,06%, iar in cazul otelului inoxidabil continutul este chiar mai scazut fiind mai mic de 0,03%. Totusi, aceste continuturi scazute trebuie sa fie legate de mangan pentru a se obtine oteluri utilizabile. La temperaturi ridicate, manganul formeaza cu sulful compusul MnS care in otelurile laminate poate fi vizibil sub forma unui precipitat de tip vierme in microsectiune sau devine vizibil prin intermediul unei mariri mari. Aceste precipitatii, cu tensiuni pe directia grosimii mediului de laminare, pot conduce la destramare lamelara.

Azotul
Azotul poate fi dizolvat in otel pana ala o anumita cantitate. La temperatura camerei solubilitatea, totusi este mica. Cu scaderea temperaturii, totusi, nitrurile sunt precipitate dupa un timp mai lung. Aceste precipitatii sunt relative lente si dureaza pana la 50 ani la temperature camerei.
Acest tip de precipitatii care este legat de o fragilizare considerabila se numeste de asemenea imbatranire naturala. Deformatiile la temperaturi mai ridicate si la rece cat si anumite cantitati de P, O si C incurajeaza aceasta imbatranire.
Prin intermediul recoacerii imbatranirea datorata fragilizarii poate fi inlaturata. Sensibilitatea otelului la imbatranire este testata prin imtermediul epruvetelor crestate, 10% deformate la rece si recoacere la 250 °C timp de o jumatate de ora.
Pentru a restrictionarea sau evitarea procesului de imbatranire a unui otel cu continut de N mai scazut de 0,01% sau aliere cu aluminium, niobium sau vanadium, se cere imbinarea azotului pentru a forma nitruri.
In cazul otelurilor austenitice solubilitatea azotului este de circa 2,8 % la 650 °C.
Aceasta este utilizata pentru a creste rezistenta la fluaj (pana la 50%) prin continut de azot de 0,1-0,5 %. Si mai mult, rezistenta la coroziune fisuranta este ridicata cu anumite continuturi de azot.

 Oxigen
Oxigenul poat efi dizolvat in otel pana la aproximativ 0,003 %, avand astfel un effect de fragilizare. Cu un content mai mare de 0,007 % se prezinta sub forma oxizilor (incluziuni).
In timpul turnarii otelul va fierbe cu formare de bule de CO datorita reactiei oxigenului cu carbonul.
Pentru a evita aceasta reactive, se adauga medii de dezoxidare cum sunt Si, Al sau Mn. Prtin aceasta se obtine otel calmat sau complet calmat.

Hidrogen
Hidrogenul conduce la fragilizarea otelului. La temperature camerei 0,0004 ml/100g de fier este solubil.
Fisurilor induse de hidrogen sunt : ochi de peste, exfolieri, micro fisuri si fisuri sub strat sudat.
Sensibilitatea la fragilizare prin hidrogen este intalnita la multe oteluri avand continut mediu sau mai ridicat de C, cat si la imbinarile sudate. Se stie ca structurile martensitice sunt mai predispuse decat cele feritice sau feritice-perlitice.

*Toate articolele de la sectiunea Ingineria Sudarii sunt utile in promovarea examenului IWE/IWI            ISIM Timisoara

 Leave a Reply

(required)

(required)

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>