Studiul Aliajelor Fier - Carbon

Fier-carbon

Fierul este metalul cel mai raspandit pe Pamant si, in afara de aluminiu, este cel mai abundent in scoarta terestra. Principalele minereuri de fier sunt:hematitul, magnetitul (magnetul natural), sideritul, taconitul si pirita.

Majoritatea zacamintelor de fier se afla aproape de suprafata Pamantului, astfel ca se pot extrage destul de usor, prin exploatare in cariera sau prin exploatare miniera la suprafata. Fierul se obtine din minereuri prin incalzirea acestora cu carbon , in forma de cocs. Se adauga calcar la amestec pentru a ajuta la indepartarea impuritatilor cu continut de siliciu, precum nisipul si argila. Materialele adaugate pentru a indeparta impuritatile se numesc fondanti.

Fierul poate fi turnat in lingouri mari, numite blocuri, sau poate fi transportat in forma topita la otelarie.

Fierul produs se numeste fier bazic. Dupa turnare, fierul basic este dur,friabil si greu de prelucrat.Se numeste si fonta alba de turnatorie.

In cazul in care continutul de calcar al sarjei este ridicat se obtine fonta cenusie de turnatorie. Aceasta are o larga utilizar in turnarea de masini.

Depasirea punctului A3 conduce la obtinerea prin racier rapida a martensitei ceea ce corespunde la obtinerea duritatii maxime .

Carbonul

Carbonul are simbolul C, element crucial al existentei organismelor si care are mai multe aplicati industriale. Numarul atomic al C este 6; elementul este in gr. a IV al sistemului periodic al elementelor.

C nu este un element raspandit in natura desi este intr-un procent de 0,025% din atmosfera Pamantului. Se gaseste cel mai des sub forma de carbonat. Co2 este un compus important al atmosferei si este principala sursa de carbon incorporat in materia vie .

Diagrama Fe-Fe3 C (Fig. 1.1 din anexa)

ABCD –linia lichidus ,AHJECFD – linia solidus. Apar 3 orizontale :H2B este orizontala perlitica iar B este punctual perlitic :ECF este orizontala eutectica de-a lungul ei are loc reactia eutectica la temperature constante se descompune intr-un amestec subst: Psk este orizontala eutectoida de-a lungul ei are loc reactia eutectoida .

E desparte domeniul otelurilor de cel al fontelor

Puncte critice in diagrama Fe-Fe3

Punctele critice reprezinta temperaturile la care au loc transformarile in structura aliajelor . Se noteaza cu A urmat de o cifra care indica felul transformarii(ex A1,A2). Litera r arata ca transformarea are loc la racier si c la incalzire

Depasirea la incalzire a punctului A1 determina transformarea perlitei in austenita , iar racirea rapida din domeniul austenita si ferita conduce la obtinerea structurii formate din martensita si ferita. Datorita prezentei feritei structura de calire incomplete va avea o duritate mai mare decat cea initiala insa nu va avea duritatea maxima .

Depasirea punctului A3 conduce la obtinerea prin racier rapida a martensitei ceea ce corespunde la obtinerea duritatii maxime .

Aliaje fier carbon

Aliajele fierului cu carbonul constituie categoria cu cea mai larga utilizare dintre aliajele metelice cunoscute in prezent. Carbonul este cel mai important element de aliere al fierului deoarece, chiar si in cantitati mici influenteaza determinant proprietatile fizico-chimice si mecanice ale acestuia. In aliajele Fe-C carbonul se poate gasi sub forma de solutie solida (ferita, austenita), sub forma de carbura (cementita) sau sub forma de carbon liber (grafit).

OTELURI

Otelul este un aliaj de fier si carbon, dar obtinerea otelului nu se realizeaza prin simpla adaugare a carbonului in fier. Otelul contine o proportie foarte mica de carbon- mult mai mica decat fonta de turnatorie.

Producerea otelului implica indepartarea carbonului si altor impuritati din fier, si adaugarea ulterioara a unor cantitati exacte de carbon si alte metale, precum cromul, manganul, nichelul si vanadiul. Carbonul confera otelului capacitatea de a se intari prin tratare termica, iar alte metale se adauga pentru a ii spori calitatile, cum ar fi duritatea, maleabilitatea, rezistenta la coroziune si termorezistenta

Otelul se obtine din fonta si fier vechi (deseuri),prin topire si afinare( proces de oxidarea a elementelor insotitoare si de eliminarea lor) in cuptoare speciale: Siemens-Martin,convertizoare cu oxigen , cuptoare electrice, etc.

Facuta in cadrul facultatii de Mecatronica si Robotica din Universitatea " Stefan cel Mare" din Suceava