DISCIPLINA: MATERIAL E ȘI TEHNOLOGII ACTU ALE ÎN INDUSTRIA DE [631625]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA
FACUL TATEA DE INGINERIE MANAGERIAL Ă ȘI
TEHNOLOGICĂ
SPECIALIZAREA: SISTEME ȘI TEHNOLOGII A V ANSA TE ÎN INGINERIA
AUTOVEHICULOR RUTIERE
DISCIPLINA: MATERIAL E ȘI TEHNOLOGII ACTU ALE ÎN INDUSTRIA DE
AUTOVEHICULE
PROIECT
ALIAJE DE CROM -MOLIB DEN

Profes or: Student: [anonimizat] 2
1. Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 3
1.1. Elemente de aliere și beneficiile aduse ………………………….. ………………………….. …………. 4
1.2. Considerații generale privind Crom -ul ………………………….. ………………………….. …………. 9
1.3. Considerații generale privind Molibden -ul………………………….. ………………………….. ….. 11
2. Aliaje de Crom -molibden ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 13
2.1. Idei principale despre aliajele de Crom -Molibden ………………………….. ……………………. 14
2.1.1. Oțeluri inoxidabile ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 15
2.1.2. Oțeluri de temperaturi înalte ………………………….. ………………………….. ………………. 18
2.1.3. Oțel pentru scule ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 19
2.2. Proprietăți fizice ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 20
2.3. Structra chimică ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 21
2.4. Avantaje ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 24
2.5. Dezavantaje ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 24
2.6. Mod de obținere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 25
2.6.1. Cromul ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 25
2.6.2. Molibdenul ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 26
2.6.3. Aliajul ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 28
3. Aplicații, utilizare în industria automotive ………………………….. ………………………….. ………… 29
4. Concluzii și direcții viitoare de cercetare ………………………….. ………………………….. ………….. 34
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 35

Vlad Vasile Ciotachiev Introducere
3
1. INTRODUCERE
Un aliaj este un amestec omogen cu proprietăți metalice a două sau mai multe elemente
chimice, din care cel puțin unul este metal și de obicei se află în cantitatea cea mai mare.
Majoritatea metalelor pe care le folosim sunt aliaje, amestecuri ce prezintă pro prietăți îmbunătățite
față de metalele pure, acestea din urmă având rareori proprietățile ideale pentru o anumită sarcină.
Așadar aliajele sunt preferate în detrimentul utilizării metalelor pure datorită proprietătilor
superioare ale acestora: proprietăți fizico -chimice (densitate, rezistivitate electrică,
susceptibilitatea magnetică, rezistență la coroziune, temperatură de topire, proprietăți anti -fricțiune
etc.), tehnologice (turnabilitatea, deformabilitatea etc.) și cele mecanice (rezistență specifică,
modul specific, etc.) .
În această idee, majoritatea metalelor de folosință zilnică sunt de fapt aliaje. Ceea ce
numim în limbajul uzual „fier” este aproape întotdeauna un oțel cu conținut redus de carbon, iar
spre exemplu aurul folosit pentru bijuterii este un aliaj în care mai intră cupru și argint.
Proprietățile fizice ale unui metal, precum cele enumerate mai sus depind de structura
cristalină. Aceasta se modifică atunci când metalul este amestecat cu o altă substanță. Aliajul
rezultat are o structură dif erită de cea a componentelor sale astfel încât și proprietățile sale sunt
diferite. Unele aliaje conțin nemetale, precum carbonul, siliciul si fosforul, dar majoritatea aliajelor
sunt făcute în întregime din metale.
După diferitele tipuri de aliaje folosit e putem aminti:
– Aliaje anticorozive (rezistent la intemperii și la factori chimici agresivi)
– Aliaje inoxidabile (nu oxidează, nu se combină cu oxigenul, nu ruginesc)
– Aliaje antifricțiune (cu un coeficient de frecare mic, frecare redusă, folosit la
fabricar ea cuzinețiilor, segmenților, cămășilor de cilindru etc. )
– Aliaje de lipit (care se folosesc în procese tehnice de lipire, frecvent sub acțiunea
căldurii)
– Aliaje dure (a căror prorietate principală exploatată este duritatea)
– Aliaje refractare ( rezistente la temperaturi mari, de exemplu la peste 1500 C )
– Aliaje ușoare și foarte ușoare (cu o densitate relativ mică)
– Aliaje ușor fuzibile (care se topesc ușor, la temperatură relativ mică) .
Oțelul este un aliaj de fier și carbon, dar oțelurile aliate au alieri adiționale, precum
nichelul, siliciul, manganul și cromul. Acestea modifică structura de baza a oțelului, astfel încât se
pot aplica forme variate de tratare pentru a face oțelul să fie mai dur, mai moale, mai elastic sau

Vlad Vasile Ciotachiev Introducere
4
mai rezistent, în funcție de necesitățile aplicației. O gamă largă de oțeluri aliate poate fi produsă
prin utilizarea diferitelor combinații de elemente de aliere și formelor potrivite de tratare termică.
1.1. ELEMENTE DE A LIERE ȘI BENEFICIILE ADUSE
Deși oțelul este un aliaj de fier și carbon, termenul "oțel aliat" se referă de obicei numai
la acele oțeluri care conțin alte elemente cum ar fi vanadiu, molibden sau cobalt în cantități
suficiente pentru a modifica proprietățil e oțelului de bază. Din cele mai vechi timpuri când oțelul
era folosit în principal pentru scule și arme, metodele de producere și prelucrare a metalului erau
deseori secrete bine păzite. Chia r mult timp după perioada iluministă , industria siderurgică era
foarte competitivă, iar producătorii au trecut mult timp pentru a -și păstra confidențialitatea
proceselor, rezistând oricăror tentative de analiză științifică a materialului, de teamă că ar dezvălui
metodele lor. De exemplu, oamenii din Sheffield, un centr u de producție de oțel în Anglia, erau
cunoscuți pentru a împiedica în mod curent vizitatorii și turiștii să pătrundă în oraș pentru a
descuraja spionajul industrial. Astfel, aproape nu existau informatii metalurgice despre otel pana
in 1860. Din cauza ace stei lipse de intelegere, otelul nu a fost in general considerat aliaj pana in
deceniile intre anii 1930 si 1970 (in primul rand datorita lucrarilor oamenilor de stiinta ca William
Chandler Roberts -Austen, Adolph Martens , și Edgar Bain), astfel încât "oțe lul aliat" a devenit
termenul popular pentru aliajele de oțel ternare și cuaternare.
După ce Benjamin Huntsman și -a dezvoltat oțelul de creuzet în 1740, a început să
experimenteze adăugarea de elemente cum ar fi manganul (sub for mă de fontă cu concentrație
mare de mangan numită „spiegeleisen ”), care a contribuit la eliminarea impurităților, cum ar fi
fosforul și oxigenul; un proces adoptat de Bessemer și utilizat încă în oțelurile moderne (deși în
concentrații suficient de mici pentru a fi încă con siderat oțel carbon). După aceea, mulți oameni
au început să experimenteze diferite aliaje de oțel fără succes. Cu toate acestea, în 1882, Robert
Hadfield, fiind un pionier în metalurgia oțelului, a avut un interes și a produs un aliaj de oțel care
conține aproxim ativ 12% mangan. Nu mit mangal, a prezentat rezistență și duritate extremă,
devenind primul oțel din aliaj viabil din punct de vedere comercial. Ulterior, el a creat oțel
siliconic, lansând căutarea alto r aliaje posibile de oțel .
Robert Forester Mushet a co nstatat că prin adăugarea de tungsten la oțel ar putea produce
o margine foarte tare, care ar rezista la pierderea durității sale la temperaturi ridicate. "Oțelul
special al lui R. Mushet" (RMS) a deven it primul oțel de mare viteză . În 1912, Krupp Ironwork s
din Germania a dezvoltat oțel rezistent la rugină prin adăugarea de 21% crom și 7% nichel,
producând primul oțel inoxidabil.

Vlad Vasile Ciotachiev Introducere
5
În 1906, aliajele ce își cresc rezistența și duritatea odată cu „îmbătrânirea” acestora au
fost descoperite de Alfred Wilm. A ceste aliajele de întărire , cum ar fi anumite aliaje de aluminiu,
titan și cupru, sunt aliaje tratabile termic, ca re se înmoaie când sunt stinse (răcite repede) și apoi
se întăresc în timp. După stingerea aliajului ternar de aluminiu, cupru și magneziu, Wilm a
descoperit că aliajul a crescut în duritate atunci când a fost lăsat să îmbătrânească la temperatura
camerei. Deși o explicație a fenomenul ui nu a fost furnizată decât în 1919, duraluminul a fost unul
dintre primele aliaje de "întărire prin vârsta " și a fost urmat în curând de multe altele. Deoarece
prezintă adesea o combinație de înaltă rezistență și greutate redusă, aceste aliaje au deven it utilizate
pe scară largă în multe forme de industrie, inclusiv în construcția de aeronave moderne.

Elementele de aliere obișnuite includ:
– Manganul Mn,
– Nichelul Ni,
– Cromul Cr,
– Molibdenul Mo,
– Vanadiu V,
– Siliciu Si,
– Borul B .

Printre elementele de aliere mai puțin obișnuite se enumeră:
– Aluminiul Al,
– Cobalt Co,
– Cupru Cu,
– Ceriu Ce,
– Niobiu Nb,
– Titan Ti,
– Tungsten (Wolfram) W ,
– Staniu S n,
– Zinc Zn,
– Plumb Pb,
– Zirconiu Zr.

Vlad Vasile Ciotachiev Introducere
6
elemente obișnuite de aliere elemente mai puțin obișnuite de aliere

Elementele de aliere sunt adăugate pentru a obține anumite proprietăți în material. Ca un
ghid, elementele de aliere sunt adăugate în procente mai mici (mai puțin de 5%) pentru a crește
rezistența sau duritatea, sau în procente mai mari (peste 5%) pentru a obține proprietăți speciale,
cum ar fi rezistența la coroziune sau stabilitatea la temperaturi extreme. În pr ocesul de fabricare a
oțelului se adaugă mangan, siliciu sau aluminiu pentru a elimina oxigenul dizolvat, sulful și
fosforul din topitură. Se adaugă mangan, siliciu, nichel și cupru pentru a crește rezistența prin
formarea de soluții solide în ferită. Crom ul, vanadiul, molibdenul și tungstenul cresc rezistența
prin formarea de carburi de fază secundară. Nichelul și cuprul îmbunătățesc rezistența la coroziune
în cantități mici. Molibdenul ajută la rezistența la fragilitate. Zirconiu, ceriu și calciu măresc
rezistența prin controlul formei incluziunilor. Sulful (sub formă de sulfură de mangan), plumbul,
bismutul, seleniul și telu rul măresc prelucrabilitatea . Elementele de aliere tind să formeze fie
soluții solide, fie compuși sau carburi. Nichelul este foarte solubil în ferită; prin urmare, formează
compuși, de obicei Ni3Al. Aluminiu se dizolvă în ferită și formează compușii Al2O3 și AlN.
Siliconul este, de asemenea, foarte solubil și formează de obicei compusul SiO2 • MxOy.
Manganul se dizolvă în cea mai mare parte în ferită, formând compușii MnS, MnO • SiO2, dar va
forma și carburi sub formă de (Fe, Mn) 3C. Cromul formează partiții între fazele de ferită și carbură
din oțel, formând (Fe, Cr3) C, Cr7C3 și Cr23C6. Tipul de carbură care formează crom depinde de
Figură 1.1 Situarea elementelor de aliere în cadrul tabelului periodic al elementelor

Vlad Vasile Ciotachiev Introducer e
7
cantitatea de carbon și de alte tipuri de elemente de aliere prezente. Tungsten și carburi formate
din molibden, dacă există suficient carbon și absența unor elemente mai puternice de formare a
carbidului (adică titan și niobiu), ele formează carburile W2C și, respectiv, Mo2C. Vanadiu, titan
și niobiu sunt elemente puternice care formează carburi, formând carbură de vanadiu, carbură de
titan și, r espectiv, carbură de niobiu. Elementele de aliere au de asemenea un efect asupra
temperaturii eutectoide a oțelul ui. Manganul și nichelul scad temperatura eutectoidului și sunt
cunoscute ca elemente de stabilizare a austenitelor. Cu o cantitate suficientă din aceste elemente,
structura austenitică poate fi obținută la temperatura camerei. Elementele formatoare de car bid
ridică temperatura eutectoidului; aceste elemente sunt cunoscute ca elemente de stabilizare a
feritei.

Tabel 1.1 Exemple de aliaje și elementele sale de aliere date în procente
Denumire conform SAE Compo ziție
13xx Mn 1.75%
40xx Mo 0.20% sau 0.25% sau 0.25% Mo și 0.042% S
41xx Cr 0.50% sau 0.80% sau 0.95%, Mo 0.12% sau 0.20% sau 0.25%
sau 0.30%
43xx Ni 1.82%, Cr 0.50% până la 0.80%, Mo 0.25%
44xx Mo 0.40% sau 0.52%
46xx Ni 0.85% sau 1.82%, Mo 0.20% sau 0.25%
47xx Ni 1.05%, Cr 0.45%, Mo 0.20% sau 0.35%
48xx Ni 3.50%, Mo 0.25%
50xx Cr 0.27% sau 0.40% sau 0.50% sau 0.65%
50xxx Cr 0.50%, C 1.00% min
50Bxx Cr 0.28% sau 0.50%, cu adăugare de Bor
51xx Cr 0.80% sau 0.87% sau 0.92% sau 1.00% sau 1.05%
51xxx Cr 1.02%, C 1.00% min
51Bxx Cr 0.80%, cu adăugare de Bor
52xxx Cr 1.45%, C 1.00% min
61xx Cr 0.60% sau 0.80% sau 0.95%, V 0.10% sau 0.15% min
86xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.20%
87xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.25%
88xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.35%

Vlad Vasile Ciotachiev Introducere
8
Denumire conform SAE Compoziție
92xx Si 1.40% sau 2.00%, Mn 0.65% sau 0.82% sau 0.85%, Cr 0.00%
sau 0.65%
94Bxx Ni 0.45%, Cr 0.40%, Mo 0.12%, cu adăugare de Bor
ES-1 Ni 5%, Cr 2%, Si 1.25%, W 1%, Mn 0.85%, Mo 0.55%, Cu 0.5%,
Cr 0.40%, C 0.2%, V 0.1%

Tabel 1.2 Efectele principale ale elementelor principale de aliere pentru oțel
Element Procentaj Funcții principale
Aluminiu 0.95-1.30% Element de aliere în oțelurile de nitrurare .
Bismut – Îmbunătățește prelucrabilitatea .
Bor 0.001 -0.003% Un agent puternic de întărire .
Crom 0.5-2% Crește gradul de întă rire.
4-18% Crește rezistența la coroziune .
Cupru 0.1-0.4% Rezistent la coroziune .
Plumb – Îmbunătățește prelucrabilitatea .
Mangan 0.25-0.40% Se combină cu sulf și fosfor pentru a reduce fragilitatea, d e
asemenea, ajută la eliminarea exces ului de oxigen din oțelul
topit.
>1% Sporește gradul de întărire prin scăderea punctelor de
transformare și provocarea transformărilor lente .
Molibden 0.2-5% Formează c arburi stabile, inhibă creșterea granulelor, fibrelor .
Crește duritatea oțelului, făcând molibdenul un aliaj metalic
foarte valoros pentru realizarea pieselor de tăiere ale
mașinilor -unelte și, de asemenea, lamele de turbină ale
motoarelor turbojet. Este d e asemenea, utilizat în motoarele
rachete lor.
Nichel 2-5% Bun întăritor .
12-20% Crește rezistența la coroziune .
Siliciu 0.2-0.7% Crește rezistența aliajului .
2.0% Folosit des la arcuri de oțel .
Procentaj ridicat Îmbunătățește proprietățile magnetice .
Sulf 0.08-0.15% Îmbunătățește proprietățile de prelucrare liberă .

Vlad Vasile Ciotachiev Introducere
9
Element Procentaj Funcții principale
Titan – Fixea ză carbonul în particule inerte, reduce duritatea
martensitică a oțelurilor de crom .
Tungsten – De asemenea, crește punctul de topire .
Vanadiu 0.15% Formează carburi stabile, crește rezistența, păstrâ nd în același
timp ductilitatea. P romov ează structura fină a granulelor.
Crește duritatea la temperaturi ridicate .

1.2. CONSIDERAȚII GENERAL E PRIVIND CROM -UL
Cromul este un element chimic fiind asociat tabelului periodic al elementelor în grupa 6
cu un număr de 24 de atomi. Este un metal de tranziție de culoare gri, lucios, dur și fragil . Cromul
se mândrește cu o rată ridicată de utilizare ca un metal care poate fi foarte lustruit fără ca să -și
piardă luciul specific . Cromul este, de asemenea, componenta principală a oțelului inoxidabil, un
aliaj popul ar din oțel, datorită reflexiei speculare neobișnuit de ridicate. Cromul simplu lustruit
reflectă aproape 70% din spectrul vizibil, fiind reflectate aproape 90% din undele de lumină
infraroșie. Numele elementulu i derivă din cuvântul grecesc chrōma, adică c olor, deoarece mulți
compuși de crom sunt intens colorați.
Alumina de ferocrom este produsă comercial din cromit prin reacții silicotermice sau
aluminotermice și metal cromat prin procesele de prăjire și de extragere , urmată de reducerea cu
carbon și apoi cu aluminiu. Cromul metalic este important pentru rezistența la coroziune ridicată
și duritatea sa. O dezvoltare importantă a producției de oțel a fost descoperirea faptului că oțelul
ar putea fi foarte rezistent la coroziune și decolorare prin adăugarea d e crom metalic pentru a forma
oțel inoxidabil. Oțelurile inoxidabile și cromarea (galvanizarea cu crom) reprezintă împreună 85%
din utilizarea comercială.
În timp ce cromul metalic și ionii Cr (III) nu sunt considerați toxici, cromul hexavalent
(Cr (VI)) e ste atât toxic cât și carcinogen. Locațiile de producție de crom abandonate necesită
adesea curățarea mediului.
Cromul este cel de -al 13 -lea cel mai abundent element al crustei Pământului, cu o
concentrație medie de 100 ppm. Compușii de crom se găsesc în mediu din eroziunea rocilor care
conțin crom și pot fi redistribuite prin erupții vulcanice . Concentrațiile tipice ale cromului în mediu
sunt: atmosfera <10 ng m-3; sol <500 mg kg-1; vegetație <0,5 mg kg-1; apă dulce <10 ug L-1; apa
de mare <1 ug L-1; sediment <80 mg kg-1.

Vlad Vasile Ciotachiev Introducere
10
Cromul este extras ca minereu de cromit (FeCr2O4). Aproximativ 2/5 din minele de cromit
și concentratele din lume sunt produse în Africa de Sud, aproxi mativ o treime în Kazahstan , în
timp ce India, Rusia ș i Turcia sunt, de asemenea, producători substanțiali. Rezervele neutilizate de
cromi t sunt abundente, dar geografic concentrate în Kazahstan și Africa de Sud.
Deși rare, există depozite de crom nativ. Mina Udachnaya din Rusia produce probe de
metal nativ. Această mină este o sursă de kimberlit, bogată în diamante, iar mediul reducător
ajutat ă atât la producerea de crom elementar cât și a diamantului .
Relația dintre Cr (III) și Cr (VI) depinde puternic de pH și de proprietățile oxidative ale
locației. În maj oritatea cazurilor, Cr (III) este specia dominantă , dar în unele zone, apa subterană
poate conține până la 39 μg / litru de crom total, din care 30 μg / l itru este Cr (VI) .
Cromul a fost descoperit pentru prima dată ca element după ce a ajuns în atenția lu mii
occidentale ca și cromat de plumb, un mineral roșu cristalin . Acest mineral a fost descoperit în
1761 și a fost inițial folosit ca pigment; culoarea distinctivă a fost atribuită cr omului din interiorul
mineralului . În ziua de azi, aproape întregul crom este extras comercial din singurul minereu viabil
pentru extindere și utilizare p reconizată pe termen lung, cromit ul, care este oxid de crom de fier
(FeCr2O4); cromit ul este acum sursa principală de crom pentru utilizarea în pigmenți.
Armele găsite în situri arheologie datând de la sfârșitul secolului al III -lea, B.C. Dinastia
Qin a armatei Terracotta din apropiere de Xi'an, China, fiind analizate de arheologi, s -a constatat
ca deși aceste arme au fost probabil îngropate cu mai mult de două milenii în urmă , vârfurile vechi
de bronz ale săbiilor și ale arbaletelor găsite la fața locului a u arătat o coroziune neașteptat de mică ,
probabil datorită faptului că bronzul a fost acoperit în mod deliberat cu un strat subțire de oxid de
crom. Totuși, acest strat de o xid care a fost găsit pe arme nu era metal pur cromat sau cromat, așa
cum este produs în mod curent astăzi, însă a fost descoperit un strat de molecule de oxid de crom
de 10-15 μm cu până la 2% crom, suficient pentru a proteja bronzul de corodare.

Figur ă 1.2 Clorură de crom anhidră CrCl 3 (stânga), oxid de crom (mijloc), cromat de sodiu Na 2CrO 4 (dreapta)

Vlad Vasile Ciotachiev Introducere
11
1.3. CONSIDERAȚII GENERA LE PRIVIND MOLIBDEN -UL
Molibdenul este un element chimic având 42 de atomi. Denumirea acestuia provine din
greaca antica, minereul acestuia fiind deseori confundat cu cel al plumbului. Minereurile de
molibden au fost cunoscute de -a lungul istoriei, dar elementul a fost descoperi t (în sensul
diferențierii sale ca o entitate nouă din sărurile minerale ale altor metale) în 1778 de către Carl
Wilhelm Scheele. Metalul a fost pentru prima dată izolat în 1781 de Peter Jacob Hjelm.
Molibdenul nu apare în mod natu ral ca un metal liber pe Pământ, se găsește numai în
diferite stări de oxidare în minerale. Elementul liber, un metal argintiu cu o castă cenușie, are al
șaselea punct de topire al oricărui element. Acesta formează ușor carburi dure și stabile în aliaje și
din acest motiv majorita tea producției mondiale a elementului (aproximativ 80%) este utilizată în
aliajele de oțel, inclusiv aliajele de înaltă rezistență și superaliajele.
Majoritatea compușilor de molibden au solubilitate scăzută în apă, dar când mineralele
care conțin molibden se află în contact cu oxigenul și apa, ionul de molibdat rezultat MoO 42- este
destul de solubil. Din punct de vedere industrial, compușii de molibden (aproximativ 14% din
producția mondială a elementului) sunt utilizați în aplicații de înaltă presiune și la temperaturi
ridicate, ca pigmenți și catalizatori.
Din punct de vedere istoric, mina Knaben din sudul Norvegiei, deschisă în 1885, a fost
prima mină dedicată molibdenului. A fost închis în 1973, da r a fost redeschis în 2007 și acu m
produce 100.000 de ki lograme de disulfură de molibden pe an. Minele mari din Colorado (cum ar
fi minele Henderson și minele Climax) și Columbia Britanică produc molibdenită ca produs
primar, în timp ce multe depozite de cupru de porfir, precum minele Canyon din Bingham din
Utah și mina Chuquicamata din nordul Chile produc molibden ca produs secundar al mineritului
de cupru.
Molibdenul este al 54 -lea element cel mai abundent al crustei Pământului și al celui de –
al 25 -lea cel mai abundent element al oceanelor sale, cu o medie de 10 părți per miliard . Raritatea
comparativă a molibdenului în scoarța Pământului este compensată de concentrația sa într -un
număr de minereuri insolubile în apă, adesea combinate cu sulf în același mod ca și cuprul, cu care
se găsește adesea. Deși molibdenul se găsește în mine rale precum wulfenite (PbMoO4) și powellite
(CaMoO4), principala sursă comercială este molibdenita (MoS2). Molibdenul este exploatat ca
minereu principal și este de asemenea recuperat ca un produs secundar al mineritului din cupru și
tungsten.
Producția mo ndială de molibden a fost de 250.000 de tone în 2011, dintre care cei mai
mari producători sunt China (94.000 t), Statele Unite (64.000 t), Chile (38.000 t), Peru (18.000 t)
și Mexic (12.000 t). Rezervele totale sunt estimate la 10 milioane de tone și sunt în mare parte

Vlad Vasile Ciotachiev Introducere
12
concentrate în China (4,3 Mt), SUA (2,7 Mt) și Chile (1,2 Mt). Pe continent, 93% din producția
mondială de molibden este împărțită în mod egal între America de Nord, America de Sud (în
principal în Chile) și China. Europa și restul Asiei (ma i ales Armenia, Rusia, Iran și Mongolia)
produc restul.
Pulberile și fumul de molibden, generate de minerit sau prelucrarea metalelor, pot fi
toxice, în special dacă sunt ingerate . Nivelurile scăzute de expunere prelungită pot provoca iritarea
ochilor și a pielii. Normele OSHA specifică expunerea maximă admisibilă la molibden într -o zi
de 8 ore l a 5 mg / m3. Expunerea cronică la 60 până la 600 mg / m3 poate provoca simptome,
inclusiv oboseală, dureri de cap și dureri articulare. La niveluri de 5000 mg / m 3, molibdenul este
periculos pentru viață și sănătate.
Aliajele din oțelul de molibden precoce au arătat o mare promisiune a creșterii durității,
dar eforturile de fabricare a aliajelor pe scară largă au fost împiedicate de rezultate inconsecvente,
de tendință spre fragilitate și recristalizare. În 1906, William D. Coolidge a înaintat un brevet
pentru fabricarea ductilului de molibden, care a dus la aplicații ca element de încălzire pentru
cuptoare cu temperatură înaltă și ca suport pentru becurile cu f ilament din tungsten; formarea de
oxizi și degradarea necesită ca molibdenul să fie etanșat fizic sa u păstrat într -un gaz inert. În 1913,
Frank E. Elmore a dezvoltat un proces de flotare a spumei pentru a recupera molibdenita din
minereuri; flotația rămâne procesul de izolare primară .
În timpul primului război mondial, cererea de molibden a crescut; a fost folosit atat in
armura cat si inlocuind tungstenul in otelurile de m are viteza. Unele rezervoare britanice au fost
protejate cu o placă d e oțel de mangan de 75 mm , dar acest lucru sa dovedit a fi ineficient. Plăcile
de oțel mangan au fost înlocuite cu plăci de oțel de molibden mult mai ușoare, de 25 mm (1,0 inci),
care permit o viteză mai mare, o manevrabilitate mai ma re și o protecție mai bună. Germanii
foloseau de asemenea oțelul dopat de molibden pentru artil eria grea, ca și în obuzierul Big Bertha,
deoarece oțelul tradițional se topește la temp eraturile produse de pr opulsia unei cochilii de o tonă .
După război, cererea a scăzut până când avansurile metalurgice au permis o dezvoltare extinsă a
aplicațiilor în timp de pace. În al doilea război mondial, molibdenul a avut o importanță strategică
ca înlocuitor al tungs tenului în aliajele de oțel .
Figură 1.3 Minereu de molibdenită

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
13
2. ALIAJE DE CROM -MOLIB DEN
Deși majoritatea aliajelor de oțel conțin crom și molibden într -o oarecare cantitate, prin
denumirea clasica de aliaj de crom -molibden ne referim deobicei la oțelurile „41xx” aș a cum se
regăsesc în denumirea oficială SAE. Elementele de aliere conțin așadar crom și molibden în
cantități importante pentru aceste tipuri de aliaje. Ele au un raport excelent de rezistența/greutate
și sunt considerabil mai rezistente și mai dure decât oțelul clasic 1020 , însă acest ea nu sunt ușor
sudabile deoarece necesită tratamente termice atât înainte cât și după sudare pentru a evita cracarea
la rece precum și defectele de material.
Oțelurile inoxidabile sunt și ele aliaje de crom și molibden dar aceastea nu fac parte din
grupar ea „41xx” deoarece conțin o cantitate mai mare de crom și implicit o rezistență anti –
coroziune mult mai ridicată.
Exemple de aplicații pentru modelele 4130, 4140 și 4145 includ tuburi structurale, rame
pentru biciclete, tuburi pentru transportul gazelor su b presiune, componente pentru arme de foc,
componente pentru ambreiaj și volant ă, precum și cuști de tip „roll cage”. 4150 se remarcă ca fiind
unul dintre oțelurile acceptate pen tru utilizarea în mitralierele M16 și carabinele M4 de către
armata Statelor U nite. Aceste oțeluri sunt, de asemenea, utilizate în piese de aeronavă și, prin
urmare, tuburile structurale de tip 41xx sunt denumite uneori "tuburi de aeronave" .

Tabel 2.1 Proprietăți chimice ale aliajelor „41xx”
Compoziția aliajelor (după greutate)
SAE %Cr %Mo %C %Mn %P(max) %S(max) %Si
4118 0.4-0.6 0.08-0.15 0.18-0.23 0.7-0.9 0.035 0.040 0.15-0.35
4120 0.4-0.6 0.13-0.20 0.18-0.23 0.90-1.20 0.035 0.040 0.15-0.35
4121 0.80-1.10 0.15-0.25 0.18-0.23 0.75-1.00 0.035 0.040 0.15-0.35
4130 0.80-1.10 0.15-0.25 0.28-0.33 0.40-0.60 0.035 0.040 0.15-0.35
4135 0.80-1.10 0.15-0.25 0.33-0.38 0.70-0.90 0.035 0.040 0.15-0.35
4137 0.80-1.10 0.15-0.25 0.35-0.40 0.70-0.90 0.035 0.040 0.15-0.35
4140 0.80-1.10 0.15-0.25 0.38-0.43 0.75-1.00 0.035 0.040 0.15-0.35
4142 0.80-1.10 0.15-0.25 0.40-0.45 0.75-1.00 0.035 0.040 0.15-0.35
4145 0.80-1.10 0.15-0.25 0.43-0.48 0.75-1.00 0.035 0.040 0.15-0.35
4147 0.80-1.10 0.15-0.25 0.45-0.50 0.75-1.00 0.035 0.040 0.15-0.35
4150 0.80-1.10 0.15-0.25 0.48-0.53 0.75-1.00 0.035 0.040 0.15-0.35
4161 0.70-0.90 0.25-0.35 0.56-0.64 0.75-1.00 0.035 0.040 0.15-0.35

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
14

Tabel 2.2 Proprietăți fizice ale aliajelor „41xx”
Oțel Condiție Rezistența la
tracțiune[MPA] Rezistentă la
curgere[MPA] Elongația în
2” [%] Duritate
[Rockwell]
4130 Tras la rece –
normalizat 590-760 480-590 20-30 B 90 -96
4142 Laminare la
cald – recopt 620-690 410-480 20-30 B 90 -95
Tras la rece –
recopt 720-830 590-660 15-25 B 96 -100
4150 Laminare la
cald – recopt 620-760 450-520 20-30 B 90 -96

Una dintre caracteristicile acestei clase de oțel este capacitatea de a fi întărite prin
carburarea suprafeței. Miezul materialului își păstrează proprietățile inițiale , în timp ce suprafața
exterioară este puternic întărită pentru a reduce uzura. Acest lucru face ca acest tip de oțel să fie
un mat erial excelent pentru utilizări cum ar fi roțile dințate, bolțul pistonului și arborii cotiți .
2.1. IDEI PRINCIPALE DESPRE ALIAJE LE DE CROM -MOLIBDEN
Oțelul din aliaj de crom și molibden este un aliaj folosit în aplicații ce presupun presiune
și temperaturi ridicate. Utilizat în construcții, industria petrolieră și cea a gazelor dar și a energiei
și în industria automobilelor, aliajul prezintă o rezistență ridicată la coroziune și la temperaturi
ridicate, dar și o rezistență considerabilă de tracțiune. Aceste proprietăți specifice precum și
fiabilitatea sa îl fac o alegere potrivită pentru o multitudine de aplicații.
Molibdenul a fost un element standard de aliere folosit pentru a face oțel rezistent la fluaj
care ar rezista la temperaturi de până la 530 ᵒC. Acest lucru se datorează faptului că Molibdenul
scade cu succes rata de deformare mecanică și încetinește coagularea carburil or în timpul utilizării
la temperaturi ridicate. Iar această adecvare la temperaturi ridicate și rezistența la fluaj înseamnă
că principala aplicație a oțelului pe bază de Mo a fost în generarea de energie electrică și în
centralele petrochimice.
Dar creșterea continuă a conținutului Mo libden al oțelului pentru a -și îmbunătăți în
continuare proprietățile nu funcționează, deoarece ductilitatea în fluaj scade cu creșterea Mo . Și o
altă limitare a fost că grafitizarea (ruperea carburilor d e fier) are loc la peste 500 ᵒC. Aceste
dezavantaje limitează aplicarea oțelurilor bazate pe Mo.

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
15
O soluție a fost găsită prin alierea cromului cu molibden. Aceasta oferă oțelului multe
avantaje care nu se găsesc în aliajele pe bază de Mo, iar oțelurile CrMo au fost primele care au
permis ca temperaturile aburului la centralele e lectrice să depășească 500 ° C .
Motivul pentru care duo -ul de elemente de aliere funcționează atât de bine este datorat
proprietăților lor combinate (cu un conținut minim de Cr de 9% și u n conținut minim d e Mo de
1%). De exemplu, Mo oferă rezistență oțelului și temperaturi de lucr u mai ridicate. Cr asigură o
oxidare excelentă și ajută oțelul să rez iste coroziunii mai eficient . De asemenea, Cr asigură o bună
penetrare a durității, iar conținutul de Mo asi gură duritatea este uniformă .
Această rezistență adăugată și rezistența la coroziune înseamnă că oțelul CrMo este
utilizat atunci când rezist ența furnizată de oțel carbon uș or nu este suficientă. Aceste beneficii
conferă fiabilitate adăugată acestui tip de aliaj, motiv pentru care este folosit în multe aplicații
diferite.
De exemplu, rezistența la tracțiune adăugată și rezistența la coroziune suplimentară
înseamnă că CrMo este ideal pentru medii cu un nivel de temperatură ridicat (dincolo de cel al
oțelu rilor simple bazate pe Mo) . Deci, orice industrie sau aplicații care operează echipamentele la
temperaturi ridicate pot beneficia de utilizarea aliajelor de crom -molibden. Aceste industrii includ
petrol și gaze, energie, automobile, producția de meta le și ech ipamente de formare . Și cu o
asemenea rezistență la tracțiune , la temperaturi ridicate și rezistență la coroziune, CrMo este de
asemenea eficient în aplicațiile cu apă sărată .
Exemple de echipamente care utilizează CrMo sunt: matrice de formare , cadre pentru
biciclete, arbori cot iți, lanțuri, coliere, arbori pentru roboți și mașini și transportoare. Proprietățile
aliajului îl fac și eficient în construcții și producție. Aceste proprietăți includ rezistența la fluaj,
rigiditatea, rezistența la uzură, duritat ea, rezistența la impact , ușurința de fabricație și capacitatea
de a fi aliate în moduri care creează "aptitudinea de utilizare" în anumite aplicații .
2.1.1. OȚELURI INOXIDABIL E
Cele mai importante caracteristici comune tuturor aliajelor care conțin crom, printre care
oțelurile inoxidabile, sunt că conțin crom suficient pentru a le face rezistente la coroziune,
rezistente la oxidare și / sau rezistente la căldură. Toate aceste aliaje conțin crom (Cr), mangan
(Mn), siliciu (Si), carbon (C), azot (Ni), sulf (S) și f osfor (P) molibden (Mo), titan (Ti), niobiu
(Nb), zirconiu (Zr), cupru (Cu), tungsten (W), vanadiu (V), seleniu și alte elemente minore.
Oțelul inoxidabil este un termen generic pentru o mare familie de aliaje rezistente la
coroziune care conțin cel puțin 10,50% crom (conform standardului european EN10088) și pot

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
16
conține alte elemente de aliere. Oțelurile inoxidabile pot fi împărțite în cinci categorii: martensitic,
feritic, austenitic, așa -numitul duplex austenitic -feritic și prin întărirea precipitațiilor (PH)
Oțelurile inoxidabile martensitice au un conținut de crom care variază de la 11,50 la
18,00%. Acestea au un conținut relativ ridicat de carbon de la 0,15 la 1,20% în comparație cu alte
oțeluri inoxidabile și molibden ul pot fi, de asemenea, utilizat . Aceste tipuri pot fi întărite prin
tratament termic pentru a oferi rezistență și duritate. Acestea prezintă proprietăți magnetice.
Utilizările uzuale sunt lame de cuțit, instrumente chirurgicale, arbori etc.
În gradele feritice, carbonul este menținut la niveluri scăzute (C <0,08%), iar conținutul
de crom poate varia de la 10,50 la 30,00%. În timp ce unele grade feritice conțin molibden (până
la 4,00%), numai cromul este prezent ca principal element metalic de aliere. Aceste tipuri nu pot
fi întărite prin tratament termic. Gradele feritetice sunt magnetice și alese atunci când duritatea nu
este o necesitate primară, ci rezistența la coroziune, în special la cracarea prin coroziune clorică
(SCC), este importantă. Utilizările uzuale sunt sistemele de evacuar e a autovehiculelor (11,00%
Cr), rezervoarele auto (17,00% Cr -1,50% Mo), rezervoarele de apă caldă (18,00% Cr -2,00% Mo –
Ti).
În gradele austenitice, carbonul este de obicei menținut la niveluri scăzute (C <0,08%).
Conținutul de crom se situează între 16.00 și 28.00%, iar conținutul de nichel variază de la 3.50 la
32.00%. Această compoziție chimică le permite să se mențină o structură austenitică de la
temperaturi criogenice până la punctul de topire al aliajului. Aceste aliaje nu pot fi întărite prin
tratame nt termic. Proprietățile cheie din aceste tipuri de oțel inoxidabil sunt rezistență excelentă la
coroziune, ductilitate și duritate. Utilizările uzuale sunt: echipamente de prelucrare a alimentelor,
echipamente pentru industria chimică, aparate de uz cas nic și aplicații arhitecturale.
În oțelurile inoxidabile duplex, carbonul este menținut la niveluri foarte scăzute (C
<0,03%). Conținutul de crom se situează între 21,00 și 26,00%, conținutul de nichel variază între
3,50 și 8,00%, iar aceste aliaje pot con ține molibden (până la 4,50%). Aceste clase au o structură
mixtă de ferită (50%) și austenită (50%) și oferă proprietăți fizice care reflectă această structură.
Aceste aliaje sunt magnetice și oferă o rezistență mai mare la tracțiune și la curgere decât oț elurile
inoxidabile austenitic. Utilizările uzuale sunt în aplicații marine, instalații petrochimice, instalații
de desalinizare, schimbătoare de căldură și industria hârtiei.
Ultima categorie, cea a oțelurilor de precipitație , este caracterizată de rezistența ridicată,
rezistența la coroziune și ușurința de fabricație . Aceste grade se dezvoltă foarte puternic după un
tratament termic scăzut (500 -800 ° C). Deoarece pot fi utilizate temperaturi mai scăzute,
preocupările legate de distorsiunea pieselor sunt re duse la minimum, permițându -le să fie folosite
pentru piese de înaltă precizie. Oțelurile inoxidabile cu durată de precipitare au o microstructură
inițială de austenită sau martensit ă. Clasele austenitice sunt transformate în grade martensitice prin

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
17
tratar ea termică înainte de întărirea precipitațiilor. Rezistența precipitării (PH) rezultă atunci când
procesul de îmbătrânire prin căldură cauzează compușii intermetalici grei să precipite din zăbrel ele
cristaline, deoarece martens itul este temperat. Utilizări le uzuale sunt în industria aerospațială și în
alte industrii de înaltă tehnologie.
În ceea ce privește oțelul inoxidabil, o creștere a conținutului de crom și molibden crește
în principal rezistența la coroziune localizată (pitting și creviere) și este de osebit de eficientă în
clasele de ferită. În aliajele austenitice și duplex, azotul are, de asemenea, o influență benefică
asupra rezistenței la coroziune. Pentru a cuantifica aceste efecte ale compoziției, s -au obținut indici
empirici pentru a descrie rez istența la coroziunea pittingului sub forma unui Pitt ing Equivalent
Resistance (PRE). Pentru oțelurile ferite, formula folosită este : PRE = % Cr + 3.3 (% Mo), în cazul
în care concentrațiile sunt în greutate %, în timp ce pentru gradele austenitic și duplex formula
este: PRE (N) = % Cr + 3.3 (% Mo) + K*(% N), unde K = 16 pentru oțeluri inoxidabile duplex și
K = 30 pentru oțeluri inoxidabile austenitice.
Experiența arată că există o bună corelație între valoare a PRE și rezistența l a coroziune.
Adăugând elemente de stabilizare, cum ar fi titanul și niobiul și anumite impurități (de exemplu
sulf), acestea pot de asemenea să aibă o influență semnificativă asupra pittingului.
Proprietățile care disting oțelurile inoxidabile, și anume aliajele Fe -Cr- (Mo) și aliajele
Fe-Cr-Ni- (Mo) de alte materiale rezistente la coroziune, depind în principal de crom. Înaltul
gradul de reactivitate al cromului este baza eficacității cromului ca element de aliere în oțelurile
inoxi dabile. Rezistența acestor aliaje metalice la efectele chimice ale agenților corozivi este
determinată de capacitatea lor de a se proteja prin formarea unui film aderent și insolubil de
produse de reacție care protejează substratul metalic de uniformitatea și atacul localizat. Filmul de
protecție numit strat pasiv sau film pasiv. Este un strat foarte fin la suprafață, de ordinul 1.0 până
la 2.0 nm, care reduce viteza de coroziune la niveluri neglijabile și are o structură similară cu cea
a cromitului. Pentr u ca pasivarea să aibă loc și să rămână stabilă, aliajul Fe -Cr trebuie să aibă un
conținut minim de crom de aproximativ 11% din greutate, peste care poate să apară pasivitatea și
sub care este imposibil. Rezistența la coroziune a aliajelor de Fe -Cr tinde s ă se îmbunătățească pe
măsură ce conținutul de crom este crescut, iar schimbările definitive se produc la circa 11% Cr și
din nou în jur de 17% Cr.
Molibdenul este utilizat în oțelurile inoxidabile în cantități de până la 8% și cel mai
frecvent în interval ul de la 2 la 4%. Chiar și astfel de procente relativ mici de molibden au efecte
puternice în îmbunătățirea rezistenței la pitting în medii de clor și la fisuri în ambele aliaje de Fe –
Cr și aliaje de Fe -Cr-Ni. Molibdenul reduce intensitatea efectului de ox idare necesar pentru a
asigura pasivita tea și a scădea tendința filmelor pasive formate anterior să se descompună .

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
18
2.1.2. OȚELURI DE TEMPERATURI ÎNAL TE
Pentru a acomoda efectele temperaturii și ciclului termic, a fost dezvoltat un segment de
tehnologie care să gh ideze proiectarea și selecția materialelor. Amenințarea obișnuită a coroziunii
este oxidarea și este bine cunoscut faptul că oxidarea devine mai activă cu creșterea temperaturii.
Problema de coroziune la temperaturi ridicate poate fi complicată de alte fen omene, cum ar fi
cracking -ul localizat de oxidare prin stres, reacția chimică cu gaze sulfuroase și atacul cu hidrogen
fierbinte.
Un studiu al aliajelor utilizate frecvent la temperaturi înalte arată că cromul și molibdenul
sunt cele două elemente de alier e utilizate cel mai frecvent. Cromul este eficient pentru creșterea
rezistenței și îmbunătățirea rezistenței la oxidare, în timp ce molibdenul crește rezistența la
temperaturi mai ridicate. Această îmbunătățire a rezistenței la oxidare este creditată la afinitatea
cromului pentru oxigen și, ca o consecință, se formează o peliculă protectoare pe suprafața
oțelurilor care conțin crom .
Eficacitatea cromului și a molibdenului în îmbunătățirea rezistenței și rezistenței la
oxidare este atât de importantă încât oțelurile care conțin crom -molibden domină domeniul de
temperatură ridicat al materi alelor de construcție. Tabelul de mai jos enumeră oțelurile din aliaj
reprezentative folosite adesea pentru servicii la temperaturi înalte .

Tabel 2.3 Oțelurile tipice cu conținut de crom și molibden pentru utilizări la temperaturi înalte
Compoziție Temperatură maximă în aer ( ᵒC)
0.5% Cr – 0.5% Mo 570
1.25% Cr – 0.5% Mo 590
2.25% Cr – 1.0% Mo 630
3.0% Cr – 1.0% Mo 640
5.0% Cr – 0.5% Mo 650
7.0% Cr – 0.5% Mo 680
9.0% Cr – 1.0% Mo 820

Această listare începe cu un oțel care conține 0,5% crom și 0,5% molibden și progr esează
prin creșterea conținu t de crom până la 9,0%. Multe oț eluri rezistente la temperaturi ridicate sau
rezistente la căldură au un conținut mai mare de crom, dar sunt considerate oțeluri de înaltă calitate,
cum ar fi oțelurile inoxidabile și nu sunt incluse în lista actuală .

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
19
Unul dintre cele mai importante puncte de luat în considerare este că cromul și
molib denul, deși sunt adăugate pentru a crește rezistența la tracțiune și rezistența la oxidare la
temperaturi ridicate, acestea promove ază și durificarea .
O aplicație importantă, în care oțelurile sunt supuse unor temperaturi ridicate, este
echipamentul de raf inare și reformare a industriei petroliere. Multe dintre reactoarele din fabricile
de rafinare funcționează la temperaturi ridicate și se impun cerințe puternice pentru durabilitate.
Două probleme principale au fost întâlnite la reformatorii catalitic. Ace stea sunt legate de
temperatura și presiunea operativă. Reformatoarele catalitice operează în d omeniul de la 450 până
la 570 ° C la presiuni mai mari de 15 bari în contact cu un flux de amestecuri de gaze care conțin
hidrogen .
2.1.3. OȚEL PENTRU SCULE
Oțelurile de unelte sunt utilizate pentru fabricarea sculelor de ing inerie (ștanțe, matrițe,
unelte pentru tăiere, ștanțare, formare, desen, unelte de direcție și tăiere). Ele sunt în general
grupate în două clase:

1) Oțeluri de carbon oarecare conținând un procent ridicat de carbon, aproximativ 0,80 –
1,50%
2) Oțeluri pentru scule din aliaj de oțel, în care se adaugă alte elemente (crom, molibden,
vanadiu, tungsten și cobalt) pentru a conferi o rezistență sporită, duritate, rezistență
la coroziune și căldură a oțelului.

Cromul îmbunătățește rezistența la coroziune și căldură, crește adâncimea de întărire în
timpul tratamentului termic și rezistența la temperaturi ridicate. În oțelurile de mare viteză (care
conțin până la 12,00% Cr), cromul joacă un rol important în mecan ismul de întărire și este
considerat de neînlocuit .
Molibdenul (aproximativ 0,50 -8,00%), atunci când este adăugat la o sculă din oțel, îl face
mai rezistent la temperaturi ridicate. Molibdenul crește gradul de întărire și îmbunătățește
proprietățile de obo seală și rezistența la uzură.

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
20
2.2. PROPRIETĂȚI FIZICE
Cromul este un metal de tranziție gri -argintiu cu o masă atomică relativă de 51.996, un
număr atomic de 24, punct de topire 1875 ᵒC și o densitate de 7.190 kg/dm3. Cromul are o structură
cristalină de corp cubic centrată.
Molibdenul este un metal de tranziție alb -argintiu cu o masă atomică relativă de 95.94,
un număr atomic de 42, punct de topire de 2610 ᵒC și o densitate de 10.22 kg/dm3. De asemenea
structura cristalină a molibdenului este, ca și în cazul cromului, cea a corpului cubic centrat (figura
2.1 partea stângă) .

Combinate prin aliere, cromul și molibdenul conferă diferite proprietăți fizice și mecanice
oțelurilor precum cele prezentate în tabelul următor.

Tabel 2.4 Exemple de proprietăți fizice ale aliajului SAE 4140
Proprietate Valoare aproximativă
Densitate 7.7-8.03 kg/m3
Duritate Brinell 219
Duritate Rockwell 92 B 13 C
Duritate Vickers 207
Rezistență la tracțiune 655 MPa
Rezistență la curgere 415 MPa
Elongație maximă la rupere 25.7%
Reducerea ariei 56.9%
Modul de elasticitate longitudinal 205 GPa
Modul de elasticitate volumic 140 GPa
Prelucrabilitate 65%
Modul de elasticitate transversal 80 GPa

Alte operațiuni ce se aplica oțelurilor pentru sporirea proprietăților fizice sunt:
– Tratamente termice
– Forjare
– Eliminarea concentratorilor de tensiune
– Recoacere
– Normalizare
– Nitrurare

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
21
– Carburare
– Călire
– Întărire prin îmbătrânire artificială
– Durificare.

Figură 2.1 Structuri cr istaline comune întâlnite în metale
2.3. STRUCTRA CHIMICĂ
În ceea ce privește cromul natural , acesta este compus din trei izotopi stabili; 52Cr, 53Cr și
54Cr, 52Cr fiind cel mai abundent (abundența naturală 83.789%). 19 radioizotopi au fost identificați ,
cei mai stabili fiind 50Cr cu un timp de înjumătățire mai mare de 1,8 x 1017 ani și 51Cr cu un timp
de înjumătățire de 27,7 zile.
Cromul prezintă o gamă largă de stări de oxidare, dar fiind ionizat într -un cation cu o
încărcare pozitivă 3 servește ca cea mai stabi lă stare ionică a cromului. Stările +3 și +6 apar cel
mai frec vent în compușii de crom, iar ceele de +1, +4 și +5 pentru crom sunt rare .
Sunt cunoscuți un număr mare de compuș i de crom (III), cum ar fi nitrat de crom (III),
acetat de crom (III) și oxid de crom (III) . Cromul (III) poate fi obținut prin dizolvarea cromului
elementar în acizi cum ar fi acidul clorhidric sau acidul sulfuric, dar poate fi de asemenea format
prin red ucerea cromului (VI) de către citocromul c7. Ionul Cr3+ are o rază similară cu cea a Al3+ și
se pot înlocui unele cu altele în unii compuși, cum ar fi alum crom și alum. Atunci când o cantitate
urmărită de Cr3+ înlocuiește Al3+ în corindon (oxid de alumini u, Al 2O3), roz safir sau rubin de
culoare roșie se formează, în funcție de cantitatea de crom.
Compușii de crom (VI) sunt oxidanți la pH scăzut sa u neutru. Anionii cromați (CrO 42-) și
anionii bicromați (Cr 2O72-) sunt principalii ioni în această stare de oxidare. Ele există într -un
echilibru, determinat prin pH:
2 [CrO 4]2− + 2 H+ ⇌ [Cr 2O7]2− + H 2O

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
22
Starea de oxidare +5 este realizată doar în câțiva compuși, dar este intermediară în multe
reacții care implică oxidări de cromat. Singurul compus binar este flu orura de crom (V) volatilă
(CrF5). Acest solid roșu are un punct de topire de 30 ° C și un punct de fierbere de 117 ° C. Acesta
poate fi preparat prin tratarea metalelor de crom cu fluor la 400 ° C și presiune de 200 bari.
Sunt cunoscuți mulți compuși de c rom (II), c um ar fi clorura de crom (II) stabilă în apă
CrCl 2 care poate fi obținut ă prin reducerea clorurii de crom (III) cu zinc. Soluția albastră
strălucitoare rezultată din dizolvarea clorurii de crom (II) este stabilă numai la pH neutru.
Majoritatea c ompușilor de crom (I) sunt obținuți exclusiv prin oxidarea complexelor
octaedrale crom (0) bogate în electroni.
Mulți compuși de crom (0) sunt cunoscuți în prezent; totuși, majoritatea acestor compuși
sunt derivați ai compușilor hexacarbonil crom sau bis (benzen) crom.

În ceea ce privește molibdenul, e xistă 35 de izotopi cunoscuți de molibden, cu masa
atomică cupri nsă între 83 și 117, precum și patru izomeri nucleari metastabili. Șapte izotopi apar
în mod natural, cu mase atomice de 92, 94, 95, 96, 97, 98 și 100. Din acești izotopi naturali, numai
molibdenul -100 este instabil. Cea mai comună aplicare a molibdenului izotopic implică
molibdenul -99, care este un produs de fisiune.
Molibdenul formează compuși chimici în stările de oxidare de la -II la + VI. Stările de
oxidare mai mari sunt mai relevante pentru apariția lor terestră și pentru rolurile sale biologice,
stările de oxidare la mijlocul nivelului sunt adesea asociate cu grupări metalice, iar stările de
oxidare foarte scăzute sunt în mod obișnuit asociate cu compuși organomolibdenici. Mo și chimia
W prezintă asemănări puternice. Raritatea relativă a molibdenului (III), de exemplu, contrastează
cu permeabilitatea compușilor de crom (III). Cea mai mare stare de oxidare este observată în oxidul
de molibden (MoO 3), în timp ce compusul sulfuric normal este disulfura de molibden MoS 2.
Figură 2.2 Compusul de crom determinat experimental conținând o legătură cvintuplă Cr -Cr

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
23
Trioxidul, care este volatil la tem peraturi ridicate, este precursorul practic al tuturor celorlalți
compuși Mo, precum și aliajele. Molibdenul are mai multe stări de oxidare, cele mai stabile fiind
+4 și +6.
Oxidul de molibden (VI) este solubil în apă alcalină puternică, formând molibdați
(MoO 42-). Molibdații sunt oxidanți mai slabi decât cromații. Acestea tind să formeze oxianioane
complexe prin condensare la valori scăzute ale pH -ului, cum ar fi [Mo 7O24]6- și [Mo 8O26]4-.
Polimolibdatele pot încorpora și alți io ni, formând polioxometalați .
Gama largă de stări de oxidare a molibdenului este reflectată în diferite cl oruri de
molibden:
– Clorura de molibden (II) MoCl 2,
– Clorura de molibden (III) MoCl 3, un solid roșu închis
– Clorura de molibden (IV) MoCl 4, un solid negru, care adoptă o structură po limerică.
– Clorură de molibden (V) MoCl 5 solid verde închis care adoptă o structură dimerică.
Ca și cromul și alte metale de tranziție, molibdenul formează legături cvadruple, cum ar
fi Mo 2(CH 3COO) 4 și [Mo 2Cl8]4-, care are de as emenea o legătură cvadruple.
Starea de oxidare 0 este posibilă cu monoxidul de carbon ca ligand, cum ar fi
hexacarbonilul de molibden, Mo(CO) 6.

Figură 2.3 Structura K eggin a anionului fosfomolibdat (P [Mo 12O40]3-), un exemplu de polioxometalat

Figură 2.4 Structura chimică a Molibden hexacarbonilului

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
24
2.4. AVANTAJE
Așadar în urma celor precizate anterior, p rintre avanta jele aliajului crom -molibden se
enumeră:
– Rezistență ridicată la tracțiune
– Rezistentă de curgere considerabilă
– Rezistență ridicată la presiune
– Rezistentă și păstrarea proprietăților la temperaturi ridicate de lucru
– Proprietăți anti -abrazive
– Rezistență ridicată la uzură
– Rezistență ridicată la coroziune
– Duritate ridicată
– Rigiditate ridicată
– Rezistență ridicată la impact
– Capacitate ridicată de aliere cu alte elemente.

2.5. DEZAVANTAJE
Dezavantajele aliajelor de crom -molibden sunt:
– Prețul ridicat dependent de modul de obținere și de proprietățile și calitatea oțelului
– Proces ul de obținere a pieselor din material mai complex
– Sudabilitate redusă față de alte aliaje clasice.

Aliajul este dificil de sudat, dar sudarea poate fi efectuată folosind oricare dintre practicile
comune de sudură. Sudarea se poa te face prin preîncălzirea secțiunii și asigurarea faptului că
eliminarea concentratorilor de tensiune are loc imediat după sudare. Se recomandă să se evite
sudura oțelului CrMo în stare întărită și temperată, deoarece modifică proprietățile mecan ice din
Figură 2.5 Structura chimică a Clorurii de molibden (V)

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
25
zona afectată de căldura sudurii . De asemenea, nu se recomandă sudarea în condiții de nitrurar e,
în flacără sau întărire prin inducție . Cu toate ace stea, sudarea oțelului crom -molibden în starea de
recoacere este larg preferată. În cazul în care este necesa ră sudarea în condiții de întărire și
temperare, piesa de prelucrat trebuie răcită instantaneu și tensiunea să fie eliberată la 15 ° C sub
temperatura inițială de călir e.
La sudarea oțelului (în orice stare) se vor folosi numai electrozi cu conținut scăzut de
hidrogen.
Folosind sudura, viteza maximă de răcire care trebuie utilizată es te de 95 °C / oră până la
95 °C. Aceasta ar trebui urmată de răcirea în aer liber. Rata de răcire poate fi încetinită prin
împachetarea piesei de lucru într -o pătură rezistentă la căldură sau prin îngroparea acesteia în nisip .

2.6. MOD DE OBȚINERE
2.6.1. CROMUL
Aproximativ 28,8 milioane tone metrice (Mt) de minereu de cromit comercializabil au
fost produse în 2013 și tra nsformate în 7,5 Mt de ferocrom. Potrivit lui John F. Papp, ce scrie
pentru USGS, "Fer ocromul este folosirea fin ală a minereului de cromit,iar oțelul inoxidabil este
utilizarea finală a ferocromului".
Cei mai mari producători de minereu de crom în 2013 au fost Africa de Sud (48%),
Kazahstan (13%), Turcia (11%), India (10%), cu alte câteva țări produc ând restul de aproximativ
18%. Cele două produse principale ale rafinării minereurilor de crom sunt ferocromul și cromul
metalic.
Pentru aceste produse procesu l de topire a minereului diferă considerabil. Pentru
producerea ferocromului, minereul de cromit (FeCr2O4) este redus la scară largă în cuptor ul cu
arc electric sau în topito riile mai mici, fie cu aluminiu, fie cu siliciu într -o reacție aluminotermică.
Pentru producerea de crom pur, fierul trebuie separat de crom într -un proces de ardere și
de extragere în două etape. Mine reul de cromit este încălzit cu un amestec de carbonat de calciu și
carbonat de sodiu în prezența aerului. Cromul este oxidat în forma he xavalentă, în timp ce fierul
formează Fe2O3 stabil. Lichidarea ul terioară la temperaturi ridicate dizolvă cromații și lasă oxidul
de fier insolubil. Cromatul este transformat prin acid sulfuric în dicromat:
4 FeCr 2O4 + 8 Na 2CO 3 + 7 O 2 → 8 Na 2CrO 4 + 2 Fe 2O3 + 8 CO 2
2 Na 2CrO 4 + H 2SO 4 → Na 2Cr2O7 + Na 2SO 4 + H 2O

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
26
Dicromatul este transformat în oxidul de crom (III) prin reducerea cu carbon și apoi redus
într-o reacție aluminotermică la crom :
Na2Cr2O7 + 2 C → Cr 2O3 + Na 2CO 3 + CO
Cr2O3 + 2 Al → Al 2O3 + 2 Cr .

Figur ă 2.6 Cromul, remodelat într -un rafinar cu zonă de arc orizontal, care prezintă granule mari de cristal
vizibil

2.6.2. MOLIBDENUL
În procesarea molibdenitei, minereul este mai întâi ars în aer la o temperatură de 700 ° C
(1,292 ° F). În urma procesului rezultă dioxid de sulf gazos și oxidul de molibden (VI):
Figură 2.7 Bucată de crom produsă cu reacție aluminotermică
Figură 2.8 Producerea la scară globală de crom

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
27
2 MoS 2 + 7 O 2 → 2 MoO 3 + 4 SO 2
Mine reurile oxidate sunt apoi extras e, de obicei, cu amoniac apos pentru a da molibdat
de amoniu:
MoO 3 + 2 NH 3 + H 2O → (NH 4)2(MoO 4)
Cuprul, o impuritate în molibdenită, este mai puțin solubil în amoniac. Pentru a -l
îndepărta complet din soluție, este prec ipitat cu hidrogen sulfurat . Molibdatul de amoniu se
transformă în dimolibdat de amoniu, care este izolat ca un solid. Încă lzirea acestui solid dă trioxid
de molibden:
(NH 4)2Mo 2O7 → 2 MoO 3 + 2 NH 3 + H 2O
Trioxidul brut poate fi purificat în continu are prin sublimare la 1100 ° C (2010 ° F).
Molibdenul metalic este produs prin reducerea oxidului cu hidrogen:
MoO 3 + 3 H 2 → Mo + 3 H 2O
Molibdenul pentru producția de oțel este redus prin reacția aluminotermică cu adăugarea
de fier pentru a produce feromolibden. O formă obișnuită de feromolibden conține 60% molibden.
Figură 2.9 Molibdenită pe quartz
Figură 2.10 Producția de molibden la scară globală

Vlad Vasile Ciotachiev Aliaje de Crom -molibden
28
2.6.3. ALIAJUL
Bineînțeles că modul de obținere al aliejului depinde de piesa ce urmează a fi produsă iar
modalitățile de fabricare variază în funcție de scopul urmărit. Cele mai frecvente modalități de
obținere sunt forjarea sau turnarea în formă, iar obținerea aliajului l ichid se face prin coacerea în
cuptoare și furnale a mineurilor elementelor componente .
Furnalele necesită multe facilități auxiliare pentru a -și susține operațiunile. Cu toate
acestea, în termeni simpli, cuptorul în sine este o carcasă imensă de oțel apro ape de formă
cilindrică și căptușită cu cărămidă rezistentă la căldură. Odată pornit , cuptorul funcționează
continuu până când căptușeala refractară are nevoie de reînnoire sau până când cererea de fier
scade până la punctul în care cuptorul este închis. D urata operațiunilor cuptorului de la început
până la sfârșit este denumită "campanie" și poate dura mai mulți ani.
Minereul de fier și alte materiale care conțin cărbune, cocsul și calcarul sunt încărcate în
cuptor de sus și se deplasează în jos, devenind mai fierbinți în timp ce se scufundă în corpul
cuptorului care se numește stivă. În partea superioară a cuptorului, gazul din cocsul de ardere
îndepărtează o cantitate mare de oxigen din minereul de fier. Aproximativ la jumătate de oră,
calcarul începe să reacționeze cu impuritățile din minereu și cocs pentru a forma o zgură.
Cenușa din cocs este absorbită de zgură. Unele tipuri de siliciu d in minereu sunt reduse
la silicon și se dizolvă în fier, la fel ca și carbonul din cocs. În partea de jos a cuptoru lui, unde
temperaturile cresc la peste 1650 de grade Celsius , zgura topită plutește pe un bazin de fier topit,
adânc de 1.2 -1.5 metrii . Deoarece zgura plutește deasupra fierului, este posibil să se scurgă printr –
o crestătură de zgură în cuptor. Fierul topi t este eliberat din vatra cuptorului printr -o gaură de
etanșare. Decuparea fierului și zgurii este factorul major care permite încărcarea unor materiale
suplimentare la partea superioară a cuptorului.
Figură 2.11 Obținerea aliajului

Vlad Vasile Ciotachiev Aplicații, utilizare în industria automot ive
29
3. APLICAȚII, UTILIZARE ÎN INDUSTRIA AUTOMO TIVE
 Capete de tije, articulații pentru sistemul de direcție

 Cremaliera și tijele sistemului de direcție

Vlad Vasile Ciotachiev Aplicații, utilizare în industria automotive
30
 Biele

 Bolțul pistonului

 Arborele cotit

 Ambreiaj

Vlad Vasile Ciotachiev Aplicații, utilizare în industria automotive
31

 Volantă

 Cadre de bicicletă

 Pedale și brațe

Vlad Vasile Ciotachiev Aplicații, utilizare în industria automotive
32
 Osii și arbori

 Cruce și transmisie cardanică

 Roți dințate

Vlad Vasile Ciotachiev Aplicații, utilizare în industria automotive
33

 Culbutori și tije împingătoare

 Ghidoane

 Articulații sferice

Vlad Vasile Ciotachiev Concluzii și direcții viitoare de cercetare
34
4. CONCLUZII ȘI DIRECȚII VIITOAR E DE CERCETARE
Este clar că avem nevoi e de oțelul potrivit pentru a ne asigura un echipament puternic și
de lungă durată. Și aliajul de crom -molibden este ideal pentru multe aplicații și industrii, datorită
rezistenței sale la duritate și rezistenței la coroziune.
Am văzut cum adăugarea de Cr la aliaje le de Molibden le-a per mis să fie utilizate într -o
varietate de aplicații la temperaturi ridicate și a oferit beneficii care nu au fost găsite în oțelul bazat
pe Mo. Această îmbunătățire constantă a oțelului cu temperatură înaltă este în curs de desfășurare,
iar cercetătorii cau tă în mod constant modalități de îmbunătățire a performanțelor CrMo și se
asigură că acesta rămâne materialul de alegere în multe industrii.
Iar un exemplu este alierea CrMo cu cobalt (Co). Zaman și colab. a u analizat capacitatea
de prelucrare a aliajului de cobalt cromat de molibden (CoCrMo), un material avansat câștigând
popularitate pe scară largă în in ginerie și aplicații medicale . În general, acest material este dificil
de tratat datorită rezistenței sale ridicate, rezistenței la uzură, duritatea și conductivității termice
scăzute. Acest lucru poate însemna uzura rapidă a sculelor și reducerea duratei de viață a sculei.
Autorii au analizat caracteristicile și proprietățile CoCrMo, precum și modul în care a ceste
proprietăți contribuie la prelucrabilitatea acestuia.
Prelucrarea acestor materiale constituie o provoca re și are multe complicații, determinată
în special de rezistența ridicată a aliajului, de duritate, de rezistență ridicată la uzură și de
conduct ivitate termică scăzută. Autorii au concluzionat că, pe baza cererii de aliaje CrMo pe bază
de cobalt în multe industrii și aplicații, sunt necesare mai multe studii pentru a depăși problemele
de prelucrare slabă. În acest moment, CrMo este oțelul de alege re, dar aliajele CrMo pe bază de
cobalt pot deveni standard ul cererii în viitor, cu condiția ca aceste probleme de prelucrare să poată
fi rezolvate .

Vlad Vasile Ciotachiev Bibliografie
35
BIBLIOGRAFIE
1. https://www.bssa.org.uk/cms/File/Euro%20Inox%20Publications/Alloying%20Eleme
nts.pdf , aceesat 02.12.2018
2. https://masteel.co.uk/news/chromium -molybdenum -high-temperature –
applications/?fbclid=IwAR1w5qgv8_dzNyH0pNVdzEKXkTXAM7vrFiHeN2hFv9x
92V7vcAVcL9GPSLc , accesat 02.12.2018
3. https://www.thefabricator.com/article/metalsmaterials/chromium -molybdenumaits –
uses-and-fabrication -requirements?fbclid=IwAR2X7iOO5fQ_4TcldYj1g2X –
m0cp0IHO5FDzaoWy2GPELaT39UeiOwfBNOA , accesat 02.12.2018
4. https://www.quora.com/What -are-disadvantages -of-using -SAE -4130 -in-SAE -Baja,
02.12.2018
5. https://www.brighthubengineering.com/manufactu ring-technology/74496 -production –
and-use-of-4130 -alloy -steel/ , accesat 07.12.2018
6. https://www.steelforge.com/alloy -steel-4130 -aisi-4130/ , accesat 07.12.2018
7. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=6116 , accesat 07.12.2018
8. https://www.keenovens.com/arti cles/steel -furnance.htm , accesat 07.12.2018
9. https://www.911metallurgist.com/blog/molybdenum -steel-alloys , accesat 04.01.2019
10. https://www.onlinemetals.com/productguides/alloysteelguide.cfm , accesat 5.01.2019
11. https://studylib.net/doc/9598537/click -here-to-material -data-sheets , accesat 4.01.2019
12. Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements
13. Haxhillazi, Gentiana (2003). "Preparation, Structure and Vibrational Spectroscopy of
Tetraperoxo C omplexes of CrV+, VV+, NbV+ and TaV+"
14. Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (1985). Lehrbuch der
Anorganischen Chemie
15. Pope, Michael T.; Müller, Achim (1997). "Polyoxometalate Chemistry: An Old Field
with New Dimensions in Several Disciplines"