PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE Tanaviosoft 2012 T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 2 T4.7 Fierul este un metal gri – argintiu ce… [619546]

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 2
T4.7
Fierul este un metal gri – argintiu ce aparține grupei a VIII -a a sistemului
periodic, cu densitatea de 7 860 Kg/ m3 și temperatura de topire de 153 80 C. Fierul
pur obținut în condiții de laborator conține mai puțin de 0,0001 % impurități, iar
fierul de puritate tehnică în jur de 0,1 – 0,15% impurități. Rezistența mecanică a
fierului de puritate tehnică este mică .Duritatea este de 60- 70 unități Brinell(HB).

Fierul, în stare solidă, prezintă proprietatea de polimorfism:
a) între 00-9100 C, Fe (cristalizează în cub cu volum centrat);
b) între 9100 -14000 C, Fe γ(cristalizeaz ă în cub cu fețe centrate);
c) între 14000 -15380 C, Fe δ(cristalizeaz ă în cub cu volum centrat);

Fig.1.Cub cu volum centrat Fig.2.Cub cu fețe centrate

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 3
T4.7
Carbonul aparține grupei a IV -a din sistemul periodic al elementelor. Ca r-
bonul se întâlnește în natură sub două forme: diamant și grafit. Masa atomică a
carbonului este 12, densitatea grafitu lui de 2 250 Kg/ m3 și temperatura de topire
de 35000 C. Grafitul cristalizează în sistem hexagonal, este un material moale și are
o rezistență scăzută. Rezistența grafitului crește odată cu creșterea temperaturii: la
200 C rezistența Rm = 20 MPa, iar la 25000 C grafitul este mai rezistent decât toate
metalele refractare.

http://www.freshney.org/education/pte/

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 4
T4.7
4.7.OȚELURILE

4.7.1. GEN ERALITĂȚI.
Aliajele fierului cu carbonul, ce conțin mai puțin de 2,11 % C (punctul E), cu
un conținut scăzut în alte elemente chimice, se numesc oțeluri carbon.
În structura lor nu apare eutectic (ledeburită), acestea au o plasticitate ridicată,
mai ales la încălzire, și în plus au o deformabilitate bună.
Oțelurile carbon se obțin în cuptoare electrice, în cuptoare Martin, sau în convert i-
zoare Bessemer.

Cuptor Siemens Martin Convertizor Linz Donawitz
Proprietățile cele mai bune le au oțelurile obținute în cuptoare electrice,
având un grad de puritate mai mare din punct de vedere al sulfului, fosforului,
gazelor și al incluziunilor nemetalice. Aceste oțeluri se utilizează pentru obținerea
de piese cu destinații speciale.
Din punct de vedere al oxidării se disting oțeluri necalmate, semicalmate și
calmate. Pentru un același conținut de carbon, toate cele trei categorii de oțeluri
prezintă valori apropiate ale proprietăților de rezistență, dar diferite în ceea ce
privește plasticitatea. Conținutul de siliciu într -un oțel calmat este de 0,15 – 0,35, în
cel semicalmat este de 0,05 – 0,15, iar în cel necalmat mai mic de 0,05 %.

4.7.2. INFLUENȚA CARBONULUI ASUPRA
PROPRIETĂȚILOR OȚELU RILOR .

Carbonul reprezintă cel mai important element chimic al oțelurilor, element
ce determină structura și proprietățile oțelurilor carbon. Chiar și pentru o variație
foarte mică a conținutului de carbon, acesta are o influență semnificativă asupra
proprietăților oțelurilor. Odată cu creșterea conținutului de carbon crește conțin u-
tul de cementită. Pentru o concentrație < 0,8 %C, oțelul este format din ferită și

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 5
T4.7
perlită, iar pentru concentrații > 0,8 %C, în structura oțelului apare cementita s e-
cundară în rețea, cristalizată separat de cea existentă în perlită.
În funcție de conținutul de carbon, oțelurile se clasifică astfel:
1. Oțeluri hipoeutectoide(<0,8% C);
2. Oțeluri eutectoide(0,8% C);
3. Oțeluri hipereutectoide(0,8 -2,11% C).
Observație: După Metal s Handbook ASM , punctul eutectoid S se află la
0,77% C, iar punctul E la 2,11% C.
Ferita a re o rezistență mecanică scăzută, dar în schimb este plastică. Ceme n-
tita, pe de altă parte, are o duritate mare, dar este fragilă. De aceea, odată cu cre ș-
terea conținutului de carbon, crește și duritatea și rezistența mecanică a oțelurilor,
iar plasticit atea scade .
Creșterea rezistenței mecanice într -un oțel are loc pentru un conținut de ca r-
bon de până la 0,8 – 1,0 %C. Pentru un conținut de carbon mai mare decât 0,8 %
scade nu numai plasticitatea ci și rezistența oțelului. Din această cauză, oțelurile
hipe reutectoide sunt supuse unei recoaceri speciale, în urma căreia se obține o
structură formată din perlită globulară.
Carbonul are, de asemenea, o influență puternică asupra proprietăților te h-
nologice ale oțelurilor cum ar fi sudabilitatea, prelucrarea prin deformare sau tăi e-
re. Astfel, cu creșterea conținutului de carbon sudabilitatea oțelului scade și de
asemenea capacitatea de deformare la cald și mai ales la rece.
Cel mai bine se prelucrează prin așchiere oțelurile cu conținut mediu de ca r-
bon, cuprins în tre 0,3 – 0,4 %. Oțelurile cu conținut scăzut de carbon duc la obțin e-
rea, în urma prelucrării mecanice, a unor suprafețe total neadecvate, cu așchii
greu de îndepărtat. Oțelurile cu conținut ridicat de carbon prezintă duritate mare,
fapt ce diminuează rezistența în timp a instrumentelor.
Impuritățile inevitabile ale oțelurilor sunt Mn, Si, S, P, și de asemenea oxig e-
nul, azotul și hidrogenul.
Impuritățile dăunătoare din oțel sunt sulful și fosforul. Sursa principală de
sulf din oțel o reprezintă materia primă utilizată (fonta). Sulful scade plasticitatea
și tenacitatea oțelului și produce fragilitate la roșu la deformarea sau forjarea oț e-
lului.
Principala sursă de apariție a fosforului o reprezintă minereul din care se o b-
ține fonta. Fosforul reprezintă o impuritate dăunătoare, solubilă în ferită până la
1,2 %. Dizolvat în ferită, fosforul diminuează plasticitatea acesteia.
Oxigenul și azotul sunt puțin solubile în ferită. Acestea formează în oțel im-
purități nemetalice care fragilizează oțelul și care scad tenacitatea și plasticitatea
acestuia. Hidrogenul este solubil în soluția solidă și fragilizează puternic oțelul.

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 6
T4.7
Un conținut ridicat de hidrogen, mai ales în oțelurile aliate cu crom sau crom –
nichel, provoacă apariția de fisuri interioare, extrem de dăună toare.

4.7.3. CLASIFICAREA ȘI SIMB OLIZAREA
OȚELURILOR .
Institutul Român de Standardizare, odată cu reprimirea sa în 1990 ca me m-
bru al Organizației Internaționale de standardizare – ISO și cu afilierea sa, tot în
1990, la Comitetul European de Standardizare, a început procesul de aliniere a
standardelor românești la cele europene și internaționale.
Rolul noilor standarde românești, aliniate la standardele europene este acela
de a permite României o integrare tehnologică cât mai rapidă în Europa. Standa r-
dele europene pot primi statutul de standard național fie prin publicarea textului
tradus identic, fie prin ratificare.
În România, standardele pentru oțeluri au diferite sigle în funcție de perio a-
da în care au fost publicate și în funcție de conți nutul lor, după cum urmează:
1. standardele cu sigla STAS (standard de stat) au fost publicate înainte de 28
august 1992 și își mențin valabilitatea până la revizuirea și transformarea lor
în standarde românești;
2. standardele cu sigla SR (standard român) au fo st aprobate după 28 august
1992;
3. standardele cu sigla SR ISO (sau STAS ISO) sunt standarde identice cu
standardele internaționale respective, reprezentând traducerea lor;
4. standardele cu sigla SR EN sunt standarde identice cu standardele europene
respective, reprezentând traducerea lor;
5. standardele cu sigla SR EN ISO sunt standarde identice cu standardele e u-
ropene elaborate prin adoptarea fără modificări a standardului internațional
respectiv și reprezintă traducerea lor;
Clasificarea mărcilor de oțel este făcută conform SR EN 10020 „Definirea și cl a-
sificarea mărcilor de oțel” în funcție de compoziția chimică pe oțel lichid în:

OȚELURI NEALIATE
OȚELURI ALIATE
OȚELURI LE

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 7
T4.7
OȚELURILE NEALIATE se clasifică în următoarele clase principale de cal i-
tate:

Oțeluri nealiate de uz general sunt oțeluri care se produc prin procedee de
elaborare obișnuite, nu necesită o tehnologie de fabricație specială, nu necesită tr a-
tament termic, nu este prescrisă nici o altă condiție de calitate (de exemplu aptit u-
dine de tragere la rece, trefilare etc), nu sunt impuse condiții speciale pentru nici
un element de aliere (excepție făcând manganul și siliciul) și caracteristicile
mecanice sunt date pentru produsele în stare laminată sau normalizată.
UTILIZĂRI:
Oțelurile cu conținut de carbon<0,25% se utilizează pentru construcții met a-
lice sudate(capace, batiuri, oțel beton), iar cele cu conținut mai mare de carbon
,pentru piese în construcția de mașini(șuruburi,piulițe, bride,pene).

Fig.4.7.3.1.Șuruburi și piulițe
Oțeluri nealiate de calitate sunt oțeluri care nu au impuse condiții pentru o
comportare precizată la tratament termic sau pentru puritate în ceea ce privește
incluziunile nemetalice. Prescripțiile privind calitatea acestora ca de exemplu t e-
nacitatea la rupere, controlul mărimii grăuntelui, aptitudinea de deformare la rece
sunt mai severe decât cele ale oț elurilor nealiate de uz general, ceea ce conduce la
elaborarea mai atentă a acestor oțeluri.
UTILIZĂRI:
Oțelurile nealiate de calitate se utilizează în construcția de mașini, pentru
osii,arbori, arbori cotiți, roți dințate, arcuri, bucșe. OȚELURI NEALIATE

Oțeluri nealiate
de uz general Oțeluri nealiate
de calitate Oțeluri nealiate
speciale

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 8
T4.7

Fig.4.7.3.2.Arbori cotiți Fig.4.7.3.3.Roți dințate
Oțeluri nealiate speciale sunt oțeluri cu o puritate superioară oțelurilor ne a-
liate de calitate, în special în privința incluziunilor nemetalice, sunt destinate tr a-
tamentului termic de călire-revenire s au durificării superficiale iar caracteristicile
lor superioare sunt asigurate prin verificarea riguroasă a compoziției chimice, o
elaborare atentă și control sever al procesului. Aceste oțeluri trebuie să satisfacă
una sau mai multe din următoarele condiții: energie la rupere în stare călită și r e-
venită, adâncime de călire sau duritate superficială în stare călită, călită și revenită
sau călită superficial, conținuturi scăzute de incluziuni nemetalice.
UTILIZĂRI:
Se utilizează pentru fabricarea de poansoane, matrițe, filiere, pile,
dălți,punctatoare.

Fig.4.7.3.4.Pile.Dălți.Poansoare.Placa activă.

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 9
T4.7
OȚELURILE ALIATE se clasifică în următoarele clase principale de calitate:

Oțelurile aliate de calitate sunt oțeluri la care pentru realizarea caracterist i-
cilor prescrise sunt necesare adaosuri de elemente de aliere. Tipurile de oțeluri
aliate de calitate sunt următoarele:
 oțeluri de constructie cu granulație fină sudabile,
 oțeluri pentru electrotehnică,
 oțeluri aliate pentru șină, armături de mină
 oțeluri aliate pentru produse plate laminate la rece sau la cald pentru utili-
zări la care intervin deformări la rece severe, care conțin elemente chimice
de finisare a granulației, cum sunt Nb, B, Ti, V, Zr;
 oțeluri aliate la care singurul element de aliere prescris este cuprul.
Oțelurile aliate speciale sunt caracterizate prin verificarea riguroasă a co m-
poziției chimice, prin condiții speciale de fabricație și de inspecție care să asigure
caracteristici superioare în limite înguste de control. Această clasă include urm ă-
toarele tipuri:
 oțeluri inoxidabile care conțin maxim 1,2% C și minim 10,5 %Cr și se î m-
part în 2 subcategorii în funcție de concentrația de nichel:
a) Ni < 2,5 %
b) Ni ≥ 2,5 %
 oțeluri rapide
 alte oțeluri aliate
Simbolizarea mărcilor de oțel a doptată în prezent este de două feluri:

 SIMBOLIZARE ALFANUMERICĂ (standard european)
 SIMBOLIZARE NUMERICĂ (standard american)

OȚELURI ALIATE

Oțeluri aliate
de calitate Oțeluri aliate
speciale

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 10
T4.7

4.7.4. STRUCTURA SIMBOLIZĂRILOR ALFANUMERICE
I. Simbolul inițial pentru piesele turnate din oțel
În cazul în care un oțel este specificat sub formă de piesă turnată, simboliz a-
rea sa alfanumerică prezintă ca simbol inițial litera G.
II. Simbolizarea oțelurilor în funcție de utilizare și caracteristici mecanice
Simbolizarea cuprinde următoarele simboluri principale:

Tabelul 1
S Oțeluri de construcție
P Oțeluri pentru recipiente sub presiune
L Oțeluri pentru țevi de conducte
E Oțeluri pentru construcții mecanice
B Oțeluri pentru beton armat
Y Oțeluri pentru beton precomprimat
R Oțeluri pentru șină
H Produse plate laminate la rece din oțeluri pentru ambutisare
D Produse plate formate la rece
T Tablă neagră, tablă stanată
M Oțeluri pentru electrotehnică
S Oțeluri de construcție

S – Oțeluri de construcție (inclusiv oțelurile cu granulație fină)
P – Oțeluri pentru recipiente sub presiune
L – Oțeluri pentru țevi de conducte
E – Oțeluri pentru construcții mecanice
B – Oțeluri beton armat

Aceste simboluri sunt urmate de un număr care reprezintă valoarea minimă
specifică a limitei de curgere convenționale Rp în N/mm2 pentru intervalul celor
mai mici grosimi.
În cazul oțelurilor nealiate laminate la cald din cadrul oțelurilor de construcție –
S, simbolizarea alfanumerică este completată de următoarele simboluri repreze n-
tând clase de calitate, după cum urmează:

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 11
T4.7
Tabelul 2
JR Clasă de calitate pentru produse cu valoare minimă a energiei de
rupere la încovoiere prin șoc de 27 J la 20°C
JO Clasă de calitate pentru produse cu valoare minimă a energiei de
rupere la încovoiere prin șoc de 27 J la 0°C
J2 Clasă de calitate pentru produse cu valoare minimă a energiei de
rupere la încovoiere prin șoc de 27 J la -20°C
K2 Clasă de calitate pentru produse cu valoare minimă a energiei de
rupere la încovoiere prin șoc de 40 J la -20°C
G1 Pentru oțeluri necalmate
G2 Pentru oțeluri în altă stare decât starea necalmată
G3 și G4 Pentru alte caracteristici
N Pentru produsele care nu se livrează în stare normalizată sau în sta-
re de laminare normalizantă
C Pentru oțelurile cu capacitate de deformare la rece

Y – Oțeluri pentru beton precomprimat
R – Oțeluri pentru șină sau sub formă de șine
Aceste simboluri sunt urmate de un număr care reprezintă valoarea minimă sp e-
cifică a limitei de curgere convenționale Rp în N/mm2 pentru intervalul celor mai
mici grosimi
H – Produse plate laminate la rece din oțeluri pentru ambutisare la rece
Acest simbol este urmat de un număr care reprezintă valoarea minimă specifică a
limitei de curgere convenționale Rp în N/mm2 sau, atunci când este precizată
numai rezistența la tracțiune, de litera T urmată de un număr care reprezintă re-
zistența la tracțiune minimă specificată în N/mm2
D – produse plate pentru formare la rece (cu excepția cel or de la punctul an-
terior – H). Acest simbol este urmat de una din următoarele litere – C, pentru
produse laminate la rece; D, pentru produse laminate la cald pentru formare la
rece; X, pentru produse a căror stare de laminare nu este indicată – și prin două
simboluri care caracterizează oțelul și sunt atribuite de către organismul respo n-
sabil.
T – tablă neagră, tablă stanată, tablă cromată (oțeluri pentru ambalaje)
Acest simbol este urmat de:

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 12
T4.7
1 – pentru produse simplu laminate: litera H, urmată de un num ăr care reprezintă
valoarea medie specificată a durității Rockwell HR 30Tm.
2 – pentru produse dublu laminate: un număr care reprezintă valoarea nominală
specificată a limitei de curgere în N/mm2.
M – oțeluri pentru electrotehnică
Acest simbol este urmat de:
1 – un număr care reprezintă de 100 de ori pierderile reale specificate, ex-
primate în W/kg, corespunzătoare grosimii nominale a produsului, pentru o i n-
ducție magnetică la 50 Hz de: 1,5 Tesla, pentru oțeluri semiprocesate, oțeluri cu
grăunți neorientați , oțeluri cu grăunți orientați obișnuite; 1,7 Tesla, pentru oțeluri
electrotehnice cu grăunți orientați cu pierderi reduse sau cu permeabilitate ridica-
tă;
2 – un număr care reprezintă de 100 de ori grosimea nominală a produsului
în milimetri;
3 – o literă care precizează tipul oțelului electrotehnic:
A, pentru table cu grăunți orientați
D, pentru table semiprocesate de oțel nealiat (fără recoacere finală)
E, pentru table semiprocesate de oțel aliat (fără recoacere finală)
N, pentru table cu grăunți orientaț i
S, pentru table cu grăunți orientați cu pierderi reduse
P, pentru table cu grăunți orientați cu permeabilitate ridicată

4.7.5. SIMBOLIZAREA OȚELURILOR
ÎN FUNCȚIE DE COMPOZ IȚIA CHIMICĂ
Oțeluri nealiate (cu excepția oțelurilor pentru automate) cu un conținut
mediu de mangan (< 1%).
Simbolizarea cuprinde succesiv următoarele simboluri:
a) litera C
b) un număr care reprezintă de 100 de ori conținutul mediu specificat de carbon.

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 13
T4.7
Tabelul 3

(*) – Pentru aceste mărci de oțeluri, numărul din fața simbolului C poate fi:
1, dacă Pmax și Smax sunt 0,045% – SR EN 10083 -2, oțelurile fiind nealiate de uz
general;
2, dacă Pmax și Smax sunt 0,035% – SR EN 10083 -1, oțeluri nealiate de calitate, cu
prescripții de calitate ca de exemplu tenacitatea la rupere, controlul mărimii gră-
untelui, aptitudinea de deformare la rece.
3, dacă Pmax = 0,035% si Smax = 0,020 -0,040% – SR EN 10083 -1, oțeluri nealiate
speciale, pentru care se face un control riguros al incluziunilor nemetalice, cara c-
teristicile lor superioare fiind asigurate prin verificarea riguroasă a compoziției
chimice, o elaborare atentă și control sever al procesului.
Conform modalității vechi de standardizare existentă în România până în
anii ’90, mărcile de oțeluri din tabelul 3 corespund cu următoarele oțeluri din v e-
chiul STAS 880 -88 după cum urmează:
Tabelul 4
1 C 22 1 C 25 1 C 30 1 C 35 1 C 40 1 C 45 1 C 50 1 C 55 1 C 60
OLC 20 OLC 25 OLC 30 OLC 35 OLC 40 OLC 45 OLC 50 OLC 55 OLC 60

Oțeluri nealiate cu un conținut mediu de mangan ( ≥ 1,5%), oțeluri nealiate
pentru automate și oțeluri aliate (cu excepția oțelurilor rapide) la care conțin u-
tul fiecărui element de aliere este < 5%
Simbolizarea cuprinde succesiv următoarele simboluri:
a) un număr care reprezintă de 100 de ori conținutul mediu specificat de carbon.
b) simbolurile chimice pentru elementele de aliere care caracterizează oțelul. Su c-
cesiunea simbolurilor trebuie să fie în ordine descrescătoare a conținuturilor de
elemente de aliere pe care le reprezintă. Dacă valori le conținuturilor sunt identice
pentru două sau mai multe elemente, simbolurile corespunzătoare se

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 14
T4.7
indică în ordine alfabetică.
c) numerele care indică valorile conținuturilor de elemente de aliere. Fiecare n u-
măr reprezintă conținutul mediu al fiecărui element indicat, exprimat în procente,
multiplicat cu factorul corespunzător prezentat în tabelul 2 și rotunjit la numărul
întreg cel mai apropiat. Numerele pentru diferite elemente se separă prin liniuțe
de despărțire.
Tabelul 5
Element Factor
Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 4
Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr 10
Ce, N, P, S 100
B 1000
Oțeluri aliate (cu excepția oțelurilor rapide) la care conținutul unui el e-
ment de aliere este ≥ 5%
Simbolizarea cuprinde succesiv următoarele simboluri:
a) litera X
b) un număr care reprezintă de 100 de ori conținutul mediu specificat de carbon.
c) simbolurile chimice pentru elementele de aliere care caracterizează oțelul. Su c-
cesiunea simbolurilor trebuie să fie în ordine descrescătoare a conținuturilor de
elemente de aliere pe care le reprezintă. Dacă valorile conținuturilor sunt identice
pentru două sau mai multe elemente, simbolurile corespunzătoare se indică în o r-
dine alfabetică.
d) numerele care indică valorile conținuturilor de elemente de aliere. Fiecare n u-
măr reprezintă conținutul mediu al fiecărui element indicat, exprimat în procente,
rotunjit la numărul întreg cel mai apropiat. Numerele pentru diferite elemente se
separă prin liniuțe de despărțire.

Fig.4.7.5.1.Scule așchietoare din oțeluri aliate
Oțeluri rapide

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 15
T4.7
Simbolizarea cuprinde succesiv următoarele simboluri:
a) literele HS
b) numerele care indică valorile conținuturilor de elemente de aliere, prezentate în
ordinea următoare:
 wolfram (W)
 molibden (Mo)
 vanadiu (V)
 cobalt (Co)
Fiecare număr tre buie să reprezinte conținutul mediu al elementului rotunjit la
numărul întreg cel mai apropiat. Numerele pentru diferite elemente se separă prin
liniuțe de despărțire.

Fig.4.7.5. 2.Scule așchietoare din oțel rapid

4.7.6. OȚELURI ALIATE
Influența elementelor de aliere asupra transformărilor structurale și
proprietăților oțelurilor
Elementele de aliere reprezintă acele elemente chimice care se introduc în
structura oțelurilor în scopul modificării structurii și proprietăților acestora din
urmă. Ca urmare, oțelurile ce conțin elemente de aliere se numesc oțeluri aliate.
Astfel, dacă conținutul de siliciu depășește 0,4 % sau cel de mangan 0,8 %, acestea
se consideră de asemenea elemente de aliere.
Concentrația unor elemente de aliere poate fi însă foa rte mică. Niobiul și titanul se
introduc în cantități de aproximativ 0,1 % fiecare, borul nu depășește de obicei
0,005%. În cazul în care concentrația elementelor este în jur de 0,1 % sau mai p u-
țin, oțelul se consideră microaliat.
Alierea are drept scop îmbunătățirea proprietăților mecanice (rezistența,
plasticitatea, tenacitatea), fizice (conductibilitatea electrică, caracteristicile magn e-

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 16
T4.7
tice, rezistența la radiații) sau a celor chimice (rezistența la coroziune în diferite
medii).
Aceste proprietăți se asigură nu numai prin aliere, dar și prin tratament
termic, care permite obținerea unei structuri optime a aliajului. Oțelurile aliate
sunt mai scumpe decât oțelurile carbon și de aceea nu este rațională utilizarea lor
fără tratament termic.

Fig.4.7.6.1. Elemente active (ștanțe și matrițe)
Cele mai importante elemente de aliere ale oțelurilor sunt: Cr, Ni, Mn, Si, W,
Mo, V, Al, Cu, Ti, Nb, Zr, B. De obicei oțelurile nu conțin un singur element de
aliere, ci mai multe, de exemplu Cr și Ni, obținându -se un o țel crom -nichel, sau Cr
și Mn – un oțel crom -mangan, sau Cr, Ni, Mo, V.
Elementele de aliere interacționează cu fierul și carbonul formâ nd diferite faze:
Ferită aliată – soluție solidă de element de aliere în fier α;
Austenită aliată – soluție solidă de element de aliere în fier γ;
Cementită aliată – soluție solidă de element de aliere în cementită sau, în cazul
depășirii unei anumite limite a elementului de aliere – carburi speciale.
Elementele de aliere pot fi împărțite în următoarel e două mari grupe:
Gama-gene – cele care măresc domeniul γ și fac posibilă, obținerea de au s-
tenită aliată la temperatura camerei, caz în care se numesc oțeluri austenitice . În
această categorie intră Ni, Mn, Co, Cu, C, N.
Alfa -gene – cele care măresc domeniul α și fac posibilă obținerea de ferită
aliată, oțelurile feritice. În această categorie intră Cr, Si, Al, Mo, V, Ti, W, Nb, Zr.
Dacă alierea oțelului presupune o combinație de elemente gama -gene și a l-
fa-gene, atunci oțelurile vor conține și austenită și ferită aliate, oțelurile ferito –
austenitice.
În majoritatea oțelurilor de construcție principala componentă structurală la
temperatura de exploatare este ferita, care apare într- un procent de cca. 90%. De
aceea proprietățile oțelur ilor depind în mare măsură de proprietățile feritei aliate.

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 17
T4.7
Cu cât va fi mai mare diferența dintre razele atomice ale fierului și elementelor de
aliere, cu atât mai mare va fi distorsionarea rețelei cristaline și deci cu atât mai
mare va fi duritatea ferit ei, rezistența sa, iar plasticitatea și tenacitatea mai scăz u-
te.
Principalele elementele de aliere cresc duritatea feritei. Cromul și mai ales
nichelul practic nu micșorează tenacitatea oțelului. Nichelul scade puternic pragul
de tranziție ductil -fragil. În plus, nichelul, cromul, manganul și alte câteva el e-
mente care se dizolvă în austenită, cresc stabilitatea acesteia la răcire, crescând as t-
fel călibilitatea oțelului. Cele mai eficiente elemente în acest sens sunt nichelul și
cromul, prin introducerea si multană a acestora în structura oțelului, adică printr -o
aliere complexă. Acesta este motivul, de altfel, pentru care nichelul și cromul r e-
prezintă principalele elemente de aliere ale oțelurilor – creșterea călibilității, a r e-
zistenței și tenacității.
Carb urile în oțelurile aliate
Elementele carburigene reprezintă acele elemente care au o afinitate față de
carbon mai mare decât cea a fierului. În funcție de creșterea afinității față de ca r-
bon și a stabilității carburilor formate, elementele carburigene se p ot enumera d u-
pă cum urmează: Fe – Mn – Cr – Mo – W – Nb – Zr – Ti. Cu cât este mai stabilă
carbura, cu atât aceasta se va dizolva mai greu în austenită și va precipita mai
greu la revenire.
În funcție de tipul rețelei cristaline, carburile sunt de două tip uri:
 Carburile de tipul Fe 3C, Mn 3C, cu rețele cristaline complexe.
Aceste carburi nu au o stabilitate ridicată, în procesul de tratament termic al oțel u-
lui acestea dizolvându -se, cu formarea soluției solide de elemente de aliere în au s-
tenită.
 Carburile din cea de -a doua grupă, Mo 2C, WC, TiC, au rețele cristaline si m-
ple. Ele au o rezistență mult mai mare și se dizolvă la temperaturi de încălz i-
re mult mai mari.

Fig.4.7.6. 2.Carburi metalice

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 18
T4.7
Toate carburile au o duritate foarte mare, dar carburile din cea de -a doua grupă
sunt ceva mai dure decât cele din grupa a doua. Odată cu creșterea dispersiei de
carburi crește duritatea și rezistența oțelului.

Clasificarea oțelurilor aliate
Criteriile de clasificare ale oțelurilor aliate sunt: după structura în stare de echili-
bru, după structura obținută după răcirea în aer, după cantitatea de element de
aliere și după destinație.
După structura în stare de echilibru:
1. hipoeutectoide, cu ferită simplă în structură;
UTILIZĂRI:
Poansoane,matrițe,dălți pneumatice,pistoane pentru ciocane pneumatice.
2. eutectoide , cu structură perlitică;
UTILIZĂRI:
Elemente active la ștanțe și matrițe, scule așchietoare profilate.
3. hipereutectoide, cu carburi în exces;
UTILIZĂRI:
Cuțite de strung profilate, burghie,freze profilate,broșe.
În afară de grupele enumerate mai sus se mai consideră și următoarele d o-
uă:
4. oțeluri austenitice
5. oțeluri feritice

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 19
T4.7
UTILIZĂRI:
Instalații chimice,instalații de apă potabilă,discuri și palete la turb i-
ne,tubulatură la cazane,supape de evacuare la motoarele cu ardere internă.
Oțelurile carbon simple pot fi numai din primele trei clase, iar cele aliate din
toate cele șase clase.
După structura obținută după răcirea în aer
1. oțeluri perlitice, cu un conținut scăzut de elemente de aliere ș i stabilitate
scăzută a austenitei subrăcite,
2. oțeluri martensitice, cu un conținut mediu de elemente de aliere și stabilit a-
te ridicată a austenitei,
3. oțeluri austenitice, cu un conținut ridicat de elemente de aliere și structură
austenitică la temperatura camerei.
După cantitatea de element de aliere:
1. slab aliate , ce conțin până la 2,5 % elemente de aliere;
2. mediu aliate , ce conțin între 2,5 și 10 % elemente de aliere;
3. înalt aliate, ce conțin peste 10% elemente de aliere.
După destinație:
1. oțeluri de construcție (construcții de mașini, construcții civile)
2. oțeluri de scule (pentru deformare plastică la rece, pentru tăieri, pentru i n-
strumente de măsurat)
3. oțeluri cu proprietăți fizice și chimice speciale (rezistente la coro ziune, refra c-
tare, electrotehnice, cu proprietăți magnetice speciale, criogenice etc).
Oțelurile cu proprietăți magnetice sunt: oțeluri magnetice dure, oțeluri
magnetice moi și oțeluri nemagnetice.
Oțelurile magnetice dure sunt magnico și alnico, aliate cu Cr, W, Co,Al.

Fig.4.7.6.3.Piese din oțel turnat

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 20
T4.7

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 21
T4.7

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 22
T4.7

4.7.7 .DICȚIONAR TEHNIC.
HB-Duritatea Brinell.
HRC-Duritatea Rockwell.
Ferita -soluție solidă(diagrama Fe-Fe 3C).
Perlita -amestec mecanic(diagrama Fe -Fe3C).
Austenita -soluție solidă(diagrama Fe-Fe3C).
Ledeburita -amestec mecanic(diagrama Fe -Fe 3C).
Cementita -compus definit(diagrama Fe-Fe 3C).
Convertizor-instalație utilizată la elaborarea oțelurilor.

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 23
T4.7
4.7.8.TESTUL DE EVALUARE

4.7.9 .LUCRAREA DE LABORATOR

4.7.10 .ANEXE

OȚELURILE(WORD)
Test de evaluare
OȚELURILE (PDF)
Test de evaluare
OȚELURILE
Lucrare de laborator
http://www.4shared.com/account/dir/12148998/f0e35458/sharing.html?rnd=83
http://www. 4shared.com/account/dir/19966750/2c584ca8/sharing.html?rnd=97
http://www.4shared.com/account/dir/8TRHB4qg/sharing.html?rnd=42
http://www.4shared.com/account/dir/s07DeCsa/sharing.html?rnd=10
http://www.4shared.com/account/dir/B2iZe_cW/sharing.html?rnd=42
http://www.didactic.ro/

http://tvet.ro

http://class10c.wikispaces.com

tanaviosoft@yahoo.com
OȚELURILE (QUIZ)
Test de evaluare

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 24
T4.7
OȚELURI SLAB ȘI MEDIU ALIATE

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 25
T4.7

OȚELURI ÎNALT ALIATE

PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE
Tanaviosoft 2012

T4.7- Otelurile autor: profesor Tanase Viorel 26
T4.7
4.7.11 .STANDARDE de PREGĂTIRE
PROFESIONALĂ
Site-ul de mai jos permite utilizarea Auxiliarelor curriculare elaborate prin
programul PHARE.

http://www.edu.ro
http://tvet.ro