Materiale Utilizate în Instalații

CAPITOLUL 5

MATERIALE UTILIZATE ÎN INSTALAŢII

5. 1 Materiale metalice

5.1.1 Aliaje feroase

Aliajele fierului sunt cele mai întrebuinţate materiale metalice în diferite ramuri ale industriei, datorită preţului relativ scăzut şi datorită proprietăţilor fizico-mecanice. Proprietăţile mecanice ale aliajelor feroase pot fi modificate în limite largi, în mai mare măsură decât în cazul altor materiale, prin diverse elemente de aliere şi tratamente termice. De asemenea, materialele feroase pot fi prelucrate aproape prin toate metodele tehnologice cunoscute şi, în mare măsură, pot fi refolosite. Fierul industrial conţine întotdeauna, ca element însoţitor, C provenind din procesul de elaborare, precum şi unele elemente adăugate în mod intenţionat ca Si şi Mn iar ca impurităţi, P şi S.

În funcţie de conţinutul de C se deosebesc două grupe de materiale feroase: aliajele de Fe cu până la 1,5% C - oţeluri şi cele cu până la 4,5% C - fonte.

5.1.1.1 Oţeluri. Clasificare

Oţelurile se pot clasifica, în mod convenţional, după criteriul calitativ (implicit al compoziţiei) în:

- oţeluri carbon: - cu destinaţie generală;

- cu destinaţie precizată;

- oţeluri slab aliate;

- oţeluri aliate (incluzând oţelurile mediu şi înalt aliate).Oţelurile aliate pot fi cu destinaţie generală sau precizată (pentru arcuri, rulmenţi, supape,etc.)

Oţelurile sunt clasificate şi după criteriul utilizării şi al compoziţiei, în :

- oţeluri de construcţie (cu 0-0,65%)

- de cementare (0-0,25% C);

- de îmbunătaţire (0,25%-0,65% C);

- oţeluri de scule (0,65-1.5% C );

Oţelurile carbon nu conţin, în mod voit, alte elemente în afară de Fe, C şi cele provenite inevitabil din elaborare: Mn, SI, Al. Pentru unele utilizări ele pot conţine, însă, în mod voit, elemente care le coboară pragul de fragilitate la rece (Al), le măreşte stabilitatea în timp (Ti, Al, V) sau aşchiabilitatea (S, P, Pb), fără ca acestea să fie considerate elemente de aliere. Celelalte elemente (impurităţile) au conţinuturi maxime limitate în funcţie de calitatea şi domeniul de utilizare a oţelului.

Oţelurile carbon constituie, în mod neîndoielnic, cea mai importantă grupa de materiale folosite până nu de mult în domeniul construcţiilor şi instalaţiilor.

Acestea sunt materiale tenace, rezistenţa lor fiind în general însoţită de deformabilitate plastică. Singurul lor inconvenient, în comparaţie cu alte aliaje tenace şi rezistente (Duralumin, aliaje de Ti), este greutatea specifică mare.

Proprietăţile oţelurilor sunt influenţate în primul rând de conţinutul de C.

Oţelurile slab aliate conţin elemente de aliere introduse în mod voit în compoziţie. Cantităţile acestora, fiecare în parte, conferă oţelurilor caracteristici fizico-chimice şi îndeosebi mecanice superioare celor ale oţelurilor carbon. În aceste oţeluri suma totală a elementelor de aliere este sub 5%. Ele sunt folosite, în marea lor majoritate, în fabricaţia de masă pentru construcţii metalice şi de maşini.

Se consideră oţeluri mediu aliate cele în care puţin unul dintre elementele de aliere este într-o concentraţie mai mare decât limita superioară admisă la oţelurile slab aliate şi suma lor este de 5-10%, iar oţeluri înalt aliate, cele în care această sumă depăşeşte 10%, sau un singur element este în proporţie mai mare decât limitele admise.Aceste oţeluri sunt folosite de obicei în scopuri deosebite.

5.1.1.1.1 Oţeluri carbon de uz general

Acestea sunt oţelurile cu conţinut de C până la 0,6% nealiate şi slab aliate cu Mn (OL 44) sau cu Mn, Si şi V (OL 52), disponibile sub formă de semifabricate deformate plastic la cald (laminate, forjate, etc.). Ele sunt utilizate în mod curent netratate termic (eventual normalizate), în construcţia de maşini pentru construcţii metalice, instalaţii ş.a., solicitate static la temperaturi cuprinse între - 40˚ si 300˚ C.

Aceste oţeluri sunt elaborate cu diferite grade de dezoxidare (ne-, semi-, şi calmate) şi în patru clase de calitate, după garanţiile de livrare, conform STAS 500/2 – 80.

Factorii care influenţează proprietăţile lor mecanice sunt: compoziţia chimică, modul de dezoxidare şi secţiunea (grosimea, diametrul) semifabricatului laminat. Ultimul factor este anihilat de conţinuturi de C şi Mn mărite (în limitele admise pentru marcă). Pe langă C şi Mn (0,25-0,8%) aceste oţeluri mai conţin: max. 0,07% Si (cele necalmate, avand C 0,25%), max. 0,17% Si (cele semicalmate, cu C 0,35%), 0,12% - 0,40% Si (cele calmate), max.0,04-0,05% P respectiv S, iar unele min. 0,25% Al.

Oţelurile necalmate au sudabilitate bună datorită conţinutului scăzut de carbon, au o temperatură de tranziţie tenace – fragil mai ridicată şi, implicit, o sensibilitate mai mare la efectul de crestătură, datorită conţinutului mic de Si, iar datorită calitaţii mai bune a suprafeţei semifabricatelor – o sensibilitate mai mică la oboseală.

Aceste oţeluri au tenacitate (rezilienţă) mai scazută, sensibilitate la îmbătrânire termică şi mecanică (după deformarea plastică la rece, care este uşor de realizat) au tendinţă de fragilizare la rece şi sudabilitate mai slabă, comparativ cu oţelurile calmate. Acestea din urmă posedă proprietăţi mecanice mai uniforme, rezilienţă mai ridicată (atât la temperatură normală cât şi la temperaturi scăzute), insensibilitatea la îmbătrânire ( dacă sunt denitrurate cu Al, Ti sau V) precum şi foarte bună sudabilitate.

Oţelurile carbon de uz general au o largă utilizare fiind ieftine, dar şi pentru că, în general, nu mai necesită deformare plastică la cald sau tratamente termice, sunt uşor aşchiabile, iar marea lor majoritate (îndeosebi cele extra moi şi moi, cu C < 0,25%) au o foarte bună deformabilitate plastică la rece (îndoirea conductelor) şi bună sudabilitate.