ALIAJE

Aliaje

                                                                 

                                                                           

               Majoritatea metalelor pe care le folosim sunt aliaje, amestecuri in care cel putin o substanta este un metal. Aceasta deoarce metalele pure au rareori proprietatile ideale pentru o anumita sarcina, dar pot fi imbunatatite prin adaugarea altor metale.

               Proprietatile fizice ale unui metal ,precum rezistenta, duritatea,punctul de topire si conductivitatea electrica , depind de structura cristalina.Aceasta se modifica atunci cand metalul este amestecat cu o alta substanta. Aliajul rezultatul are o structura diferita de a componentelor sale astfel incat si proprietatile sale sunt diferite.Unele aliaje contin nemetale, precum carbonul , siliciul si fosforul, dar majoritatea aliajelor sunt facute in intregime din metale.

 

                 Oteluri aliate

 

               Otelul este un aliaj de fier si carbon, dar otelurile aliate au aliere aditionale, precum nichelul, siliciul, manganul si cromul. Acestea modifica structura de baza a otelului , astfel incat se pot aplica forme variate de tratare pentru a face otelul sa fie mai dur,mai moale, mai elastic sau mai rezistent,in functie de necesitatile aplicatiei. O gama larga de oteluri aliate poate fi produsa prin utilizarea diferitelor combinatii de elemente de aliere si formelor potrivite de tratare termica. Otelul cu mangan , de exemplu,contine aproximativ 1% carbon si 11-14% mangan.Este folosit la fabricarea componentelor care urmeaza sa fie supuse la uzura intensa, precum coltii benelor de excavatoare pentru terasamente.

               Forma obisnuita de otel inoxidabil,este cuonscuta ca 18-8%,  consta din fier aliat cu 18% crom ,8% nichel si 0.08% carbon. Alte forme de otel inoxidabil contin 12-30% crom, adesea cu cantitati mai mici de alte metale, precum nichel ,molibden si cupru.Aceste aliaje au mai multe utilizari in industrie si pentru menaj .Ele sunt folosite pentru fabricarea rulmentilor cu bile, a utilajelor din uzinele chimice, a paletelor de turbina, a chiuvetelor si a tacamurilor.

 

                     Bronzuri

 

Printre aliajele pe baza de cupru se numara bronzul,alama si aliajele din cupru monovalent si nichel. Bronzul -cel mai vechi aliaj fabricat- consta initial din aproximativ 75% cupru si 25% staniu. In prezent denumirea de bronz se refera la o gama larga de aliaje pe baza de cupru , care contin o varietate de metale si uneori putin staniu,sau deloc.

Printre cele mai importante bronzuri sunt bronzurile fosforoase facute prin adaugarea de pana la 0,5% fosfor la un bronz de cupru si staniu ce contine 85-90% cupru. Cu mai putin de 0.3% fosfor  ,aliajul este elastic si nemagnetic.Un astfel de aliaj este folosit la fabricarea amaturilor de contact pentru relee - intrerupatoare actionate de electromagneti. Armaturile din aliaj sunt unite usor pentru a face contact.Ele nu se magnetizeaza,astfel se desprind la intreruperea curentului electric.

 

Bronzuri de plumb

 

Pentru fabricarea lagarelor care trebuie sa reziste la viteze si presiuni mari, este mai potrivit bronzul fosforos de plumb.Acesta se obtine prin includerea a 3.5% plumb in bronzul fosforos.

Plumbul este folosit si pentru obtinerea bronzurilor de plumb cu staniu.Tipurile cu continut redus de plumb,doar 0.5% plumb, sunt folosite pentru fabricarea garniturilor pentru conducte de aburi si de apa si pentru lucrari ornamentale.Bronzurile cu staniu cu continut ridicat, pana la 20% plumb , se folosesc pentru lagare de inalta performanta.

             

Bronzul rosu

 

  Bronzul rosu este o forma de bronz care contine zinc.Bronzurile rosii traditionale contin aproximativ 88% cupru, 8-10% staniu si 2-4% zinc . Bronzurile rosii cu nichel contin pana la 5% nichel.Unele forme de bronz rosu contin pana la 5% plumb. Initial folosit la fabricarea tevilor de pusti, bronzul rosu este utilizat la component, pentru constructii de masini ,inclusiv rulmenti.

 

Bronzul cu aluminiu

 

   Bronzul cu alumniu este un aliaj de cupru si aluminiu, adesea cu cantitati mici de alte metale , precum nichel, fier sau mangan. Desi se numeste bronz, adesea nu contine staniu . Bronzul cu aluminiu este la fel de rezistent ca si otelul moale si are o buna rezistenta la coroziune inclusiv la actiunea acizilor diluati .Este folosit la fabricarea elicelor navelor a unor piese pentru utilaje hidraulice grele si a utilajelor de tehnologie  chimica, precum rezervoare si pompe rezistente la acizi.

 

Alama

 

Alama este un aliaj de cupru si zinc, combinate intr-o varietate  larga de proportii.Ea este adesea aliata cu alte metale, inclusiv staniu, plumb si aluminiu.

Alama de cartuse contine cca 70% cupru si 30% zinc. Este foarte ductila (poate fi usor intinsa pentru a obtine sarma),dar are rezistenta mica la intindere. Acest aliaj a fost initial dezvoltat pentru fabricarea tuburilor de cartuse si este folosit si in  prezent in acest scop . Alte articole fabricate in prezent din alama de cartuse sunt valvele si garniturile pentru tevarie ,precum si soclurile becurilor electrice.

Alama speciala ,mai dura si mai rezistenta decat alama de cartuse ,se obtine prin alierea cuprului si zincului cu mangan,fier,staniu,plumb si aluminiu.Alama speciala este usor de prelucrat si potrivita pentru scopuri de turnatorie.Elicele unor nave sunt fabricate din acest material.

Alpaca sau argentanul ,este strans inrudita cu alama.Ea consta din cupru (de obicei 65%) aliat cu zinc (17%) si nichel (18%).Argentanul de fapt nu contine deloc argint,dar are aspect de argint.El este cel mai bine cunoscut pentru utilizarea sa pentru tacamuri.De obicei este placat cu argint si cunoscut sub numele de argentan galvanizat sau EPNS.  

 

        Aliaje de aluminiu

 

Producerea aliajelor de aluminiu este relativ recenta, majoritatea acestor materiale fiind intoduse in anii 1900. Aliaje de aluminiu care sunt potrivite pentru contin pana la 15  % siliciu, plus cantitati mici de metale precum cuprul fierul,nichelul,magneziul si zincul. Printre articole turnate din asemenea aliaje usoare se numara blocurile de cilindri de motor si componentele pentru motoare si fuzelaje de aeronave.

Aliaje de aluminiu potrivite pentru alte procese de modelare, precum forjare,laminare si trefilare, contin pana la 7% mgenziul si cca 1% magan. Aliajele foarte puternice de acest tip, cu o utilizare in aviatie se obtin cu cca 5% zinc si cantitati mai mici de cupru magneziu si mangan.

 

Duraluminiu

 

Una dintre cele mai importante descoperiri in evolutia aiajelor de aluminiu a fost  un efect cunoscut sub numelede duritate prin imbatranire. Acesta a fost pentru prima data observat de metalurgul german Dr. Alfred Wilm. In 1909 , Wilm experimenta cu un aliaj de aluminiu  ce continea 3.5% cupru si 0.5% magneziu.El a incercat sa faca aliajul sa devina mai dur prin forme variate de tratare termica, inclusiv incalzirea la aproximativ 500⁰C si aruncarea ulterioara in apa pentru a se raci repede.

Efectul imediat al acestui tratament a fost redus, dar dupa cateva zile Wilm a descoperit ca metalul devenise mult mai dur, desi nu fusese supus unui tratatment ulterior .Motivele nu au fost imediat intelese,dar aliajul care a devenit cunoscut folosit la dirijabile si avioane.In prezent ,aceste aliaje sunt folosite si pentru navele spatiale.Compozitia lor variaza , dar in  mod obisnuit aliajele constau dintr-o baza de aluminiu cu 3.5-4.5% cupru,  cate  0.4-0.7% magneziu si pana la 0.7 % siliciu.