1. MATERIALE METALICE
Prof.Dr.Ing. Catalin POPA

2. BIBLIOGRAFIE
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
V.Cândea, C.Popa – Iniţiere în ştiinţa metalelor, Bucureşti, Ed. Vega
1995;
M.Rădulescu – Studiul metalelor, Bucureşti, E.D.P. 1982;
H.Colan ş.a. - Studiul metalelor, Bucureşti, E.D.P. 1983;
M.Ursache – Proprietăţile metalelor, Bucureşti, E.D.P. 1982;
M.Ienciu ş.a. – Elaborarea şi turnarea aliajelor neferoase, Bucureşti,
E.D.P. 1982;
S.Gâdea, M.Petrescu – Metalurgie fizică şi studiul metalelor (vol.1,2,3),
Bucureşti, E.D.P. 1979-1983;
N.Geru – Metalurgie fizică, Bucureşti, E.D.P. 1981;
N.Geru ş.a. – Materiale metalice. Structură, proprietăţi, utilizări,
Bucureşti, E.T. 1985;
V.Cândea, S.Bob – Concepte noi şi vechi privind clasificarea şi
simbolizarea aliajelor Fe-C, Cluj-Napoca, Ed.Todesco 2003;
I.Cheşa ş.a. – Mărci şi produse din oţel, Bucureşti, E.T. 1989;
I.Cheşa ş.a. – Alegerea şi utilizarea oţelurilor, Bucureşti, E.T. 1984;
I. Shacklford - Introduction to Materials Science for Engineers, 3rd Ed.,
Macmillan Pub.Co., New York, 1992;
M. Ienciu, s.a. – Elaborarea si turnarea aliajelor neferoase speciale,
Bucuresti, EDP, 1988;
D. Askeland – The Science and Engineering of Materials,
Chapman&Hall, 1990;
ASM Handbook (vol.1, 2), ASM International, 1996;

3. CURS 1
• Aliaje metalice. Faze, constituenţi structurali.
• Influenta tratamentelor termice si a
tehnologiei de fabricaţie.
• Clasificarea metalelor după proprietăţile
fizice.

4. Aliaje metalice. Faze, constituenţi structurali.
Aliaj = material complex obţinut prin difuzie, având ca bază un metal,
caracterizat prin starea metalică
Contraexemple: sticle metalice, materiale nanostructurate,
compozite cu matrice metalică
Concentraţia aliajelor: masică
atomică
electronică
feroase – oţeluri, fonte, [superaliaje cu baza Fe]
neferoase – cu baza Al, Cu, Mg, Zn, Ti,…
avantaje: proprietăţi fizico-chimice (densitate, rezistivitate electrică,
rezistenţă la coroziune, propr. de fricţiune,…), tehnologice
(turnabilitate, deformabilitate,…), [mecanice – rezistenţă specifică,
modul specific]
Aliaje

5. Aliaje metalice. Faze, constituenţi structurali.
Constituenţi structurali:
Eterogeni – de tip eutectic (variante)
Omogeni –
metale de mare puritate
soluţii solide pe bază de componenţi / compuşi, dezordonate / ordonate,
interstiţiale / substituţie; solubilitate parţială / totală
compuşi [electro]chimici AmBn – [temperatură de topire proprie];
reţea ionică (AuCu3) /grupuri moleculare (Fe4B2)
electronici: β (3/2 – CuZn); γ (21/13 – Cu5Zn8); ε (7/4 – CuZn3)
geometrici
compuşi de pătrundere (rx / rM < 0.59)
σ, Laves AB2, …

7. Constituenti structurali – amestecuri mecanice
Eutectic Cu-Al
Eutectic modificat
in silumin
Eutectic degenerat
Cu dezoxidat
Ledeburita
Monotectic
Cu-Pb

8. Constituenti structurali – faze –
metale de mare puritate
Cupru recopt
Cu oxidat

9. Constituenti structurali – faze –
solutii solide
Alama monofazica
recoapta
Ferita
turnata
Austenita

10. Constituenti structurali – faze –
compusi
Carburi in otel rapid
Carburi ledeburitice (primare)
-turnare-
Carburi primare si secundare
-forjare-
Babbitt
Cementita primara
(fonta alba hipereutectica)

11. Legătura proprietăţi – diagrame de echilibru
- proprietăţi mecanice, fizice

12. Legătura proprietăţi – diagrame de echilibru
- proprietăţi tehnologice

13. Structura aliajelor
-
de turnare dendritică (soluţii solide) – segregaţie directă / inversă
aciculară / câmp / limite de grăunţi (eutectice)
-
de deformare plastică
rece
cald (peste tcr ) Pb: 0˚; Cd: 10˚; Sn: 0-30˚ (depinde de vrăcire)
- de tratament termic recoacere
recristalizare
omogenizare
[echilibru]
călire martensită
soluţie solidă
(călire pentru punere în soluţie)

14. Structura aliajelor - turnare
Cu-Sn bifazic
Cu-Sn monofazic
Cu-Al (10%) racit rapid
Al-Si hipoeutectic

15. Structura aliajelor – deformare plastica
Duralumin deformat la rece
Alama bifazica deformata la cald

16. Structura aliajelor – tratamente termice
Alama monofazica recoapta
Cu-Al calit (martensita)
Cu-Sn monofazic recopt
Cu-Al calit, imbatranit

17. Clasificarea metalelor după proprietăţile fizice
A. densitate
[x 103 kg/m3] de la Li (0.53) la Os (22.5)
1. mai uşoare decât apa: Li (0.53), Na (0.97), K (0.86);
2. ultrauşoare (1<ρ<2): Rb, Ca (1.55), Mg (1.74), Be (1.86);
3. uşoare (2<ρ<4): Al (2.71), Sr, Si;
4. semiuşoare (4<ρ<6): Ti (4.51), V (6), Ga, Ge;
5. grele (6<ρ<10): Fe (7.86), Cu (8.95), Cr (7.2), Zn (7.3), Ni (8.9),
Co (8.9), Sn (7.31);
6. foarte grele ((10<ρ<15): Mo (10.2), Ag (10.5), Pb (11.34), Hg
(13.55);
7. deosebit de grele (15<ρ<22.5): Au (19.3), W (19.35), Os (22.5)

18. Clasificarea metalelor după proprietăţile fizice
B. temperatura de topire [˚C] de la Hg (-38˚C) la W (3377˚C)
1. foarte uşor fuzibile (<100˚C): Hg, Na (97.7), K (63.5);
2. uşor fuzibile (<500˚C): Sn (232), Zn (419.5), Pb (327);
3. fuzibile (<1000˚C): Mg (651), Al (660), Ag (960.5)
4. greu fuzibile (<1800˚C): Au (1063), Cu (1083), Fe (1539), Pt (1770),
Ti (1668)
5. refractare (<2500˚C): Zr (1930), Ir (2454)
6. înalt refractare (>2500˚C): Nb (2502), Os (2700), W

19. Clasificarea metalelor după proprietăţile fizice
C. rezistivitatea electrică [μΩ x cm] de la Ag (1.62) la Mn (710)
1. foarte bune conducătoare (<3 μΩ x cm):
Ag, Cu (1.7), Au (2.2), Al (2.6);
2. bune conducătoare (<10 μΩ x cm): Mg, W, Ni (9.2), Fe (10);
3. slab conducătoare (<20 μΩ x cm): Pt (13.6), Ta (13.6), Sn;
4. rezistive (<50 μΩ x cm): V (25), Zr (40);
5. înalt rezistive (>50 μΩ x cm): Ti (55), Bi (110), Mn

20. Clasificarea metalelor după proprietăţile fizice
D. susceptibilitatea magnetică
χ = J / H [x 10-9]
1. diamagnetice (χ < 0; μ mic):
Cu (-0.08), Ag (-0.18), Zn, Au (-0.14), Pb;
2. paramagnetice (χ > 0, mic; μ mic): Mg, Ti (3.2), Al (0.62);
3. feromagnetice (χ >> 0, μ mare): Fe, Ni, Co
Temperaturi Curie: Ni (360˚C); Fe (770˚C); Co (1150˚C);