ce este fonta brută – fier brut – definiție

în general, fonta este un produs intermediar al industriei fierului. Fonta, cunoscută și sub numele de fier brut, este produsă prin procesul de furnal și conține până la 4-5% carbon, cu cantități mici de alte impurități precum sulf, magneziu, fosfor și mangan. Fonta este livrată într-o varietate de dimensiuni și greutăți de lingou, variind de la 3 kg până la mai mult de 50 kg. Fonta nu este un produs comercializabil, ci mai degrabă un pas intermediar în producția de fontă și oțel. Reducerea contaminanților din fontă care afectează negativ proprietățile materialelor, cum ar fi sulful și fosforul, produce fontă care conține 2-4% carbon, 1-6% siliciu și cantități mici de mangan.

proprietățile fontei

proprietățile materialelor sunt proprietăți intensive, ceea ce înseamnă că sunt independente de cantitatea de masă și pot varia de la un loc la altul în cadrul sistemului în orice moment. Baza științei materialelor implică studierea structurii materialelor și raportarea acestora la proprietățile lor (mecanice, electrice etc.). Odată ce un om de știință al materialelor știe despre această corelație structură-proprietate, poate continua să studieze performanța relativă a unui material într-o anumită aplicație. Determinanții majori ai structurii unui material și, prin urmare, ai proprietăților sale sunt elementele sale chimice constitutive și modul în care a fost prelucrat în forma sa finală.

proprietățile mecanice ale fontei

materialele sunt frecvent alese pentru diverse aplicații, deoarece au combinații dorite de caracteristici mecanice. Pentru aplicațiile structurale, proprietățile materialelor sunt cruciale, iar inginerii trebuie să le ia în considerare.

rezistența fontei

în Mecanica Materialelor, rezistența unui material este capacitatea sa de a rezista la o sarcină aplicată fără defectare sau deformare plastică. Rezistența materialelor ia în considerare practic relația dintre sarcinile externe aplicate unui material și deformarea sau modificarea rezultată a dimensiunilor materialului. Rezistența unui material este capacitatea sa de a rezista acestei sarcini aplicate fără defectare sau deformare plastică.

rezistența maximă la tracțiune

rezistența finală la tracțiune a fontei brute variază foarte mult și depinde de forma pe care carbonul o ia în aliaj. Nivelul ridicat de carbon îl face relativ slab și fragil. Reducerea cantității de carbon la 0,002–2,1% în masă produce oțel, care poate fi de până la 1000 de ori mai greu decât fierul pur.

rezistența la tracțiune finală este maximă pe curba de tensiune-tensiune de inginerie. Aceasta corespunde stresului maxim care poate fi susținut de o structură în tensiune. Rezistența la tracțiune finală este adesea scurtată la” rezistența la tracțiune “sau chiar la” final.”Dacă acest stres este aplicat și menținut, va rezulta fractura. Adesea, această valoare este semnificativ mai mare decât stresul de randament (cu 50 până la 60% mai mult decât randamentul pentru unele tipuri de metale). Când un material ductil atinge rezistența sa finală, acesta experimentează gâturi acolo unde zona secțiunii transversale se reduce local. Curba de stres-tulpina nu conține stres mai mare decât puterea final. Chiar dacă deformările pot continua să crească, stresul scade de obicei după atingerea rezistenței finale. Este o proprietate intensivă; prin urmare, valoarea sa nu depinde de dimensiunea specimenului de testare. Cu toate acestea, depinde de alți factori, cum ar fi pregătirea specimenului, prezența sau altfel a defectelor de suprafață și temperatura mediului și a materialului de testare. Rezistențele maxime la tracțiune variază de la 50 MPa pentru un aluminiu până la 3000 MPa pentru oțeluri cu rezistență foarte mare.

rezistența la curgere

rezistența la curgere a fontei brute variază foarte mult și depinde de forma pe care carbonul o ia în aliaj.

punctul de randament este punctul de pe o curbă de tensiune-tulpină care indică limita comportamentului elastic și comportamentul plastic de început. Rezistența la randament sau stresul de randament este proprietatea materială definită ca stresul la care un material începe să se deformeze plastic, în timp ce punctul de randament este punctul în care începe deformarea neliniară (elastică + plastică). Înainte de punctul de randament, materialul se va deforma elastic și va reveni la forma inițială atunci când stresul aplicat este îndepărtat. Odată ce punctul de randament este trecut, o parte din deformare va fi permanentă și nereversibilă. Unele oțeluri și alte materiale prezintă un comportament denumit fenomen de punct de randament. Rezistența la randament variază de la 35 MPa pentru un aluminiu cu rezistență redusă la mai mult de 1400 MPa pentru oțelurile cu rezistență foarte mare.

modulul de elasticitate al lui Young

modulul de elasticitate al lui Young pentru fontă variază foarte mult și depinde de forma pe care carbonul o ia în aliaj.

modulul de elasticitate al lui Young este modulul elastic pentru stresul de tracțiune și compresiune în regimul de elasticitate liniară al unei deformări uniaxiale și este de obicei evaluat prin teste de tracțiune. Până la un stres limitativ, un corp își va putea recupera dimensiunile la îndepărtarea încărcăturii. Tensiunile aplicate determină atomii dintr-un cristal să se deplaseze din poziția lor de echilibru. Toți atomii sunt deplasați în aceeași cantitate și își mențin în continuare geometria relativă. Când tensiunile sunt îndepărtate, toți atomii revin la pozițiile lor inițiale și nu apare o deformare permanentă. Conform legii lui Hooke, stresul este proporțional cu tulpina (în regiunea elastică), iar panta este modulul lui Young. Modulul lui Young este egal cu stresul longitudinal împărțit la tulpină.

duritatea fontei

duritatea Brinell a fontei brute variază foarte mult și depinde de forma pe care carbonul o ia în aliaj.

în știința materialelor, duritatea este capacitatea de a rezista la indentarea suprafeței (deformarea plastică localizată) și zgârierea. Duritatea este probabil cea mai slab definită proprietate materială, deoarece poate indica rezistență la zgâriere, Rezistență la abraziune, rezistență la indentare sau chiar rezistență la modelare sau deformare plastică localizată. Duritatea este importantă din punct de vedere tehnic, deoarece rezistența la uzură prin frecare sau eroziune prin abur, ulei și apă crește în general odată cu duritatea.

testul de duritate Brinell este unul dintre testele de duritate a indentării, care a fost dezvoltat pentru testarea durității. În testele Brinell, un indenter sferic dur este forțat sub o sarcină specifică în suprafața metalului care urmează să fie testat. Testul tipic folosește o bilă de oțel călită cu diametrul de 10 mm (0,39 in) ca indenter cu o forță de 3.000 kgf (29,42 kN; 6.614 lbf). Sarcina este menținută constantă pentru un timp specificat (între 10 și 30 s). Pentru materialele mai moi, se folosește o forță mai mică; pentru materialele mai dure, o bilă de carbură de tungsten este înlocuită cu bila de oțel.

testul oferă rezultate numerice pentru a cuantifica duritatea unui material, care este exprimată prin numărul de duritate Brinell – HB. Numărul de duritate Brinell este desemnat de cele mai utilizate standarde de testare (ASTM E10-14 și ISO 6506-1:2005) ca HBW (H din duritate, B din brinell și W din materialul indenterului, carbură de tungsten (wolfram)). În fostele standarde HB sau HBS au fost utilizate pentru a se referi la măsurătorile efectuate cu indentere de oțel.

numărul de duritate Brinell (HB) este sarcina împărțită la suprafața indentării. Diametrul impresiei este măsurat cu un microscop cu o scară suprapusă. Numărul de duritate Brinell este calculat din ecuație:

există o varietate de metode de testare în uz comun (de exemplu, Brinell, Knoop, Vickers și Rockwell). Există tabele disponibile care corelează numerele de duritate din diferitele metode de testare în care se aplică corelația. În toate scalele, un număr mare de duritate reprezintă un metal dur.

proprietățile termice ale fontei brute

proprietățile termice ale materialelor se referă la răspunsul materialelor la schimbările de temperatură și la aplicarea căldurii. Pe măsură ce un solid absoarbe energia sub formă de căldură, temperatura crește și dimensiunile sale cresc. Dar diferite materiale reacționează diferit la aplicarea căldurii.

capacitatea termică, expansiunea termică și conductivitatea termică sunt proprietăți care sunt adesea critice în utilizarea practică a solidelor.

punctul de topire al fontei

fonta are un punct de topire în intervalul 1420-1470 K, care este mai mic decât oricare dintre cele două componente principale ale sale și îl face primul produs topit atunci când carbonul și fierul sunt încălzite împreună.

în general, topirea este o schimbare de fază a unei substanțe din faza solidă în cea lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care are loc această schimbare de fază. Punctul de topire definește, de asemenea, o condiție în care solidul și lichidul pot exista în echilibru.

punctul de fierbere al fontei brute

fonta brută este o substanță cu mai multe elemente, în principal din fier, cu adaos de carbon și impurități. Carbonul este în mare parte sub formă de carburi ale metalelor din aliaj. Carburile vor avea temperaturi de fierbere mai mari decât matricea metalică. Punctul de fierbere al fierului (nu al fontei) este de 2860 CTC, deci punctul de fierbere al fontei este apropiat de această valoare.

în general, fierberea este o schimbare de fază a unei substanțe din faza lichidă în faza gazoasă. Punctul de fierbere al unei substanțe este temperatura la care are loc această schimbare de fază (fierbere sau vaporizare).

conductivitatea termică a fontei

fonta este o substanță cu mai multe elemente, în principal din fier, cu adaosuri de carbon și impurități. Carbonul este în mare parte sub formă de carburi ale metalelor din aliaj. Conductivitatea termică a fierului (nu a fontei) este de 80 W / (m.K).

caracteristicile de transfer de căldură ale unui material solid sunt măsurate printr-o proprietate numită conductivitate termică, K (sau octox), măsurată în W/m.k. Este o măsură a capacității unei substanțe de a transfera căldura printr-un material prin conducere. Rețineți că legea lui Fourier se aplică pentru toată materia, indiferent de starea sa (solidă, lichidă sau gazoasă), prin urmare, este definită și pentru lichide și gaze.

conductivitatea termică a majorității lichidelor și solidelor variază în funcție de temperatură. Pentru vapori, depinde și de presiune. În general:

majoritatea materialelor sunt foarte aproape omogene, de aceea putem scrie de obicei k = k (T). Definiții similare sunt asociate cu conductivitățile termice în direcțiile y și z( ky, kz), dar pentru un material izotrop conductivitatea termică este independentă de direcția de transfer, kx = ky = kz = k.