LAMINAREA MATERIALELOR METALICE ă şi nu mai trebuie inclus ă n clasificarea tehnologic ă ... şi a materialelor ... ă de aliaje metalice ,

  • View
    277

  • Download
    3

Embed Size (px)

Text of LAMINAREA MATERIALELOR METALICE ă şi nu mai trebuie inclus ă n clasificarea tehnologic ă ......

  • Prof. dr. ing. EUGEN CAZIMIROVICI Dr. ing. MARCEL VALERIU SUCIU

    LAMINAREA MATERIALELOR METALICE SPECIALE

    Partea a III-a:

    CONSIDERAII GENERALE PRIVIND PROCESUL TEHNOLOGIC DE LAMINARE

    A ALIAJELOR NEFEROASE SPECIALE

    Capitolul 9 Noiuni de baz referitoare la constituia i structura aliajelor neferoase speciale................................................... 117

    9.1 Criterii de clasificare a aliajelor neferoase.............................. 118 9.2 Constituia fizico-chimic a aliajelor neferoase........... .......... 121 9.3 Particulariti ale structurii aliajelor neferoase speciale.......... 123

    Capitolul 10 Semifabricate i produse laminate finite din aliaje neferoase speciale................................................. 129

    10.1 Semifabricate destinate laminrii........................................... 129 10.2 Produse laminate finite........................................................... 131 10.3 Mrci de aliaje neferoase speciale folosite pentru laminare... 132

    Capitolul 11 Particularit ile procesului tehnologic de laminare a aliajelor neferoase speciale.................................................. 134

    11.1 Consideraii privind deformabilitatea aliajelor neferoase speciale........................................................... 134

    11.2 Caracteristici ale laminoarelor pentru laminarea aliajelor neferoase speciale........................................................... 140

    11.3 Recoacerea de omogenizare i nclzirea pentru laminare..... 142 11.4 Parametrii tehnologici ai procesului de laminare a aliajelor

    neferoase speciale........................................................... 146

    http://marcel.suciu.eu/

  • Partea a III-a: CONSIDERAII GENERALE PRIVIND PROCESUL TEHNOLOGIC DE LAMINARE A

    ALIAJELOR NEFEROASE SPECIALE

    Capitolul 9

    NOIUNI DE BAZ REFERITOARE LA CONSTITU IA I STRUCTURA ALIAJELOR NEFEROASE SPECIALE

    Aliajele neferoase sunt alctuite din dou sau din mai multe metale, semimetale i metaloide n care predomin nsuirile metalice. Pentru caracterizarea aliajelor neferoase n vederea utilizrii n industrie, trebuie s li se cunoasc compoziia, structura i proprietile.

    Domeniile de aplicare practic ale metalelor i aliajelor neferoase sunt determinate, n primul rnd, de proprietile lor. n general, tehnica modern se caracterizeaz prin faptul c solicit de la aceste materiale metalice un complex de proprieti, cu valori superioare. De exemplu, pentru construcia motoarelor cu reacie sunt necesare materiale metalice refractare, rezistente la fluaj i la oxidare la temperaturi nalte avnd, n acelai timp, valori mici ale greutii specifice, condiii la care nu mai corespund aliajele neferoase clasice, n acest scop utilizndu-se aliajele neferoase speciale de titan, zirconiu, niobiu i altele.

    n domeniul construciilor de maini, n special pentru aviaie i pentru rachete cosmice, se impune utilizarea unor aliaje cu greuti specifice ct mai reduse i n acelai timp cu rezistene mecanice foarte mari. De aceea, a aprut orientarea spre metale i aliaje uoare i ultrauoare (de aluminiu, magneziu, beriliu) sau semiuoare (de titan).

    Se mai ntlnesc i alte cazuri n domeniul tehnic, n care este nevoie de concentrarea unor cantiti mari de material ntr-un volum ct mai mic i deci, este necesar folosirea metalelor i aliajelor cu greuti specifice mari. De exemplu, la confecionarea containerelor pentru transportul substanelor radioactive, pentru a mri momentul de inerie a ansamblurilor rotative sau pentru a echilibra anumite piese n micare rapid se folosesc materiale metalice cu mase concentrate. n mod obinuit, n astfel de cazuri, se utilizeaz plumbul, dar pentru cazuri speciale se folosesc aliaje extrem de grele i cu caracteristici mecanice ridicate ca, de exemplu, aliaje pe baz de wolfram, tantal sau reniu.

    Din punct de vedere tehnic, pn de curnd, multe metale neferoase nu i gsiser aplicaii, fiind considerate elemente rare, datorit insuficienei rezervelor de minereuri sau imperfeciunii proceselor metalurgice de extragere. Tehnicile i tehnologiile moderne au trecut, ns, la valorificarea intensiv a metalelor rare i disperse, ca de exemplu, n industria semiconductoarelor sau n

    117

  • metalurgie ca modificatori sau ca adaosuri de aliere pentru aliajele speciale, ca aliaje puternic refractare etc. Astfel, se poate considera noiunea de metal rar ca nvechit i nu mai trebuie inclus n clasificarea tehnologic a metalelor.

    9.1. CRITERII DE CLASIFICARE A ALIAJELOR NEFEROASE

    Se cunoate c majoritatea elementelor chimice posed, n condiii

    obinuite, caracterul metalic, dintre celelalte elemente chimice, n numr mult mai mic, o parte (C, Si, Ge, B, As, Se , Te) se numesc semimetale i sunt elemente semiconductoare, iar cealalt parte o constituie elementele nemetalice sau metaloidele (F, Cl, Br, I, O, S, N, P, H).

    Asupra clasificrii tehnologice a metalelor i aliajelor neferoase exist nc mai multe puncte de vedere. Se obinuiete s se clasifice metalele de utilitate tehnic n dou mari clase i anume, n metale feroase (grupa fierului) i n metale neferoase, care cuprind restul metalelor.

    Metalele neferoase folosite n tehnic nu sunt elemente pure deoarece, orict de perfecionate ar fi procesele de rafinare, nu se pot ndeprta complet elementele strine. Puritatea absolut constituie nc o noiune abstract i un deziderat tiinific. n metalurgia semiconductoarelor i a materialelor pentru tehnica nuclear s-a ajuns la reducerea coninutului de elemente strine la valori sub 10-13 % procente atomice, realizndu-se aa-numita puritate fizic. De obicei, n tehnic se utilizeaz exprimarea n procente de greutate. n funcie de compoziia chimic metalele neferoase pot fi de puritate tehnic sczut (95...99%), de puritate tehnic medie (99,0...99,9 %), de puritate chimic ridicat (99,90...99,99 %), de puritate spectral (99,999%) i de puritate fizic (cu mai puin de 10-6 % impuriti).

    Metalele propriu-zise nu pot s acopere nici pe departe necesitile tehnicii unde, n cele mai multe cazuri, se cer asociaii de proprieti cu valori optime, n funcie de scopul urmrit. De aceea metalele se folosesc mult mai frecvent sub form de aliaje metalice, care sunt alctuite din dou sau mai multe metale, sau din metale, semimetale i metaloide, n care predomin nsuirile metalice. Aliajele a cror baz o constituie fierul se numesc aliaje feroase (oeluri, fonte, feroaliaje), iar aliajele a cror baz o constituie un metal neferos se numesc aliaje neferoase.

    Componenii acestor aliaje sunt elementele chimice care intr n compoziia lor, iar metalul care predomin n compoziia aliajului este componentul de baz sau principal, aliajul devenind astfel un derivat al metalului de baz. n consecin, aliajele neferoase se pot clasifica, dup metalul de baz, n aliaje cu baza de cupru, aliaje cu baza de nichel, aliaje cu baza de aluminiu, aliaje cu baza de titan etc. Componentul de aliere reprezint elementul sau elementele (metale, semimetale sau metaloide) care sunt introduse n mod intenionat n metalul de baz pentru a forma aliaje cu proprieti specifice. Dup numrul elementelor de aliere se disting aliaje binare, ternare, cuaternare i complexe. Dup coninutul n elemente de aliere, se consider, n mod

    118

  • convenional, aliaje slab aliate cele care conin sub 2,5 % n greutate elemente de aliere, aliaje mediu aliate, cele cu 2,5...10 % n greutate elemente de aliere i aliaje nalt aliate, cele cu peste 10 % n greutate elemente de aliere.

    Aliajele neferoase speciale sunt acele aliaje neferoase la care predomin numai unul dintre elementele de aliere care, n cooperare cu metalul de baz, determin n ansamblu nsuirile aliajului respectiv, iar celelalte elemente sunt adugate numai n cantiti mai mici pentru a accentua anumite caliti noi. De exemplu, alamele speciale sau bronzurile speciale sunt aliaje Cu-Zn, respectiv, Cu-Sn care conin elemente ca aluminiu, mangan, fier, nichel, siliciu, plumb, n proporii mici, dar cu influen considerabil asupra proprietilor. Aceste elemente se denumesc convenional adaosuri speciale de aliere.

    n afar de metalul de baz i de elementele de aliere, aliajele industriale conin impuriti, adic elemente strine care nu au putut fi ndeprtate complet n procesele de rafinare sau au fost introduse accidental n procesele de elaborare i prelucrare a acestor aliaje. Se pot distinge impuriti neutre, care nu duneaz asupra structurii i proprietilor aliajelor i impuriti nocive, care nrutesc proprietile i, deci, trebuie evitate sau reduse sub limita maxim admisibil.

    Acele elemente adugate n mod intenionat i n cantiti infime n aliajele neferoase pentru a le modifica structura i a le mbunti proprietile se numesc modificatori. n consecin, ele nu pot fi considerate impuriti, ci mai degrab adaosuri de aliere cum sunt, de exemplu, sodiul pentru modificarea siluminurilor, beriliul pentru modificarea aliajelor de cupru, titanul n unele aliaje de aluminiu, thoriul i ceriul n unele aliaje de magneziu etc.

    n practica utilizrii metalelor i aliajelor neferoase un interes deosebit n prezint greutatea specific care reprezint masa unitii de volum a unui semifabricat sau produs finit din aceste materiale metalice. Metalele neferoase i, corespunztor acestora ca metale de baz i aliajele lor, au greuti specifice care cuprind o gam foarte larg de valori i se clasific, n mod convenional, n urmtoarele grupe (valorile greutii specifice sunt indicate n kg/dm3):

    - metale extrem de uoare, mai uoare dect apa avnd < 1 i cuprinde Li (0,53), K (0,86) i Na (0,97);

    - metale ultrauoare, avnd = 1...2 i cuprinde Rb (1,53), Ca (1,55), Cs(1,90), Mg (1,74) i Be (1,85);

    - metale uoare, avnd = 2...4 i cuprinde Sr (2,63), Ba (3,73) i Al (2,7) precum i dou semimetale ca elemente de aliere, B (2,3