METALET

Metalet jane materiale me structure kokerrzore , qe fitohen me

procesin teknologjik te shkrirjes se xeheve perkatese si lende e pare.

Pastaj ne proceset ne vazhdim u shtohen substance te cilat u

permiresojne vetite qe mund te perdoren si legura me veti te kerkuara.

Struktura atomike konsiston ne nje densisitet mjaft te larte, te

perbera nga dy pjese kryesore atomike: protonet dhe neutronet si dhe

ne mase mjaft te vogel elektronet.(masa e elektronit eshte 1/1836

pjese e protonit.) Numri I protoneve eshte I njohur si numri atomik Z,

qe karakterizon elementet.

Poashtu lidhja e atomeve ne molekula si dhe lidhja e molekulave

realizohet me forcat elektostatike ne mes molekulave te poleve te

ndryshme.

Lidhjet mund te jene: Kovalente, Jonike.

Struktura e metaleve

Ne pergjithesi struktura e metaleve eshte kristalore , dhe nenkupton

renditjen e atomeve perberese, gjegjesisht format qe formojne ne mes

veti ne procesin e lidhjes.

Ne pergjithesi dallojme disa lloje te ketyre strukturave kristalore :

Paketimi I thjeshte kubik

Paraqet nje nje paketim te kujdeseshem si te topave te pingpongut ne

nje siperfaqe te mbuluar me sfera , sikur ne fig.

Struktura e metaleve

Ne kete rast secila sfere ne structure takon kater sfera te njejta ne

rrafshin e njejte. Poashtu kjo sfere takon nje sfere ne rrafshin nen te .

Secili atom ne kete structure lidh gjashte fqinje te aferm, qe ne nje

menyre secila sfere ka numrin e koordinatave 6.

Ne nje structure mund te themi se afersisht 52% eshte e mundshme te

mbulohen me kete structure te thjeshte atomike

Paketimi kubik centrik- Body centered cubic (BCC)

Ne sistemin e paketimit kubik centric (BCC) krysisht kemi nje paketim

me te dendur qe kryesisht lidhet per rreth diagonals se atomot.

Karakteristike eshte qe atomet e nje rendi ne nje rrafsh (sferat e nje

rendi) nuk takojne rendin tjeter sic tregohet ne fig.a, mirepo ndaj

rrafsheve tjera paketohen duke lene zbrastesira ndaj rrafsheve

paraprake, fig.b.

Paketimi kubik centrik- Body centered cubic (BCC)

Meqenese secila sfere takon kater sfera ne rrafsh, e kater sfera

tjera ne rrafshintjeter, duke krijuar nje forme kubike te formuar nga

tete sfera me nje sfere ne mes e kemi emertuar si Paketim kubik

centric, dhe karakterizohet me numrin koordinativ 8

Paketimi kubik centrik- Body centered cubic (BCC)

Meqenese secila sfere takon kater sfera ne rrafsh, e kater sfera

tjera ne rrafshintjeter, duke krijuar nje forme kubike te formuar nga

tete sfera me nje sfere ne mes e kemi emertuar si Paketim kubik

centric, dhe karakterizohet me numrin koordinativ 8

Struktura heksagonale e paketimit te mbyllur

Paketimi I sferave eshte I mbyllur ne te dy rastet e prezentuara. Ne te dy

rastet paketimi I sferave eshte I mbyllur, d.m.th. nje sfere takon gjashte

apo tete sfera, ndersa ne tersi formon nje forme heksagonale ne nje

rrafsh. Poashtu kjo reprezentohet edhe ne rrafshin e dyte,trete , e duke

krijuar nje structure te mbyllur heksagonale

Struktura heksagonale e paketimit te mbyllur

Sipas ketij paketimi-Struktura heksagonale e mbyllur afersisht 74%

e siperfaqes mbyllet, dhe kjo eshte e rendesishme per metalet sic

jane: Mg, Zn, Co etj.

Per kete structure karakteristike eshte numri koordinativ 12.

Struktura e paketimit te mbyllur kubik

Kjo structure paraqet nje menyre tjeter te paketimit te sferave, ashtuqe

atomet nga rrafshi I trete paketohen dhe ne te njejten menyre mbyllin

zbrastesirat e mbetura ne rrafshin paraprak. Si rezultat I vazhdueshem

arrijme deri tek struktura qe e emrtojme Strukture kubike e mbyllur.

Secila sfere ne kete rast takon gjashte sfera te njejta ne rrafshin e

njejte, tri ne rrafshin e siperm dhe tri ne rrafshin e poshtem. Edhe ketu

numri koordinativ eshte 12.

Dallimi ne mes structures heksagonale dhe asaj kubike te mbyllur

eshte qe tek menyra e pare atomet ne rrafshin e pare dhe te trete

shtrihen ne drejtim te njejte, ndersa te menyra e dyte atomet ne

rrafshin e pare dhe te trete orientohen ne drejtime te ndryshme

Struktura e paketimit te mbyllur kubik

Numrat koordinativ per Strukturat e metaleve

Struktura Numri koordinativ

Kubike e tjeshte 6

Kubike qendrore 8

Heksagonale e mbyllur 12

Kubike e mbyllur 12

Vetite fizike qe rezultojne prej Struktures se Metaleve

Nje prej karakteristikave te metaleve eshte sjellja e tyre ndaj

ngarkesave, apo te themi aftesia mbajtese ne terheqje, shtypje apo

prerje, dhe gjithsesi aftesia e tij qe te kete deformime pa keputje. Me

rastin e veprimit te nje ngarkese-force ne metal atehere materiali eshte

ne gjendje te nderur, dhe vazhdon te jete ne gjendje te tille deri ne

momentin e keputjes, kur edhe regjistrohet ngarkesa maksimale e

keputjes.

Vetite fizike qe rezultojne prej Struktures se Metaleve

Nje prej parametrave te rendesishem gjate kesaj procedure eshte

Moduli I Elasticitetit qe karakterizon secilin metal. Per kete ne do te

prezentojme nje tabele per disa metale me keto vlera karakteristike

Vetite fizike qe rezultojne prej Struktures se Metaleve

Melting points and boiling points

Metals tend to have high melting and boiling points because of the

strength of the metallic bond. The strength of the bond varies from

metal to metal and depends on the number of electrons which each

atom delocalises into the sea of electrons, and on the packing.

Group 1 metals like sodium and potassium have relatively low melting

and boiling points mainly because each atom only has one electron to

contribute to the bond - but there are other problems as well:

•Group 1 elements are also inefficiently packed (8-co-ordinated), so

that they aren't forming as many bonds as most metals.

•They have relatively large atoms (meaning that the nuclei are some

distance from the delocalised electrons) which also weakens the

bond.

Vetite fizike qe rezultojne prej Struktures se Metaleve

Thermal conductivity

Metals are good conductors of heat. Heat energy is picked up by the

electrons as additional kinetic energy (it makes them move faster).

The energy is transferred throughout the rest of the metal by the

moving electrons.

Electrical conductivity

Metals conduct electricity. The delocalised electrons are free to move

throughout the structure in 3-dimensions. They can cross grain

boundaries. Even though the pattern may be disrupted at the boundary,

as long as atoms are touching each other, the metallic bond is still

present.

Liquid metals also conduct electricity, showing that although the metal

atoms may be free to move, the delocalisation remains in force until the

metal boils.

Vetite fizike qe rezultojne prej Struktures se Metaleve

Strength and workabilityMetals are described as malleable (can be beaten into sheets)

and ductile (can be pulled out into wires). This is because of the ability

of the atoms to roll over each other into new positions without breaking

the metallic bond.

If a small stress is put onto the metal, the layers of atoms will start to roll

over each other. If the stress is released again, they will fall back to their

original positions. Under these circumstances, the metal is said to

be elastic.

Vetite fizike qe rezultojne prej Struktures se Metaleve

The hardness of metals

This rolling of layers of atoms over each other is hindered by grain

boundaries because the rows of atoms don't line up properly. It follows

that the more grain boundaries there are (the smaller the individual

crystal grains), the harder the metal becomes.

Offsetting this, because the grain boundaries are areas where the atoms

aren't in such good contact with each other, metals tend to fracture at

grain boundaries. Increasing the number of grain boundaries not only

makes the metal harder, but also makes it more brittle.

Prodhimi I celikut

Methods for manufacturing steel have evolved significantly since

industrial production began in the late 19th century. Modern methods,

however, are still based the same premise as the Bessemer Process,

namely, how to most efficiently use oxygen to lower the carbon content

in iron.

Today, steel production makes use of both recycled materials, as well

as the traditional raw materials, such as iron ore, coal, and limestone.

Prodhimi I celikut

Diagramet e fazave-proceseve ne faza

Diagrami I fazes : Hekur Carbon

Faktoret ndikues ne strukturen e celikut

Ne temperature te larte , le te themi 10000C celiku permban me pak

se 0.87% te karbonit qe tersisht permban struktura. Kur celiku ftohet,

austenitet do te fillojne te transformohen ne ferrite kur eshte e njohur

si kufiri I fazes (vija KO).Feriti mund te permbaje shume pak carbon

ashtuqe tepricat e austeniteve rriten ne tretjen e karbonit. Kur

temperature ka je ramje formohen me teper ferrite duke u

kompozuar me austenitet e mbetura dhe njekohesisht duke rritur

permbajtjen e carbonit duke percjellor vijen KO drejt pikes O.

Nese nje celik permban me shume se 0.87 % carbon ai eshte ftohur

nga temperaturat me te larta. Ne kete rast cementiti I cili ndahet se

pari prej austenitit, kur kalon neper fazen qe karakterizohet me vijen

OF. Feriti eshte me I bute dhe duktil, cementiti eshte I forte dhe I

brishte, pearliti eshte I forte por me duktilitet te ulet, cka na shpie ne

kombinime te ndryshme me rezultate dalese te celiceve te

ndryshem.

Hekuri I derdhur-Giza

Nga diagrami I prezentuar ne fig.ne vijim. hekuri I derdhur-giza shtrihet

ne diapazanin e permbajtjes se carbonit prej 2-4.5 %. Sic shihet nga

diagrami austeniti eshte kryesori ndersa me perzierje eshte edhe

cementiti.

Diagrami I fazes per llamarine

Çeliku

Cka eshte Çeliku?

Çeliku eshte nje perzierje e hekurit dhe karbonit ne permbajtje max 2%

(1.5%), 1.% mangan dhe permbajtje shume te vogel te silicit, fosforit,

sulfurit dhe oksigjenit. Celiku eshte legure paraqet nje prej materialeve

me te rendesishme ne inxhinjerine e ndertimit.

Permbajtja e Carbonit (%) Deri 1.5 2.0-4.5

Hekuri Celiku Hekuri I derdhur-giza

Çeliku kryesisht prodhohet me metodat Bessemer-Martin. Ndersa

procesi teknologjik eshte ne kontinuitet te permiresimeve dhe

zhvillimeve

Klasifikimi I Çeliqeve

Klasifikimi I celiqeve behet nga disa aspekte, mirepo si me I rendesishmi eshte

klasifikimi ne funksion te permbajtjes se karbonit dhe ate:

Çeliqe te buta; me permbajtje te karbonit 0.15-0.25%

Çeliqe gjysem te forta; me permbajtje te karbonit deri 0.50 %

Çeliqe te forta; me permbajtje te karbonit deri 1.5% (2.0%)

Poashtu nje klasifikim ne funksion te permbajtjes se Carbonit dhe Kromit eshte dhene

ne tabelen ne vijim

Klasifikimi I Çeliqeve

Celiku mund te klasifikohet varesisht prej menyrave te perfitimit dhe

sistemeve:

•The composition, such as carbon, low-alloy or stainless steel.

•The manufacturing methods, such as open hearth, basic oxygen process, or

electric furnace methods.

•The finishing method, such as hot rolling or cold rolling

•The product form, such as bar plate, sheet, strip, tubing or structural shape

•The deoxidation practice, such as killed, semi-killed, capped or rimmed steel

•The microstructure, such as ferritic, pearlitic and martensitic

•The required strength level, as specified in ASTM standards

•The heat treatment, such as annealing, quenching and tempering, and

thermomechanical processing

•Quality descriptors, such as forging quality and commercial quality.

Perpunimi i Çelikut

Nga vete fakti I qasjes se perpunimit mekanik mund te themi se

pervec formes e cila ndryshon gjithsesi ndryshon edhe struktura dhe

ndonje veti tjeter e celikut. Ky perpunim mund te behet ne

temperature normale (perpunimi ne te ftohet) dhe ne temperature te

rritura (perpunimi ne te nxehte).

- Farketimi

- Preshimi

- Petezimi

- Terheqja

- Shtyerja

Perpunimi mekanik I Çelikut

Farketimi-Behet ne materialin e nxehte e te skuqur, ne menyre qe ti jipet

forme e deshiruar permes punimit me dore

Petezimi-Behet kur materiali I nxehte kalon neper cilindra (cift cilindrash)

duke pesuar deformime dhe njekohesisht duke marre forma te ndryshme

Terheqja(telezimi)-Behet kur materiali ne te ftohet apo ne te nxehte eshte

I detyruar te kaloje me terheqje neper vrima me pare te kalibruara

Preshimi-Behet kur matriali ne te ftohet apo ne te nxehte nen veprimin e

ngarkeses shtypet-preshohet dhe njekohesisht merr forma te

deshirueshme.

Ne te gjitha rastet perpunimi mekanik kryhet deri ne ate shkalle kur materiali

arrine kufirin e elasticitetit dhe kalon ne gjendjen e plasticitetit, mirepo

vazhdimisht duke mbajtur formen e marrur. Mirepo gjate ketij perpunimi

permiresimi I vetive rritet ne njeren ane ndersa ne anen tjeter bie , p.sh. rritet

soliditeti ne terheqje ndersa zvogelohet zgjatja procentuale, duktiliteti etj.

Perpunimi mekanik I Çelikut

Perpunimi termik I Çelikut

Mikro struktura e celikut dhe vetite e celikut si dhe te perberseve mund te

permiresohen ne mase te dukshme me perpunimin ne temperature te

caktuar(gjate ngrohjes dhe ftohjes).

Mund te permendim se celiku mund te kete ne pergjithesi structure te imet

kokerrzore dhe structure kokerrzore te madhe.P.sh. celiku me structure te

madhe kokerrzore ka soliditet te larte ne terheqje por duktiliteti I te njejtit

eshte mjaft I vogel, veti e cila do te permiresohet me kalimin ne structure

kokerrimet qe plotesohen keto kerkesa.

Llojet e perpunimit termik jane :

Kalitja (annealing)

Normalizimi(Normalising)

Leshimi

Perpunimi termik I Çelikut

Mikro struktura e celikut dhe vetite e celikut si dhe te perberseve mund te

permiresohen ne mase te dukshme me perpunimin ne temperature te

caktuar(gjate ngrohjes dhe ftohjes).

Mund te permendim se celiku mund te kete ne pergjithesi structure te imet

kokerrzore dhe structure kokerrzore te madhe.P.sh. celiku me structure te

madhe kokerrzore ka soliditet te larte ne terheqje por duktiliteti I te njejtit

eshte mjaft I vogel, veti e cila do te permiresohet me kalimin ne structure

kokerrimet qe plotesohen keto kerkesa.

Llojet e perpunimit termik jane :

Kalitja (annealing)

Normalizimi(Normalising)

Leshimi

Perpunimi termik I Çelikut

Kalitja (annealing)-Ky eshte nje trajtim I celikut I cili ka permbajtje me te vogel

te karbonit, duke perfshire rritjen e temperaturave prej 30-500C e me teper deri

ne temperature te larta ~ 400 0Ce me pastaj duke ju nenshtruar procesit te

ftohjes se shpejte(ne uje apo leng).Kalitja muneson zakonisht rritje te dukshme

te duktilitetit dhe zgjatshmerise.

Perpunimi termik I Çelikut

Normalizimi(Normalising)-Ky trajtim behet ne celik duke rritur temperaturen nga

30-500C e deri ne temperature te larta , e me pastaj duke ju nenshtruar procesit

te ftohjes ne ajer

Leshimi-Proces ne vazhdimesi I kalitjes kur pas ftohjes celiku perseri ngrohet e

me pastaj ftohet ngadale ne kete menyre duke rritur rezistencen ne goditje dhe

perpunimin ne prerje.

Perpunimi kimik I Çelikut

Nga perdorimi I celikut ne praktike ne varesi nga ambienti,shkalla e

agresivitetit, kerkohet nje tretman mbrojtes, e sidomos I siperfaqeve te

jashtme. Trajtimet kimike mundesojne nje qendrushmeri ndaj

korozionit, apo edhe ndonjehere nje qendrushmeri ndaj abrasionit te

siperfaqeve kontaktuese.

Vetite mekanike te celikut dhe ekzaminimet e nevojshme

Meqenese pjesemarrja e karbonit luan rol vendimtar ne vetite

mekanike te celikut, atehere ne fig. eshte prezentuar nje ndikim I tille.

Vetite mekanike te celikut jane te lidhura me vetite

deformabile prandaj edhe sit e tilla prezentohen

cdohere, dhe si te tilla pervetesohen per rastin e

caktuar.

Vetite mekanike kryesore te celiku jane :

1. Soliditeti ne terheqje

2. Zgjatja procentuale

3. Kontraksioni I prerjes terthore

4. Fortesia e celikut

5. Lakimi

6. Duktilitetit

7. Rezistenca ne goditje

8. Lodhja e celikut

Soliditeti ne terheqje

Eshte vetia kryesore qe e karakterizon celikun ne fazat e eksploatimit, nga se edhe

dimensionimi bazohet ne kete veti te celikut.

Sipas Standardit Europian EN 10002-1,

percaktimi I soliditetit ne terheqje

percaktohet ne mostrat e pergaditura dhe me

dimensione standarde qe u nenshtrohen

veprimit te forces ne terheqje deri ne

shkeputje

Soliditeti ne terheqje

0

max

A

FRm (N/mm2);

Zgjatja procentuale dhe kontraksioni I prerjes terthore

Paraqet zgjatjen e mostres me gjatesi te caktuar ne momentin e keputjes

ndaj zgjatjes fillestare.

1000

0 xl

llt (%)

mml 1000

Gjatesia fillestare mund te kete gjatesi sipas

standardeve dhe ate:

- epruveta normale-standard-

- epruveta e shkurter

mml 2000

Nga aspekti I zgjatjes procentuale kjo eshte e kufizuar per llojin e caktuar te celikut sipas

Standardeve Europiane.EN 10002.

Sa I perket materialit zgjatja procentuale eshte nje mase per duktilitet te materialit (celikut).

Meqenese gjate ekzaminimit te mostres net e njejten kohe edhe siperfaqja e prerjes terthore

peson nje redukim, qe e emertojme si kontraksion I prerjes terthore, dhe paraqet;

1000

0 xA

AA (%)

Fortesia e celikut

Fortesia e celikut eshte veti mekanike e celikut e cila shprehet permes rezistences qe

celiku I bene depertimit te nje materiali me te forte nen veprimin e ndonje force te

caktuar. Fortesia e celikut paraqitet me shkallen e fortesise

Lakueshmeria e celikut dhe duktiliteti

Aftesia e celikut, apo fijeve te celikut, qe nen veprimin e forcave mund te lakohet dhe mos te keputet,

e net e njejten kohe te mbaje ate forme.

Aftesia e celikut qe te zgjatet dhe mos te keputet, duke pas pa

rasysh mos humbjen e aftesise mbajtese te vete materialit

Zgjidhja e celikut per struktura te ndertimit

Zgjidhja e celikut per aplikime te caktuara percaktohet nga disa faktore, ku ata mund te

jene:

- kerkesa per soliditet ne terheqje

- fortesia, duktiliteti

- kostoja

- kushtet net e cilat do te kryhen punimet.

Celiku si material,duke u nisur nga karakteristikat e prezentuara mund te themi se ka nje

aplikim te shumte ne ndertimtari , dhe ate: Urat, kabllot e celikut perura te varura, objekte te

larta, struktura ne det , e pastaj elemente ne forma te ndryshme, tuba te celikut,llamarine

per mbulesa, panele, celik per beton te armuar, celik per beton te paranderur, dhe shume

aplikime tjera.

Cdohere zgjidhja e celikut behet duke u mbeshtetur ne Standardet Europiane per llojin apo

tipin e caktuar.

Zgjidhja e celikut per struktura te ndertimit

klasifikimi I armatures

Meqenese perdorimi I celikut si armature per beton eshte shume e lidhur edhe me

ndertimin atehere do te prezentojme nje tabele nga normat DIN per celikun qe do te

perdoret per kete qellim, gjegjesisht kushtet qe duhet te plotesoj:

Sjellja e celikut ne temperatura te larta

Nga aspekti I ndertimitn te strukturave celiku mund te konsiderohet si

material mjaft I pershtatshem, mirepo nje veti e dobet e celikut eshte kur

temperature rritet ne mase te madhe dhe ate >3000C, kur objekti

kaplohet nga zjarri, kur edhe celiku fillon qe te rrjedhe, e si pasoje eshte

humbja e stabilitetit te structures si tersi. Prandaj ne inxhinierine e

ndertimit tek strukturat e celikut behet nje mbrojtje nga ndikimi I

drejtepersedrejti ne konstruksionin prej celiku me materiale te

pershtatshme , te rezizstueshme nga temperaturat (p.sh. pambuk

xhami)

Sjellja e celikut ne temperatura te larta

Sjellja e celikut ndaj korozionit

Mbrojtja nga korozioni I strukturave metalike perben ne vehte nje detyre te

rendesishme tekniko-ekonomike meqenese demtimet nga ky fakt jane shume te

medha.Po e permendim faktin ekonomik nga arsyeja se ne disa raste masat

mbrojtese nga korozioni tejkalojne vleren fillestare te ndertimit te nje objekti.

Mbrojtja nga korozionit te strukturat e celikut mund te arrihet ne disa menyra dhe

ate:

- me lyerje, mveshje si dhe me mbrojtje katodike .

Ne pergjithesi korozioni mund te shkaktohet nga faktoret : Kimik dhe elektrokimik.

Korozioni kimik eshte product I lidhjeve kimike te metalit me perberje qe kane

permbajtje te acideve te lira (sulfuric, nitric etj), ndersa elektrokimik shkaktohet

me rrymat elektrike te vazhduara.

Pervec masave mbrojtese te permendura me larte sot eshte e mundur te

prodhohet celik rezistues ndaj korozionit permes shtrsave te holla mveshese te

celikut, dhe ne kete rast kemi te bejme me celik rezistues ndaj kohes. Ne tregun

e celikut ky lloj celiku diku eshte rreth 20% me I shtrenjte se sa celiku normal.

Sjellja e celikut ndaj korozionit