Cursurile finale Turnarea aliajelor metalice

Παρουσίαση με θέμα: "Cursurile finale Turnarea aliajelor metalice"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Cursurile finale Turnarea aliajelor metalice
Deformarea plastică Tratamente termice Oţeluri şi fonte Aliaje neferoase

2 Turnarea otelurilor si fontelor
Fig.T.1 Turnarea temporară Turnarea în lingotiere

3 Deformarea plastică în monocristale si policristale
Fig. D1 Tehnologii de deformare plastică Fig.D.2 a) b) c) d) Fig.D.3

4 TRANSFORMĂRI DE FAZĂ ALE OTELURILOR
Transformări în stare solidă –fig.TF1 Diagrama TTT- fig.TF2 I (P  A); II. (A  P);III. (M  P);IV. (A  M) Fig. TF1 Fig. TF2 Transformarea eutectoidă (A  P) Fig.TF4 Fig.TF3

5 RECOACEREA OTELURILOR SI FONTELOR
recoacerea de omogenizare (dom.1); recoacerea de normalizare (dom. 3); recoacerea completă (dom. 2); recoacerea incompletă (dom. 4); recoacerea de detensionare (dom. 6); recoacerea de globulizare (dom. 7); recoacerea de recristalizare (dom. 5). Fig.Rc.1 Fig.Rc.2 Tipuri de recoaceri aplicate fontelor. recoacerea de relaxare, ce constă din încălzirea la 650 C- elimină tensiunilor interne recoacerea de feritizare, prin încălzirea la 750 C - realizează descompunerea perlitei în ferită si grafit. Transformarea martensitică(A  M) Fig.M.2 Fig.M.1

6 Transformarea martensitei la încalzire.
CĂLIREA OTELURILOR Fig.C.2 Fig.C.3 Fig.C.1 Transformarea martensitei la încalzire. REVENIREA OTELURILOR I.Fe ss (C)  Fe  s (C) + FexC (Mcălire) (Mrevenire) (carburi )) II.Fe (C)  Fes (C) Fex C III.Fes (C)+ FexC Fe (C) +Fe3C Fig.R.1 Fig.R.2

7 TRATAMENTE DE SUPRAFAŢĂ -tratamente care îmbunătăţesc proprietăţile de suprafaţă asigurându-se implicit şi tenacitatea produsului Călirea de suprafaţă implică încălzirea rapidă a straturilor de suprafaţă utilizându-se în acest scop energii concentrate de 2 – 50KW/cm2. Duratele de încălzire sunt reduse, de ordinul secundelor. De aceea obţinerea unei austenite omogene necesită ridicarea temperaturii de încălzire comparativ cu cazul călirii în masă (figura CS1). Pentru oţelurile cu 0,4 – 0,6%C temperatura optimă de încalzire ia valori cuprinse între 950 – 1100oC. Fig.CS1.-1 – domeniul călirii superficiale; 2 – domeniul călirii volumice; 3 – curba temperaturii de formare a austenitei omogene Fig.CS.2

8 Carburarea(cementarea)
Tratamente termochimice Sunt tratamente de suprafaţă prin care se urmăreşte atât modificarea structurii cât şi a compoziţiei chimice pe adâncimi ce pot atinge 1-2 mm. Ele constau în încălzirea piesei la o anumită temperatură într-un mediu care eliberează atomii elementului de îmbogaţire, urmată de menţinerea la această temperatură pentru adsorbţia şi difuzia atomilor de la suprafaţa spre interiorul piesei şi în final racirea. Carburarea(cementarea) Este de fapt o cementare cu carbon. Este un tratament termochimic aplicat oţelurilor carbon sau slab aliate cu un conţinut scăzut încarbon (%C0,25). Concentraţia în carbon a stratului superficial se limitează la 0,8...1,1% pe o adâncime de până la 1,5 mm.Mediul de carburare poate fi: solid (substanţe activa fiind cărbunele de lemn), lichid (băi de săruri topite constituite din SiC ca sare activă sau gazos (gazul natural, gaz de cocserie,atmosfere controlate) Temperatura de încălzire este situată între 850 – 1050oC Durata de menţinere, variază între h la carburarea în medii gazoase şi h la cementarea în medii solide. FigCm.1 Fig.Cm2

9 Nitrurarea tratament termochimic ce constă din îmbogăţirea cu azot a straturilor superficiale.Azotul, formează nitruri, fin dispersate, cu fierul şi elemente de aliere în special aluminiu, crom, vanadiu. Principalele combinaţii ale azotului cu fierul sunt:  = o soluţie solidă cu baza nitrură de fier Fe3N (8...11%N) dură şi fragilă;  = o soluţie solidă cu baza Fe4N (5, ,1%N) mai dură ca  dar mai puţin fragilă. plasmă. Parametri tehnologici Nitrurarea se efectuează la temperaturi joase oC. Se evită astfel difuzia azotului în miez şi coalescenţa nitrurilor. Rezultă, o adâncime de nitrurare scăzută (0,2 – 0,6 mm).Distribuţia structurilor pe secţiune –vezi fig.N1 Acest tratament termochimic se poate efectua în medii gazoase, în medii lichide sau în plasmă Strat de nitruri Zona de difuzie Miez(Sorbita de revenire) Supr. piesei Fig.N1 Nitrurarea în mediul gazos utilizează ca mediu de lucru, amoniacul. Piesele încălzite la 500 – 520oC în atm.de amoniac timp de h Nitrurarea în plasmă sau nitrurare ionică se bazează pe principiul descărcării luminescente într-o atmosferă rarefiată,cu o durata 8-20 h Fig.N2 Comparativ cu carburarea, operaţia de nitrurare prezintă câteva particularităţi. Ea este o operaţie tehnologică finală. Se aplică după o prealabilă îmbunătăţire (călire şi revenire înaltă) şi după toate prelucrările mecanice de realizare a produsului la cote finale. Se supun nitrurării oţelurile carbon şi slab aliate de îmbunătăţire (0,4-0,7 % C) . Conduce la durităţii exceptionale,rezistenţe ridicate la uzură şi la solicitările la oboseală prin încovoiere. Duritatea stratului şi rezistenţa la gripare este net superioară cementării, iar deformările pieselor sunt foarte mici

10 FAMILII DE OŢELURI 1. oţeluri de uz general;2
FAMILII DE OŢELURI 1.oţeluri de uz general;2. oţeluri de tratamente termice; 3.oţeluri de scule;4.oţeluri inoxidabile şi refractare Oţeluri de uz general în jurul a 85% din producţia mondială de produse din oţel. Se utilizează în stare de livrare fără a fi supuse ulterior tratamentelor termice. Se livrează în principal sub formă de produse lungi de tipul barelor şi profilelor de diferite secţiuni (circulară, hexagonală, pătrată, respectiv tip H, I, U, T, cornier şi produselor plate – table şi plăci de grosimi diferite. Simbolizare Cf. Standardelor româneşti –SR prin notaţia OL urmată de Rm în daN/mm2 Ex.OL 37,OL50,OL60 Cf.norme europene EN- o notatie urmata de Rc in MPa Ex: S 235, E 350 (S-otel pt constructii ,E- otel pt constr.mecanice, ) Oţeluri de tratamente termice se grupează în oţeluri de cementare (%C < 0,25) şi de îmbunătăţire (0,25 <%C <0,60). Oţelurile de cementare (de exemplu C15, C20, 17CrMo 5-5 ) sunt supuse tratamentului termochimic de carburare, urmat de călire şi revenire joasă (figura Cm2) şi oţelurile de îmbunătăţire (de exemplu C45, C60, 40Cr4 ) se tratează termic prin călire urmată de revenire înaltă iar la piese de înaltă rezistenţă (inclusiv la uzură şi oboseală), solicitate la şocuri puternice se impune aplicarea ulterioară şi a tratamentelor termochimice ori termice de suprafaţă.(fig.Ot.1) Simbolizare -pt.ol.nealiate Pt SR prin notaţia OLC urmată %C x 100 Pt EN prin notaţia C urmată %C x 100 Ex OLC 45 ,OLC15,OLC 60 -SR ;C 15,C60, C70-EN Simbolizare -pt.ol.aliate Pt SR notaţia printr-o succesiune de cifre litere astfel %Cx100 E1E2 E3 %E3x100 unde E sunt elemetele chimice in ordine crecatoare Ex.33MoCrNi11(otel cu 0,33%C ,Ni 1,1%,) Pt EN: %Cx100 E2 E1 %E2xc1-E1xc2 unde c1,c2 sunt factori de multiplicare functie de elmentul chimic Pt Cr, Co; Mn, Ni, Si, W c=4:pt Al, Cu, Mo, Nb,Ti,V c=10 Ex: 42CrMo4-3 (Ol cu 0,42%C,1%Cr, 0,3%Mo), 30NiCrMo 8-8-3,15 CrNi 6-4 Fig.Ot.1

11 Oţeluri de scule oţeluri carbon de scule; oţeluri aliate de scule
Oteluri carbon de scule prezintă o duritate ridicată şi o bună rezistenţă la uzură însă o stabilitate redusă la cald. De aceea se folosesc doar la fabricarea sculelor pentru prelucrări la rece – dălţi, cleşti, burghie, ferăstraie, matriţe de injectat materiale plastice Simbolizare Pt SR notatia OSC urmata de %c x10 Pt EN notatia CT urmata de % C x100 Ex OSC 7,OSC 11 –SR, CT 70,CT 90 -EN Fig.Ot.2 Oţeluri Rapide Destinate în mod deosebit prelucrări prin aşchiere cu viteze mari ,sunt oţeluri înalt aliate continând Cr, W, V, Mo, Co. Simbolizare Pt SR–Rp 1,Rp6 Pt EN- HS %W-%Mo-%V-%Co Ex.HS , HS ,HS Fig.Ot.3 Fig.Ot.4

12 Oţeluri inoxidabile, Sunt mărci de oţeluri înalt aliate, rezistente la coroziune. Din punct de vedere a compoziţiei chimice, condiţia ca un oţel să aibă caracter inoxidabil este ca el să prezinte maximum 0,45 carbon şi peste 12 crom. Sunt aliaje pluricomponente unde alături de fier, carbon, crom se mai introduce nichel, mangan, cupru, azot (pentru îmbunătăţirea tenacităţii), vanadiu, molibden, cobalt, siliciu (pentru creşterea rezistenţei mecanice şi pentru ameliorarea prelucrabilităţii prin aşchiere). ECr/ENi = (Cr + Mo + 1,5Si + 0,5Nb)/( Ni + 30C + 30N + 0,5Mn) –(Rel.3) Oţelurile inoxidabile martensitice (ex: X20Cr13, X30Cr13) după o răcire rapidă din domeniul austenitic, prezintă o structură martensitică .Au %C,0, ,4 ,  Cr: Tratamentul termic constă dintr-o călire la 950 – 1000oC urmată de o revenire joasă sau înaltă . Oţelurile inoxidabile feritice (ex.: X6Cr13, X2CrMoTi18-2,), se caracterizează prin absenţa transformării la încălzire (FA). Oţelurile inoxidabile austenitice (X1CrNi25-21, X2CrNi18-9, X10CrNi18-8) nu prezintă nici ele transformări structurale la încălzire sau răcire. Structura austenitică este conservată datorită alierii cu nichel în proporţii suficiente (Ni  7). rezistenţa lor la coroziune este remarcabilă, au cea mai mare utilizare şi la temperaturile cele mai înalte (800 – 850 oC).si la temperaturi f.joase pt ca nu prezintă tranziţia ductil-fragil Obs. Simbolizarea ol.inalt aliate cf.EN -notatia X %Cx100E2E1 %E2-%E1 ex.:X10CrNi18-8( ol.inalt aliat cu 0,1%C, 18%Cr, 8%Ni ) Fig.Ot.5

13 Aluminiul şi aliajele sale
Al –metal uşor, rezistent la coroziune, bun conducator de caldura si electricitate, se toarna si deformează foarte bine,proprietăti de rezistenţă mecanică scăzute Aliajele de Al se impart in aliaje de turnătorie ( Al – Cu, Al – Si, Al – Si – Mg, Al – Mg, Al – Zn – Mg.) si aliaje deformabile (Al-Mn, Al-Mg, Al-Mn-Mg) /si durificabile structural -prin călire de punere in soluţie şi îmbătrinire-(Al-Cu, Al-Cu-Mg-Mn numit duralumin , Al-Mg-Si) Aliajele Al-Si comerciale au 5 şi 20%( fig.A.1) Sunt cele mai utilizate aliaje de turnătorie .Aliajele cu un conţinut în jurul a 7% Si prezintă o bună rezistenţă la coroziune fiind destinate accesoriilor din industria alimentară. Siluminurile hipereutectice cu 18-20% aliate cu fosfor se caracterizează prin stabilitate termică bună şi rezistenţă la uzare ridicată. Siluminurile eutectice cu % Si (numite şi de turnătorie) au bune proprietaţi de turnare şi sudare. Ele prezintă în matricea eutectică, o morfologie aciculară Pentru îmbunătăţirea proprietaţilor se recurge la alierea cu sodiu (0,05...0,08%). Astfel structura eutecticului se globulizează, iar în reţea se observă apariţia de formaţiuni de soluţie solidă  urmare a prezenţei sodiului, liniile de echilibru s-au deplasat la temperaturi mai joase şi punctele critice la concentraţii mai mari în siliciu (reprezentarea punctată pe diagrama aliajul devenind astfel hipoeutectic. Fig.A1 Diagrama de echilibru Al-Si

14 CUPRUL SI ALIAJELE SALE
Cuprul prezintă conductivitate termică şi electrică excelente, Având reţea CFC, el este foarte ductil şi deformabil. Posedă o foarte bună rezistenţă la coroziune în atmosferă, gaze de combustie. Comparativ cu aluminiul, turnarea este mediocră şi prelucrabilitatea nesatisfăcătoare. În stare recoaptă rezistenţa mecanică, duritatea sunt scăzute, dar pot fi îmbunătăţite prin ecruisare. Principalele aliaje ale cuprului sunt alamele si bronzurile Alamele sunt aliaje ale cuprului cu zincul, în care, pentru aplicaţiile industriale, conţinutul de zinc nu depăşeşte 45%, ce contine: -α soluţia solidă de substituţie a Zn în Cu cu un conţinut de până la 39% -β compusul electronic CuZn Alamele pentru turnătorie se toarnă uzual în amestecuri de formare, în cochile si mai rar sub presiune.Simbolizarea lor respectă principiul compoziţiei chimice (CuZn39Pb semnifică un aliaj al cuprului cu 39%Zn şi 2%Pb).Principalele aliaje comerciale sunt CuZn33Pb2, CuZn40PbSn(destinate pentru armături), Alamele deformabile sunt aliaje Cu-Zn binare Alamele monofazice (CuZn5, CuZn15) se pretează deformărilor plastice la rece. Alamele deformabile la cald au un conţinut mai mare de zinc ( %).Astfel aliajele CuZn36 , CuZn36Pb1, având o foarte bună aşchiabilitate se utilizează bucşe, axe, lagăre, tije, Aliajele CuZn40Mn, CuZn40Sn sunt pt. pentru fabricarea scaunelor de ventile, inele, colivii de rulmenţi . Bronzurile convenţionale sunt aliajele Cu – Sn .Cele cu un conţinut de până la 10%Sn sunt monofazice, iar celelalte superioare acestei proporţii, sunt bifazice ( + ). Datorită fragilităţii compusului electronic , conţinutul în staniu este limitat la 16%. Bronzurile cu conţinuturi de staniu de 2 … 9 % (CuSn3, CuSn7) se pretează durificării prin ecruisare.. Sunt destinate confecţionării contactelor electrice, diafragmelor, resoartelor elastice, Bronzurile bifazice (principalele mărci fiind CuSn10, CuSn11Pb, CuSn12) se toarnă uşor.Se utilizează pentru proprietăţile anticorozive, (la fabricarea pompelor, vaselor, robinetelor), de antifricţiune şi antiuzare (pentru confecţionarea roţilor, pinioanelor, cuzineţilor)