tetan pp 2.ppt

Download TETAN PP 2.ppt

Post on 11-Jul-2016

221 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1. Topirea i supranclzirea:- metalelor pure si aliajelor eutectice- aliajelor cu interval de solidificare 2. Solubilitatea metalelor n stare lichid3. Efectul termic la aliere4. Vaporizarea metalelor5. Fenomene de sorbie6. Solubilitatea gazelor n metale i aliaje7. Interactiunea chimic a metalelor:- cu oxigenul- cu hidrogenul- cu azotul- cu gazele complexe- cu creuzetul8. Rafinarea aliajelorPROCESE CARE AU LOC LA ELABORAREA ALIAJELOR

  • Cldura de topire i supranclzire a metalelor pure i aliajelor eutecticeeste dat de relaia:n care:Ltop cldura latent de topire, [J/kg];cs, cl cldura specific n stare solid, respectiv n stare lichid, [J/kgK];Ttop temperatura de topire a metalului sau a eutecticului, [K];Tsup temperatura de supranclzire, [K].1. Topirea i supranclzirea metalelor i aliajelor

  • Pentru aliajele eutectice: Ltop.eut cldura latent de topire a aliajului eutectic, compus din metalele 1 i 2Ltop1, Ltop2 cldurile latente de topire a metalelor 1 i 2;C1, C2 concentratia metalelor 1 i 2 in aliajul eutectic

  • Cldura de topirea i supranclzirea aliajelor cu interval de solidificare este dat de relaia:

  • T

    T

    dT

    G

    B

    Gl

    Gs

    Tl

    Ts

    T,C

    M

    N,%

    n %

  • n care:Ltop cldura latent de topire, [J/kg];cs, cl cldura specific n stare solid, respectiv n stare lichid, [J/kgK];Ts temperatura solidus, [K];Tl temperatura lichidus, [K];Tsup temperatura de supranclzire, [K].

  • 2. Solubilitatea metalelor n stare lichidSistemele de aliaje se mpart n trei grupe:Sisteme cu solubilitate total (nelimitat) formeaz o soluie omogen la orice proportie (ex. CuZn, CuSn, CuAl, AlSi, AlMg)

    2. Sisteme cu solubilitate limitat (parial), - formeaz o soluie omogen doar la anumite proportii in functie de temperatur (ex. CuFe, Cu-Pb; NiPb, ZnPb)

    3. Sisteme cu insolubilitate total - nu formeaz o soluie omogen indiferent de proportie sau temperatura (ex. FePb, AlPb, AgW, AlTe)

  • Calculated Phase Diagram

  • 3. Efectul termic la aliere efect termic pozitiv (reacie exoterm) - n majoritatea cazurilor la formarea n aliaj a unui compus chimic (ex. formarea compusului AlNi, la alierea Al cu Ni baia metalic se supranclzete cu 200...300 C. efectul termic este pozitiv, dar mai redus la formarea solutiilor solide (ex. aliaje CuSn, CuZn, CuSn, CuPb, ZnAl. efectul termic este de obicei negativ - n cazul formrii amestecurilor mecanice i n cazul formrii eutecticelorPentru a evita supranclzirea exagerat a bii metalice se pot aplica dou metode: alierea cu prealiaje (AlCu, AlNi etc), nu cu metale pure; n baia topit se introduc lingouri de material, care la topire consum excedentul de cldur.

  • 4. Vaporizarea metalelorTrecerea din stare lichid n stare de vapori se numete vaporizare: evaporare vaporizarea lent, la suprafa; fierbere vaporizarea n toat masa metalului lichid; sublimare vaporizarea direct a unui solid, fr a trece prin starea lichid.Evaporarea metalelor depinde de mai muli factori: tensiunea de vapori; temperatur; presiune; suprafa liber; caracterul atmosferei cuptorului.n funcie de temperatura de fierbere metalele se mpart n: metale volatile cu temperatura de fierbere sub 1000 C, Hg, Cd, Na, Zn, Te; metale relativ volatile cu temperatura de fierbere cuprins ntre 1000 i 2000 C (Mg, Sb, Bi, Ba, Pb); metale greu volatile cu temperatura de fierbere mai mare de 2000 C.

  • 6. Solubilitatea gazelor n metale i aliajeProcesul de solubilitate a gazelor n metale i aliaje const n: adsorbie atragerea moleculelor de gaz la suprafaa metalului; absorbie disocierea moleculelor n atomi i difuzia acestora de la suprafaa spre interiorul metalului pn la stabilirea unei concentraii constante a gazelor n tot volumul. AdsorbieAbsorbie

  • Procesul de difuzie a gazului n metal sau aliaj depinde de: natura metalului sau aliajului (mrimea atomilor, distana interatomic etc.); natura i concentraia elementelor de aliere i a impuritilor; coninutul de gaz din metal sau aliaj (gradul de saturatie); natura gazului (mrimea atomilor, etc.); presiunea parial a gazului; temperatur; formarea unei combinaii chimice ntre metal i gaz (solubilitatea scade); disocierii combinaiilor chimice dintre metale i gaze (o parte din gaz se gaseste sub forma de gaz dizolvat iar alta sub forma de compus)Solubilitatea gazelor n metale i aliaje

  • 7. Interaciunea chimic a metalelor:7.1. Interaciunea metalelor cu oxigenuln funcie de afinitatea fa de oxigen, principalelor elemente pot fi ordonaten urmtorul ir:

    Ca Zr Mg Al Si Ti V Zn Ni Cu AgOxidarea metalelor cu afinitate mare fa de oxigen se poate produceprin reacia metalului cu: oxigenul din atmosfer; oxizi din baia metalic; oxizi din cptueala cuptorului; apa.4 Al + 3 O2 2 Al2O32 Al + 3 Cu2O Al2O3 + 6 Cu4 Al + 3 SiO2 2 Al2O3 + 3 Si2 Al + 3 H2O Al2O3 + 6 H

  • n afar de afinitatea metalului fa de oxigen, oxidarea acestuiala elaborarea aliajelor depinde i de ali factori cum ar fi: concentraia metalului n aliaj; potenialul de oxigen al mediului; temperatur, presiune i durat; natura oxizilor; procese de difuzie.n funcie de interaciunea cu oxigenul, metalele se pot mprin trei categorii: metale care practic nu dizolv oxigenul, respectiv nu dizolv oxidul propriu. (Al, Mg, Zn, Sn, Pb, Cd); metale care dizolv o mare cantitate de oxigen, respectiv dizolv oxidul propriu formnd soluii solide (Cu, Ni, Ag, Ti, etc.); metale care nu dizolv oxigenul, i nu reacioneaz cu acesta (metalele preioase).

  • Oxidarea unor elemente din componena aliajelor n timpul elaborrii conduc la unele efecte negative cum ar fi: incluziuni n piesele turnate; pierderi de elemente prin oxidare; reducerea fluiditii aliajului; mrirea tendinei de fisurare la cald; diminuarea rezistenei la coroziune.Msuri de prevenire: uscarea creuzetelor de elaborare, a materialelor metalice i auxiliare utilizate i a sculelor care vin n contact cu aliajul lichid; evitarea utilizrii unor materiale metalice oxidate; materialele de dimensiuni reduse se vor ncrca n creuzet dup formarea bii metalice; componentele de aliere cu tendin mare de oxidare se introduc n aliaj cu puin timp nainte de evacuarea arjei; se evit supranclzirea pronunat i meninerea la temperaturi nalte a arjei, precum i agitarea acesteia; se vor utiliza fluxuri de protecie.

  • 7.2. Interaciunea metalelor cu hidrogenulHidrogenul poate fi ntlnit n aliaje sub urmtoarele forme: dizolvat, sub form de hidrur; dizolvat, sub form de soluie lichid sau solid; sub form de incluziuni gazoase (sufluri).Principala surs de hidrogen este umiditatea. Procesul are loc conformreaciei:H2O + Me MeO + 2H

  • n funcie de comportamentul fa de hidrogen metalele pot fi mpriten urmtoarele categorii: Metalele alcaline i alcalino-pmntoase, Li, Na, K, Be, Ca, care formeaz cu hidrogenul hidruri. Cantitatea de hidrogen dizolvat n aceste metale este nensemnat, deci nu exist pericolul apariiei suflurilor.Cupru, aluminiu, fier, cobalt, nichel, magneziu au tendin redus de a forma hidruri la elaborare, ele dizolv hidrogenul la topire, acesta aflndu-se mai mult n soluie, la rcire solubilitatea micorndu-se, hidrogenul este eliminat, formnd sufluri n piesele turnate.Titanul, zirconiul, lantanul, hafniul au cea mai mare capacitate de a reaciona cu hidrogenul dizolvnd o mare cantitate din acest gaz, care poate exista att n soluie ct i sub form de hidruri. Zincul i cadmiul dizolv foarte puin hidrogen,Aurul, bismutul i stibiul nu dizolv acest gaz.

  • Sursele principale de hidrogen n aliaje sunt: umiditatea ncrcturii, creuzetului, sculelor; impuriti din ncrctur (uleiuri, vopsele, emulsii etc.); umiditatea atmosferic; gazele de ardere (disocierea hidrocarburilor din combustibili); cptueala refractar.Pentru diminuarea coninutului de hidrogen n aliajele elaboratei turnate pot fi luate unele msuri cum ar fi: utilizarea unor ncrcturi curate; uscarea (prenclzirea) materialelor din ncrctur precum i a creuzetelor i oalelor de turnare; calcinarea fluxurilor i fondanilor utilizai; evitarea supranclzirii ndelungate i reducerea duratei de elaborare; utilizarea fluxurilor de protecie i pentru degazare; elaborarea aliajelor n vid sau atmosfere neutre.

  • 7.4. Interaciunea metalelor cu azotuln funcie de comportamentul fa de azot metalele pot fi mpriten urmtoarele categorii: Cuprul, staniul, zincul, plumbul, bismutul, aurul, argintul nu dizolv azotul i nu reacioneaz cu acesta la elaborare.Aluminiul i aliajele sale nu dizolv azot la temperaturi mai reduse de 900 C. Peste aceast temperatur se formeaz nitrura de aluminiu care rmne n aliaj sub form de incluziune solid. .Magneziul reacioneaz cu azotul, formnd nitrura de magneziu, care fiind stabil la temperaturi ridicate, rmne ca incluziune solid n piesele turnate . Metalele de tranziie, greu fuzibile, titan, nichel, vanadiu, zirconiu, molibden, n stare lichid, dizolv azotul, care la solidificare formeaz soluii solide sau nitruri. Pentru aceste metale i aliajele lor, azotul este duntor.

  • 7.5. Interaciunea metalelor cu gazele complexeGazele complexe cu care metalele i aliajele pot veni n contact n timpulelaborrii pot fi: vapori de ap: mono i bioxidul de carbon: bioxidul de sulf; hidrocarburi.Vaporii de ap reacioneaz relativ uor cu majoritatea metalelor neferoase lichide: H2O + Me MeO + 2HAtmosfera reductoare din spaiul de lucru al cuptoarelor, favorizeaz procesulde disociere al vaporilor de ap, conform reaciilor: H2O + CO CO2 + 2HH2O + C CO + 2H

  • Bioxidul de carbon - oxid