Materialet Mekanike 2009_2010 - Pjesa e DYTE _per Studente

UNIVERISTETI I PRISHTINËS

Fakulteti i Inxhinierisë Mekanike

Dr.sc.Hysni Osmani

MMAATTEERRIIAALLEETT MMEEKKAANNIIKKEE

-- PPJJEESSAA EE DDYYTTËË--

(vetëm për përdorim intern të studentëve)

1010

00%A

2020

3030

4040

5050

6060

7070

8080

9090

100%B100

Prishtinë, 2009/2010

Literatura

1. Prof.dr.Nexhat Boshnjaku, Njohuri materialesh të makinerisë, Universiteti i Kosovës, Prishtinë, 1980.

2. Hysni Osmani, Materialet Mekanike – Provat e materialeve, 2004

3. William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering: An Introduction, 6th Edition, 2003.

4. Dr. sc. Hysni Osmani, Përpunimi termik, Univeristeti i Prishtinës, Prishtinë, 1999.

5. B. Baholli, I. Hoxha, V. Nika, G. Demiraj, E. Lamani, Struktura dhe përpunimi termik i metaleve, Universiteti i Tiranës, Fakulteti i inxhinierisë mekanike dhe elektrike, Tiranë, 1986.

6. Dr.sc. Bajrush Bytyçi, Dr.sc.Hysni Osmani, Mr.sc.Nexhat Qehaja, MATERIALET E MAKINERISË, tekst për shkollat e mesme teknike, Libri shkollor, Prishtinë, 1998.

7. Termička obrada čelika “A”, “B”, Metalbiro, Zagreb 1978.

8. Čelični materijali 1, Metalbiro, Zagreb 1984.


10. Mladen Franz, Mehanicka svojstva materijala, Sveuciliste u zagrebu, Fakultet Strojarstva i Brodogradnje, Zagreb, 1998.

11. William F. Smith, Javad Hashemi, Foundations of Materials Science and Engineering, 4th ed., 2006, McGraw‐Hill.

12. Hwaiyu Geng, Manufacturing Engineering Handbook, 2004, McGraw‐Hill.

13. Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid, Manufacturing Engineering and Technology, 5th ed., 2006, by Pearson Education.

14. Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid, Manufacturing Processes for Engineering Materials, 5th ed., 2006, by Pearson Education.

15. Gian Mario Paolucci, Leksione të metalurgjisë, VëlI.1, botimi i 2 të, Verona, Itali, 2006.

16. Gian Mario Paolucci, Leksione të metalurgjisë, VëlI.2, botimi i 2 të, Verona, Itali, 2006

17. Herrmann Schumann, Heinrich Oettel, Metallographie, 14 Auflage, WILEY-VCH, 2005,


19. FUNDAMENTALS OFMODERNMANUFACTURING:MATERIALS, PROCESSES, AND SYSTEMS Third Edition, 2007.

20. Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials, Elsevier 2006

21. CRC materials science and engineering handbook / [edited by] James F. Shackelford, William Alexander.—3rd ed., 2001.

22. Material science, S.L. Kakani and Amit Kakani, New Delhi, 2004. Published by New Age International( P) Ltd.,

SHU

MË

ZIM

I, M

OD

IFIK

IMI D

HE

ND

RY

SHIM

I I T

EK

STIT

TË

MO

S B

ËH

ET

PA

AU

TO

RIZ

IMIN

E A

UT

OR

IT

Për nevoja të studentëve të Fakultetit të Inxhinierisë Mekanike në Prishtinë

Hysni Osmani, Materiale Mekanike – Pjesa II, 2010 – e pa recensuar 1

STRUKTURA E ATOMIT

HYRJE 3 LIDHJET NDËRATOMIKE 4 LIDHJA JONIKE DHE KRISTALET E SAJ 4 LIDHJA KOVALENTE DHE KRISTALET E SAJ 5 LIDHJA METALIKE DHE KRISTALET E SAJ 6 LIDHJA E VAN DER WAALS DHE KRISTALET MOLEKULARE 6 1. GJENDJA METALIKE

HYRJE 7 1.1 NDËRTIMI I BRENDSHËM I METALEVE DHE I LIDHJEVE TË TYRE 7 1.2. RRJETA KRISTALORE KUBIKE E THJESHTË (PRIMITIVE) 9 1.3. RRJETA KRISTALORE KUBIKE ME CENTRIM NË QENDËR (K.C.Q.) 10 1.4. RRJETA KRISTALORE KUBIKE ME CENTRIM NË FAQE (K.C.F.) 10 1.5. RRJETA KRISTALORE HEKZAGONALE KOMPAKTE (H.K.) 11 1.6.RRJETA KRISTALORE E LIDHJEVE 12 1.7.TRETJET E NGURTA METALIKE 12 1.8. PËRZIERJET MEKANIKE 12 1.9. KOMPONIMET KIMIKE 13 1.10. DEFEKTET E STRUKTURËS KRISTALORE 13 1.10.1 DEFEKTET PIKËZORE 13 1.11. BASHKIMET (KUFIJTË) E KOKRRIZAVE HOMOGJENE 15 1.12. KUFIJTË E KOKRRIZAVE 15 1.13. ENERGJIA E DISLOKACIONEVE 16 2. PROCESI I KRISTALIZIMIT

HYRJE 17 2.1 LINDJA DHE RRITJA E VETËTVETISHME E EMBRIONEVE 17 2.2 KINETIKA E PROCESIT TË KRISTALIZIMIT 18 2.3 MIKROSTRUKTURAT E NGURTËSIMIT 18 2.4 DISA VETI TE KUFIJVE NDËRKOKRRIZORË 19 2.5 TEMPERATURA E EKUILIDHJES 20 2.6. SHTYTJA E KUFIJVE TË KOKRRIZAVE 20 2.7. MONOKRISTALI DHE POLIKRISTALI 21 2.8. SHTOJCË 22 3. DIAGRAMET E EKUILIBRIT (GJENDJES)

HYRJE 23 3.1. LAKORJA E FTOHJES DHE E NXEHJES SË METALEVE DHE TË LIDHJEVE 23 3.2 KONSTRUKTIMI I DIAGRAMIT TË GJENDJES 24 3.3. RREGULLA E FAZAVE (GIBBSIT) 24 3.4. RREGULLA E LEVËS ‐ SEGMENTIT 25 3.5. DIAGRAMI I GJENDJES PËR LIDHJET ME TRETSHMËRI TË PLOTË NË

GJENDJE TË LËNGËT DHE TË NGURTË 26

3.6. DIAGRAMI I GJENDJES PËR LIDHJET ME TRETSHMËRI TË PLOTË NË GJENDJE

TË LËNGËT DHE TRETSHMËRI TË KUFIZUR NË GJENDJE, TË NGURTË TË CILAT FORMOJNË EUTEKTIKUM 27

3.7. DIAGRAMI I GJENDJES PËR LIDHJET ME TRETSHMËRI TË PLOTË NË GJENDJE TË LËNGËT NDËRSA TË PATRETSHME NË GJENDJE TË NGURTË, TË CILAT FORMOJNË EUTEKTIKUM (PËRZIERJET MEKANIKE) 28

3.8. DIAGRAMI I GJENDJES PËR LIDHJET ME TRETSHMËRI TË PLOTË NË GJENDJE TË LËNGËT DHE TRETSHMËRI TË KUFIZUAR NË GJENDJE TË NGURTË, TË CILAT FORMOJNË PERITEKTIKUM 29

3.9. DIAGRAMET E GJENDJES PËR LIDHJET QË FORMOJNË KOMPONIME KIMIKE 30

3.10. LIDHJET ME TRI KOMPONENTE 31 4. PRODHIMI I GIZËS DHE I ÇELIKUT

4.1. HYRJE 33 4.2 NXJERRJA E METALEVE 33 4.3 LËNDET E PARA 33 4.4 PËRPUNIMET PËRGATITORE 34 4.5 PËRPUNIMET NXJERRËSE FILLESTARE 34 4.6 PROCESET E NXJERRJES 35 4.6.1 PROCESET PIROMETALURGJIKE 35 4.6.2 PROCESET HIDROMETALURGJIKE 35 4.7 PROCESET ELEKTROMETALURGJIKE 35 4.7.1 PROCESET E RAFINIMIT 35 4.8 PRODHIMI I GIZËS DHE ÇELIKUT 36 4.8.1. SHKRIRJA DHE RAFINIMI 36 4.8.2. PËRPUNIMI I PLOTË 37 4.9 CIKLI ME MBETURINA METALIKE 38 4.9.1. ÇLIQET E ZAKONSHËM 38 4.9.2. ÇELIQET ME PËRQINDJE TË LARTË KROMI (ÇELIQET INOKSIDABËL) 39 4.10.1 DERDHJA NË KOKILE 39 4.10.2 DERDHJA NË VAZHDIM 40 4.10.3. DERDHJA NË FORMA 41 4.11. RAFINIMI I GIZËS 41 5. HEKURI TEKNIK DHE LIDHJA E HEKURIT ME KARBONIN

HYRJE 43 5.1. NOCIONI MBI HEKURIN TEKNIK 43 5.2. LAKORJA E FTOHJES DHE NXEHJES SË HEKURIT TË PASTËR 43 5.3. DIAGRAMI I GJENDJES SË LIDHJEVE HEKUR ‐ KARBON 44 5.4. DIAGRAMI FE‐C METASTABIL 44 5.5. DIAGRAMI FE‐C STABIL 47 5.6. NDRYSHIMET E FAZAVE GJATË NXEHJES DHE FTOHJES SË ÇELIKUT 47 5.6.1. ÇELIKU PARAEUTEKTOIDAL 48 5.6.2.ÇELIKU EUTEKTOIDAL 48 5.6.3. ÇELIKU PASEUTEKTOIDAL 48

5.7. PËRCAKTIMI I PËRQENDRIMIT TË ELEMENTEVE LIDHËSE NË MASËN E LËNGËT DHE NË KRISTALE 49

5.7.1. ÇELIKU EUTEKTOIDAL 49 5.7.2. ÇELIKU PARAEUTEKTOIDAL 49 5.7.3. ÇELIKU PASEUTEKTOIDAL 50 5.8. LIDHJET KRYESORE TE HEKURIT 50 5.9. ANALIZA CILËSORE DHE SASIORE E LIDHJEVE HEKUR‐KARBON 51

1. LIDHJA I (0‐0,006% C). 51 2. LIDHJA II (0,1 DERI 0,18 % KARBON) 52 3. LIDHJA III (0,18‐0,51% KARBON) 54 4. LIDHJA IV (0,8‐2,14% KARBON) 54 5. LIDHJA V (2%C ‐ 4,3% C) 54 6. LIDHJA VI (4,3%C, 6,67% C) 55

5.10. LIDHJET E HEKURIT ME ELEMENTE TE TJERA 56 6. HEKURI I DERDHUR ‐ GIZA

HYRJE 59 6.1. GIZA E HIRTË 59 6.2. GIZA SFEROIDALE 60 6.3. GIZA E FORTË 60 6.4. GIZA E LIDHUR 61 6.5. GIZA E TEMPERUAR 61 6.5.1. GIZA E BARDHË E TEMPERUAR 61 6.5.2. GIZA E ZEZË E TEMPERUAR 62 SHTOJCË – FORMAT E GAFITIT 63 7. NDARJA DHE SHËNIMI I ÇELIKUT

HYRJE 65 7.1. NDARJA E ÇELIKUT 65 7.2. KLASIFIKIMI I ÇELIKUT SIPAS DESTINIMIT DHE STANDARDIT 65 7.2.1. ÇELIQET KONSTRUKTIVË 65 7.2.2. ÇELIQET PËR VEGLA ‐ INSTRUMENTE 66 7.3. SHËNIMI I ÇELIKUT 66 7.4. SHËNIMI I ÇELIKUT SIPAS NORMAVE EVROPIANE (EN) 66 7.4.1. NDARAJA DHE SHËNIMI I ÇELIKUT DHE I GIZËS (ÇELIKUT TË DERDHUR)

SIPAS DEDIKIMIT DHE VETIVE MEKANIKE DHE FIZIKE SIPAS STANDARDIT EN 10027 66

7.4.2. STRUKTURA E SHËNIMIT TË ÇELIKUT SIPAS NORMAVE EVROPIANE (EN) 67 7.5. SHËNIMI I ÇELIKUT ME NUMRA SIPAS NORMAVE EVROPIANE (W.NR.) 68 7.6 SHËNIMI I HEKURIT TË DERDHUR (PËRVEÇ ÇELIKUT) SIPAS NORMAVE

EVROPIANE 68 7.7. SHËNIMI I ÇELIKUT SIPAS STANDARDIT KOSOVAR (SK) 70 7.7.1. AGJENCIA KOSOVARE PËR STANDARDIZIM (AKS) 70 7.8. SHEMBULL: SHËNIMI I ÇELIKUT SIPAS STANDARDIT EN 10027‐1 70 7.9. SHTOJCË: SHËNIMI SIPAS STANDARDIT TË VJETËR 73 7.9.1 SHËNIMI I ÇELIKUT SIPAS STANDARDIT GJERMAN DIN 73 7.9.2. SHËNIMI I ÇELIKUT SIPAS STANDARDIT JUS (ISH –JUGOSLLAV) 76

PPËËRRMMBBAAJJTTJJAA


METALET ME NGJYRË

METALET ME NGJYRA DHE LIDHJET E TYRE 81 VETITË DHE PËRDORIMI I METALEVE ME NGJYRA 81 BAKRI 81 VETITË E BAKRIT 81 PËRDORIMI I BAKRIT 81 VETITË E ZINKUT 81 PËRDORIMI I ZINKUT 81 TITANI 81 VETITË E TITANIT 81 PËRDORIMI I TITANIT 82 ALUMINI 82 VETITË E ALUMINIT 82 PËRDORIMI I ALUMINIT 82 PLUMBI 82 VETITË E PLUMBIT 82 PËRDORIMI I PLUMBIT 82 KALLAJI 82 VETITË E KALLAJIT 82 PËRDORIMI I KALLAJIT 83 NIKELI 83 VETITË E NIKELIT 83 PËRDORIMI I NIKELIT 83 LEGURAT E METALEVE ME NGJYRË 83 NDARJA E LEGURAVE TË METALEVE ME NGJYRË 83 SHËNIMI I METALEVE ME NGJYRA 83 SHËNIMI I LEGURAVE TË METALEVE ME NGJYRË 84 LEGURAT E BAKRIT 84 LEGURAT BAKËR‐NIKEL 85 LEGURAT E ALUMINIT 85 LEGURAT E MAGNEZIT 85 LEGURAT PËR KUSHINETA RRËSHQITËSE 85 LEGURAT E FORTA 86 9. PËRPUNIMI TERMIK

9.0. HYRJE 87 9.1. PJEKJA 88 9.1.1. PJEKJA E BUTË 88 9.1.2. PJEKJA IZOTERMIKE 89 9.1.3. PJEKJA PËR ZBËRTHIMIN E ÇIMENTITIT SEKONDAR 89 9.1.4. PJEKJA E LARTË – PJEKJA NË KOKRRIZA TË MËDHA 89 9.1.5. PJEKJA HOMOGJENIZUESE OSE DIFUZIVE 89 9.1.6. PJEKJA RIKRISTALIZUESE 90 9.2. NORMALIZIMI 91 9.3. KALITJA 92 9.3.1. METODAT E KALITJES 92 9.3.1.1. KALITJA E ZAKONSHME ‐ E THJESHTË 92 9.3.1.2. KALITJA E SHNDRITSHME 92 9.3.1.3.KALITJA NË RRYMIM UJI 92 9.1.3.4. KALITJA ME FTOHJE TË THELLË ‐ NËN ZERO GRADË 93

9.3.1.5. KALITJA ME NDËRPRERJE OSE KALITJA NË DY MJEDISE FTOHËSE 93 9.3.1.6. KALITJA E SHKALLËZUAR OSE KALITJA TERMALE 93 9.3.1.7. KALITJA IZOTERMIKE 94 9.3.1.8. KALITJA E PJESËRISHME DHE KALITJA ME VETRIARDHJE 94 9.4. MJETET, PAJISJET DHE MJEDISET E PËRPUNIMIT TERMIK 95 9.4.1. MJETET, PAJISJET DHE MJEDISET PËR NXEHJE 95 9.4.2. MJEDISET PËR FTOHJE GJATË PËRPUNIMIT TERMIK 97 9.5. PËRPUNIMI KIMIKO‐TERMIK 97 9.5.1. ÇIMENTIMI 98 9.5.1.1. ÇIMENTIMI I NGURTË 98 9.5.1.2. ÇIMENTIMI I LËNGËT 99 9.5.1.3. ÇIMENTIMI I GAZTË 99 9.5.2. AZOTIMI 99 9.5.3. PROCESI I CIANIMIT 99 9.5.4. SULFURIMI 100 9.5.5. METALIZIMI DIFUZIV ‐ NGOPJA DIFUZIVE ME METALE 100 9.5.5.1. ALITRIMI 100 9.5.5.2. KROMIMI 100 9.5.5.3. SILICIMI 100 9.5.5.4. BORIMI 100 9.6. KALITJA SIPËRFAQËSORE 100 9.6.1. KALITJA SIPËRFAQËSORE ME FLAKË 101 9.6.2. KALITJA E PALËVIZSHME ‐ STACIONARE 101 9.6.3. KALITJA ME LËVIZJE DREJTVIZORE 101 9.6.4. KALITJA ME RROTULLIM 102 9.6.5. KALITJA ME RROTULLIM DHE ME LËVIZJE DREJTVIZORE 102 9.6.6. KALITJA ME FLAKËHEDHËS SPECIAL 102 9.7. KALITJA INDUKTIVE 102 9.7.1. LLOJET E KALITJES INDUKTIVE 103 9.7.1.1. KALITJA INDUKTIVE E PALËVIZSHME ‐ STACIONARE 103 9.7.1.2. KALITJA INDUKTIVE ME LËVIZJE DREJTVIZORE 103 9.7.1.3. KALITJA INDUKTIVE ME RROTULLIM 104 9.7.1.4. KALITJA INDUKTIVE ME RROTULLIM DHE ZHVENDOSJE 104 9.7.1.5. KALITJA INDUKTIVE E DHËMBËZORËVE 104 9.8. RIARDHJA 105 9.8.1. METODAT E RIARDHJES 105 9.8.1.1. RIARDHJA E ULËT 105 9.8.1.2. RIARDHJA E MESME 105 9.8.1.3. RIARDHJA E LARTË 106 9.8.1.4. NXEHJA DHE MBAJTJA NË TEMPERATURËN E RIARDHJES 106 9.8.1.5. FTOHJA E ÇELIKUT GJATË RIARDHJES 106

10. METODAT E PËRPUNIMIT TË MATERIALEVE

10.1. PËRPUNIMI ME DERDHJE

10.1.1 DERDHJA NË FORMA NË RËRË (KALLËPI ME RËRË) 107

10.1.1.1 OPERACIONET GJATË KALLËPIMIT NË RËRË 108 10.1.2 DERDHJA ME MODEL TË SHKRISHËM 109 10.1.3. DERDHJA NË GUASA – SHELL MOLDING 110 10.1.4. DERDHJA PRECIZE – MIKRODERDHJA 111 10.1.5. DERDHJA E SAKTË E SHUMË DETALEVE PËRNJËHERË 112 10.1.6. DERDHJA NË KALLËPE METALIKE – KOKILE 113

10.1.6.1. KOKILET 113 10.1.6.2. DERDHJA NË KOKILE ME MAKINA 113 10.1.6.3. DERDHJA NËN PRESION 113 10.1.7. MAKINA ME PISTON DHE ME DHOMË TË NXEHTË 113 10.1.7.1. MAKINA ME DHOMË TË NXEHTË DHE ME ZHYTJE 114 10.1.7.2. MAKINAT ME DHOMË TË FTOHTË 114 10.1.8. DERDHJA CENTRIFUGALE 114 10.2. PËRPUNIMI ME DEFORMIM PLASTIK

HYRJE 117 10.2.1. PËRDORIMI I PËRPUNIMIT ME DEFORMIM 117 10.2.2. RËNDËSIA DHE EPËRSITË E PËRPUNIMIT ME DEFORMIM 118 10.2.3. PËRPUNIMI ME NGJESHJE TË LIRË 118 10.2.4. PËRPUNIMI ME TEJSHTYTJE (EKSTRUDIM) 119 10.2.5. PËRPUNIMI ME FARKËTIM ‐ FARKËTIMI NË KALLËP 119 10.2.6. PËRPUNIMI I MATERIALIT ME NDARJE 120 10.2.6.1. PËRPUNIMI ME PRERJE 120 10.2.6.2. PËRPUNIMI ME SHTANCIM ‐ SHPIM 120 10.2.7. PËRPUNIMI ME PËRKULJE 121 10.2.8. DREJTIMI I MATERIALIT 122 10.2.9. PËRPUNIMI ME KUPOSJE 122 10.2.10. PËRPUNIMI ME RROTULLIM – TORNIM (SPINNING) 123 10.3. PËRPUNIMI ME PRERJE

HYRJE 129 10.3.1.TORNIMI DHE MAKINAT TORNUESE 129 10.3.1.1. INSTRUMENTET METALPRERËSE PËR TORNIM – THIKAT PËR PRERJE

130 10.3.1.2. MAKINAT TORNUESE 131 10.3.2. SHPIMI DHE MAKINAT SHPUESE 131 10.3.3. ZDRUKTHIMI DHE MAKINAT ZDRUKTHUESE 132 10.3.4. FREZIMI DHE MAKINAT FREZUESE 133 10.3.5. RETIFIKIMI DHE MAKINAT RETIFIKUESE 134 10.3.6. PËRSHKIMI OSE TËRHEQJA 135 10.4. PËRPUNIMI ME SALDIM

HYRJE 137 10.4.1. METODAT E SALDIMIT 137 10.4.1.1. LLOJET E BASHKIMEVE ME SALDIM DHE TEGELET E SALDUARA 138 10.4.1.2. ELEMENTET E BASHKËSIVE TË SALDUARA 138 10.4.1.3. POZICIONET E SALDIMIT 139 10.4.2. MATERIAL SHTESË PËR SALDIM 140 10.4.3. PAJISJET PËR SALDIM 140 10.4.4. PËRDORIMI I ROBOTËVE NË LËMINË E SALDIMIT 141


HYRJE Materia në gjendje të ngurtë është e ndërtuar nga lidhje e atomeve të elementeve kimikë. Secili prej tyre përfaqëson sasinë më të vogël të elementit në të cilin ai bën pjesë, duke ruajtur ende karakteristikat e tij. Pjesa më e madhe e atomeve ka një diametër nga 2 në 5 Å (1Å = 10 nm = 10‐8 cm). Çdo atom është i përbërë nga një bërthamë qendrore elektropozitive (4‐5 herë më e vogël se atomi, por me masë pak a shumë të njëjtë me të) dhe nga një ose më shumë elektrone që lëvizin rreth bërthamës nëpër orbita të ndryshme. Bërthama përmban protone, me ngarkesë pozitive dhe neutrone, elektrikisht neutrale. Elektriciteti neutral i materies do të thotë që numri i elektroneve është i barabartë me atë të protoneve. Në anën tjetër mbështjellësi elektronik përmbahet nga elektronet të cilat kanë ngarkesë negative (fig.1).

Fig.1. Struktura e atomit

Njësia e masës atomike në mënyrë konvencionale është zgjedhur e barabartë me 1/12 e masës atomike të karbonit, d.m.th. 1.66·10‐24 g. Praktikisht kjo është edhe pjesa e masës së bërthamës, duke qenë se masa e elektroneve është e papërfillshme. Elektronet nuk ndikojnë në masën e atomit, por kanë rëndësi për të shpjeguar vetitë e elementeve dhe të komponimeve. Ato janë të vendosura në shtresat e shumta elektronike të mbështjellësit elektronik. Elektronet që janë të vendosura në shtresën e jashtme elektronike quhen elektrone të jashtme ose valencore dhe kanë rëndësi për përcaktimin e vetive të elementit ose atomit. Masa e elektronit është 1937 herë më e vogël se masa e atomit më të lehtë, atomit të hidrogjenit, dhe ka vlerën 9.1094x10‐31 kg. Kjo grimcë nuk është statike, por në lëvizje të vazhdueshme rreth bërthamës me një shpejtësi prej 5x107 m/s sa 1/6 e shpejtësisë së dritës. Si grimcë e elektrizuar elektroni ka ngarkesë negative e cila matet me kulon (C) dhe ka vlerën q=‐1.602x10‐19C.

Protoni është grimcë pozitive e vendosur në bërthamë apo nukleus dhe së bashku me neutronet quhen nukleone. Masa e protonit është 1.672x10‐27kg, ndërsa sasia e elektricitetit të tij është e njëjtë me elektronin vetëm se ajo ka shenjë të kundërt me të (q=1.602x10‐19C), d.m.th. protoni është grimcë me ngarkesë pozitive. Neutroni është grimcë elektroneutrale e vendosur në bërthamë. Kjo grimcë është njësi përbërëse e çdo bërthame atomike përveç bërthamës së hidrogjenit të rëndomtë. Masa e tij është 1.675x10‐27 kg. Duke qenë se normalisht vetitë fizike dhe kimike të atomeve varen nga numri dhe konfigurimi i atomeve që rrotullohen rreth bërthamës, është e rëndësishme të analizohet më nga afër struktura elektronike e atomeve. Për këtë qëllim vëmë në dukje pamjaftueshmërinë e mekanikës klasike në shpjegimin e disa përvojave të rëndësishme eksperimentale (si p.sh. copëtimi i figurave spektroskopike). Ky kufizim është eliminuar duke futur intuitivisht një element jo vazhdimësie në mekanikën e atomit (mekanika atomike e Bohr – Sommerfeld). Lëvizja tredimesionale e një elektroni rreth bërthamës nuk përcaktohet nga koordinatat e tij në hapësirë, por nga parametrat n, l, m të quajtur numra kuantikë: 1) numri kuantik kryesor n, që karakterizon një bashkësi orbitash rrethore dhe

eliptike (me energji pak të ndryshme njëra nga tjetra), e cila formon një shtresë që përcakton rrezen e atomit. Ai mund të marrë vlerën nga 1 në 7. Këto shtresa shënohen me shkronjat K, L, M, N, O, P, Q;

2) numri kuantik orbital (azimutal) l, që shpreh shkallën e ovalizimit të orbitës dhe mund të ketë n vlera të përfshira nga l=0 (orbita rrethore) në l=n1 (orbita më eliptike) . Bashkësia e orbitave të karakterizuara nga të gjitha vlerat l të çdo shtrese përcakton një nënshtresë, që shënohet me shkronjat s, p, d, f;

3) numri kuantik magnetik m, shpreh sasinë e zhvendosjes së orbitave si rezultat i veprimit mbi to të një fushe magnetike të jashtme. Për çdo vlerë të numrit l ai mund të marrë 2l+1 vlera (psh. Për l = 0 kemi m = 0, për l = 1 kemi m = 0, +1, +2 etj.). Ky numërështë më pak i rëndësishëm se ata parardhës. Në fakt energjitë e elektroneve që kanë të njëjtat numra n dhe l, por numër të ndryshëm m, janë të njëjta, në mungesë të një fushe të jashtme magnetike; ndërsa nëse kjo fushë magnetike është e pranishme, shfaqet një ndryshim i vogël energjetik, i njohur si efekti Zeeman.

4) Numri kantik i spinit ms, mat momentin rrotullues të elektronit rreth vetvetes dhe sipas njësisë matëse h/2π merr vlerat ±1/2 (në varësi të kahut të rrotullimit).

Për ta kompletuar argumentin e vlerësimit kuantik të atomit kujtojmë parimin e Pauli, sipas të cilit në të njëjtin atom nuk mund të ekzistojnë dy elektrone me të njëjtat numra kuantikë. Meqenëse një orbitë është plotësisht e përcaktuar nga numrat n, l dhe m, në të është e mundur prezenca e dy elektroneve vetëm nëse ato kanë numra spin të kundërt.

SSTTRRUUKKTTUURRAA EE AATTOOMMIITT


LIDHJET NDËRATOMIKE Kujtojmë që një sistem është i qëndrueshëm kur ai ndodhet në një gjendje, e cila i përgjigjet vlerës minimale të energjisë që ai mund të zotërojë; kështu, nëse një sistem atomesh ka një energji totale më të vogël se shuma e energjive të atomeve të veçanta, forma më e qëndrueshme do të jetë ajo e lidhur. Ekzistenca e trupave të ngurtë në natyrë tregon që ndërmjet atomeve dhe molekulave veprojnë forcat tërheqëse të lidhjes. Nga ana tjetër, për të shtypur një trup janë të nevojshme presione nga jashtë, që do të thotë që ekzistojnë edhe forca shtytëse. Lidhjet ndëratomike janë rezultante të forcave tërheqëse dhe atyre shtytëse, që tentojnë të mbajnë atomet fqinjë në një largësi të tillë që siguron ekuilibrimin e forcave të kundërta. Me këto të fundit janë të lidhura energji të ndryshme, shuma e të cilave është e barabartë me energjinë potenciale Up të sistemit. Energjia potenciale e tërheqjes Up.a është gjithmonë negative, duke qenë se atomet kryejnë punë për t’u afruar, pra harxhojnë energji dhe kjo energji është në përpjestim të zhdrejtë me largësinë r në fuqi n:

nap rU /. α−=

Ku α është konstantë që veret nga temperatura. Me rritjen e largësisë r vlera e kësaj konstanteje shkon drejt zeros (fig.2. a).

a b

Shtytje

Tërheqje

Ener gj ia elidhjes

ro

Up

Up.a.

Uo

r

Up.r.

Ene

rgjia

U +

-

0

ro

Tërheqje

Shtytjer

Forca e tërë

For

ca,

F

+

-

0

atom

i

atom

i

atomi

atomi

Fig.2. Ndryshimi i energjisë potenciae dhe i forcës: a- Ndryshimi i energjisë potenciale në varësi të largësisë ndëratomike sipas Condon-Morse; b - Forca në varësi të largësisë ndëratomike sipas Condon-Morse. Për dallim nga e para, energjia potenciale e forcave shtytëse është gjithmonë pozitive, duke qenë se afrimi i atomeve kërkon shpenzim pune nga jashtë, pra shoqërohet me rritje energjie. Normalisht ky bashkëveprim nuk merret parasysh deri në momentin kur atomet janë afruar aq sa fillon e ndjehet shtytja ndërmejet reve elektronike të jashtme. Për r→0 kjo energji

zvogëlohet në mënyrë më të ndjeshme se sa energjia e tërheqjes (shih fig.2.a) dhe shprehet me një vlerë fuqie (indeks) m të 1/r.

mrp rU /. β=

ku m është më e madhe se n dhe β varet nga vëllimi dhe temperatura. Për jonet kemi n=1 dhe për grupimet molekulare n=6, ndërsa struktura të tjera kanë nevojë për modele më të ndërlikuara. Konstantja m është vështirë të përcaktohet me saktësi dhe merr vlerat nga 10 në 12. Forca rezultante e bashkëveprimit ndërmjet atomeve jepet nga shuma e dy forcave të mësipërme (shih fig.2. a):

11....

++ +−=−=−=−= mnrpapp

rm

nn

drdU

drdU

drdU

F βα

Sistemi i formuar nga atomet stabilizohet në largësi ekuilibri ro, të cilës i përgjigjet niveli energjetik minimal, për të cilin F=0 (shih fig.2.b) dhe atomeve të njëpanjëshme. Madhësia Uo përcakton energjinë e ndarjes që është e enevojshme për të mposhtur forcën e lidhjes së sistemit në temperaturën zero absolute. Për një çift atomesh vlera e saj është e rendit të disa eV. Lidhjet atomike kryesore, ose parësore janë të tre tipeve:

1 ‐ Lidhje jonike ose shumëpolare 2 – lidhje kovalente ose njëpolare 3 ‐ lidhje metalike.

Përveç këtyre ekzistojnë lidhje të tjera dytësore, më e rëndësishmja e të cilave, për metalet, është lidhja e Van Der Waals. Duhet të kihet parasysh fakti që forcat ndëratomike në trupat e ngurtë, gjithashtu sikurse dhe në lëngjet, janë gjithmonë me natyrë elektrostatike. Gjithashtu, është provuar se mundësia për të patur një tip lidhjeje në vend të një tjetre (d.m.th., veti fizike dhekimike të ndryshme), varet nga shpërndarja në hapësirën e elektroneve të jashtme të atomeve që përbëjnë trupin e ngurtë ose të lëngët.

LIDHJA JONIKE DHE KRISTALET E SAJ

Lidhja jonike është lidhje kimike që formohet si rezultat i shkëmbimit të elektroneve me ç’rast formohen jone të cilat tërhiqen mes veti me anë të forcave elektrostatike

Në këtë lidhje, e quajtur edhe shumëpolare, atomet neutrale të tipeve të ndryshme transformohen, si rrjedhojë e lëshimit (nëse zotërojnë potencial të ulët jonizimi), ose thithjes (nëse kanë një ndjeshmëri të lartë elektronike) të një ose më shumë elektroneve, në jone, përkatësisht pozitive, ose negative, me valencë që varet nga numri i elektroneve pjesëmarrëse në këtë transformim. Kështu, një atom natriumi, i cili ka vetëm një elektron në shtresën e tij të jashtme M, duke e humbur atë transformohet në jon Na+ (njëvalent pozitiv), ndërsa një atom


klori, që ka shtatë elektrone në shtresën M, duke marrë një elektron shndërrohet në jon Cl‐ (njëvalent negativ), (fig.3.). Kur një atom kalon nga natriumi tek klori, të dy elementet arrijnë një konfigurim elektronik veçanërisht të qëndrueshëm, si ai që ndeshet përkatësisht tek neoni dhe argoni.

a.

b.

Fig.3 Lidhja jonike (a) dhe kristalet jonike (b) e natriumit dhe e klorit

Duke pasur polaritete të kundërta, jonet e formuara bashkëveprojnë elektrostatikisht, gjë që çon në formimin e një rrjete kristalore të ngurtë me strukturë të rregullt (kristale jonike), në të cilën jonet zënë vend nëpër nyje (shih fig. 4. a).

Fig.4. Paraqitja skematike e katër tipeve të lidhjeve metalike në trupat e ngurtë: a) lidhje jonike; b) lidhje e valencës; c) lidhje metalike; d) lidhje e Van Der Waals.

Lidhja jonike formohet më lehtë ndërmjet elementeve metalikë që kanë pakë elektrone në shtresën e jashtme (të quajtur elektrone të valencës) dhe atyre jometalike që kanë pothuajse tetë elektrone, gjë që i përgjigjet konfigurimit elektronik të gazeve të rralla. Në fakt, të parët tentojnë të lëshojnë elektrone duke u shndërruar kështu në jone pozitive, ndërsa të dytët të plotësojnë tetëshen e tyre duke u kthye në jone negative.

Lidhja jonike është shumë e përhapur në komponimet joorganike (p.sh. në halogjenuret joalkaline dhe në materialet qeramike, si Al2O3 dhe MgO) dhe u jep veti të veçanta, si

temperaturë të lartë shkrirjeje, avullueshmëri të ulët, përcjellshmëri të lartë elektrike në gjendje të shkrirë në solventë të veçantë, patretshmëri në tretësa organikë, tretshmëri shpesh të mirë në ujë.

Kristalet të cilat formohen me anën e tërheqjes elektrostatike të grimcave (joneve) me ngarkesë negative dhe pozitive, quhen kristale jonike, pasi që në to është e pranishme lidhja jonike.

LIDHJA KOVALENTE DHE KRISTALET E SAJ

Lidhja kovalente (e quajtur njëpolare) është ajo në të cilën po ato elektrone ndodhen njëherësh në dy ose më shumë atome, të njëjtë apo të ndryshëm, të cilët në këtë mënyrë sigurojnë një konfigurim elektronik të qëndrueshëm. Lidhja lind si rezultat i mbivendosjes dhe më vonë shkrirjes së orbitaleve, që përmbajnë nga një elektron secili, të dy atomeve që lidhen. Formohet kështu një orbital i vetëm lidhjeje, në të cilin qarkullon çifti i elektroneve, sigurisht me numër kuantik spin të kundërt.

Për shembull, nëse dy atome hidrogjeni të izoluara (secili me nga një elektron orbital 1s), afrohen derisa largësia ndërmjet bërthamave të tyre të arrijnë vlerën 0.74Ǻ, energjia potenciale arrin minimumin dhe krijohet kështu molekula e hidrogjenit. E njëjta gjë ndodh edhe me molekulën e klorit, e ndërtuar nga dy atome klori, secili prej të cilëve ka shtatë elektrone në shtresën më të jashtme. Ato (atomet) vënë në dispozicon të molekulës nga një elektron secili, duke krijuar një shtresë të plotësuar me tetë elektrone. Në formulat elektronike lidhja kovalente paraqitet me dy pika dhe në ato simbolike me një vijë: p.sh., formula e ujit mund të paraqitet skematikisht:

H:O:H ose H‐O‐H

Kjo lloj lidhjeje ndeshet shpesh ndërmjet atomeve të njëjta (p.sh., në molekulat e hidrogjenit, oksigjenit, azotit, klorit, etj.) ose të ngjashme ndërmjet tyre. Është e përhapur gjithashtu në të gjitha komponimet organike, për të cilat ndryshe nga ato jonike, ka kuptim koncepti i molekulës në vetvete, elektrikisht neutrale dhe e ndërtuar nga atome të lidhura fort me njëri tjetrin. Kjo rrjedh nga fakti që lidhja kovalente është plotësisht e orientuar, duke qenë se elektronet e përbashkët duhet të ndodhen detyrimisht në pozicione të caktuara mes dy atomeve fqinje (shih fig.4. b). Atomet e elementeve të njëjta apo atomet e elementeve që kanë një diferencë të vogël të elektronegativitetit në mes vete duke shoqëruar elektronet e tyre formojnë lidhjen kimike të quajtur lidhje kovalente.

Komponimet kovalente në përgjithësi karakterizohen me pika të ulëta të shkrirjes, mospërcjellshmëri të elektricitetit dhe thyeshmëri të theksuar. Zakonisht komponimet kovalente në temperatura normale gjenden në formë të gazeve dhe të lëngjeve. Mirëpo ka edhe përjashtime dhe në këto raste komponimet kovalente paraqiten në formë të kristaleve kovalente të cilat formojnë rrjeta kristalore gjigante me lidhje shumë të forta, siç janë diamanti (C) dhe kuarci (SiO2) (shih figurën 5).


Fig.5. Lidhja kovalente e silicit me oksigjenin SiO2 (kuarci).

LIDHJA METALIKE DHE KRISTALET E SAJ

Të gjitha metalet, përveç merkurit janë të ngurta në temperaturë dhome. Në dallim nga elementet jometalikë, atomet metalike i kanë elektronet e jashtme

(të valencës) shumë larg bërthamës, prandaj orbitalet që u përkasin këtyre elektroneve janë shume të zgjeruara dhe për këtë arsye në trupat e ngurtë metalikë këto elektrone mund të shkëputen plotësisht (edhe për temperatura jo shume të larta) nën veprimin e fushave elektrike të krijuara nga atomet e afërta. Pra, elektronet e valencës, nuk mbeten të lidhura me një atom të përcaktuar, por lëvizin lirshëm në të gjithë strukturën e trupit të ngurtë (metalik), në mënyrë të ngjashme me një gaz elektronik.

Ndërsa elektronet që u përkasin shtresave më të brendshme, duke qene se janë afër bërthamës, nuk mund të largohen nga fusha e veprimit të saj. Kështu, struktura e brendshme e një kristali metalik mund të ndahet në dy pjesë: e para e formuar nga një skelet jonesh pozitive, secili i ndërtuar nga një bërthamë dhe elektrone që lëvizin ende rreth saj dhe e dyta, nga një re elektronesh të valencës (shih fig. 4c, përkatësisht fig.6). Lidhja metalike lind nga forcat elektrostatike të fushës elektrike të krijuar nga ngarkesat me shenjë të kundërt. Këto forca i japin qëndrueshmëri sistemit, si dhe sigurojnë lidhjen në trupat e ngurtë metalikë.

Jonet pozitive gazi elektronik

a. b.

Fig.6. Lidhja metalike: a-paraqitja hapësinore; b-paraqitja në rrafsh

Një lidhje e tillë vlen mbi të gjitha për elementet tipike metalike (të cilët nuk kanë më shumë se dy elektrone të valencës) dhe nuk është aq e fortë sa ato paraardhëset. Ndër të tjera, lidhja nuk është e orientuar vetëm në një drejtim, por e shpërndarë simetrikisht sipas një sfere rreth çdo joni, i cili në këtë mënyrë është i aftë të kombinojë rreth tij numrin më të madh të mundshëm të joneve. Ky numër nc, i quajtur numër koordinimi, varet nga përmasat e atomit dhe është përgjithësisht i lartë. Shumë metale (si p.sh. Be, Mg, Al, Ca, Ti, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Cd, Fe në temperaturë të lartë) kanë nc = 12; për të tjerë (si Li, Na, K, V, Cr, Mo, W e Fe në temperaturën e mjedisit) nc= 8. Elementet më pak metalikë (si BI, As, Se, etj.), që kanë një numër me të madh elektronesh të valencës, formojnë struktura më të ndërlikuara. Në fakt, me kalimin nga metalet e vërteta (kolona e parë dhe e dytë në tabelën periodike) në elementet më elektronegativë, lidhja metalike e pastër zëvendësohet me lidhjen kovalente. Megjithatë, ka edhe përjashtime: disa elemente (si indiumi, taliumi e plumbi) janë me strukturë plotësisht metalike edhe pse kanë disa elektrone valence për atom.

Me modelin e mësipërm (teoria e elektronit të lirë) të lidhjes metalike arrihet të jepet një shpjegim cilësor i karakteristikave që zotëron gjendja metalike.

LIDHJA E VAN DER WAALS DHE KRISTALET MOLEKULARE

Forcat që bëjnë të mundur këtë lidhje lindin nga formimi i dipoleve të përkohshme ose të qëndrueshme në brendësi të atomeve ose të molekulave.

Dipolet e përkohshme shfaqen sa herë që shpërndarja në hapësirë e elektroneve (në përgjithësi e njëtrajtëshme nëse konsiderohet për një kohë të mjaftueshme), rezulton përkohësisht e ekuilibruar nga një veprim i jashtëm, si rezultat i të cilit qendra e rëndesës së ngarkesave pozitive nuk përputhet me atë të ngarkesave negative. Formohet kështu një dipol, i cili me kalimin e kohës mund të ndryshoje si në madhësi ashtu dhe në drejtim (në varësi të lëvizjes orbitale të elektroneve) dhe të krijojë, për rrjedhojë, një tjetër dipol në një atom, o në një molekulë që i ndodhet pranë. Ndërmjet dipoleve të ndryshme lindin forca tërheqëse, të cilat, edhe pse të dobëta e me zonë veprimi të kufizuar, mund të qojnë në formimin e trupave të ngurtë, me kusht që temperatura të jetë shumë e ulët.

Dipolet e qëndrueshme formohen në molekulat asimetrike, në të cilat qendrat e rëndesës së ngarkesave pozitive dhe negative nuk përputhen. Skaji pozitiv i një dipoli tërhiqet nga poli negativ i molekulës më të afërt, duke krijuar kështu një lidhje ndërmolekulare (e Van Der Vaals ), pra trupa të ngurtë me lidhje më të fortë se paraardhësit, por gjithsesi më të dobët se lidhjet parësore. Në fakt, forca e lidhjes është në përpjestim të zhdrejte me largësinë ndërmolekulare në fuqi të shtatë (shih fig. 4d).

Në të dy rastet kjo lidhje nuk është e drejtuar, duke qenë se ka natyrë elektrostatike dhe varet shumë nga përmasat e molekulave. Ndër të tjera, kristalet molekulare që zotërojnë lidhje të tilla, kanë fortësi të vogël, temperaturë të ulët shkrirjeje, koeficient të lartë bymimi termik, etj.


Hyrje

Gjendja metalike karakterizohet nga lidhja metalike dhe nga përsëritja periodike e pozicioneve gjeometrike të joneve të trupave të ngurtë.

Materialet që gjejnë përdorim më të gjerë në fushën e inxhinierisë mund të dallohen në bazë të natyrës kristalore ose jo të strukturës së tyre. Për të sqaruar këtë ndarje duhet të kujtojmë që gjatë kalimit nga gjendja e lëngët në atë të ngurtë atomet tentojnë të afrohen sa më shumë që të jetë e mundur, duke marrë kështu pozicione të përcaktuara gjeometrike që mundësojnë zvogëlimin në minimum të energjisë potenciale të bashkësisë.

Megjithatë, ndërsa në substancat amorfe vendosja e rregullt gjeometrike përfshin vetëm atomet drejtpërdrejt në kontakt, d.m.th., "të afërmit e parë" (tipik është qelqi me bazë oksid silici, i karakterizuar nga struktura afërsisht tetraedrike), tek metalet, e njëjta vendosje përsëritet periodikisht (shih fig. 1.1a), në kuptimin që kjo rregullsi u përket edhe atomeve më të largëta. Është ky kuptimi i përgjithshëm i "kristalorsisë" apo "kristalinitetit", që shprehet nga rregullsia në largësi të mëdha, në dallim nga rregullsia në largësi të vogël, karakteristike për gjendjen amorfe.

a. b. c.

Fig. 1.1 – Pjesë e një rrjeti të përgjithshëm në hapësirë (a) dhe identifikimi i një celule elementare të tij (b), këndet e celulës (c).

Në substancat kristalore (si metalet, pjesa më e madhe e mineraleve, shumë

materiale qeramike, etj.) mund të identifikohet një njësi strukturore karakteristike, e quajtur celula bazë ose elementare, në të cilën jonet metalike zënë një vend të përcaktuar saktësisht, që konsiderohet nyje [Duhet kujtuar qe jonet metalike në fakt nuk rrinë pa lëvizur nga pozicioni i tyre, i cili është ai më i mundshmi, ose i mesmi në lidhje me kohën e qëndrimit; në realitet ato lëkunden rreth këtij pozicioni me amplitudë e frekuencë që rriten me rritjen e temperaturës, e cila krijon kështu një efekt çrregullimi] (shih fig. 1.1). Celula është vëllimi më i thjeshtë, që ruan të gjitha vetitë karakteristike dhe elementet e simetrisë të gjithë kristalit. Përsëritja sistematike e shumë celulave bazë në hapësirë formon një strukturë kristalore, e quajtur rrjeti kristalor, ashtu sikurse vendosja e tullave identike formon një strukture murore (fig.1.2).

Është vërtetuar se rrjetat kristalore të mundshme janë 14 (rrjetat e Bravais); ato i përkasin 7 sistemeve kristalore te ndryshme (shih tab.1.1) dhe dallohen nga përmasat e brinjëve a, b, c të celulës bazë dhe nga madhësia e këndeve α, β, γ që këto brinjë formojnë dy nga dy ndërmjet tyre.

Celula njësi Përsëritja përgjatë boshtit z

Përsëritja përgjatë boshtit y

Përsëritja përgjatë boshtit x

Fig.1.2. Formimi i rrjetit kristalor

1.1 NDËRTIMI I BRENDSHËM I METALEVE DHE I LIDHJEVE TË TYRE Materialet shfaqen në tri gjendje agregate: të gaztë, të lëngët dhe të ngurtë. Materialet inxhinierike më së tepërmi përdoren në gjendje agregate të ngurtë. Nga kjo rezulton se gjendjes së ngurtë duhet t’i kushtohet rëndësi më e madhe. Materialet në gjendje të ngurtë shfaqen në dy forma, dhe atë: kristalore (monokristale ose polikristale) dhe amorfe. (fig.1.3)

Ndërtimi kristalor – monokristali Ndërtimi kristalor-polikristali Ndërtimi amorf

Fig.1.3. Format e ndërtimit të materialeve në gjendje të ngurtë

11.. GGJJEENNDDJJAA MMEETTAALLIIKKEE


Renditja e atomeve në materiale varet nga lidhja kimike. Trupat e ngurtë te të cilët atomet, jonet apo molekulat kanë renditje të rregullt hapësinore i quajmë materiale kristalore. Nëse një renditje të tillë e ka tërë pjesa e materialit të vrojtuar, atëherë për atë themi se është monokristal. Këto materiale janë anizotropike, që do të thotë se në drejtime të ndryshme kanë veti të ndryshme fizike dhe mekanike. Kjo është pasojë e ndryshimit të lidhjes kimike në varësi nga drejtimi. Kur renditja e rregullt shtrihet në pjesë të vogla të materialit por në disa vende, themi se materiali është polikristalik. Ky material, në drejtime te ndryshme ka veti të njëjta, dhe për këtë shkak quhet izotropik (izos – i njëjtë). Prandaj, materiali polokristalik përbëhet nga disa kristale të vogla ose të mëdha, të cilat mes veti janë të lidhura në një tërësi. Këto kristale të imëta janë të lidhura përmes kufijve të kokërrizave. Veti karakteristike e materialeve kristalike është se kanë temperaturë të shkrirjes plotësisht të caktuar. Ndërtimi i materialeve amorfe është i parregullt. Grimcat apo ndërtuesit e materieve janë të renditura në mënyrë të parregullt dhe pa kurrfarë radhe. Sa i përket vetive janë �okrrizë�e, përkatësisht në të gjitha drejtimet kanë veti të njëjta fizike dhe mekanike. Për dallim nga materialet kristalike këto nuk kanë temperaturë të caktuar të shkrirjes, dhe zbuten në një interval temperature mjaftë të gjerë. Metalet karakterizohen me ndërtim kristalor gjegjësisht me renditje të caktuar të atomeve në hapësirë. Kjo renditje e atomeve paraqitet kryesisht me rrjetën kristalore. Atomet e metaleve në kristal nuk kanë vende të caktuara por oscilojnë rreth pozitave të caktuara. Amplituda e këtyre oscilimeve në temperaturën e dhomës është 5‐10% nga madhësia mesatare e distancës ndëratomare. Është e qartë se me ngritjen e temperaturës për shkak të rritjes së energjisë kinetike të atomeve, rritet edhe amplituda e oscilimeve për çka rritet edhe vëllimi të cilin e zë secili atom, ndërsa gjatë ftohjes së metaleve vjen deri te zvogëlimi i energjisë kinetike të atomeve, me çka zvogëlohen edhe amplitudat e oscilimeve të atomeve, por nuk e arrin vlerën zero. Për shkak të këtyre oscilimeve termike nuk mund të caktohet vendi i atomeve në momente të caktuara. Te rrjetat kristalore si qendra merren pikat të cilat te kristalet ideale paraqesin qendrat të oscilimit. Metalet përbëhen nga një numër i madh i kristaleve me forma të parregullta të cilat quhen kristalite ose më thjeshtë kokrriza kristalore. Kokrrizat kristalore janë në mes veti të ndara me kufij, përmes së cilëve arrihet lidhja mes tyre dhe të cilat kanë veti të ndryshme nga kokrrizat kristalore. Në përgjithësi metali do të jetë anizotropik vetëm nëse të gjitha kokrrizat kanë orientim të njëjtë. Gjendjes së këtillë metali i afrohet me përpunim plastikë në të ftohtë të kryer vetëm në një drejtim. Te metalet në gjendje të lëngët, orientimi i kokrrizave pak a shumë është i rastit, d.m.th. kokrrizat kanë renditje të parregullt. Pasi që metali përbëhet nga një numër i madh i kokrrizave dhe kur kemi renditje të parregullt të tyre nuk mund të konsiderohet në kuptim të plotë metali si �okrri, dhe për atë shumica e metaleve i përgjigjen trupit kuaziizotrop ose pseudoizotrop. Te metali i dendur dhe i rikristalizuar të gjitha thërmiat përmbajnë një numër të madhë të vëllimeve të vogëla në të cilat struktura pothuajse është krejtësisht homogjene, por secila nga ato vëllime paraqitet me �okrrizë të orientuara të cilat ndryshojnë pak nga fqiu. Si rezultat i

kësaj secila �okrrizë paraqet mozaik të përbërë nga blloqet të cilat dallohen mes veti, prandaj vetë struktura e këtillë e thërmiave quhet mozaik. Supozohet se te këto vëllime të vogëla ku rrjeta është e rregullt, dhe ku atomet janë në rende të caktuara, ekzistojnë zbrastësira në formë të vendeve të zbrazëta të atomeve. Këto zbraztësira mund të plotësohen me atome, çka ka rëndësi të madhe për procesin e difuzionit. Pasi që rezistenca e kufirit të kokërrizave të metalit polikristalor në temperatura të ulëta është më e madhe se vetë rezistenca e trupit të kokërrizës, rezulton se deformimi gjatë përpunimit plastik nuk do të jetë nëpër kufinjtë e kokërrizave por nëpër kokërriza. Deformimin e tillë e quajmë deformim interkristalor. Rrjeta kristalore përbëhet prej një numri të madh rrjetash elementare që quhen celula të rrjetës kristalore. Madhësitë kryesore që e karakterizojnë rrjetën kristalore janë: baza, numri koordinativ dhe dendësia e paketimit. Baza është distanca midis dy atomeve më të afërta në një drejtim sipas një aksi. Numri i koordinimit (NK). Është numri i atomeve të baraslarguara në një drejtim ndaj një atomi fqinjë të zgjedhur në rrjetën kristalore. Dendësia e paketimit (DP). Është numri i gjithmbarshëm i atomeve që i përkasin celulës së rrjetës kristalore. Në figurën 1.4. është paraqitur skema e rrjetës kristalore.

a. b. c.

Fig. 1.4. Skema e rrjetës kristalore: a – paraqitja e atomeve në rrafshin kristalografik; b – shënimi i thjeshtësuar i kristaleve;

c – rrjeta hapësinore kristalore.

Ekzistojnë 14 tipe rrjetash kristalore të metaleve nga të cilat më së shumti hasen (tab.1.1).


Tab.1.1. Tipet e rrjetave sipas Bravais

Kubike α=β=χ α=β=γ=90ο

e thjeshtë

me centrim në

qendër

me centrim në faqe

Tetragonale

α=β≠χ α=β=γ=90ο

e thjeshtë

centrim në qendër

Hekzagonal α1=α2=α3≠χ α=β=90ο; γ≠120ο

centrim në bazë

Romboedrik α=β=χ α=β=γ≠90ο

Ortorombik α≠β≠χ α=β=γ=90ο

e thjeshtë

centrim në

qendër

centrim në

bazë

centrim në

faqe

Monoklin (njëkëndor)

α≠β≠χ α=β; γ≠90ο

e thjeshtë

centrim në bazë

Triklin (trekëndor)

α≠β≠χ α≠β≠ γ≠90ο

thjeshtë

1.2. RRJETA KRISTALORE KUBIKE E THJESHTË (PRIMITIVE) Celula elementare (fig. 1.5.) është një kub në të cilin jonet metalike janë të vendosura në 8 (tetë) kulmet (ose nyjet). Prej atomeve të vendosura në kulme, rrjetës i takojnë nga 1/8 e masës. Numri i tërësishëm i atomeve që i përkasin rrjetës kubike të thjeshtë (primitive) është 1

atom, pra, 1881

=⋅ atom.

Numri i atomeve të dukshme është 8, kurse numri i koordinimit (fig.1.5.) është 6.

b c

a d e

Fig. 1.5. Rrjeta krisatore kubike e thjeshtë (primitive); a-atomet e rrjetës kubike të thjeshtë; b-atomet që i takojnë celulës elemntare; c-përmasat e rrjetës; d, e-numri i koordinimit

Atomet, nëse i krahasojmë me sfera të ngurta, janë tangjente sipas brinjëve të kubit (fig.1.5.c), prandaj drejtimet e paqetimit më të dendur janë aR =⋅2 , (brinja është 2R; R‐rrezja e atomit).

Rrezja e atomit R e shprehur përmes bazës së celulës elementare a është: aaR ⋅== 5.02

Dendësia e paketimit (DP) ose kompaktësia (angl. APF‐atomic packing factor) paraqet raportin në mes vëllimit që zihet nga atomet kundrejt vëllimit të plotë të celulës elementare:

k

s

VVDP ==

elementarecelulësiplotëivëllimielementarecelulënnëatomeveivëllimi


Vëllimi i një sfere të celulës elementare është 3

3

234

34

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⋅=⋅⋅=

aRVs ππ , kurse vëllimi i plotë i

celulës elementare (kubit elementar) është 3aVk = . Pasiqë rrjeta kubike e thjeshtë e ka 1 (një) atom, dendësia e paketimit e shprehur në përqindje është:

%52100)2/(

341

3

3

=⋅⋅

=a

aDP

π

1.3. RRJETA KRISTALORE KUBIKE ME CENTRIM NË QENDËR (K.C.Q.) Celula elementare është një kub në të cilin jonet metalike janë të vendosura në 8 (tetë) kulmet (ose nyjet), dhe në pikëprerjen e diagonaleve kryesore të kubit - në qendër (fig.1.6.). Prej atomeve të vendosura në kulme, rrjetës i takojnë nga 1/8 e masës, ndërsa atomi i vendosur në qendër i takon në tërësi. Numri i tërësishëm i atomeve që i përkasin rrjetës kubike me përqendrim në qendër është:

18

8 1 2⋅ + = atome.

Numri i atomeve të dukshme është 9.

Fig. 1.6. Skema e rrjetës kubike me përqendrim në qendër (K.C.Q.)

Periodiciteti i celulës përsëritet në të gjitha drejtimet e çdo brinje a të kubit, prandaj a përfaqëson vlerën e konstantës së rrjetit krisatlor të sistemit ose bazën.

Atomet, nëse i krahasojmë me sfera të ngurta, janë tangjente sipas diagonaleve të kubit

(fig. 1.7), prandaj drejtimet e paqetimit më të dendur janë 34 ⋅=⋅ aR , (diaginalja e kubit është 4R=4r).

Rrezja e atomit R e shprehur përmes bazës së celulës elementare a është: 43⋅

=aR


3

43

34

34

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅⋅⋅=⋅⋅=


celulës elementare (kubit elementar) është 3aVk = . Pasiqë rrjeta kubike me centrim në

qendër i ka 2 atome, dendësia e paketimit e shprehur në përqindje është:

%68100)4/3(

342

3

3

=⋅⋅

=a

aDP

π

Numri koordinimit i rrjetës kubike me centrim në qendër është 8 (fig.1.8). Rrjetë kubike me përqendrim në qendër kanë: hekuri alfa (Feα), hekuri beta (Feβ), hekuri delta (Feδ), kromi (Cr), molibdeni (Mo), volframi (W), vanadiumi (V) etj.

Fig. 1.7. Drejtimi i paketimit të dendur Fig.1.8. Numri i koordinimit

1.4. RRJETA KRISTALORE KUBIKE ME CENTRIM NË FAQE (K.C.F.) Celula elementare është një kub në të cilin jonet metalike janë të vendosura në 8 (tetë) kulmet (ose nyjet), dhe në qendrën e çdo faqeje (fig.1.9). Është e mbushur me më shumë atome. Është më e dendur dhe më kompakte. Atomet mund të vendosen në pikëprerjet e diagonaleve të faqeve anësore dhe në kulme (fig.1.9). Në kulme mund të vendosen 8 atome. Celulës elementare i takojnë nga 1/8 e masës. Në prerjet e diagonaleve të faqeve të kubit janë të vendosura 6 atome. Celulës elementare i takojnë nga 1/2 e masës. Numri i tërësishëm i atomeve që i përkasin rrjetës kubike me përqendrim në faqe është:

46218

81

=⋅+⋅ atome

Fig. 1.9. Skema e rrjetës kubike me centrim në faqe (K.C.F.)


Numri i atomeve të dukshme është 14.

Atomet, nëse i krahasojmë me sfera të ngurta, janë tangjente sipas diagonales së faqes të kubit, prandaj drejtimet e paqetimit më të dendur janë 24 ⋅=⋅ aR , (diagonalja e faqes së kubit është

4R). Rrezja e atomit R e shprehur përmes bazës së celulës elementare a është: 4

2⋅=

aR


3

42

34

34

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅⋅⋅=⋅⋅=


celulës elementare (kubit elementar) është 3aVk = . Pasiqë rrjeta kubike me centrim në faqe i ka 4 atome, dendësia e paketimit e shprehur në përqindje është:

%74100)4/2(

344

3

3

=⋅⋅

=a

aDP

π

Rrjetë kristalore me përqendrim në faqe kanë: hekuri gama (Feγ), alumini (Al), nikeli (Ni), bakri (Cu), ari (Au), argjendi (Ag), platini (Pt), plumbi (Pb), etj. Numri koordinativ i rrjetës kubike me centrim në faqe 12 (NK=12). Metalet që kanë rrjetë kristalore kubike me përqendrim në faqe kanë më shumë rrafshe rrëshqitëse, prandaj edhe përpunohen më mirë me deformim plastik.

1.5. RRJETA KRISTALORE HEKZAGONALE KOMPAKTE (H.K.) Celula elementare (fig.1.10.) është ndërtuar nga një prizëm i drejtë me bazë hekzagonale të rregullt, në të cilin atomet zënë 6 kulmet dhe qendrën e bazave, ndërsa 3 atome tjera janë të vendosura sipas një trekëndëshi barabrinjës në gjysmën e lartësisë. Prandaj, ndërsa 3 atomet e vendosur në hapësirën ndërmjet rrafsheve horizontale, celulës i përkasin në tërësi, secili prej atyre të qendrës së bazave merr pjesë me gjysmën e tij dhe ato të kulmeve me 1/6.

Numri i përgjithshëm i atomeve që i përkasin celulës heksagonale është:

16

6 212

2 3 6⋅ ⋅ + ⋅ + = atome.

Numri i koordinimit edhe në këtë rast është 12, kurse numri i atomeve të dukshme është 17. Kjo rrjetë quhet kompakte sepse i përgjigjet dendësisë më të madhe të mundshme të atomeve. Në fakt, të 7 atomet e bazës janë tangjente ndërmjet tyre; kështu janë edhe 3 atomet e mesëm.

Vëllimi i një sfere të celulës elementare është

33

234

34

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⋅=⋅⋅=

aRVs ππ ,

kurse vëllimi i plotë i celulës elementare hekzagonale është caVk ⋅⋅= 34

62

.

Në rastin ideal të tangjentës së përsosur ndërmjet planeve, vërtetohet që 633.13/8/ ==ac . Në rastin ideal merret se rrezja e atomeve është a/2. Pasiqë rrjeta hekzagonale i ka 6 atome, dendësia e paketimit e shprehur në përqindje është:

%741003/83

46

)2/(346

1003

46

)2/(346

2

3

2

3

=⋅⋅⋅

⋅=⋅

⋅

⋅=

aa

a

ca

aDP

ππ

Bottom layer

Middle layer

Top layer

A sites

B sites

A sites

Fig.1.10. Rrjeta kristalore hekzagonale kompakte (H.K.)

Rrjetë kristalore heksagonale kanë: magnezi (Mg), zinku (Zn), titani (Ti), kobalti (Co) etj. Rrjeta kristalore heksagonale (fig. 1.10) ka më pak rrafshe rrëshqitëse në krahasim me rrjetën kristalore kubike. Metalet që kanë këtë rrjetë kristalore janë të thyeshëm dhe të egër.


1.6.RRJETA KRISTALORE E LIDHJEVE Metalet e pastra përdoren vetëm për qëllime të veçanta, sepse vetitë e tyre nuk mund ti plotësojnë nevojat praktike. Metalet e pastra i kanë vetitë mekanike, teknologjike etj të caktuara dhe ato janë të pandryshueshme. Për këtë arsye preferohet që metaleve tu shtohet edhe ndonjë element tjetër kimik (metalik ose jometalik) me qëllim të përmirësimit të vetive. Ky bashkim i dy e më tepër elementeve kimike quhet lidhje metalike (legurë). Pra lidhjet janë materiale kristalore që formohen me përzierjen e dy ose më shumë metaleve ose me përzierjen e metaleve dhe jometaleve. Lidhjet përdoren më shumë se sa vetë elementet përbërëse, sepse kanë veti më të mira. Elementet që e formojnë lidhjen quhen komponentë të lidhjes. Lidhjet përbëhen nga elementi bazë dhe lidhës. Elementi bazë është metal, ndërsa ai lidhës mund të jetë metal ose jometal. Struktura e lidhjeve varet nga karakteri i bashkëveprimit të komponentëve që e formojnë atë dhe dallohet dukshëm nga struktura e metaleve të pastra. Në varësi nga bashkëveprimi i atomeve të rrjetës kristalore të komponentëve përbërës, lidhjet ndahen në:

‐ tretje të ngurta ‐ përzierje mekanike dhe ‐ komponime (bashkëdyzime) kimike.

1.7.TRETJET E NGURTA METALIKE Formohen në rastet kur forcat e bashkëveprimit ndërmjet atomeve të elementeve që përbëjnë lidhjen janë më të mëdha ose të barabarta me forcat e bashkëveprimit të atomeve, të secilit element të marrë në veçanti. Tretësirat e ngurta metalike karakterizohen nga difuzioni ose depërtimi reciprok i atomeve të njërit element në rrjetën kristalore të elementit tjetër. Atomet e njërit element e ruajnë rrjetën kristalore paraprake, ndërsa atomet e elementit tjetër vendosen në rrjetën kristalore të elementit të parë. Nga pozicionet e ndërsjella që zënë atomet e elementeve të lidhjes dallohen dy kategori tretjesh të ngurta: me zëvendësim (substitucionale) dhe me ndërhyrje (rrënjosje).

Kur atomet e elementit të tretur zënë vend në nyjat e rrjetit kristalor të elementit tretës, ose të elementit bazë (matricor), atëherë tretja e ngurtë është me zëvendësim (fig. 1.11). Ndërsa, kur atomet e njërit element zënë vend në hapësirat ndëratomike të elementit matricor, tretja quhet me ndërhyrje ose me rrënjosje (fig.1.12.). Formimi i tretjeve të ngurta metalike është i lidhur ngushtë edhe me plotësimin e disa kushteve të caktuara fiziko ‐ mekanike, si: 1. Rrjetat kristalore të elementeve të jenë të ngjashme në formë dhe parametrat bazë të jenë

sa më të përafërt, përkatësisht ndryshimi i diametrave të atomeve të jetë më i vogël se 15%. 2. Diametri i atomeve të elementeve të jetë në raport të caktuar me hapësirat ndëratomike të

rrjetit në mënyrë që të mund të realizohet ndërhyrja (rrënjosja) dhe deformimi përkatës i rrjetës.

3. Temperaturat e shkrirjeve të elementeve përbërëse të jenë sa më të afërta.

Fig. 1.11. Celula elementare e tretjeve të ngurta me zëvendësim:

a-paraqitja në rrafsh; b-paraqitja në hapësirë.

Fig.1.12.. Celula elementare e tretjeve të ngurta me ndërhyrje (rrënjosje):

a-paraqitja në rrafsh; b-paraqitja në hapësirë.

1.8. PËRZIERJET MEKANIKE Formohen në rastet kur forcat e bashkëveprimit ndërmjet atomeve të elementeve në veçanti janë më të mëdha se ato të elementeve të lidhjes. Në këto kushte, secili prej elementeve përbërëse të lidhjes kristalizon në veçanti, duke i ruajtur rrjetat kristalore paraprake. Në nivelin e çdo kokërrize të produktit të fituar, elementet përbërëse dallojnë plotësisht nga njëri‐tjetri (fig. 1.13.). Përzierjet mekanike janë mjaft heterogjene.


Fig.1,13. Skema e formimit kokërrizor të përzierjes mekanike (kristalet A dhe kristalet B).

1.9. KOMPONIMET KIMIKE Komponimet (bashkëdyzimet) kimike dallohen me rrjetë karakteristike të qëndrueshme dhe me veti të tjera nga elementet që i përbëjnë. Komponimet kimike në lidhje kanë çdoherë fortësi të madhe, thyeshmëri të madhe dhe përçueshmëri të dobët të elektricitetit. Komponimet kimike në lidhje sillen si komponent i veçantë. Në grupin e komponimeve kimike bëjnë pjesë karbitet dhe nitratet.

1.10. DEFEKTET E STRUKTURËS KRISTALORE

Deri tani gjendja kristalore e metaleve dhe e lidhjeve të tyre është përshkruar si një gjendje shumë e rregullt e materies, që buron nga një vendosje e përkryer periodike e atomeve. Pra është analizuar kristali ideal i cili është i ndërtuar prej celulave elementare dhe rrjetës hapësinore. Në fakt, në kushtet e praktikës së punës është e pamundur të sigurohet një ndërtim ideal, andaj çdo kristal përmban defekte.

Në fakt kristalet metalike përmbajnë defekte, por nga pikëpamja metalurgjike shprehja defekt nuk ka kuptim negativ që merr në gjuhën e përditshme. Faktikisht ai shpreh në këtë rast vetëm një parregullsi në ndërtimin e rrjetës, që shpesh sjell pasoja pozitive nga pikëpamja praktike dhe ndonjëherë shkaktohet me qëllim.

Kjo ndodh për dy arsye kryesore: që defektet janë rezultat i ligjeve që drejtojnë ekuilibrin termodinamik dhe që ato vijnë nga proceset teknologjike të përpunimit të cilat prishin ekuilibrin me që rast aktivizojnë lëvizjen e atomeve dhe çojnë në krijimin e defekteve. Por duhet thënë se vetitë e metaleve në përgjithësi, po kështu edhe ato më të rëndësishmet, si vetitë elektrike, plastike, etj. Janë në varësi të drejtpërdrejtë me defektet që paraqet kristali ideal në raport me strukturën ideale. Studimin e defekteve të strukturës kristalore do ta bazojmë në skema që ndërtohen në baza gjeometrike. Mbi këtë bazë do të dallojmë defektet: pikëzore, lineare, sipërfaqësore dhe vëllimore.

1.10.1 DEFEKTET PIKËZORE Defektet atomike pikëzore mund të jenë (fig.1.14 dhe 1.15.):

1. Vakanca ose boshllëqe, (fig.1.15a) d.m.th. vende bosh të rrjetit që nuk janë të zëna nga asnjë atom, përkatësisht mungesa e një atomi nga një pozicion normal i rrjetës;

2. atom i ndërfutur ose atom i rrënjosur, (fig.1.15b) d.m.th. atome të së njëjtës natyrë ose më shpesh, me natyra të ndryshme nga ajo e tretësit, të vendosura në boshllëqet ndërmjet atomeve të rrjetit kristalor (në rastin e parë flitet për autorrënjosje).

3. Atome të zëvendësimit, (fig.1.14.c) d.m.th. atome me natyra të ndryshme, të vendosura në nyjet e rrjetit kristalor. Janë të mundshme edhe kombinime të tyre, për shembull, një boshllëk i shoqëruar nga një atom me rrënjosje ose me zëvendësim.

Fig. 1.14. Llojet e defekteve pikëzore: 1) vakanca; 2) atom vetë-rrënjosës; 3) atom i rrënjosur; 4) atom i vogël zëvendësues dhe 5) atom i madh zëvendësues.

Fig. 1.15. Devijimi i rrjetës kristalore: a) vakanca; b) atom i rrënjosës; c) atom i vogël zëvendësues; d) atom i madh zëvendësues; e) defekti i Frenkel; f) defekti i Schottky

Si pasojë e gabimeve në rrjetë vjen deri tek devijimi i rrjetës kristalore (fig.1.16).


Në figurën 1.17 janë treguar disa raste të vendosjes së atomeve në rrjetën e lidhjes.

Fig. 1.16. Devijimi i rrafsheve për shkak të defektet pikëzore

Struktura e lidhjes NaCl

Lidhja e hekurit me karbon (vendosja me rrënjosje e atomit të karbonit në rrjetën e ferritit)

Austeniti Martensiti Lidhja (legurimi) me

zëvendësim (psh. Cu në Ni) Lidhja (legurimi) me rrënjosje (p.sh. C në Fe)

Fig.1.17. Vendosja e atomeve në rrjetën e lidhjes

1.10.2. VAKANCAT Analizojmë më imtësisht vakancat (ose boshllëqet kristalore), që janë shumë të rëndësishme, sepse nga ato varet difuzioni atomik në trupat e ngurtë si dhe ndryshimi i disa vetive elektronike.

Vakancat krijohen si rezultat i veprimit termik. Në fakt, mbi zeron absolute, atomet lëkunden dhe ndonjëherë lëkundja është aq e fortë sa krijon një vakancë sipërfaqësore, që më vonë mund të zhvendoset në brendësi të kristalit (shih fig. 1.18). Në mënyrë të ngjashme, vakancat e brendshme mund të zhvendosen në sipërfaqe dhe të eliminohen, kështu që në çdo temperaturë T kemi ekuilibër ndërmjet vakancave që krijohen dhe atyre që zhduken. Për më tepër, duhet pasur parasysh se përreth një vakance atomet tentojnë to afrohen, gjë që shkakton një deformim të planeve kristalografike.

a. b. c.

Fig. 1.18. Formimi i një vakance Kur defektet e një sistemi kristalor janë formuar në saje të veprimit termik, atëherë për çdo temeperaturë ekziston një përqendrim ekuilibri i këtyre defekteve. Nëse kristali zotëron një numër defektesh të dhënë më të madh se vlera që i përgjigjet ekuilibrit termodinamik, atëherë ka mbingopje. Edhe pse përqëndrimi i ekuilibrit i vakancave në një material metalik në temperaturën e mjedisit është përgjithësisht i vogël, ai mund të rritet me mënyra të ndryshme:

a) me kalitje nga temepratura të larta (kjo merr rëndësi në procesin e vjetrimit) duke e rritur kështu numrin e tyre me një faktor prej 104.

b) Me bombardim të metalit me grimca bërthamore me energji të lartë, që krijojnë veç të tjerash edhe atome të rrënjosjes.

c) Me deformim plastik në të ftohtë, kur dy dislokacione me shenja të kundërta që lëvizin ne plane rrëshqitjeje paralele dhe të njëpasnjëshme rikombinohen, duke formuar një radhë vakancash ;

d) Me oksidim të disa metaleve (p.sh. Zn, Cd, Mg, Cu, Ni). 1.10.3. DEFEKTET LINEARE (DISLOKACIONET) Krijimi dhe shpjegimi i defekteve atomike pikësore krijojnë përfytyrimin e plotë dhe argumentimin e ekzistencës në metale edhe të defekteve lineare. Nocioni mbi dislokacionin është futur për të shjeguar paradoksin e kufirit teorik të elasticitetit të një kristali, d.m.th. për të shpjeguar ndryshimin e madh ndërmjet sforcimit realisht të nevojshëm për deformim plastik të një kristali me sforcimin e llogaritur teorikisht për kristalin ideal. Për të lehtësuar kuptimin mbi dislokacionet është e nevojshme të paraqesim gjeometrinë e dy tipave më të thjeshtë të tij: ‐ dislokacioni linear ‐ dislokacioni helikoidal (spiral)

Një dislokacion i kombinuar formohet nga nje dislokacion linear dhe nga një tjetër helikoidal, që mund të trajtohen si dy tipet themelore.

Një dislokacion linear, i quajtur ndryshe edhe këndor, është i ndërtuar nga një gjysëmplan atomik si ai i paraqitur në figurën 1.19a. Vija CD përfaqëson kufirin e gjysëmplanit të një dislokacioni linear pozitiv, që shënohet me simbolin ⊥ Ndërsa nëse gjysëmplani plotësues ndodhet në pjesën e poshtme të figurës, dislokacioni quhet negativ dhe shënohet me simbolin T.


Figura 1.19b paraqet një dislokacion helikoidal (i quajtur edhe dislokacion spiral), kurse figura 1.19c dislokacionin e kombinuar.

Fig. 1.19 - Paraqitja e nje dislokacioni: a) linear; b) helikoidal; c) i kombinuar.

Mekanizimi i dislokimeve lineare është treguar në figurën 1.20, kurse mekanizimi i dislokimeve helikoidale në figurën 1.21. Krijimi i dislokimeve mund të krahasohet me analogjinë e lëvizjes së krimbit (fig. 1.22.).

Fig.1.20. Mekanizmi i dislokimeve lineare(William D. Callister)

Fig. 1.21.. Mekanizmi i dislokimeve helikoidale

Fig.1.22. Analogjia e dislokimeve me lëvizjen e krimbit 1.10.4. DEFEKTET SIPËRFAQËSORE Nëpërmjet defekteve sipërfaqësore (dypërmasore) të shprehur në ngrehinë kristalore, si p.sh. kufijtë ndërkokrrizorë, nënkufijtë, binjakëzimet etj. Defektet e radhitjes janë nga më të rëndësishmet sepse energjia e tyre ndikon drejtpërdrejti në vcetitë fiziko‐mekanike të metalit. Sipërfaqet që kufizojnë kristalet e veçanta quhen bashkime të kokrrizave, ndërsa prerjet e tyre me një plan quhen kufij të kokrrizave. Dallojmë rastin e një mase polikristalore kimikisht homogjene (njëfazore) nga ai i një mase johomogjene (për thjeshtësi dyfazore).

1.11. BASHKIMET (KUFIJTË) E KOKRRIZAVE HOMOGJENE Në një masë njëfazore bashkimi ndërmjet dy kokrizave mund të jetë:

a) i përkryer, në qoftë se nyjet krisatlore që shtrihen në të i përkasin njëkohësisht dhe në mënyrë të përkryer të dy rrjetave kristalore (shih figurën 1.23.a);

b) i deformuar, nëse çorientimi i kristaleve është i tillë që lejon që përshtatja të bëhet gradualisht (shih figurën 1.23.b).

Fig. 1.23. – struktura të mundshme të bashkimeve të kokrrizave homogjene: abashkimi i përkryer; bbashkimi i deformuar (G.M. Paolucci, f.106)

1.12. KUFIJTË E KOKRRIZAVE Siç e kemi theksuar më parë, metalet janë të formuara nga kristale të shumta ose kokrriza të orientuara në mënyrë krejt të rastit kundrejt njëra‐tjetrës. Kufij ndërkokrrizor do të quajmë sipërfaqet që ndajnë këto kokrriza, d.m.th. ato shërbejnë si zona kalimtare për kristalet me orientime të ndryshme. Atëherë sipas këtij modeli, struktura dhe vetitë e kufijve


ndërkokrrizorë do të varen nga shtrirjet (vendosjet) e kokrrizave fqinjë relative ndaj njëra‐tjetrës. Nëse dy kristalet fqinje kanë të çorientuara shumë pak kundrejt njëri‐tjetrit, atëherë kufiri i ndërkokrrizor përkatës quhet nënkufi. Nënkufijtë mund të përshkruhen me termin e dislokacioneve (fig. 1.24.). Në përshkrim i tillë është i vlefshëm vetëm në rastet kur këndi i çorientimit θ është mjaft i vogël (afërsisht θ < 10O).

Fig. 1.24. Struktura atomike e një nënkufiri e përbërë nga vendosja e dislokacioneve linear paralel

Në qoftë se një kampion metalik polikristalor nxehet në temperatura të larta, vrojtohet përgjithësisht një rritje në vijim të kohës e madhësisë së kokrrizave, që shoqërohet me një zvoglim të numrit të tyre. Forca motore e kësaj rritjeje të kokrrizave është energjia e kufijve ndërkokrrizorë, e cila synon të zvogëlohet, e mbështetur kjo dhe nga fakti që monokristali është gjendje e ekuilibrit të qëndrueshëm. Kufijtë ndërkokrrizor mund të luajnë rolin e burimit dhe të shuarësit të defekteve pikësore (vakanca, atome të ndërfutura) dhe të dislokacioneve. Roli i tyre gjatë deformimit plastik është mjaftë i rëndësishëm meqenëse nën veprimin e përqëndrimit të sforcimeve, ato mund të emetojnë dislokacione. Në temperatura të larta, një pjesë e deformimit plastik i dedikohet rrëshqitjes relative të kristaleve fqinje përgjatë kufijve ndërkokrrizorë (rrëshqitja ndërkokrrizore). Së fundi theksojmë që kufijtë ndërkokrrizorë mund të shërbejnë si qendra të pëlqyera embrionizimi gjatë proceseve të precipitimit.

Orientimi i kristaleve në kokrriza të afërta është i ndryshëm (fig.1.25.)

Fig. 1.25. Orientimi i kristaleve në kokrriza

1.13. ENERGJIA E DISLOKACIONEVE

Çdo dislokacion shoqërohet nga një fushë sforcimesh elastike të shkaktuara nga deformimi i rrjetit që ndodhet përreth tij. Kjo energji e deformimit përcakton dhe rezistencën që duhet mposhtur për të vënë në lëvizje vetë dislokacionin.

Një dislokacion helikoidal krijon përreth tij një fushe sforcimesh plotësisht në prerje. Meqenëse sasia totale e energjisë së një dislokacioni varet nga vëllimi i materialit që merr pjesë në të, në rastin e një dislokacioni helikoidal, ky vëllim në mënyrë të përafërt mund të mendohet si ai i një cilindri, aksi i të cilit (gjatësia L) përputhet me vijën e dislokacionit, ndërsa rrezja e tij është në përpjesëtim të drejtë me madhësinë e deformimit të rrjetit kristalor të shkaktuar nga dislokacioni (shih fig. 1.26).

Në një dislokacion linear lidhjet ndërmjet atomeve të rrjetit, pranë vetë dislokacionit rezultojnë të deformuara në shtypje nëse ato ndodhen sipër planit të rrëshqitjes dhe të deformuara në tërheqje nëse ndodhen në pjesën e poshtme të këtij plani. Energjia e lidhur me ketë dislokacion është pak më e ndërlikuar për t'u llogaritur, sepse në fushën e sforcimeve që e rrethon atë, janë të pranishme si sforcimet normale (hidrostatike) ashtu edhe ato të prerjes. Në fakt, në zonën që përcaktohet nga x = 0 në figuren 1.27. janë të pranishme thjesht sforcime në shtypje kur y > 0 dhe në tërheqje kur y < 0. Në zonën e planit me y = 0 sforcimet janë thjesht në prerje, ndërsa në të gjitha pozicionet e tjera rreth dislokacionit fusha e sforcimeve ka si përbërës normal (në shtypje ose tërheqje) ashtu edhe përbërës në prerje.

Fig, 1.26 - Fusha e sforcimit

përreth një dislokacioni Fig. 1.27. Fusha e sforcimeve përreth një dislokacioni linear


HYRJE

Pothuaj të gjitha metalet dhe lidhjet e tyre, si dhe shumica e materialeve polimere, kompozite dhe gjysmëpërçuesit gjatë fazës së përfitimit ndodhen në gjendje të lëngët. Mirëpo, gjatë procesit të ftohjes ato ngurtësohen nën temperaturën e ngurtësimit.

Kalimin e materialit nga gjendja e lëngët (ose e avullit – desublimimi) në gjendje të ngurtë e quajmë kristalizim ose ngurtësim. Ky proces është si rezultat i veprimit të ligjit të dytë të termodinamikës sipas të cilit të gjithë trupat kanë prirje të shkojnë drejtë gjendjeve të ekuilibruara me rezervë minimale të energjisë së lirë.

Nëse ky shndërrim shoqërohet me ndryshim sado të vogël të vëllimit, energjia e tij G, jepet sipas barazimit:

G = H ‐ T S (ku janë: G – energjia e Gibbsi‐t ose entalpia e lirë, H – energjia e përgjithshme e sistemit, T – temperatura, S – entropia). Kristalizimi fillon kur kemi tejftohje të mjaftueshme, për rrjedhojë ndodhë formimi i vetvetishëm i grupimeve të para të qëndrueshme atomike që shërbejnë si qendra të para të kristalizimit dhe vazhdon me rritjen e madhësisë dhe të numrit të tyre sipas modelit të paraqitur në mënyrë skematike në figurën 2.1.

Struktura e fituar gjatë procesit të kristalizimit (ngurtësimit) ndikon në vetitë mekanike dhe në metodat e përpunimit të mëtejmë. Me anë të kristalizimit mund të kontrollohet madhësia e kokrrizave. Kristalizimi (ngurtësimi) zhvillohet në dy faza: bërthamizimi dhe rritja.

K okërriza kris ta lore

Kufi ri i k okërriza ve

Bë rthama e k ok ërrizë s

1 2 3

4 5 Fig. 2.1. Paraqitja skematike e kristalizimit të një metali Procesi i kristalizimit të metaleve të pastra fillon dhe mbaron në temperaturë konstante Tk (fig. 2.2.). Lindja e embrioneve të para të kristalizimit ndodh në temperaturë Tk dhe pas kohës t1, kurse procesi mbaron pas kohës t2.

Lëng

Kristale

T(oC)

Tk

t (min)t 2t 1

1

2 3

5

Lakorja e ftohjesTk - Temperatura e kristalizimittt12

- fillimi i kristalizimit - mbarimi i krista lizimit

4 Fig.2.2. Procesi i kristalizimit të metaleve të pastra

2.1 LINDJA DHE RRITJA E VETËTVETISHME E EMBRIONEVE Procesi i kristalizimit është rezultat i një seri dukurish mjaft komplekse, në mënyrë të veçantë komplekse është faza e parë e procesit kur në lëng formohet grupimi i parë atomik në nivelin e një uniteti vëllimor që përfaqëson qendrën ose embrionin e parë të procesit të kristalizimit. Për të shpjeguar kushtet e lindjes së qendrave të para të kristalizimit është e nevojshme të kemi një ide të plotë mbi ndërtimin e masës bazë (amë) ose të vetë metalit të lëngët në të cilën veprojnë forcat lëvizëse shndërruese. Shpërndarja e atomeve në metalin e lëngët dhe mënyra e bashkërendimit të tyre ka karakter ndërmjetës. Marrëdhëniet ndërmjet atomeve nuk kanë karakter kaotik si në gjendjen e gaztë, por ndërkaq vendosja e tyre nuk bëhet në mënyrë të rregullt si për rastin e trupave të ngurtë kristalin ku largesat ndëratomike dhe orientimet (raportet këndore) janë të pandryshueshme në largesa të mëdha (shfaqja e rregullsisë në largesë të madhe). Në metalin e lëngët, atomet e ruajnë vendosjen e tyre të rregullt vetëm në largesa mjaft të afërme. Por veprimi termik intensiv herë‐herë bën që edhe rregullsia në largesë të vogël të jetë dinamikisht e paqëndrueshme: mikrovëllimet me shpërndarje të rregullt atomesh që sapo

22.. PPRROOCCEESSII II KKRRIISSTTAALLIIZZIIMMIITT


janë formuar mund të ekzistojnë për pak kohë, pastaj ato shpërndahen për t’u shfaqur sërishmi në një vëllim elementar të masës së lëngët etj. Me uljen e temperaturës, rregullsia në largesë të vogël fiton gjerësi dhe masat e mikrovëllimeve të tilla rriten. Atëherë, këto mikrovëllime me vendosje atomesh të ngjashme me atë të kristaleve, mund të shndërrohen në embrione (qendra kristalizimi). Gjatë procesit të kristalizimit lindin embrione të madhësive të ndryshme. Një embrion zhvillohet vetëm kur arrin një madhësi të caktuar pas së cilës rritja e tij e mëtejshme shkakton zvogëlimin e energjisë së lirë. Kur embrionet arrijnë këtë madhësi të rendit të madhësisë kritike, atëherë ato kanë prirje të rriten më tej. Ato rriten kur ulja e temperaturës, në temperaturën e ekuilibrit (Te) është e tillë që madhësia e disa embrioneve e kalon madhësinë kritike. Në këtë çast ato kanë më shumë prirje të rriten se sa të kthehen në gjendjen fillestare. Ky mekanizëm përbën atë që quhet lindje e vetvetishme e qendrave kristalin.

Duhen dalluar embrionet homogjene nga ato heterogjene. Të parët mund të konsiderohen si fillim i një dendësimi rrjetësor të një farë numri mikrovëllimesh atomike sipas simetrisë se kristalit. Ndërsa te dytët janë të përberë, plotësisht ose pjesërisht, nga atome qe i përkasin një ose më shumë elementeve të ndryshëm: p.sh. pjesëza të vogla të huaja (embrione te elementeve te jashtëm) pezull në lëng, ose embrione që vijnë nga precipitimi i mëparshëm i një faze tjetër (embrione të brendshëm), siç ndodh në lidhjet metalike, ose në metalet e papastër.

2.2 KINETIKA E PROCESIT TË KRISTALIZIMIT Kinetika e procesit të kristalizimit udhëhiqet nga dy faktorë:

1. nga shpejtësia e lindjes së embrioneve Ne (shpejtësia e paraqitjes së qendrave të kristalizimit) e cila shpreh numrin e embrioneve të lindura në njësinë e kohës për njësi vëllimi dhe

2. nga shpejtësia e rritjes së embrioneve Ve (shpejtësia e rritjes së kristaleve), d.m.th. nga rritja e përmasave lineare të kristalit në njësinë e kohës.

Shpejtësia e lindjes së qendrave të embrioneve dhe shpejtësia e rritjes së embrioneve varen nga shkalla e tejfohjes së lëngut. Me rritjen e shkallës së tejftohjes (ΔT), shpejtësitë e lindjes Ne dhe të rritjes Ve të embrioneve rriten për të arritur një vlerë maksimale për një shkallë të caktuar të tejftohjes dhe më pas zvogëlohen (fig.2.3.). Embrionizimi dhe rritja e embrioneve janë të lidhura drejtpërdrejti me shpërhapjen e atomeve, që karakterizohet nga koeficienti i shpërhapjes (i difuzionit). Pra, për shkallë tejftohjeje të lartë (për temperatura të ulëta), zvogëlimi i shpejtësisë së shpërhapjes (si difuzioni) bën që lindja dhe rritja e embrioneve të jetë e vështirë. Kështu numri i embrioneve dhe shpejtësia e rritjes së tyre zvogëlohen. Ndërkohë sa më i madh të jetë numri i embrioneve, aq më e vogël është shpejtësia e rritjes së tyre, aq më të vogla janë edhe kokrrizat e metalit që kristalizon. Kur shkalla e tejftohjes ΔT është e ulët (për shpejtësi të vogël ftohjeje), numri i embrioneve do të jetë i vogël, për rrjedhojë kokrrizat do të kenë përmasa të mëdha. Në të kundërtën, kur shkalla e tejftohjes rritet, rritet edhe numri i embrioneve pra dhe përmasat e kokrrizave të metalit të kristalizuar zvogëlohen.

Fig. 2.3. Ndikimi i shkallës së tejftohjes në

shpejtësinë e lindjes Ne dhe të rritjes Ve

të embrioneve Ne

Ve

Ne -

Ve -

shpe

jtësia

e lin

djes s

ë emb

rione

vesh

pejtë

sia e

rritje

s së

embr

ionev

e

ΔT - Shkalla e tejftohjes, Co Duhet të theksojmë këtu se madhësia e kokrrizave të metalit është një nga faktorët kryesorë që përcakton karakteristikat mekanike të tij. Këto karakteristika janë më të larta kur metali përbëhet nga kokrriza të imëta. Por madhësinë e kokrrizës nuk e përcakton vetëm shkalla e tejftohjes, në të ndikojnë edhe faktorë të tjerë, si temperatura e nxehjes dhe e derdhjes së metalit, përbërja e tij kimike, sidomos prania e papastërtive.

2.3 MIKROSTRUKTURAT E NGURTËSIMIT Pothuajse të gjithë materialet metalike të përdorimit të zakonshëm janë polikristalore, d.m.th. të përbërë nga një numër i madh kristalesh individuale, të quajtur kokrriza, me përmasa lineare 10‐100 μm e më shumë. Si formohet një masë metalike polikristaline? Është thënë që kristalizimi lidhet me numrin e embrioneve të formuar në lëng dhe me shpejtësinë e tyre të rritjes. Nga këtë dy faktorë i pari është mbizotërues, duke qenë se përcakton numrin e kristaleve individuale (5 në figurën 2.4.) pra edhe madhësinë përfundimtare të tyre. Rritja e tyre e përnjëherëshme, e tipit dendritikë, ndjek drejtime kristalore të ndryshëm ndërmjet tyre (përveç rasteve te veçanta). Dalëngadalë që kokrrizat fqinje zmadhohen, zvogëlohet gjithnjë e me tepër largësia përkatëse derisa ato takohen sipas sipërfaqeve ndarëse shume te çrregullta (kufijte nderkokrrizorë), prandaj të tilla kokrriza ndërthuren plotësisht, duke realizuar një agregat të dendur dhe të vazhdueshëm edhe pse secila ruan identitetin e vet kristalografik. Është ky motivi për të cilin, për shembull, një metal që kristalizon në sistemin kubik me përqendrim në qendër (vëllimqendërzuar) nuk krijon kokrriza me forme kubike, por me një aspekt të jashtëm krejt tjetër.


Orientimi i rastësishëm i kokrrizave kristalore shkakton zhdukjen e anizotropisë qe karakterizon kristalet individuale (ne realitet flitet për një kompensim reciprok në shkallë makroskopike, që quhet izotropia e kompensimit).

Fig. 2.4. - Paraqitje skematike dypërmasore e rritjes se njëkohshme

te kristaleve dendritike fqinje pas tejftohjes.

Në fund të ngurtësimit merren kristale të orientuar në të njëjtën mënyrë në drejtim të fluksit termik. Në një rast të tillë rritja e kristaleve quhet zhvillim dendritik, ndërsa njësia kristalore dendrit, nga greqishtja, pemë, për shkak të pamjes të ngjashme me pemën (shih fig. 2.5.). Forma e parregullt e dendritëve nuk e zvogëlon aspak karakterin e tyre kristalor.

Gjatë rritjes mund të krijohen shkallëzime të tjera pra të dala të reja, ndërsa të tjera mund të bllokohen si për akumulim të nxehtësisë në sipërfaqe ashtu edhe (rasti më i përgjithshëm) sepse lëngu përreth tejnxehet nga kristalet më të afërt.

Fig.2.5. Rritja dendridike

2.4 DISA VETI TE KUFIJVE NDËRKOKRRIZORË

Në praktikë është e mundshme të prodhohen kampion nga strukturë monokristalore (njëkristalore). Këta kampionë kanë një kokrrizë kristalore, e me këtë edhe orientim të njëjtë të rrjetës kristalore (fig.2.6.).

Rrjeta kristalore njëkristalore (monokristali)

Model of a perfect single crystal Fig. 2.6. Paraqitja skematike e formës së monokristalit

Materialet teknike dhe lidhjet e tyre janë të ndërtuara nga një numër i madh i kokrrizave kristalore që ndahen me kufijtë e kristaleve. Në kufijtë e kristaleve ndryshon orientimi i rrjetës dhe ndodhë ndarja (dobësimi) e kokrrizave kristalore shih fig. 2.7.

Rëndësia e kufijve ndërkokrrizorë është e lidhur me faktin që vetitë e metaleve polikristalore përcaktohen nga shtrirja, forma dhe përbërja e këtyre kufijve bashkues.

Është vërtetuar që, në temperaturën e ambientit, rezistenca e metaleve ndaj deformimit rritet me zvogëlimin e përmasave të kokrrizave. Ndër të tjera, gjithmonë në temperaturën e ambientit, shikohet që në shumë metale që i nënshtrohen forcave tërheqëse këputja ndodh si rezultat i thyerjes së vetë kokrrizave dhe jo thjeshtë për rrëshqitje të tyre (shih thyerja brendakristalore ne figuren 2.11a). Si përfundim mund to themi që në temperaturë të zakonshme ngjitja e kokrrizave (kufiri) është më e fortë se brendësia e tyre.

Fig. 2.7. Kokrrizat dhe kufijtë e tyre. Kufijtë e kokrrizave me tri drejtime të ndryshme të rrjetave

Çdo kokrrizë ka veti të ndryshme, e ndër të tjera ka edhe qëndrueshmëri të ndryshme në drejtime të ndryshme të kristaleve. Mirëpo pasiqë metali përmban numër shumë të madh të kokrrizave kristalore, ndikimi i drejtimeve kristalore në vetitë e metaleve neglizhohet. Metalet kryesisht janë izotropik , pra kanë veti të njëjta në të gjitha drejtimet. Struktura në metale mund të jetë me kokrriza të mëdha ose me kokrriza të vogla. Madhësia e kokrrizave është parametër për vlerësimin e madhësisë. Nëse masa e lëngët përmban numër të madh të bërthamave atëherë me rritjen kokrrizave kristalore fitohet kokrriza të vogla dhe fitohet strukturë kokërrimët. Nëse kristalizimi bëhet nga një numër të vogël të bërthamave atëherë fitohet strukturë kokërrmadhe.

Madhësia e kokrrizave mund të ndryshojë shumë brenda të të njëjtit material. Kjo mund të jetë pasojë e rritjes më të shpejtë të kokrrizave të mëdha në krahasim me kokrrizat e vogla. Për fitimin e strukturës kokërrzimët nevojitet kohë më e gjatë. Përcaktimi i madhësisë së kokrrizave (llogaritja) në sipërfaqen e retifikuar dhe të poliruar të kampionit (fig.2.8.). Madhësia e kokrrizave sipas standardit ASTM është e definuar me shkallët 1 deri 8 (shih fig.2.9 dhe tabelën 2.1.)

Tabela 2.1. Madhësia e kokrrizave sipas standardit ASTM

ASTM 1 2 3 4 5 6 7 8

kokrriza/mm2 16 32 64 128 256 512 1024 2048


Fig.2.8. Përcaktimi i madhësisë së kokrrizave

Fig.2.9. Madhësia e kokrrizave 1 dhe 8

Madhësia e kokrrizave ka ndikim të madh në vetitë mekanike të materialit. Materialet

kokërrimëta kanë qëndrueshmëri më të madhe se materialet me strukturë kokërrmadhe. Materialet që kanë kokrriza të mëdha dhe të parregullta (kokërrmëdha) kanë shtalbësi shumë më të vogël se materialet kokërrimëta. Materialet kokërrmëdha më së shpeshti janë thyeshme (të serta). Në praktikë më së shpeshti kërkohen struktura kokërrimëta.

2.5 TEMPERATURA E EKUILIDHJES Meqenëse deformimi i materialeve polikristalore kryhet me atë të dy mekanizmave (rrjedhje të planeve dhe e bashkimeve), të cilat mbizotërojnë në mënyrë alternative në varësi të temperaturës T, duhet të ekzistojë një temperaturë për të cilën rezistenca ndaj dy tipeve të rrjedhjes është e njëjtë (shih fig. 2.10.). Kjo temperaturë quhet temperatura e ekuilidhjes (TE.C.).

Fig. 2.10. Grafiku i rezistencës në varësi të thyerjes

brendakristalore dhe ndërkristalore

Prandaj, në temperatura me të ulëta se kjo e fundit thyerja është gjithmonë e tipit brendakristalore (shih fig.2.11a) dhe e paraprirë nga deformime të mëdha plastike; ndërsa në T > TE.C., është e tipit kryesisht ndërkristalore (shih fig. 2.11b). Meqënëse rrjedhja e kufijve të kokrrizave është një proçes shumë me i ngadaltë se ai i dislokacioneve, sipër temperatur së ekuilidhjes dhe për tensione të larta thyerja është e tipit të përzier (shih fig. 2.11c).

Për kuptimin që ka, temperatura e ekuilidhjes përputhet me atë kritike për të cilën ndodh rrjedha viskoze, pra, me temperaturën e rikristalizimit.

Fig. 2.11- Tipe të thyerjes në materialet metalike polikristalore: a) thyerja

brendakristalore; b) thyerja ndërkristalore; c) thyerja e përzier.

2.6. SHTYTJA E KUFIJVE TË KOKRRIZAVE

Atomet e metalit që ndodhet në temperaturë të ulët kanë lëvizshmëri (zhvendosje) të vogël. Me rritjen e temperaturës së metalit, atomet e tij bëhen të lëvizshëm. Mund të ndodhë që atomet të cilat ndodhen në kufijtë e kokrrizave të caktuara të riorganizohen dhe të vendosen bë rrjetën e kokrrizës tjetër. Kjo d.m.th. vjen deri te ndryshimi i madhësisë së kokrrizave ashtu që disa kokrriza rriten në dëm të kokrrizave të tjera (fig.2.12.).

Fig. 2.12. Rritja e kokrrizave kristalore për shkak të qëndrimit

të gjatë në temperaturë të lartë Një pjesë e kokrrizës “hyn” në tjetrën. Ky fenomen quhet rritje e kokrrizës dhe paraqet një formë të shtytjes (luajtjes së kufirit të kokrrizës) së kufirit të kokrrizës. Rritja e kokrrizave është më e shprehur në temperatura të larta dhe për kohë të gjatë të qëndrimit në atë temperaturë. Në temperaturë normale, largësia në mes atomeve të metalit është e njohur. Por, nëse materiale përpunohet me deformim në temperaturë normale, p.sh. nëse farkëtohet ose cilindrohet, kokrrizat metalike do të ndryshojnë formën. Ato do të ndrydhen dhe do të zgjaten. Ky deformim i kokrrizave të rrjetës kristalore shkakton sforcime të brendshme. Atomet e rrjetës së deformuar tentojnë të kalojnë në gjendje pa sforcime të brendshme duke u riorganizuar në formë të përshtatshme të një rrjete të re. Ky fenomen quhet rikristalizim dhe paraqet një nga rastet e shtytjes (zhvendosjes) së kufijve të kokrrizave. Lëvizja (zhvendosja) e atomeve në temperaturë normale është aq e vogël sa nuk mund të vjen deri te rikristalizimi. Nëse metali i deformuar me shkallë të mjaftueshme të deformimit, nxehet në temperaturë të rikristalizimit mund të krijohen kokërriza të reja.


2.7. MONOKRISTALI DHE POLIKRISTALI Materialet kristalore mund të ndahen në dy grupe: monokristalore dhe polikristalore (fig.2.13.).

Masa e lëngët

Celula elementare Kristali

Monokristali

Polikristali

Kristalizimi

Kubike (K.C.F.)Kubike (K.C.Q.)HekzagonaleAlotropia

Kufijtë e kokërrizaveDeformimi plastikAnizotropia

RrjetaDislokimet

Pajisje me qëndrueshmëri të lartë, lopata të turbinave

Prodhime: bulona, boshte,susta, trupi i aeroplanit

Fig.2.13. Rrjedha e përfitimit të strukturave metalike.

Monokristali metalik paraqet vëllimin e metalit në të cilin orientimi i kristaleve është i njëjtë. Sot punohen monokristale me trashësi disa mikrometra dhe gjatësi disa centimetra (fibra monokristali). Kanë numër shumë të vogël të defekteve, dhe qëndrueshmëria e tyre i afrohet qëndrueshmërisë teorike të metaleve me rrjetë kristalore ideale. Janë punuar fibra monokristali nga hekuri, karboni, argjendi, ari, bakri, nikeli, kallaji, zinku, etj.

Monokristali masiv (fig.2.14 b) ka diametër disa milimetra, dhe gjatësi disa dhjetra centimetra. Në krahasim me monokristalet fibroze, ndërtimi i brendshëm i tyre nuk është i përkryer. Monokristali masiv përbëhet nga vëllimet e vogla (blloqe) me diametër zakonisht 10‐3 deri 10‐5 mm, që quhet subkokrriza. Në disa subkokrriza radhitja e atomeve e rrjetës kristalore është e njëjtë, ndërsa orientimi i ndërsjelltë i subkokrrizave fqinje shumë pak ndryshon (me vrojtim me mikroskop elektronik është vërtetuar se ndryshimi i orientimit të subkokrrizave nuk e kalon vlerën 5o). Në vendet e takimit (kontaktimit) të kokrrizave fqinje rrjeta kristalore nuk ka ndërtim të përkryer. Monokristali masiv përbëhet nga subkokrrizat e radhitura në formë mozaiku; andaj grupi i subkokrrizave paraqet strukturë mozaike. Monokristalet masive punohen për qëllime hulumtuese dhe për nevoja të industrisë elektronike (diodat, tranzistorët). Më së shpeshti punohet monokristali i silicit me diametër 100‐150 mm; ku prodhimi final prehet në pllaka diskore me trashësi 1 mm nga të cilat punohen gjysmëpërquesit. Rritja e monokristalit të silicit (fig.2.14a), gjatë procesit të kristalizimit të silicit të shkrirë (Tsh = 1410ºC) bëhet vetëm rreth një qendre të kristalizimit (kemi vetëm një embrion). Kjo arrihet me ndihmën e një kristali të vogël silici të përforcuar në shkopin e kuarcit i cili njëkohësisht rrotullohet dhe lëviz (zhvendoset) aksialisht ashtu që çdo herë e kontakton masën e lëngët. Shpejtësia e zhvendosjes i përgjigjet shpejtësisë së kristalizimit, kurse lëvizja rrotulluese e mundëson barazimin e temperaturës së kristalit. Në mënyrë të ngjashme punohet edhe monokristali i germaniumit (Ge). Materialet polikristalore përbëhen nga një numër shumë i madh i qendrave të kristalizimit (fig.2.15a). Madhësia e kokrrizave sillet në kufijtë 10‐2 deri 10‐1 mm por në disa raste ato mund të jenë edhe shumë më të mëdha. Orientimi i rrjetave fqinje është i ndryshëm (fig.2.15 b,c), prandaj zona kalimtare në mes kokrrizave fqinje është shumë e çrregullt, andaj edhe quhet kufi i kokërrizave. Kjo paraqet një zonë me gjerësi disa diametra atomik në të cilën disa atome nuk i përkasin as njërës as tjetrës kokrrizë fqinje.

Formimi i monokristalit me tërheqje nga silicii shkrirë

Bërthama e kristalit (embrioni)

Sipërfaqja e lëngët - ngurtë

Silici i shkrirë

Nxehësit

a. b.

c. d.

Fig. 2.14 Skema e përfitimit të monokristalit masiv (a); orientimi i kokrrizave në monokristal (b);xehja e silicit (c); pajisja për përfitimin e monokristalit (d).

Faza e lëngët

Bërthama e kristalizimit

Faza e lëngët

Kristalet prej të cilave formohen kokërrizat

Kufijt e kokërrizës metalike

Kokërrizat metalike

Kufijt e kokërrizave

a. b. c. Fig. 2.15. Skema e kristalizimit të polikristalit (a), orientimi i kokrrizave të polikristalit, orientimi i

rrejtës së kokrrizave fqinje Madhësia e kokrrizës është karakteristikë metalografike e materialeve polikristalore. Materialet me kokrriza të imta (të vogla) zakonisht kanë veti të mira mekanike (qëndrueshmëri, fortësi, shtalbësi) se materialet me kokrriza të mëdha. Ndikimin e madhësiaë së kokrrizave në fortësinë hekurit të pastër mund ta vërejmë nga vlerat e dhëna në tabelën 2.1.

Tab.2.1 Numri i kokrrizave në 1 mm2 1 monokristal 2.5 33 111 641 1245 1855

Fortësia sipas Brinellit 65 77 86 90 93 98 100


2.8. SHTOJCË

PËRFITIMI I MONOKRISTALIT TË SILICIT

Furra për përfitimin e monokristalit të silicit

Disku i silicit

Lëvizja e bërthamës poshtë

Lëvizja e bërthamës lartë


HYRJE Diagramet e gjendjes paraqesin grafikisht varësinë e gjendjes fazore të lidhjeve nga temperatura dhe përqendrimi i komponentëve përbërës. Diagramet e gjendjes konstruktohen me ndihmën e lakoreve të ftohjes, të cilat fitohen gjatë analizës termike të procesit. Në varësi nga numri i komponentëve përbërës të cilët gjenden në lidhje kemi: diagrame të lidhjeve me dy komponentë (binarë), me tre komponentë (terciarë), me katër komponentë etj. Që të kuptohet më mirë ky lëmë është e nevojshme që të jepen edhe disa njohuri për termat, të cilat përdoren më së tepërmi, siç janë: 1. Sistem metalografik do të quajmë një masë të përcaktuar elementesh në gjendje të gaztë, të lëngët, të ngurtë dhe ndërmjetëse (brumtë, plazmatike) në temperaturë dhe shtypje të caktuar. Sistemi mund të jetë i thjeshtë kur përbëhet nga një element dhe i përbërë kur përbëhet nga më shumë elemente. 2. Komponent quhet pjesa përbërëse e pavarur e sistemit. Të tilla janë të gjitha elementet e lidhjes dhe po kështu komponimet kimike që formojnë ato, të cilat në mënyrë tërësore, hyjnë në marrëdhënie me elementet dhe formojnë lidhje të tipit të tretjes së ngurtë ose të përzierjes metalike. Kështu, në çeliqet e thjeshta, komponentë do të jenë hekuri dhe karboni, të cilët në të gjitha gjendjet që mund të realizohen me ndryshimin e temperaturës janë të pashmangshëm, pavarësisht nga roli që luajnë në këtë proces. 3. Fazë quhet pjesa përbërëse homogjene e sistemit, produkt i bashkëveprimit të komponentëve të tij, e përcaktuar fizikisht me sipërfaqe ndarëse në të gjitha nivelet e shfaqjes dhe zhvillimit të saj. Kështu, në një proces kristalizimi të një sistemi të dhënë, fazë do të konsideroheshin: kristalet e shfaqura (qoftë edhe në nivelin e qendrave të para kristalore) dhe masa e lëngët që është në proces shndërrimi. 4. Shkallë lirie quhet shkalla e pavarësisë së gjendjes fazore të sistemit metalografik nga ndikimi i faktorëve të brendshëm dhe të jashtëm ose aftësia e sistemit për të ruajtur gjendjen e tij fazore gjatë ndryshimit të faktorëve të ndryshëm në raporte të drejtpërdrejta e të veçanta me to.

3.1. LAKORJA E FTOHJES DHE E NXEHJES SË METALEVE DHE TË LIDHJEVE

Procesi i kristalizimit, përkatësisht kalimi prej gjendjes së lëngët në atë të ngurtë, mund të paraqitet grafikisht me ndihmën e lakoreve të ftohjes (fig. 3.1a). Kalimi prej gjendjes së ngurtë në gjendje të lëngët mund të paraqitet grafikisht përmes lakoreve të nxehjes (fig. 3.1b). Lakoret mund të vizatohen sipas të dhënave që fitohen me analizë termike, d.m.th. me matjen e temperaturës gjatë procesit të ftohjes, përkatësisht nxehjes në intervale të ndryshme të kohës. Nga figura 3.1a, mund të vërehet se gjatë ftohjes në temperaturë T1 në momentin t1 fillon procesi i kristalizimit. Temperatura mbetet konstante deri në ngurtësimin e plotë të lëngut, d.m.th. deri në momentin t2. Lakorja horizontale, përkatësisht temperatura konstante është rezultat i lirimit të nxehtësisë latente të kristalizimit. Pas momentit t2, temperatura e

gradualisht zvogëlohet deri në temperaturën normale. Temperatura T1 në të cilën kryhet procesi i kristalizimit, quhet temperaturë kritike (Tk). Në kushte reale praktike, temperatura e kristalizimit është diç më e vogël se temperatura kritike (Tk). Dallimi në mes të temperaturës së ftohjes teorike (T1) dhe reale (Tr) quhet shkalla e tejftohjes. Varet nga lloji i metalit, pastërtia e tij, shpejtësia e ftohjes, etj. Te disa metale pas tejftohjes së shpejtë, nxehtësia latente e kristalizimit lirohet aq vrullshëm, saqë temperatura reale e kristalizimit barazohet me temperaturën kritike.

Fig. 3.1. Lakoret e ftohjes (a) dhe të

nxehjes (b) për metal të pastër. Fig. 3.2. Lakorja e ftohjes për lidhje metalike.

Gjatë nxehjes së metalit fitohet lakorja e nxehjes (fig. 3.1b) që është identike me atë të ftohjes, por me kah të kundërt. Në momentin t1 dhe në temperaturën T1’ fillon shkrirja e metalit. Kjo temperaturë mbetet konstante deri në momentin t2, kur e tërë masa e ngurtë kalon në gjendje agregate të lëngët. Pikat kalimtare në të cilat ndodh kalimi prej gjendjes së lëngët në atë të ngurtë dhe anasjelltas, nuk paraqiten në temperaturë të njëjtë. Kjo dukuri është e njohur me emrin histerezë (vonesë) e transformimit. Për këtë arsye pikat kalimtare gjatë procesit të ftohjes dhe nxehjes shënohen me simbole të veçanta (arret ‐ ndalesë, refroidissement ‐ ftohje, chauffage ‐ nxehje). Trajtat e lakores së ftohjes te lidhjet e metaleve ndërron nga ajo e metalit të pastër. Varet nga tretshmëria e komponentëve përbërës të lidhjes dhe nga raporti i përzierjes së tyre. Lidhjet e metaleve, të cilat kanë tretshmëri të plotë (të dy komponentët treten plotësisht njëri në tjetrin), kalimin prej një gjendjeje në tjetrën e bëjnë në temperaturë konstante, d.m.th. si te metalet e pastra. Lidhjet e këtilla metalike quhen lidhje eutektike. Te lidhjet e tjera metalike, kalimi prej gjendjes së lëngët në atë të ngurtë nuk bëhet në temperaturë konstante, por në interval temperature T1‐T2 dhe interval kohe t2‐t1, (fig. 3.2). Ky ndryshim i temperaturës varet nga raporti i përzierjes së komponentëve dhe nga tretshmëria e tyre. Lakorja e paraqitur në figurën 3.2 i përgjigjet lidhjes të përbërë prej dy komponentëve. Lakorja e ftohjes së lidhjeve të përbëra prej tre komponentëve mund të paraqitet në hapësirë. Lakorja e nxehjes për lidhjeve është identike me lakoren e ftohjes, por në kah të kundërt.

33.. DDIIAAGGRRAAMMEETT EE EEKKUUIILLIIBBRRIITT ((GGJJEENNDDJJEESS))


Gjatë ftohjes apo nxehjes së metaleve në gjendje të ngurtë mund të ndodhë ndërrimi i rrjetës kristalore në varësi nga temperatura. Procesi i shndërrimit të njërës rrjetë në tjetrën quhet modifikim alotropik apo polimorfik. Modifikimet alotropike shënohen me shkronja greke α, β, γ e kështu me radhë. Alotropia ose polimorfia është dukuri mjaft e rëndësishme, sepse në të mbështetet i tërë procesi i përpunimit termik, kimiko ‐ termik dhe plastik i metaleve. Gjatë procesit të modifikimit alotropik, ndodh ndryshimi i vetive të metaleve (dendësia, përcjellshmëria elektrike e termike, vetitë mekanike, etj.).

3.2 KONSTRUKTIMI I DIAGRAMIT TË GJENDJES

Në diagramet e gjendjes, përmbajtja e lidhjes e shprehur në përqindje (%) regjistrohet në boshtin horizontal ‐ abshisë, ndërsa temperatura në atë vertikal ‐ ordinatë. Te lidhja që përbëhet prej dy komponentëve (A dhe B), pikat e skajshme paraqesin njëra 100% të komponentit A e tjetra 100% të komponentit B. Çdo pikë tjetër në mes të këtyre dyjave paraqet një lidhje të përbërë prej komponentëve A dhe B të shprehur në përqindje; ku çdoherë duhet të plotësohet kushti: A%+B%=100%. Në figurën vijuese (fig.3.3) pika C paraqet lidhjen që përmbanë 80% komponent A dhe 20% komponent B. Pika D paraqet lidhjen që përmbanë 40% komponent A dhe 60% komponent B.

Fig. 3.3. Përmbajtja e lidhjes.

Gjatë konstruktimit të diagrameve, përpos lakoreve të ftohjes për komponentët përbërës, vizatohen edhe lakoret e ftohjes së lidhjeve me përbërje të ndryshme (fig. 3.4). Në figurën 3.4 është paraqitur mënyra e konstruktimit të diagramit të gjendjes së lidhjeve që përbëhen prej komponenteve A dhe B. Kristalizimi i komponentit të pastër A kryhet në temperaturën konstante TA. Kristalizimi i komponentit të pastër B kryhet në temperaturën TB. Kristalizimi i lidhjes I (70%A+30%B), II (50%A+50%B) dhe III (20%A+80%B) bëhet në interval të caktuar të temperaturës dhe kohës.

Fig. 3.4. Konstruktimi i diagramit të gjendjes. Kristalizimi i lidhjes I, fillon në temperaturën T1 e përfundon në temperaturën T2. Ngjashëm kristalizojnë lidhjet II dhe III. Kristalizimi i lidhjes II, fillon në temperaturën T3 e përfundon në temperaturën T4. Kristalizimi i lidhjes III, fillon në temperaturën T5 e përfundon në temperaturën T6. Nëse në sistemin koordinativ përqendrimi ‐ temperatura, regjistrohen; përqendrimet e lidhjeve të cekura në abshisë, ndërsa temperaturat në ordinatë, atëherë prerja e drejtëzave horizontale dhe vertikale të tërhequra nga pikat e sistemit koordinativ do të përcaktojnë pikat karakteristike që paraqesin fillimin dhe mbarimin e kristalizimit. Bashkimi i këtyre pikave karakteristike të lidhjeve me ato të komponentëve të pastra A dhe B paraqet diagramin e gjendjes së lidhjes me dy komponentë A dhe B. Në këtë diagram lakorja TA, T1, T3, T5 dhe TB paraqet fillimin e kristalizimit dhe quhet likuidus. Lakorja TA, T2, T4, T6 dhe TB paraqet përfundimin e kristalizimit dhe quhet solidus. Të gjitha lidhjet A+B që ndodhen mbi lakoren likuidus janë në gjendje të lëngët, ndërsa ato nën lakoren solidus në gjendje të ngurtë. Në hapësirën në mes lakoreve likuidus dhe solidus materiali ndodhet në gjendje të brumtë që ka përzierje të lëngut dhe të kristaleve.

3.3. RREGULLA E FAZAVE (GIBBSIT) Ndryshimi i energjisë së lirë të gjendjeve agregate të lidhjeve metalike sipas ndryshimit të temperaturës, vendosja e raporteve cilësore të produkteve që shfaqen me gjendjen matricore fillestare, sipas kushteve të ekuilibrit, tregon se në tërësi vetë ndryshimi i gjendjes agregate ka karakter të varur nga përbërja (përqindja e elementeve) e lidhjes metalike dhe temperatura përkatëse si tregues i vetëm energjetik. Kështu p.sh. në lidhjet hekur‐karbon, ndryshimi i përbërjes vetëm me 0,1% karbon (nga 0,75%C në 0,85%C) në kushtet e temperaturës së mjedisit sjell ndryshimin e gjendjes fazore: nga ferrit‐perlite në perlito‐çimentite. Kurse në


temperatura të larta, të rendit 1400OC, ndryshimet shumë të vogla të përqindjes së karbonit shkaktojnë ndryshimin e gjendjes tërësore të lidhjeve nga e ngurta në të lëngët dhe anasjelltas. Për vlerësimin e kushteve kufitare të këtyre ndryshimeve, kërkohet vendosja e një lidhjeje analitike ndërmjet parametrave të gjendjes dhe vetë gjendjes agregate të lidhjes; lidhje që do të ndërtohej në mbi bazë të kuptimit funksional të gjendjes në raport me parametrat e brendshëm cilësor (të përbërjes) dhe me parametrat e jashtëm (temperaturë dhe shtypje). Me ndryshimin e cilitdo nga faktorët (kushtet) e jashtëm prishet ekuilibri i lidhjes. Për ta përcaktuar këtë sistem duhet të kemi aq ekuacione sa edhe faktorë influencues. Në rastin kur numri i ekuacioneve është më i vogël se numri i faktorëve influencues, sistemi metalografik lejon aq variacione sa mungojnë ekuacione. Le të marrim numrin e variacioneve (V), numrin e faktorëve influencues (P) dhe numrin e ekuacioneve (J). Gjithashtu merren edhe faktorët e jashtëm influencues (u) siç janë: temperatura, shtypja, fusha magnetike, fusha elektrike, ndriçimi, etj. Në çdo fazë me (k) komponente mund të ketë (k‐1) kombinacione, kurse në shumë faza (f), do të ketë f⋅(k‐1) kombinacione. Numri i faktorëve influencues bashkë me faktorët e jashtëm do të jetë:

P= f⋅(k‐1) + u Nëse ndikon vetë temperatura, atëherë merret u=1, andaj numrii faktorëve influencues do të jetë P= f⋅(k‐1) + 1.

Numri i ekuacioneve të pavarura për (f) faza, do të jetë (f‐1), kurse për k komponente do të jetë I = k⋅ (f‐1).

Numri i variacioneve do të jetë V=P‐J= f⋅(k‐1) + 1‐ k⋅ (f‐1)= k + 1‐f Në rastet kur duhet të përfillur edhe presioni përveç temperaturës, atëherë u=2 dhe rregulla e Gibbsit e ka formën: V= k + 2 ‐ f Nga shprehja shihet se (V) paraqet gradën e lirisë së sistemit. Sa për ilustrim përdorim analizën e sistemit (fig.3.5)

Pikat C dhe D • k=2 (dy komponente; A dhe B); • f=1 (faza e lëngët (pika C) ose e ngurtë (pika (D)): • V=k+1‐f = 2+1‐1=2 • Sistemi ka dy gradë lirie; të temperaturës dhe koncentrimit)

Pika E

• k=2 (dy komponente; A dhe B); f=2 (faza e lëngët dhe e ngurtë): • V=k+1‐f = 2+1‐2=1 • Sistemi ka një gradë lirie, andaj për ruajtjen e ekuilibrit mund të ndryshojmë ose

temperatureën ose koncentrimin).

Pikat L dhe S • k=2 (dy komponente; A dhe B); f=3 (faza e lëngët, ose e lëngët dhe e ngurtë dhe vetëm e

ngurtë):

• V=k+1‐f = 2+1‐3=0 • Sistemi nuk ka gradë lirie; pra nuk duhet ndryshuar as temperaturën as koncentrimin.

Me anë të rregullit të fazave mund të shpjegojmë më mirë lakoren e ftohjes së lidhjeve me transformimet përkatëse. Marrim lidhjen me komponentët A dhe B që midis tyre formojnë tretje (fig.3.5.).

Tem

pera

tura

[C

]o

Koha

T1

Lëng

Lëng + Kristale

Kristale

T2

1

2

Fig.3.5. Diagrami i lidhjes me dy komponente dhe lakorja e ftohjes

Në temperaturën t komponentët treten plotësisht njëra me tjetrën në gjendje të lëngët. Kemi dy gradë lirie (V=2), d,m,th. Gjendja mbetet e lëngët edhe pse ndryshon temperatura ose koncentrimi. Lakorja e ftohjes varet vetëm nga shkalla e transmetimit të nxehtësisë me ambientin. Elementet kanë formuar një fazë homogjene. Në temperaturën t1 fillon procesi i kristalizimit d.m.th. kemi dy faza (lëng dhe kristale, f=2). Numri i gradëve të lirisë është 1 (V=1), d.m.th. se sistemi është i lirë vetëm për nga temperatura dhe jo kah koncentrimi (ndërtimi cilësor). Temperatura do të ulet, por ndërtimi cilësor mbetet i njëjtë dhe mund të konkludohet se “temperatura e fillimit të procesit të kristalizimit për një ndërtim cilësor të caktuar (koncentrimi A+B) në të gjitha kushtet është rigorozisht e përcaktuar”. Kur mbaron procesi i kristalizimit (t2), sistemi prapë fiton dy gradë lirie (V=2) dhe lakorja e ftohjes prapë do të varet nga shkalla e transmetimit të nxehtësisë në ambient.

3.4. RREGULLA E LEVËS - SEGMENTIT Vlerësimi cilësor i fazave që marrin pjesë në procesin e shndërrimit fazor merr zgjidhje të drejtpërdrejtë nga diagrami i gjendjes dhe nga konsideratat që u dhanë për procesin e kristalizimit të lidhjeve metalike. Tani më është e ditur se kokrrizat kristalore bëhen të qëndrueshme dhe për pasojë përcaktojnë dinamikën e procesit të kristalizimit vetëm atëherë kur përbërja e tyre kimike është e përcaktuar. Kjo marrëdhënie e kushtëzuar na mëson se në një temperaturë të çfarëdoshme gjatë zhvillimit të procesit të kristalizimit do të jenë të qëndrueshme ato kokrriza kristalore që në çfarëdo nivel zhvillimi që të kanë ndërtimin cilësor sipas asaj lidhjeje që në temperaturën e referuar të ketë mbaruar procesi i kristalizimit. Ajo është lidhja e vetme e sistemit që në atë temperaturë


përfundon kristalizimin dhe siguron qëndrueshmërinë termodinamike të kokrrizave kristalore. Prandaj ndërtimi i cilësor i fazës së ngurtë që shfaqet në temperaturën t1 deri në kufijtë e një qendre kristalore e të një celule do të jenë sipas lidhjes I, pozicioni i së cilës përcaktohet grafikisht nga pika 1 e prerjes së horizontales së temperaturës t1 me lakoren solides. Lidhja I e ka temperaturën t1 të fillimit të kristalizimit të lidhjes I (Shih fig. 3.6.).

Fig. 3.6. Skema e rregullës së levës

Pra, kristalet e tretjes së ngurtë që shfaqen në temperaturë t1 ose kanë m % element A dhe n% element B ose janë të paqëndrueshme. Në përputhje me parimin e përmendur, me uljen e temperaturës gjatë së cilës thellohet procesi i kristalizimit, ndërtimi cilësor ose përqendrimi i fazës së ngurtë ndryshon vazhdimisht sipas harkut të lakores likuidus. Kështu në temperaturën tx në intervalin t1÷t2, për lidhjen I faza e ngurtë e ka përqendrimin sipas pikës i, kurse faza e lëngët sipas pikës k. Kjo do të thotë se përqindja e elementeve është: Nëse lidhja “I” përmban: a% element A dhe b% element B, atëherë në temperaturën t1 do të ketë kristale me m% element A dhe n% element B.

Në një celulë të kristalit kemi atomet e elementit A dhe B sipas marrëdhënies nm

BA

=

Në temperaturën tx; t2<tx<t1 kemi fazë të ngurtë me ndërtim cilësor sipas pikës (i), d.m.th. kemi kristale që kanë p% element A dhe q% element B dhe fazë të lëngët me koncentrim sipas pikës (k) në lakoren likuidus që ka r% element A dhe s% element B. Kur masa e lidhjes që analizohet pranohet si njësi, pavarësisht nga sasia në peshë ose në vëllim, atëherë nga ana sasiore në temperaturën e ndërmjetme tx kemi: x ‐ pjesë në peshë ose në vëllim të kristalizuar (sasia e kristaleve) 1‐x – pjesë në gjendje të lëngët (sasia e lëngut) Mbi këtë bazë, në raport me dy elementet përkatëse me segmentet mund të shkruajmë :

p⋅x = r⋅(1‐x) = a⋅1 , raporti për elementin A q⋅x = s⋅(1‐x) = b⋅1, raporti për elementin B

Nga raporti për element B kemi: q⋅x+s(1‐x)=b⋅1 q=b+c; s=b‐d

(b+c)⋅x+(b‐d)⋅(1‐x)=b b⋅x+c⋅x+b‐b⋅x‐d+d⋅x=d

x⋅(c+d)=d

dcdx+

= ….kristalet

dcc

dcddc

dcdx

+=

+−+

=+

−=− 11 …..lëngu

ose

LK

cd

xx

==−1

K‐sasia e kristaleve dhe L‐ sasia e lëngut

Atëherë, në një proces kristalizimi, raporti sasior i fazës kristalore me fazën e lëngët në çdo nivel temperature, përcaktohet nga raporti i segmenteve që ndan lidhja në studim, në horizontalen e temperaturës që përfshihet brenda brenda lakoreve likuidus dhe solides. Po t’i referohemi grafikëve të përqendrimit të fazave duket se përcaktueshmëria është në përpjesëtim të kundërt me raportin e segmenteve dhe në këtë përcakton anën sasiore të proceseve të kristalizimit njihet me emrin rregulli i levës ose rregulli i segmenteve. Sipas rregullit të levës për çdo diagram gjendjeje mund të bëhet vlerësimi i saktë i përqindjes së fazave duke shtruar sistemin e formës së përgjithshme:

dc

KL=

K+L=100 % Segmentet maten drejtpërdrejti në diagram dhe veprohet me vlerat e tyre algjebrike ose merren sipas përqindjes së njërit nga elementet, duke lexuar drejtpërdrejt në abshisën e diagramit.

3.5. DIAGRAMI I GJENDJES PËR LIDHJET ME TRETSHMËRI TË PLOTË NË GJENDJE TË LËNGËT DHE TË NGURTË

Këtë sistem lidhjesh e fitojmë nga elementet me tipa të njëjtë rrjete kristalore, me parametra të përafërt, me madhësi atomike të përafërta etj. (nikel‐bakër (Ni‐Cu), ari‐argjend (Au‐Ag), palad‐argjend (Pd‐Ag), bakër‐palad (Cu‐Pd), nikel‐ari (Ni‐Au), bakër‐ari (Cu‐Au) etj.). Për të treguar procesin e ngurtësimit dhe të ndryshimeve që ndodhin gjatë këtij procesi, do të analizohet lidhja nikel‐bakër (Ni‐Cu) (fig. 3.7).


Fig. 3.7. Diagrami i gjendjes për lidhjet Ni-Cu. Bakri dhe nikeli kanë tretshmëri të plotë në gjendje të lëngët dhe të ngurtë. Formojnë një

varg lidhjesh të tretësirave të ngurta. Temperatura e shkrirjes së bakrit është 1083oC, ndërsa e nikelit 1452oC. Nëse analizohet lidhja I (60%Ni+40%Cu), mund të vërehet se në pikën 1 e tërë masa ndodhet në gjendje të lëngët. Kristalizimi i lidhjes I fillon në pikën 2. Përmbajtja e kristaleve mund të lexohet nëse tërhiqet vija horizontale deri te lakorja solidus (pika 3). Me uljen e mëtejme të temperaturës (pika 4), ndryshon përmbajtja e kristaleve, e cila mund të lexohet në pikën 5. Përmbajtja e lëngut (materialit të shkrirë) mund të lexohet në pikën 6. Në pikën 7 përfundon kristalizimi dhe e tërë masa kalon në gjendje të ngurtë. Struktura e lidhjes së këtillë përbëhet prej kristaleve të njëjta. Të gjitha lidhjet e formuara në sistemin Ni‐Cu kanë qëndrueshmëri dhe fortësi më të madhe se sa komponentët përbërës. Lidhjet e këtilla kanë plasticitet më të lartë, kështu që lehtë përpunohen me deformim plastik. Lidhjet Ni‐Cu kanë edhe veti të mira elektrike, për këtë arsye përdoren shumë në elektronikë. Varësisht nga përmbajtja (koncentrimi) e elementeve të lidhjes fitohen strutura me përzierje të atomeve të komponenteve (shiqo figurën 3.8).

Tek elementet me rrjetë kristalore të ndryshme, si dhe me parametra të ndryshëm, nuk mund të kemi tretshmëri të plotë midis komponentëve, por në shumë raste tretshmëri të pjesshme apo të kufizuar. Edhe këtu fitojmë kristale të përziera, por vetëm për disa përqendrime kufitare. Në mes të diagramit të ekuilibrit tretja është e kufizuar, kështu që fitohen lidhjet e tipit përzierje mekanike.

Lidhjet metalike me tretshmëri të plotë në gjendje të lëngët dhe tretshmëri të kufizuar në gjendje të ngurtë formojnë dy lloje diagramesh të gjendjes: diagrami i gjendjes me transformim eutektik dhe diagrami i gjendjes me transformim peritektik.

1010

0

TB

0%A20

2030

3040

405050

6060

7070

Përqendrimi [%]

Tem

pera

tura

[o C

] Faza e lëngët

Faza e ngurtë

Faza e lëngët dhe e ngurtë (L+ )α

8080

9090

100%B100

TA

100%A 100%B50%A+50%B

L

S

(L)

( )α

Fig. 3.8. Diagrami i gjendjes për lidhjet me tretshmëri të plotë në gjendje të lëngët dhe tretshmëri të kufizuar në gjendje të ngurtë

3.6. DIAGRAMI I GJENDJES PËR LIDHJET ME TRETSHMËRI TË PLOTË NË GJENDJE TË LËNGËT DHE TRETSHMËRI TË KUFIZUR NË GJENDJE, TË NGURTË TË CILAT FORMOJNË EUTEKTIKUM

Këso lloj lidhjesh formojnë çiftat e elementeve: plumb‐bismut (Pb‐Bi), plumb‐kallaj (Pb‐Sn), kallaj‐kadmium (Sn‐Cd), bakër‐argjend (Cu‐Ag), kadmium‐plumb (Cd‐Pb) etj., që kanë rrjeta kristalore të tipave të ndryshëm. Një diagram i tillë është paraqitur në figurën 3.9. Mbi vijën likuidus CED ekziston vetëm faza e lëngët. Nën atë solidus, faza e ngurtë. Në hapësirën në mes vijës likuidus dhe solidus ekzistojnë dy faza: kristalet e tretësirës së ngurtë (α) së bashku me lëngun (L) dhe kristalet e tretësirës së ngurtë (β) së bashku me lëngun (L).


Tem

pera

tura

[o C

]

1010

0A

C

E

H J

F G

D

B0

2020

3030

4040

5050

6060

7070Përqendrimi [%]

70%

A+3

0%B

100%

A

100%

B

40%

A+6

0%B

20%

A+8

0%B

Faza e lëngët

Faza e ngurtë

Koha 8080

9090

100100

TA

1

23 4

7 85

6

To I II

α+L

β+L β

α+β

α

Fig. 3.9. Diagrami i gjendjes për lidhjet me eutektikum.

Lidhja që i përgjigjet pikës E (për rastin e treguar në figurë 40%A+60%B) kristalizon në temperaturë konstante, ngjashëm si te metalet e pastra dhe njëherësh formohen kristalet e tretësirës së ngurtë α dhe β. Lidhja e këtillë quhet lidhje eutektike, ndërsa transformimi quhet transformim eutektik, (nga greqishtja “eu” ‐ mirë dhe “tehtein” ‐ ndërtuar, pra lidhje e ndërtuar mirë). Lidhja e cila ka përqendrim më të vogël se përqendrimi i pikës E quhet lidhje paraeutektike, ajo që ka përqendrim sipas pikës E quhet lidhje eutektike, ndërsa lidhja që ka përqendrim më të madh se pika E quhet, lidhje paseutektike. Lëngu me përmbajtje eutektike në temperaturë konstante eutektike, kristalizon duke formuar tretësirën e ngurtë α dhe β. Duke e analizuar lidhjen paraeutektike I (70%A+30%B), vërehet se në temperaturën To e tërë masa ndodhet në gjendje të lëngët. Lindja e kristaleve të para α, fillon në pikën 1. Me ftohjen e mëtejme, rritet përmbajtja e kristaleve α në tretësirë (pika 2). Përmbajtja e kristaleve dhe e lëngut mund të lexohet nëse tërhiqet vija horizontale deri në pikën 3, përkatësisht 4. Vijat vertikale të tërhequra nga këto pika paraqesin përmbajtjen e kristaleve dhe të lëngut. Në temperaturën eutektike (pika 5) përmbajtja e kristaleve α arrin vlerën kufitare (pika F), ndërsa faza e lëngut arrin përmbajtjen eutektike (pika E). Nën temperaturën eutektike (pika 6), lidhja I përbëhet prej kristaleve α dhe β, përmbajtja e të cilave lexohet në pikën 7, përkatësisht 8 dhe nga përzierja eutektike E (α+β). Varësisht nga përmbajtja (koncentrimi) e elementeve të lidhjes fitohen strutura me përzierje të atomeve të komponenteve (shiqo figurën 3.10).

α’ β’EE E

α β

Lidhja eutektike

Lidhja paseutektike

Lidhja paraeutektike

1010

0

EF G

0%A20

2030

3040

405050

6060

7070

Faza e lëngët

Eute

ktik

8080

9090

100%B100

TA

L+αL+β

β

α+β

TB

α

E ’+α E+β’

Tem

pera

tura

Rrjeta kristalore e kristaleve të përziera α

Atomet e komponentës B

Atomet e komponentës A

Atomet e komponentës A

Atomet e komponentës B

Rrjeta kristalore e kristaleve të përziera β

Fig. 3.10. Diagrami i gjendjes për lidhjet me eutektikum dhe strukturat.

3.7. DIAGRAMI I GJENDJES PËR LIDHJET ME TRETSHMËRI TË PLOTË NË GJENDJE TË LËNGËT NDËRSA TË PATRETSHME NË GJENDJE TË NGURTË, TË CILAT FORMOJNË EUTEKTIKUM (PËRZIERJET MEKANIKE)

Lidhjet e tipit përzierje mekanike, kanë tretshmëri të plotë të komponentëve përbërës në gjendje të lëngët, ndërsa në gjendje të ngurtë nuk treten fare (fig.3.11.).

Tem

pera

tura

[o C

]

1010

0

TE

E+α

E

0%A20

2030

3040

405050

6060

7070

Përqendrimi [%]

Faza e lëngët

8080

9090

100%B100

E+β

L+α L+β

TA TB

α β

Eute

ktik

Fig.3.11


Këso lloj lidhjesh formojnë çiftat e elementeve: plumb‐antimon (Pb‐Sb), alumin‐silic (Al‐Si), bakër‐bismut (Cu‐Bi), kadmium‐zink (Cd‐Zn) etj. Në figurën 3.12 është paraqitur diagrami i gjendjes për lidhjen zink‐kadmium (Zn‐Cd).

Fig. 3.12. Diagrami i gjendjes për lidhjen zink-kadmium (Zn-Cd). Komponimet e lidhjeve të këtilla, në gjendje të lëngët treten plotësisht, ndërsa në gjendje të ngurtë nuk treten fare. Zinku kristalizohet, përkatësisht ngurtësohet në temperaturë 424oC (pika A), kurse kadmiumi në 324oC (pika D). Për të analizuar këtë diagram do të marrim tri lidhje karakteristike dhe atë: lidhjen eutektike E, lidhjen paraeutektike I, dhe lidhjen paseutektike II.

Lidhja eutektike E përbëhet prej 82%Cd dhe 18%Zn. Kristalizon në temperaturë 266oC, që është më e ulët se sa temperatura e kristalizimit të elementeve përbërëse. Struktura e kësaj lidhjeje përbëhet prej kristaleve të pastra të kadmiumit dhe të zinkut. Lidhja ka strukturë kokërrimët, andaj ka edhe veti të mira mekanike.

Lidhja paraeutektike I përbëhet prej 65%Cd dhe 35%Zn. Kristalizimi i kësaj lidhjeje fillon në temperaturën 300oC, dhe lindja e kristaleve të pastra të zinkut vazhdon deri në temperaturën eutektike 266oC. Këto kristale janë kokërrmëdha, sepse përreth tyre ende ka sasi të konsiderueshme të masës së lëngët, prandaj kanë ende mundësi të rriten. Sasia e zinkut në masën e lëngët zvogëlohet me kalim të kohës. Në temperaturën eutektike lëngu do të ketë përqendrim eutektik. Lëngu i tillë kristalizohet në temperaturë konstante, dhe prej tij do të lindin kristalet e pastra dhe të imëta të zinkut dhe të kadmiumit. Nëse masa e ngurtësuar shikohet me mikroskop, atëherë do të vërejmë se struktura e kësaj lidhjeje përbëhet nga kristalet e mëdha të zinkut, përreth të cilave janë të radhitura kristalet e pastra dhe të imëta eutektike që përbëhen nga zinku dhe

kadmiumi. Lidhja paraeutektike ka qëndrueshmëri dhe fortësi më të ulët, ndërsa plasticitet më të lartë se lidhja eutektike.

Lidhja paseutektike II përbëhet prej 90%Cd dhe 10%Zn. Kristalizimi fillon në temperaturën 290oC. Nga masa e lëngët lindin kristalet e kadmiumit, të cilat rriten deri sa të arrihet temperatura eutektike. Gjatë kësaj kohe, përqendrimi i lëngut ndryshon dhe zvogëlohet sasia e elementeve që kristalizohen, përkatësisht zvogëlohet sasia e kadmiumit. Kur lëngu arrin temperaturën eutektike, ai qëndron për një kohë të caktuar në temperaturë konstante dhe prej tij drejtpërdrejt do të lindin kristalet e pastra dhe të imëta të zinkut dhe të kadmiumit. Struktura e kësaj lidhjeje përbëhet nga kristalet e mëdha të kadmiumit përreth të cilave janë të radhitur kristalet e pastra dhe të imëta eutektike që përbëhen nga zinku dhe kadmiumi.

3.8. DIAGRAMI I GJENDJES PËR LIDHJET ME TRETSHMËRI TË PLOTË NË GJENDJE TË LËNGËT DHE TRETSHMËRI TË KUFIZUAR NË GJENDJE TË NGURTË, TË CILAT FORMOJNË PERITEKTIKUM

Këso lloj lidhjesh formojnë çiftat e elementeve: hekuri delta‐nikeli (Feδ‐Ni), hekuri delta‐platini (Feδ‐Pt), hekuri delta‐kobalti gama (Feδ‐Coγ), platini‐argjendi (Pt‐Ag), etj. Në figurën 3.13, është treguar diagrami i gjendjes për lidhjet që formojnë peritektikum. Lakorja ABC paraqet likuidusin, ndërsa lakorja ADPC solidusin. Vetë diagrami i gjendjes duket si dy diagrame me tretshmëri të plotë, të prerë ashtu që njërit i mungon pjesa e poshtme e tjetrit pjesa e epërme. Në fushën e kufizuar me pikat ABDA gjatë procesit të kristalizimit lindin kristalet e ngurta të elementit A që i shënojmë me α, ndërsa në fushën e kufizuar me pikat BCPB gjatë procesit të kristalizimit lindin kristalet e ngurta të elementit B që i shënojmë me β. Pika P është pikë karakteristike e këtij diagrami, sepse paraqet pikën në të cilën zhvillohet reaksioni peritektik. Temperatura në të cilën ndodhet pika peritektike P quhet temperaturë peritektike.

Fig. 3.13. Diagrami i gjendjes për lidhjet që formojnë peritektikum.


Varësisht nga përmbajtja (koncentrimi) e elementeve të lidhjes fitohen strutura me përzierje të atomeve të komponenteve (shiqo figurën 3.14).

a- Diagrami i lidhjes peritektike Argjend-Platin (Ag-Pt)

b- Kristalizimi peritektik

Fig. 3.14. Diagrami i gjendjes për lidhjet me peritektikum dhe strukturat.

3.9. DIAGRAMET E GJENDJES PËR LIDHJET QË FORMOJNË KOMPONIME KIMIKE

Gjatë përfitimit të lidhjeve të ndryshme mund të ndodhë që metalet të formojnë komponime kimike. Këto komponime kimike mund të jenë shumë të qëndrueshme. Diagramet e gjendjes për lidhjet, të cilat formojnë komponime kimike janë më të ndërlikuara. Njëri nga këto diagrame mund të jetë i përbërë prej dy ose më shumë diagramesh të lidhjeve që janë përmendur më parë (fig. 3.15.).

Komponenti A dhe B formojnë komponim kimik AmBn. Ky komponim kimik nga temperatura e shfaqjes (kjo temperaturë është e caktuar dhe konstante) deri në temperaturën e ambientit nuk mund të ndryshojë, prandaj paraqitet grafikisht me vijën M‐AmBn. Ky diagram mund të ndahet në dy diagrame të thjeshta. Diagrami i parë ka pikën eutektike E1 dhe fitohet me përzierjen e kristaleve të metalit A dhe kristaleve të komponimeve kimike AmBn. Diagrami i

dytë ka pikën eutektike E2 dhe fitohet me përzierjen e kristaleve të komponimeve kimike AmBn dhe kristaleve të metalit B.

Linja vertikale që përfaqëson grafikisht shfaqjen e kompozimit e ndan sistemin në dy nënsisteme, që trajtohen në mënyrë të pavarur. Kështu në rastin tonë kemi dy nënsisteme të përzierjeve mekanike që mund të trajtohen në mënyrë të pavarur, e konkretisht nënsistemet A‐AmBn dhe AmBn‐B. Analiza e mëtejme e diagramit bëhet në mënyrë analoge si në diagramet e mëparshme.

Tem

pera

tura

[C

]o

1010

0

E2

E1

020

2030

3040

405050

6060

7070

Përqendrimi [%]

Faza e lëngët

8080

9090

100100

α+L

β+L

α

β

Am

Bn+

L

AmBn+L

AmBn+E1 Am

Bn+

E 2

β+E

2

α+E1

AmBn

M

Fig. 3.15. Diagrami i gjendjes për lidhjet që formojnë komponime kimike.


3.10. LIDHJET ME TRI KOMPONENTE

Siç është cek më parë, shumica e lidhjeve teknike përbëjnë më tepër se dy elemente,

prandaj shtrohet pyetja se si duhet të paraqitet procesi i kristalizimit të lidhjeve me shumë komponente.

Për vizatimin e diagrameve dyshe (binare) ka qenë i nevojshëm sistemi koordinativ në rrafsh, ku në abshisë është paraqitur koncentrimi i komponenteve në përqindje, kurse në ordinatë temperatura.

Për konstruktimin e ndonjë sistemi me tri komponente duhet sistemi koordinativ hapësiror XYZ, ku në boshtin X tregohet përbërja e elementit B, në boshtin Y përbërja e elementit C dhe në boshtin Z temperatura.

Për paraqitje grafike të lidhjeve me tri komponente, ku njëra komponentë (zakonisht komponenta A) ka sasi të madhe, ndërsa dy komponentet e tjera B dhe C janë në sasi relatvisht të vogël mund të paraqiten me ndihmën e koordinatave kënddrejta (fig.3.16).

L1: 95,5%A+0,5%B+4,0%C, L2: 92%A+2,0%B+6,0%C, L3: 96,5%A+1,5%B+2,0%C.

Fig.3.16. Paraqitja grafike e lidhjeve me tri komponente në koordinata kënddrejta. Elementit kryesor lidhës i përgjigjen koordinatat (0,0), që do të thotë këndi i majtë i

poshtëm. Në boshtin AB paraqiten lidhjet dyshe në mes A dhe B, kurse në boshtin AC lidhjet dyshe në mes A dhe C.

Që të paraqitet në diagram përbërja L1:95,5%A+0,5%B+4,0%C, duhet të fillojmë nga pika fillestare A për 0,5 njësi në drejtim të boshtit AB (segmenti b), e pastaj 4,0 njësi në drejtim të boshtit AC (segmenti c). Në këtë rast fitohet pika L1, e cila paraqet lidhjen me përmbajtje të dhënë.

Në mënyrë të ngjashme fitohet përbërja e pikës L2: 92%A+2,0%B+6,0%C dhe e pikës L3: 96,5%A+1,5%B+2,0%C.

Nëse kërkohet përshkrimi i një fushe më të gjerë përbërjeje (koncentrimi) apo të tërë sistemit me tri komponente më së tepërmi përdoren koordinatat në trajtë trekëndëshi (fig.3.17). Rrafshi i përbërjes përbëhet nga një trekëndësh barabrinjës ABC, 3 brinjët e të cilit janë të ndara në 100 pjesë. Pikat në kulmet e trekëndëshit paraqesin elementet e pastra A, B dhe C, kurse 3 brinjët e trekëndëshit u përgjigjen tri sistemeve dyshe AB, BC dhe CA. Çdo pikë në brendi të rrafshit të trekëndëshit paraqet përbërjen e një lidhje me tri komponentë.

L1: 45%A+15%B+40%C=100% L2: 75%A +25%C, L3: 50%A+25%B+25%C, L4: 25%A+50%B+25%C, L5: 75%B+25%C. L6: 60%A +40%C, L7: 45%A+25%B+30%C, L8: 30%A+50%B+20%C, L9: 15%A+75%B+10%C. L10: 30%A+10%B+60%C L11: 5%A+20%B+75%C

Fig.3.17. Përbërja e lidhjeve në çdo pikë të rrafshit përcaktohet në këtë mënyrë: Që të përcaktohet përbërja e pikës L1 (figura 3.17) duhet që nëpër të të tërhiqen 3 drejtëza I, II dhe III, secila paralele me njërën brinjë të trekëndëshit. Drejtëza I që është paralele me brinjën BC të trekëndëshit, e pret boshtin CA në largësinë a=45%A. Drejtëza II që është paralele me brinjën CA e pret boshtin CB në largësinë b=15%B. Drejtëza III që është paralele me brinjën AB e pret boshtin CC në largësi c=40% C. Prandaj pikës L1 i përgjigjet përbërja 45%A+15%B+40%C=100% lidhje. Lidhjet që kanë përbërje të tillë dhe që gjenden në një drejtzë paralele me njërën nga brinjët e trekëndëshit, kanë përbërje të njëjtë të elementit që gjendet në në anën e kundërt të brinjës. Lidhjet L2, L3, L4 dhe L5 janë në të njëjtën drejtzë YZ, që është paralele me brinjën AB. Kjo do të thotë se përbërja C e të gjitha këtyre lidhjeve duhet të jetë e njëjtë. Përbërja e këtyre 4 lidhjeve është:

L2: 75%A +25%C, L3: 50%A + 25%B + 25%C, L4: 25%A + 50%B + 25%C, L5: 75%B + 25%C.

Siç po shihet përbërja e komponentës C në të gjitha lidhjet është 25%.


Lidhjet që kanë përbërje të tillë që gjenden në ndonjë drejtzë që kalon nëpër njërin nga kulmet e trekëndëshit kanë çdoherë raport konstant të komponenteve përkatëse. P.sh., lidhjet L6, L7, L8 dhe L9 gjenden në drejtzën XB që kalon nëpër kulmin B. Kjo do të thotë se raporti A/C i këtyre lidhjeve duhet të jetë konstant. Përbërja e këtyre lidhjeve është:

L6: 60%A + 40%C, L7: 45%A + 25%B + 30%C, L8: 30%A + 50%B + 20%C, L9: 15%A + 75%B + 10%C.

Përmbajtja e elementit B në këto lidhje është e ndryshueshme. Raporti në mes elementeve A dhe C është konstant.

C%A%

23

C%10A%15

C%20A%30

C%30A%45

C%40A%60

====

Nëse nga dy përzierje ose lidhje me përbërje të ndryshme duhet të fitohet përzierja ose lidhja e tretë, atëherë përbërja rezultuese e saj çdoherë shtrihet në drejtzën që i lidhë pikat e përzierjeve ose pikat e lidhjeve fillestare. P.sh. nëse shkrihen së bashku 30g të lidhjes L10 që ka 30%A+10%B+60%C dhe 70% të lidhjes L11 që ka 5%A+20%B+75%C, do të fitohet lidhja L12 e cila gjendet në drejtzën që lidhë pikat L10 dhe L11, sepse

30⋅0,30 + 70⋅0,05 = 12,5%A; 30⋅0,10 + 70⋅0,20 = 17%B dhe 30⋅0,60 + 70⋅0,75 = 70,5%C.

Përbërja rezultuese e përzierjes ose lidhjes mund të përcaktohet edhe grafikisht, sepse pika L12 duhet ta ndanë drejtëzën L10‐L11 sipas raportit të zhdrejtë të pjesëmarrjes sasiore të pikave L10 dhe L11, që për rastin tonë do të jetë 70:30. NDËRTIMI I DIAGRAMIT TË LIDHJEVE ME TRI KOMPONENTE Për ndërtimin e diagramit së pari vendoset në bazë trekëndëshi barabrinjës i përqendrimeve ABC. Sipas tre kulmeve të trekëndëshit, që përfaqësojnë polet e përqendrimeve 100% të tri elementeve, ngrihen pingulet e temperaturave dhe vendosen temperaturat përkatësie të kristalizimit të elementeve të pastra A, B dhe C (fig.3.18.). Diagrami hapësinor i lidhjeve me tri komponente është paraqitur në figurën 3.19.

Forma e zhvilluar në rrafsh e diagramit me tri komponente

Fig.3.18. Ndërtimi i diagramit të lidhjeve me tri komponente (Bi, Pb,Sn).

Fig. 3.19. Diagrami hapësinor i lidhjeve me tri komponente


4.1. HYRJE DISA TË DHËNA PËR METALURGJINË NXJERRËSE

Në këtë kapitull do të analizohen dukuritë, mekanizmat dhe problemet që lindin gjatë ngurtësimit të metaleve, pasi siç dihet proçeset kryesore që ndiqen për prodhimin e tyre, nisin atëherë kur metalet janë të shkrirë. Për të kuptuar më mirë problemet që mund të lindin gjatë ngurtësimit, është mirë të parathuhet diçka mbi prodhimin e metaleve duke u nisur nga lëndet e para të tyre.

4.2 NXJERRJA E METALEVE Me shprehjen skema e përpunimit kuptohet një seri proçesesh teknologjike, racionale e të koordinuar, që bëjnë të mundur transformimin e një ose më shumë materialesh bazë në prodhime gjysemë të gatshëm, ose të gatshëm. Lëndët e para që shfrytëzohen për prodhimin e metaleve u përkasin pak a shumë dy tipeve: mineralet e tyre dhe lëndët e para të dorës së dytë (ku bëjnë pjesë mbeturina metalike ose nënprodhime nga disa përpunime). Kjo ndodh sepse në natyrë metalet në gjendje natyrore janë të pakta si në numër ashtu dhe në sasi, si psh. platini, ari, argjendi. Për këto metale energjia e lirë e formimit të mineralit është negative. Në të gjitha rastet e tjera komponimet janë më të kombinuara, ndaj janë më të qëndrueshëm se metali i thjeshtë (ΔG>0) prandaj prishja e një ekuilibri të tillë kërkon shpenzim energjie nga jashtë (shih fig.4.1). Do të analizohen tani fazat e prodhimit të metaleve, duke i dhënë përparësi hekurit e lidhjeve të tij.

Fig. 4 .1 Energjia e lirë e formimit të një metali M nga një përbërje e tij C.

4.3 LËNDET E PARA Zakonisht prodhimi i një metali bëhet duke u nisur direkt nga një mineral i tij, ose duke shkrirë mbeturina metalike. Mineralet janë komponime kimike të formuara në koren e tokës në kushte natyrore, por të shpërndara në mënyrë të pabarabartë, kështu që gjenden në sasi të ndryshme në shkëmbinjtë që i përmbajnë (quhen shkëmbinj ose shterpë). Mundësitë e shfrytëzimit të mineraleve varen nga shumë faktorë: përbërja e tyre kimike, prezenca e papastërtive, tipi dhe sasia e lëndës shkëmbore (shterpë), vendosja dhe thellësia e vendburimit, afërsia me rrugët e transportit,etj. Kështu ata përcaktojnë sasinë e lëndës së parë më te rëndësishme nga ku nxirret metali. Proceset që çojnë në këtë rezultat janë objekt i veçantë i metalurgjisë nxjerrëse ose parësore. Ato janë të skematizuara në fig.4.2.

Fig. 4.2 – Fazat kryesore të metalurgjisë nxjerrëse

44.. PPRROODDHHIIMMII II GGIIZZËËSS DDHHEE II ÇÇEELLIIKKUUTT


Mineralet që shfrytëzohen industrialisht janë oksidet ose mineralet që transformohen në okside (të hidratuara, karbonatet, sulfatet) sulfuret, silikatet e minerale të tjerë. Nga këta rezultojnë më të përdorshëm oksidet dhe sulfuret; nga ana tjetër, nëse skema teknologjike e metalit përfundon me prodhimin e një produkti gjysmë të gatshëm – siç ndodh me hekurin, ose me mirë, me çelikun – flitet për skemë teknologjike. Vështirësia e gjetjes së mineraleve si dhe nevoja e eliminimit të mbeturinave metalike kanë bërë të mundur përdorimin e këtyre të fundit, në rastin e disa metaleve (hekur, bakër, alumin, nikel, plumb, kallaj, zing e të tjerë) ose të nënprodukteve skarco nga përpunime të tjera, kaq shumë sa në raste të veçanta janë zhvilluar procese e impiante të caktuara për shfrytëzimin e këtyre materialeve (metalurgjia dytësore). Ja dy shembuj: • për çeliqet speciale, mbetja metalike përbën të vetmen lëndë të parë, kështu që ajo rezulton strategjike për ekonomin e vendeve të industrializuara; në këtë rast flitet për riqarkullim të mbetjeve për ta dalluar nga skema integrale. • prodhimi i disa metaleve (psh. bakri gjatë rafinimit elektrolitik) jep, si nënprodukt, një substancë në formë balte që përmban ar e argjend në përqindje të përdorshme: prandaj rezulton ekonomikisht i shfrytëzueshëm. Në tabelën 4.1 janë të përmbledhur per metalet dhe lidhjet kryesore të tyre, mënyra metalurgjike dhe pesha specifike që ka ajo (e shprehur në përqindje), lëndët e para më të rëndësishem, procesi dhe impianti i përdorur në Itali. Tab. 4.1 – Situata metalurgjike në Itali në vitin 1990. Mat. metalike Mënyra Pjesa në [%] Lënda e parë Proçesi/impianti Al e lidhjet e tij Çelik Gizë Pb Cu e lidhjet e tij Zn

MP MD MP MD MP MD MP MD MD MP MD

39 61 44 56 40 60 100 79 21

bauksit mbeturina metalike xeheror oksid hek. mbeturina metalike xeheror oksid hek mbeturina metalike xeheror sulfur mbeturina metalike mbeturina metalike xeheror sulfur zink. mbeturina metalike

hidromet. + elektrolizë furrë rrotullues furrë e lartë + L.D F.E.H e F.E.I Furrëe lartë F.E.I Piromet., elektrolizë Pirometalurgjia Piromet., elektrolizë Pirometalurgjia furrë rrotullues, F.E.I

MP – metalurgjia parësore; MD – metalurgjia dytësore; L.D. – konvertor; F.E.H – furrë elektrike me hark; F.E.I – furrë elektrike me induksion.

4.4 PËRPUNIMET PËRGATITORE

Këto veprime që shpenzojnë energji, kanë si qëllim copëtimin dhe koncentrimin (përqëndrimin) e mineralit që ndodhet në pjesën shkëmbore ashtu siç është nxjerrë. Në fakt, cili do që të jetë procesi pasardhës, ai do të zhvillohet në fazë heterogjene, prandaj është e nevojshme të zmadhohet sipërfaqja e kontaktit ndërmjet mineralit dhe ambjentit trajtues.

Pas copëtimit të shkëmbit, bëhet grirja e ndarja, për të pasur pjesëzat pak a shumë në të njëjtën madhësi (edhe < 0,1 mm), bëhet pasurimi i mineralit duke e ndarë nga një pjesë e lëndës shterpë dhe disa mineraleve të tjera për të pakësuar kështu sasinë e materialit që do të vihet në lëvizje. Pasurimi mund të bëhet në disa mënyra, të cilat ndonjëherë janë të lidhura njëra me tjetrën: • Me rrugë magnetike, nëse minerali është ferromagnetik (psh. magnetite, volframite, pirotite) ose mund të bëhet i tillë (psh. produkti që del nga pjekja e piritit, FeS2 që transformohet në Fe3O4 ); përkundrazi lënda shterpë është gjithmonë jomagnetike, • Me flotim (sidomos për sulfuret), proces në të cilin material pluhur trajtohet me një solucion ujor që përmban një agjent shkumbëzues. Pjesëzat e mineralit mbështillen nga flluskat e shkumës dhe shkojnë në sipërfaqe, ndërsa ato të lëndës shterpë lagen dhe bien në fund. Rezultati i metodës varet nga zgjedhja e agjentit flotues më të përshtatshëm (përbërje organike me peshë të lartë molekulare), dmth. që është në gjendje të lagë lëndën shterpë por jo mineralin; • Me ndarje elektrostatike, metodë që bazohet në ndryshueshmërinë e përcjellshmërisë elektrike të mineralit (zakonisht sulfuret) nga ajo e lëndës shterpë që e shoqëron; • Me rrugë gravimetrike, materiali i copëtuar dhe i pluhurizuar bie me shpejtësi të ndryshme nga ajo e lëndës shterpë. Kjo metodë kryhet duke e hedhur materialin në ujë dhe duke ndarë pjesën që fundëron e para (minerali më i rëndë) nga pjesa që don më shumë kohë të zbresë (lënda shterpë, më e lehtë). Një variant tjetër (pasurimi në lëngje të rëndë) përdor një lëng të ndryshëm nga uji, në të cilin ashtu si dhe me parë mineralin zhytet e ganga plluskon. Nëse procesi i pasurimit ka njomur materialin, më pas bëhet tharja.

4.5 PËRPUNIMET NXJERRËSE FILLESTARE Këto përpunime, me natyrë kimiko‐fizike dhe jo gjithmonë të praktikueshëm, kanë si qëllim të transformojnë mineralet, të shoqëruar ende nga lënda shterpë, në përbërje, nga të cilat metali nxirret më lehtë ose më ekonomikisht; njëkohësisht eliminohen disa papastërti. Rastet më të rëndësishme janë ato në të cilët, duke u nisur nga minerale të tipeve karbonate, sulfate ose sulfure, merren okside nëpërmjet fryrjes së ajrit të nxehtë për të realizuar shkrirjen ose aglomerimin e ngarkesës. Karbonatet dhe sulfatet në këtë rast përpunimi quhet gëlqerizim dhe s´është I nevojshëm veprimi oksidues i ajrit. Reaksionet janë endotermike e, për një metal të çfarëdoshëm Me, shkruhen: MeCO3 MeO + CO2 — MeSO4 MeO + SO3 —

Ndarja fillon në një temperaturë në të cilën sforcim i shpërbashkimit arrin vleren e trysninë së ambjentit ku bëhet trajtimi (zakonisht ajo atmosferike). Në faktë procesi realizohet në temperaturën më të madhe të mundshme, por në mënyrë që të mos shkaktojë as shkrirjen dhe as ngjitjen e materialit. Rrjedhojë e rëndësishme është pasurimi në metal i mineralit.


Sulfuret në rastin e sulfureve ngrohja, që merret nga përzierja e koksit me mineralin, bashkohet me veprimin kimiko‐fizik të ambjentit; duke e parë në këtë aspekt ky proces, i quajtur pjekje, mund të jetë oksidues, reduktues, sulfurizues ose klorifikues. Psh. sulfuri MeS i një metali të çfarëdoshëm dyvalent Me, jo bakër o plumb, trajtohet shpesh si vijon:

Oksidues 2MeS + 3O2 2MeO + 2SO2 + HOSS Sulfurizues MeS + 2O2 MeSO4 + Hsulf.

duke pasur mundësi të nxitet procesi ekzotermik në një drejtim ose në tjetrin apo duke vepruar mbi sasinë e ajrit që futet për të bërë djegien. Në vijim bëhet faza e bashkimit të pluhurave, sidomos kur materiali është copëzuar për të favorizuar ndarjen magnetike ose plluskuese.

4.6 PROCESET E NXJERRJES Proceset e nxjerrjes kanë si qëllim veçimin e metalit nga elementët e tjerë që ndodhen në komponimin kimik, në atë natyrore ose në atë të transformuar dhe nga lënda shterpë që e shoqëron ende. Megjithatë, duke qenë se përpunohen sasi të mëdha, ky proçes nuk arrin të eliminojë plotësisht këtë elementë kështu që metali i fituar rezulton disi i papastër. Elementet e padëshirueshëm quhen papastërti dhe dëmi që ato shkaktojnë varet nga nevoja e përdorimit të metalit. Eliminimi i pjesshëm o total i këtyre elementëve të dëmshëm kërkon një tjetër proces, i quajtur rafinim. Mineralet në natyrë kanë qëndrueshmeri më të madhe në krahasim me metalet në gjendje të lirë. Elementi që duhet nxjerrë nga minerali mund të ndahet nga elementët e tjerë kimikë (zakonisht nga oksigjeni ose squfuri) vetëm duke vepruar nga jashtë. Për të prishur këto lidhje nevojitet energji, forma e së cilës karakterizon tre proçeset kryesore metalurgjike të nxjerrjes së metaleve: • pirometalurgjik, i cili përdor energjinë termike, natyrisht të shoqëruar me efektin kimiko‐fizik të ambjentit; • hidrometalurgjik, në të cilin energjia që përdoret për shpërbashkimin, ka natyrë kimike. Në fakt energjia merret si rezultat I kombinimit të metalit me afëri më të madhe kimike për elementin tjetër, sesa metali që duam të përfitohet. Ky i fundit precipiton në tretësirën e mineralit, zakonisht ujore, që përmban metalin tjetër. • elektrometalurgjik, ku energjia e shpërbashkimit është elektrike

4.6.1 PROCESET PIROMETALURGJIKE Konsiderojmë vetëm rastin më të përgjithshëm të oksideve e të sulfureve. Nëse dëshirohet të ndahet një metal nga oksigjeni o squfuri, reaksionet kimike të shpërbashkimit të dy endotermik, janë si më poshtë: 2MeO 2Me + O2 — Hoks 2MeS 2Me + S2 — Hsulf.

4.6.2 PROCESET HIDROMETALURGJIKE Në proçeset hidrometalurgjike minerali dhe lënda shterpë që e shoqëron, të pluhurizuar nga blurja, trajtohen me tretës (solucione ujore të veçanta e jo të kushtueshme) që tretin përbërjen metalike dhe, ndonjëherë edhe pjesë të lëndës shterpë (proçes i finjëzimit). Nëse minerali nuk është i tretshëm, ky proçes paraprihet nga përpunime, që mund ta kthejnë atë në të tillë (psh. duke e shndërruar në oksid, sulfat ose klorur). Më pas metali nxirret nga solucioni duke futur në të një kripë ose një tjetër metal (më pak përzgjedhës, ose që mund të rikuperohet në një moment tjetër), që bën të mundur precipitimin veç, të metalit kryesor por jo të papastërtive. Ndonjëherë metali nxirret me tretës, të tjera herë me elektrolizë (shih paragrafin e ardhshëm). Lënda shterpë, e cila është e patretshme, veçohet me filtrim, ose precipiton para precipitimit të metalit edhe pse nuk do të perzihej me të. Në fund solucioni ujor rigjenerohet e rifutet në qarkullim. Nëse minerali është i sulfatizuar (psh. CuSO4) tretësi zakonisht është ujë. Nëse bëhet fjalë për okside (psh. zinku ose bakri) përdoret acid sulfurik i holluar ose sode kaustike (për bauksitin). Nëse janë karbonate përdoren solucione alkaine të amonit. Në rastin e argjendit dhe të arit përdoren solucione që përmbajnë cianure alkaline. Proceset me rrugë të njomë janë shumë përzgjedhës, pak ndotës dhe kaba. Nga ana tjetër duam impiante pak a shumë ekonomik, pasi lënda shterpë nuk ndërhyn në precipitimin përzgjedhës. Gjithashtu këto procese lejojnë të merren pluhurat metalike të duhura nga disa procese teknologjike (si sinterizimi).

4.7 PROCESET ELEKTROMETALURGJIKE

Duke përdorur energjinë elektrike e duke shfrytëzuar shpërbashkimin elektrolitik përftohet depozitimi i një metali në katodë me anën e reduktimit, duke u nisur nga një tretësire ujore e një kripe të tij (psh. sulfatit të bakrit) ose thjesht të një kripe të shkrirë (psh. Al2O3 + 3NaF ∙ AlF3 për aluminin). Shembuj të tjerë për këto procese janë: Zinku nga elektroliza të solucioneve ujore, ndërsa Mg, Be, Ce, Li, Na, K, Ca nga elektroliza e metaleve në gjendje të shkrirë.

4.7.1 PROCESET E RAFINIMIT Metali i nxjerrë me një nga metoda e përshkruara më sipër nuk është asnjëherë plotësisht i pastër, prandaj duhet t´i nënshtrohet procesit të rafinimit. Proceset kryesore që përdoren për këtë qëllim janë rafinimi me flakë, rafinimi elektrolitik, distilimi dhe pastrimi me shkrirje zonale. Rafinimi bëhet zakonisht në rrugë termike, si në rastin e çelikut, duke oksiduar banjën e shkrirë me oksigjen, duke shtuar minerale, ose produktet e djegies të një lënde djegëse. Rafinimi elektrolitik bazohet në përdorimin e metalit që rafinohet si anodë e tretshme, duke e depozituar atë në katodë nëpërmjet elektrolizë së një solucioni ujor të përshtatshëm; ndërsa papastërtitë mbeten në vaskë. Një proces i tillë bën një rafinim më të pastër se procesi i


mësipërm. Metalet qe rafinohen në këtë mënyrë janë sidomos Cu e Ni, por edhe Zn, Pb, Co, Sn, Au e Ag. Metalet me temperaturë të ulët vlimi Tv < 1000 °C, si Hg e Zn, metalet alkaline dhe ato alkalino‐tokësor (sidomos Mg) mund të pastrohen me distilim, edhe me presion të ulët ose në vakum, për të pakësuar papastërtitë gazore që ndodhen në të. Një pastrim shumë i mirë i metaleve mund të merret me metodat e veçanta termike, siç është ajo e shkrirjes zonale, që konsiston në kufizimin e papastërtive deri në më pak se 1 ppm (një pjesë për 1 milion = 1∙104 % në peshë).

4.8 PRODHIMI I GIZËS DHE ÇELIKUT Skema teknologjike e përpunimit siderurgjike, deri në përfitimin e produkteve më të zakonshëm gjysmë të përpunuar, është paraqitur në figurën 4.4. Edhe në këtë rast lënda e parë sigurohet si nga minerali, ashtu dhe nga mbeturinat metalike (skrapi).

4.8.1. SHKRIRJA DHE RAFINIMI

Mineralet kryesore janë okside (magnetiti Fe₃O₄ me 72.4% Fe, hematit Fe₂O₃ me 69.9% Fe), okside të hidratuar (limoniti Fe₂O₃xnH₂O me 60÷69% Fe), sulfuret (piriti FeS₂ me 46.7% Fe, pirotiti me 69% Fe, markariti, kalkopiriti) dhe karbonatet (sideriti FeCO₃ me 48.3% Fe). Përqëndrimet e mësipërme janë vetëm teorike,sepse lënda shterpë,e cila është gjithmonë e pranishme (shkëmbinj silikate, gëlqeror, dhe magnezite) si dhe zvoglojnë këto vlera nga 10÷50%, që së bashku me lëndën shterpë ndodhen edhe minerale të tjera metalike që,në përgjithësi shvleftësojnë mineralet hekurorë (me përjashtim të manganit). Mineralet që shfrytëzohen më shumë janë oksidet e, shumë më rrallë, sideriti i gëlqerizuar dhe piriti i pjekur (hiri i piritit). Skema teknologjike parashikon fazat e mëposhtme: a) përpunim paraprak: copëtim, sitosje në minierë për të ndarë fraksionet e vogla dhe bluarja në të njomë ose në të thatë; b) pasurim: magnetik ose me flotim (në minierë), deri sa të merret një koncetrat ≈ 65% ;

c) aglomerimi: meqenëse duhet mënjanuar që pluhurat shumë të imët të bllokojnë furrnaltën, bëhet proçesi i sinterizimit (aglomerimi në sfera me dimametër rreth (10÷25mm) e pastaj një tjetër sinterizim në temperaturën 1200÷1600°C. Në vend të këtij proçesi mund të bëhet proçesi i peletizimit, në të cilin pluhurit të metalit i shtohet lagështi dhe grimca të imëta koksi (ndonjëherë me gurë gëlqerorë,ose dolomite)dhe vendoset mbi një rrjetë ose transportues. Mbi këtë përzierje digjet lëndë djegëse e gaztë, që e sinterizojnë atë, pastaj përzierja e sinterizuar copëtohet dhe sitoset (8÷50mm);

d) nxjerrja pirometalurgjike: në këtë fazë prodhohet giza e quajtur gizë e shkrirjes së parë. Në furrnaltë fryhet ajër i ngrohtë, për të reduktuar me koks metalurgjik, mineralin e oksiduar.

e) rafinimi me flakë: giza ende e lëngët dhe përzier me mbeturina të tjera metalike ose dhe me gizë të ngurtë, shëndrrohet në çelik në konvektorin L.D., duke reduktuar elementët e tepërt, të avullueshëm,ose të dëmshëm. Më pas derdhet nëpër lingota në mënyrë të pandërprerë;

f) përpunimi plastik bëhet në të ngrohtë, e nganjëherë, në të ftohtë. Skema teknologjike e përshkruar më sipër, duke u nisur nga pika c) e më pas, quhet përpunim i plotë (integral). Ndërsa në skemën e përpunimit të mbeturinave metalike realizohet vetëm shkrirja e materialit dhe rafinimi me flakë i tij. Kështu skrapi konsiderohet si një metal i papastër; ndërsa derdhja bëhet pa ndërprerje në lingota dhe ndonjëherë, në forma.

Fig. 4.4 — Skema teknologjike e produkteve siderurgjike


4.8.2. PËRPUNIMI I PLOTË

Duke lënë (për të mos u zgjatur) pa përshkruar trajtimet a), b) dhe c), nënvizohet që peletet dhe aglomeratet, të përbërë sidomos nga okside hekuri të papastra, ngarkohen në furrnaltë me gurë gëlqerorë e koks në raportin 1650 kg mineral, 25÷75kg gurë gëlqerorë e 500 kg koks për çdo 1 ton gizë të prodhuar.

Koksi, i llojit metalurgjik, shërben për të dhënë nxehtësinë e nevojshme për reduktimin e oksideve të Fe si dhe vetë elementin reduktues në formë karboni për reduktimin direkt, dhe në formë oksidi CO për atë indirekt, ndër të tjera koksi përmban 0.5÷1% squfur. Prodhimi i koksit bëhet në repartin e posaqëm të të njëjtit stabiliment, me ngrohje pa ajër (distilim) të antracitit, ose lintantraks në temperaturë 1200÷1300°C.

Guri gëlqeror futet për të bërë të shkrishme lëndën shterpë, zakonisht me natyrë siliçore, kështu që ajo mund të shkrijë në një temperaturë pak më të lartë se ajo e metalit, për këtë arsye ai quhet edhe shkrirës, ndërsa lënda shterpë e shkrirë (e kombinuar me pjesën gëlqerore) merr emrin skorje ose zgjyrë. Furrnalta (shih figurën 2.5) është një furrë e llojit pus, që ngarkohet nga lart (gryka) me shtresa të alternuara me mineral, gurë gëlqeror dhe koks. Ngarkesa zbret ngadalë nëpër pus duke u ndeshur me gazin reduktues me bazë CO që lëviz në drejtim të kundërt d.m.th. ngjitet lart në oxhak. Ky gaz prodhohet nga djegia e koksit me ajrin: e ngrohur në temperaturë 800÷1250°C në ajër ngrohës të posaçëm nxehtësie (Cowper). Pasurohet me oksigjen por ndonjëherë edhe me hidrokarbure, dhe fryhet me presion (nga 0.6 në 2 atm.) në vatrën e furrës nëpërmjet fryrsave. Gjatë zbritjes së ngarkes së ngurtë, fillimisht ndodh reduktimi indirekt i mineralit me CO e më pas ai direkt me C,ndërsa lënda shterpë,shkrirësi dhe hekuri shkrijnë e mblidhen në fund të furrës, të vendosur në dy shtresa. Në fakt hekuri që arrin në kroxhol shkrin edhe karbonin dhe jo vetëm silicin, manganin dhe fosforin të përfituar nga reduktimi i oksideve të tyre, ndërsa squfuri i koksit përfundon pothuajse i gjithë në gizë. Eshtë kjo arsyeja që giza përmban C=4.5%, Si≤3.5%, Mn≤2.5%, P≤1.5%, S≤0.1% dhe quhet gizë e shkrirjes së parë, e cila në këtë gjendje përdoret vetëm për derdhjen e lingotave. Pothuajse i gjithë prodhimi i furrnaltës (edhe 10000 t gizë/për ditë, për një kroxhol me diametër 14 m) shendërrohet në çelik. Mbetja përdoret për të furnizuar fonderitë e gizës ku një lidhje e tillë rafinohet në gizë më cilësore. Gazi, që në tubacione është i përbërë vetëm nga CO e N₂, në dalje përmban 22÷32%CO‐si dhe >10÷20% CO2 e 50÷60% N₂‐ prandaj është i diegshëm (nxehtësia e ulët e djegies ≈750÷1100 kkal/Nm3). Si rrjedhim, pas shpluhurizimit, digjet për parangrohjen e ajërngrohësave Cowper, për të prodhuar avull, për të vënë në levizje fryrësat dhe për nevoja të ndryshme në stabiliment. Edhe skorja e ngurtë (rreth 300kg për 1t gizë të prodhuar) mund të shfrytëzohet, p.sh. në prodhimin e çimentos, në asfaltimin e rrugëve dhe në izolimin termik e akustike. Giza që duhet të kthehet në çelik derdhet në forma të veçanta e të lëvizëshme (përzierës ose vagona të vetë komanduar, me kapacitet deri në 1000t) dhe transportohet në gjendje të lëngët në repartin e çelikut, ku hidhet në furra të posaçëm (konvertitor L.D.) e bashkuar me mbeturina çeliku ( deri në 30%) dhe gëlqere.

Fig. 4.5 — Pamja e seksionit gjatësor të një furrenalte Këta konvertitor (shih figurën 4.6) rrotullohen rreth një boshti horizontal për operacionet e ngarkimit dhe të derdhjes. Në to realizohet reafinimi i çelikut me anën e reduktimit të fort të karbonit, silicit, manganit dhe fosforit me anë të oksigjenit që fryhet nga lart nëpërmjet një tubi lançetë. Ndërsa squfuri kalon në zgjyrë (skorje) me anë të gëlqeres. Fryrja përfundon kur përmbajtja e karbonit ka arritur vlerën e dëshiruar. Në momentin që arrihet përbërja e dëshiruar e çelikut bëhet kontrolli i temperaturës dhe lidhja metalike e përfituar derdhet në kova. Kovat janë enë metalike të veshura nga brenda me material zjarrdurues, me të njëjtin kapacitet me furrën që shërbejnë për të transportuar lëngun e shkrirë në zonën e derdhjes nëpër forma të tjera. Në to ndonjeherë ndiqet procesi i qetësimit (shih § që vjen ). Në vijim bëhet derdhja në lingota me derdhjen e pandërprerë. Konvertitorët L.D. mund të prodhojnë edhe 450 t çelik të cilësisë së mesme dhe të lartë, në një cikël prej 40 minutash, të llojit të çeliqeve masie. Çeliku i prodhuar me përpunim të plotë (integral) dalohet sepse në përbërjen e tij nuk bën pjesë bakri, pasi ai nuk është i pranishëm në mineralin fillestar.


Fig. 4.6 – Skicë e një konvertitori L.D

(Linzer Duesenverfharen: Menyra e fryrjes e Linzit)

4.9 CIKLI ME MBETURINA METALIKE Të gjithë çeliqet speciale dhe një pjesë e atyre të zakonshëm prodhohen duke u nisur nga mbeturina metalike të repartit të çelikut. Këtu, mbeturinat metalike (skrapi) përzgjidhen përafërsisht sipas markave, duke lehtësuar përzierjen e tyre në “projektimin” e markave që do të prodhohen. Këtu “projektohet” prodhimi i një sasie çeliku (të derdhur), që varet nga aftësia mbajtëse e furrës, duke vendosur sasinë dhe llojin. Ambijenti ku bëhet derdhja është ndërtuar nga një Furrë Elektrik me Hark (F.E.H.) trefazor i veshur me material zjarrdurues bazik (shih figurën 4.7). Furra ngarkohet 2÷4 herë me skrapin metalik, nëpërmjet koshave të posaçëm. Tensioni elektrik shkakton një hark voltaik ndërmjet tre elektrodave të grafitit të furrës dhe ngarkesës metalike, e cila si pasojë e rrezatimit të formuar (rreth 4000°C) dhe të efektit Joule(Xhaul), shkrin duke u ndihmuar gjithashtu edhe nga djegësit me gaz. Koha e nevojshme (45’÷75’) për të arritur shkrirjen e plotë varet nga fuqia elektrike e transformatorit që vihet në shërbim të furrës. Kjo fazë është shkrirja.

Fig. 4.7. Skema e një Furre Elektrik me Hark (F.E.H.)

Lidhja metalike e ngrohur (T≈1500°C), e quajtur banjo e shkrirë, ka një përbërje të ndryshme nga ajo e parashikuar teorikisht për këtë lloj çeliku. Si rrjedhim i përbërjes heterogjene të ngarkesës fillestare e përqindjes së lartë të pa pastërtive që bëjnë pjesë në të, këto të fundit (sidomos fosfori) pakësohen në fazën pasardhëse të rafinimit në gjendje të lëngët, me oksidim direkt me oksigjen. Kjo fazë mund të arrihet me anën e proçeseve të ndryshme, në varësi të cilësisë së çelikut që do të fitohet. Ndryshe nga çeliqet masivë, në fakt, çeliqet special (d.m.th. ata që do pësojnë trajtime termike) përpunohen në një mjedis të ndryshëm nga furrat e shkrirjes. Nga ky fakt, përfitohen epërsitë e mëposhtme:

a) rritje e prodhimtarisë; b) zvogëlim i përmbajtjes të papastërtive të ngurta (ndërhyrje jometalike); c) zvogëlimi përmbajtjes të papastërtive të gazta( hidrogjeni, oksigjeni, azoti); d) mbrojtje nga oksidimi, i hekurit dhe i kromit, që ndodhen në banjo.

Rezultati i parë arrihet gjithmonë, duke qenë se dy fazat kryhen paralelisht: F.E.H. shkrin ngarkesën e re, që rafinohet në një aparaturë tjetër. Rezultati i dytë përfitohet nëpërmjet proçeseve të ndryshme: duke gurgulluar argon në kovë, ose duke futur brenda kokrriza të CaSi dhe agron në kovë (proçesi TN). Ekzistojnë edhe proçese rafinimi me rishkrirje (ESR.dhe PAM). Pakësimi i hidrogjenit dhe i azotit arrihet duke degazuar banjon në boshllëk, direkt gjatë derdhjes (proçesi Bochumer Verein), në kovë duke e ripërzier lëngun me argon, ose duke ndjekur proçesin DH ose RH. Çeliku mund të përpunohet edhe në një kovë të parangrohur, e vendosur në boshhllëk, me përzierje argoni (proçesi FINKL‐MOOR) ose elektromagnetik (proçesi ASEA‐SKF). Proçeset në vakum lejojnë deoksidimin me karbon dhe kështu pakësohen ndërfutjet me bazë silikati e aluminati. Ekzistojnë edhe proçese rafinimi me rishkrirje në boshllëk (VIM,VAR,EBR). Një kursim i ndjeshëm i hekurit e, sidomos, i kromit (rezultati i katërt) përfitohet gjatë proçesit me konvertitor A.O.D., që është përshkruar më parë . Është i mundshëm edhe kombinimi i dy proçeseve ndërmjet tyre: VIM+VAR, VIM+ESR, AOD+ESR, etj.

4.9.1. ÇLIQET E ZAKONSHËM Përpunimi i çelikut vazhdon në të njëjtin furrë F.E.H., ku oksidimi i banjos kryhet duke fryrë direkt oksigjen me tuba hekuri, në mënyrë që e gjithë banjo të marrë pjesë në proçes. Fatkeqësisht gjatë rafinimit oksidohen, përveç C (dekarbonizim) dhe P (defosforizim), Si, Mn e veçanërisht Fe, të cilët përfundojnë në skorje. Ndërsa lind nevoja e rikuperimit të hekurit, është i domosdoshëm eliminimi FeO nga banjo, sepse ekzistenca e tij dobëson vetitë mekanike të çelikut të ngurtësuar. Kjo fazë e deoksidimit (ose e reduktimit), absolutisht e domosdoshme, arrihet me Si e Al (duke shfrytëzuar kështu afrinë kimike më të madhe që ato kanë për oksigjenin në krahasim me hekurin), oksidohen dhe përfundojnë në skorje. Ky proçes quhet qetësim, sepse gjatë


ngurtësimit të çelikut pengon daljen e fluskave të CO. Duke shtuar Mn e Ca bëhet i mundur desulfurimi i banjos. Produktet e deoksidimit dhe ato të desulfurimit nuk eliminohen plotësisht me skorjen, por një pjesë e tyre mbetet e bllokuar në banjo si ndërfutje jometalike, siç janë psh. silikatet dhe siliko‐aluminatet, ose sulfuret. Pas kontrollit me anën e analizave kimike, korigjohet përbërja, derisa çdo element të jetë në kufijtë e lejuar dhe verifikohet temperatura e banjos, në mënyrë që derdhja të mos jetë as shumë e nxehtë as shumë e ftohtë (≈1550°C), atëherë lënda derdhet në kovë.

4.9.2. ÇELIQET ME PËRQINDJE TË LARTË KROMI (ÇELIQET INOKSIDABËL) Lënda shkrirëse e nxjerrë nga F.E.H., kalohet në kovë dhe më pas transportohet në një furrë tjetër të quajtur konvertor A.O.D. (Argon Oxygen Decarburation) e paraqitur në figurën 4.8. Aty bëhet rafinimi i tij. Konvertitori është një enë në të cilin futja e oksigjenit bëhet nga pjesa anësore pak më lart se fundi i bartësit. Edhe në këtë rast përmbajtja fillestare e karbonit duhet të jetë e lartë ( ≈ 1% ).

Fig. 4.8 – Prerje e një konvertori A.O.D (Argon Oxygen Decarburation)

Eliminimi i papastërtive merret duke futur përzierje të oksigjenit me argon ose azot në raporte gjithmonë e më të vogla. Përdorimi i këtyre gazeve është shumë i rëndësishëm sepse ul në mënyrë të ndjeshme oksidimin e kromit. Meqenëse reaksioni është ekzotermik edhe ky konvertitor, ashtu si ai L.D., nuk kërkon nxehtësi, por përkundrazi, ndonjëherë duhet ftohur banjo duke shtuar mbeturina metalike. Faza reduktuese e deoksidimit: për të rekuperuar atë pak krom e hekur që megjithatë janë oksiduar, por sidomos për të ulur përqindjen e FeO në banjo, i besohet edhe në këtë rast proçesit të qetësimit me alumin dhe silic, të cilët oksidohen dhe përfundojnë në skorje: formimi i ndërhyrjeve jometalike është i ngjashëm me atë që ndodh në proçesin e kryer në F.E.H., ashtu si edhe funksioni desulfurizues zhvillohet edhe këtu nga mangani dhe kalciumi. Kontrolli i analizave kimike, korrigjimi i përbërjes dhe matja e temperaturës së banjos i paraprijnë edhe në këtë rast zbrazjes së çelikut në kova, ku pastaj bëhet derdhja.

4.10. DERDHJA E ÇELIKUT Çeliku i lëngët—i sjellë nga konvertorët L.D. e A.O.D. ose nga F.E.H. —mund të derdhet në kokilje, në pajisjen e derdhjes së pandërprerë ose në forma.

4.10.1 DERDHJA NË KOKILE Raporti i derdhjes përbëhet nga një gërmim i madh nën nivelin e dyshemesë, në të cilin vendosen vertikalisht mbajtese metalike që quhen kokilje. Këto janë rezervuare prej gize të hirtë me seksion katror, derjtkëndësh, shumkëndësh ose rrethor (shih figurën 4.9) në varësi të vendit ku është parashikuar të përdoret përmbajtja e tyre dhe marrin nga kova çelikun e lëngët nga lart (derdhje direkte), ose nga poshtë (derdhje me sifon), sipas skemave të figurës 4.10. Nëse çeliku që duhet të prodhohet përmban më shumë se 0.10% C, pavarësisht se ai vjen nga konvertori L.D., ose nga ai F.E.H., deoksidimi duhet të bëhet në furrë, ose në kova gjatë proçesit të qetësimit me një përzierje deoksiduese. Në pjesën e sipërme të lingotës vendoset një depozitë, ndonjëherë prej materiali ekzotermik. Ajo shërben për të mbajtur të lëngët pjesën e sipërme të lingotës, në mënyrë që zgavra e tkurrjes të formohet brenda saj dhe të jetë sa më e cekët.

Fig. 4.9 – Lloje lingotash: a) katrore; b) rrethore; c) shumëkëndëshe

Fig. 4.10 – Derdhja në kokilje: a) direkte; b) me sifon


Çeliqet shumë të butë, që përmbajnë më pak se 0.10% C, prodhohen vetëm në konvertorë L.D në mënyrë shkumëzuese (gurgulluese). Në këtë proçes çeliku, duke pasur një përmbajtje të karbonit pak më të lartë se ajo finale, derdhet nga lart nëpër kokilje (depozitën që thamë më lartë) pa u qetësuar. Gjatë ftohjes që i paraprin nguritësimit ndodh reaksioni: C(në çelikun e lëngët)+FeO( në çelikun e lëngët) CO(gaz)+Fe(në çelikun e lëngët) që shoqërohet me fluska të CO të cilat kompensojnë tkurrjen gjatë ngurtësimit të lidhjes, fluskat e vogla shtypen dhe ngjiten më vonë gjatë proçesit të petëzimit në të nxehtë. Edhe “cipa“ e lingotës në këtë mënyrë nuk ka papastërti, kështu është më e përshtatshme për prodhimin e llamarinave të shkëlqyshme. Pas ngurtësimit nxirret masa e çelikut, e quajtur kallëp lingote, e njëjtë me formën metalike ku u derdh. Të metat e derdhjes në kallëp në krahasim me atë në vazhdim varet nga domosdoshmëria e:

a) Prerjes së kokës e të këmbës të lingotit (rreth 12÷13% të peshës së tij), në të cilat janë grumbulluar papastërtitë; ky defekt shfaqet në përmasa shumë më të reduktuara në proçesin me gurgullim (eferveshencë);

b) Ndjekjes së një proçesi laminimi më të gjatë e të rreptë, për të copëtuar lingotët; c) Njekjes së një proçesi zmerelimi më të saktë për të eliminuar defektet sipërfaqësore të

lingotit (krisje, ritërheqje, pika të ftohta,etj.). Megjithatë, ndonjëherë është e domosdoshme derdhja në gropa: bëhet fjalë për disa detale si (boshte për pompa të mëdha, motora e turbina, fllanxha, etj.) të cilat, për shkak të përmasave të tyre të mëdha, mund të prodhohen vetëm me anë të presimit të lingotëve; edhe çeliqet me përbërje kimike o mikrostrukturë të veqantë prodhohen duke u nisur nga lingotët, sepse nuk mund të derdhen në vazhdim sepse duhet t`i nënshtrohen një reduktimi drastik në të ngrohtë.

4.10.2 DERDHJA NË VAZHDIM Impianti, ose makina e derdhjes në vazhdim, është e përbërë nga: • një vaskë e veshur me shtresë zjarrduruese (panira o tundish), në të cilën hidhet çeliku i

lëngët: ajo është e pajisur me 1÷6 dalje vertikale, secila prej tyre e lidhur me një linjë të makinës; kjo vaskë ushqen:

• një mbajtës vertikal prej bakri (lingotiera o kristalizuesi), me seksion katror drejtkëndor dhe pa fund,që ftohet nga jashtë me ujë; ai lëkundet vertikalisht, me spostime të ndonjë centimetri, për të evituar ngjitjen e çelikut me bakrin; në dalje nga fundi i lingotierës çeliku ka një shtresë sipërfaqësore të ngurtë e një “zemër“ akoma të lëngët;

• një zonë ftohje dytësore, në të cilën masa e çdo linje perfundon ngurtësimin me spruca uji; • një kompleks rulash tërheqës të motorizuar, që zhvendosin masën përpara; • një element me flakë apo prerës për të copëtuar masën sipas përmasave të kërkuara (6÷8 metra e më shumë).

Impiantet e para të derdhjes në vazhdim ishin plotësisht vertikale; më pas janë ndërtuar makina me linja të përthyera (shih figurën 4.11a), të pajisura me rula përthyes, që përthyejnë masën e ngurtësuar (me zemër të ngurtë) derisa e kthejnë horizontalisht. Makina më të përparuara— me lartësi të reduktuar—kanë një lingotierë të drejtë o të përthyer figura(4.11 b), kështu që përthyerja nis menjëherë me ngurtësimin o me daljen nga lingotiera (me zemër të lëngët). Copa e prerë—e quajtur biletë nëse brinja është më e vogël se 120 mm, blumo nëse brinja e kalon këtë vlerë, dhe brama nëse ka seksion tërthor drejtkëndor të përshtatshëm për prodhimin e llamarinave—përfundon ftohjen mbi një rrjetë metalike (pllakë).

Fig. 4.11 – Skema e një impianti për derdhje në vazhdim: a) me linjë të përthyer;

b) me lingotiere të përthyer

Impianti i derdhjes në vazhdim funksionon në mënyrë të pandërprerë, deri në boshatisjen e plotë të sivierës (por edhe të dy e më shumë, nëse është i pajisur me një stacion sivierash me revolver që siguron ndërrimin e shpejtë të tyre). Avantazhet e këtij proçesi derdhjet janë: a) rendiment më të lartë të çelikut (avantazh ekonomik): çdo linjë prodhon një masë të vetme të gjatë, e cila më pas pritet në përmasat që duam pasi është prerë vetëm një kokë o një këmbë (respektivisht në fillim e në fund të vetë linjës) e jo një kokë e një këmbë për çdo kallëp siç ndodh në derdhjen me lingotiera; b) punim plastik i reduktuar (avantazh ekonomik): përmasat e masës shpesh nuk kanë nevojë për copëtim; c) rafinim i mikrostrukturës (avantazh ekonomik) si rezultat i ftohjes me ujë, d.m.th. dentritizëm me të vogël.


4.10.3. DERDHJA NË FORMA Nëse duhet të prodhohen pjesë çeliku gjeometrikisht të ndërlikuara o në seri të mëdhaja mund të jetë e leverdishme ekonomikisht (e ndonjëherë e vetmja mënyrë) mbushja e stampave të gërryera të cilat mbyllin në vetvete, formën e detalit që duam të marrim (përveç proçeseve finale të mbylljes): një element i tillë quhet hedhje ose shkrirje. Kjo teknologji merr emrin e derdhjes në forma dhe ndiqet nga fonderitë e çelikut[10], që përdorin ciklin e fabrikimit me mbeturina metalike.

4.11. RAFINIMI I GIZËS Në rastet për të cilat kërkohen lidhje metalike me karakteristikat e gizës (si rrjedhshmëri, punueshmëri, dhe aftësi zmaltimi), nuk mund të përdoret giza e shkrirjes së parë për shkak të karakteristikave të saj mekanike të ulëta. Nga ky fakt lind nevoja e rafinimit dhe/ose transformimit të gizës që vjen nga furrnalta duke e lidhur atë me elementë të tjera. Gizat më pak të çmueshme (gizat e hirta – gizat gri) prodhohen në mbajtës vertikale (kubilote) ku ngarkohen nga lart shtresa të gizës së furrnaltës, mbeturina metalike çeliku, si dhe koks e kalcium (ky i fundit shtohet sepse ndihmon në shkrirjen e skorjes); nga poshtë fryhet ajri për djegien, ndonjëherë i ngrohur paraprakisht. Kubiloti nuk mund të konsiderohet si një furrnaltë e vogël (shih figurën 4.18) sepse–ndryshe nga ky i fundit–ajri i fryrë me tepricë kthen ambjetin e brendshëm fortësisht oksidues d.m.th. e bën atë të aftë të djegë C, P e Si që ndodhen në ngarkesën metalike (ndërsa squfuri shtohet për efektin sulfurizues të koksit). Kubilotët janë gjithmonë dy e përdoren në ditë të altenuara: ndërkohë që njëri është funksionim, tjetri i nënshtrohet ribërjes së refraktarit (shtresa nxehtësi duruese). Gizat më të çmueshme (sferoidale, bainitike, të lidhura) prodhohen në furrat elektrike me induksion – të skematizuar në figurën 4.19 – në të cilët ngarkohen materiale metalike më të pastër kimikisht se ato që përdoren në kubilotët: në fakt ambjenti i brendshëm në furrat me induksion nuk është aktiv kimikisht, prandaj gjithë përbërja që futet mbetet në gizë, duke përfshirë edhe papastërtitë.

Fig.4.18- Kubilot me ajër të ngrohët për gizë te hirte (gri)

Fig. 4.19 – Furrë elektrike me induksion me frekuencë të mesme pa bërthamë


SHTOJCË: Detale të punuara me derdhje

Detale të fituara me derdhje

Detale të fituara me derdhje


Hyrje

5.1. NOCIONI MBI HEKURIN TEKNIK

Vetitë e hekurit teknik varen nga hekuri i pastër, sasia dhe lloji i elementeve përcjellës si dhe sasia e lloji i elementeve lidhëse (leguruese). Në vetitë e hekurit ndikon edhe mënyra e përfitimit të tij si dhe mënyra e përpunimit të mëtejshëm deri në prodhimin e gatshëm. Sipas përbërjes dhe përdorimit, hekuri teknik ndahet në:

‐ hekur të papërpunuar, ‐ hekur të derdhur dhe ‐ çelik.

5.2. LAKORJA E FTOHJES DHE NXEHJES SË HEKURIT TË PASTËR

Vetitë e hekurit të pastër varen shumë nga pastërtia kimike e tij. Shumica e vetive përcaktohen në hekurin me pastërti 99,90 deri 99,98%Fe (ferrum) që përfitohet nga furrat elektrike me vakuum të thellë. Pika e shkrirjes dhe e ngurtësimit e hekurit të pastër është afërsisht 1536oC, ndërsa pika e vlimit mbi 3200oC.

15361392

911

-273

}}}

γHekuri - (K.C.F.)

αHekuri - (K.C.Q.)

δHekuri - (K.C.Q.)

Hekuri i shkrirë

Tem

pera

tura

, CO

0,293nm

0,364nm

0,286nm

Fig.5.1.Format alotropike të hekurit të pastër Hekuri ka veti polimorfike d.m.th. në gjendje të ngurtë, në varësi nga temperatura, ndodhet në dy modifikime alotropike (fig.5.1.): a ‐ në trajtë të hekurit alfa ‐ Feα (i cili në veti përfshin modifikimet kristalore α, β dhe δ) që është magnetik nën temperaturën 768oC; b ‐ në trajtë të hekurit gama ‐ Feγ, në mes të temperaturave 911 oC dhe 1392oC, në të cilat njëherësh është jomagnetik. Temperaturat kufitare të transformimit të rrjetave kristalore, vetitë dhe parametrat e tyre si dhe vetë rrjetat kristalore janë paraqitur në figurën 5.2. Temperatura kufitare e transformimit varet nga shpejtësia e ftohjes, përkatësisht nxehja dhe histereza.

Modifikimi delta (δ) ose faza delta (δ) që ka rrjetë kristalore kubike me përqendrim në qendër mund të tretë karbon deri në 0.1%C dhe është jomagnetike. Modifikimi gama (γ) ose faza gama (γ) mund të tretë karbon deri 2.14%C dhe është po ashtu jomagnetike. Ka rrjetë kristalore kubike me përqendrim në faqe. Modifikimi alfa (α) ose faza alfa (α) që ndodhet në mes temperaturave 911 oC deri 768oC është jomagnetike dhe shpeshherë quhet hekuri beta (Feβ), ndërsa nën temperaturën 768oC mund të tretë deri 0.02%C, ndërsa në temperaturë normale (përafërsisht 20oC) vetëm 0.006%C. Modifikimi α, β dhe δ ka rrjetë kristalore kubike me përqendrim në qendër, me një dallim të vogël në parametrat e rrjetave kristalore. Në temperatura të ndryshme rrjetat kristalore kanë zgjerim të ndryshëm, në varësi nga modifikimi.

Tsh Tsh

Ar3

Ar4

Ar2 Ac2

Ac3

Ac4

906 oC 911 oC

Koha

Rrjetë kubike me centrim në faqe

Rrjetë kubike me centrim në qender

Tem

pera

tura Fe - δ

Fe - γ

Fe - α

1536oC

1392 oC

Tem

pera

tura

1536oC

1392oC

911 oC

Fe - δ

Fe - γ

Fe - αK.C.Q.

K.C.Q.

K.C.F.

768 oC

Fe (h

ekur)

Ferro

magn

etik

Fe (h

ekur)

Para

magn

etik

Faza

e ng

urtë

Faza

e lën

gët

LëngLakorja e ftohjes

Lakorja e nxehjes

Rrjetë kubike me centrim në qendër

Tsh Tsh

Ar3

Ar4

Ar2 Ac2

Ac3

Ac4

906 oC 911 oC

Koha

Rrjetë kubike me centrim në faqe

Rrjetë kubike me centrim në qender

Temp

erat

ura Fe - δ

Fe - γ

Fe - α

1536 oC

1392 oC

Tem

pera

tura

1536 oC

1392 oC

911 oC

Fe - δ

Fe - γ

Fe - αK.C.Q.

K.C.Q.

K.C.F.

768 oC

Fe (h

ekur)

Ferro

magn

etikFe

(hek

ur)Pa

ramag

netik

Faza

e ng

urtë

Faza

e lën

gët

LëngLakorja e ftohjes

Lakorja e nxehjes

Rrjetë kubike me centrim në qendër

Fig. 5.2. Lakorja e ftohjes dhe e nxehjes të hekurit të pastër, rrjetat kristalore dhe temperaturat kufitare

të modifikimeve alotropike.

55.. HHEEKKUURRII TTEEKKNNIIKK DDHHEE LLIIDDHHJJAA EE HHEEKKUURRIITT MMEE KKAARRBBOONNIINN


Hekuri i pastër ka veti polimorfike d.m.th. në temperatura të ndryshme ka rrjetë kristalore të ndryshme. Kjo bën të mundshme që çeliku të ketë veti të llojllojshme në diapazon mjaft të gjerë. Veçoritë e tjera të rëndësishme për hekurin e pastër janë dendësia (në 20oC është 7876 kg/m3), nxehtësia specifike mesatare, koeficienti i zgjerimit linear etj. Koeficienti i përcjellshmërisë së nxehtësisë λ varet jo vetëm nga pastërtia e hekurit, por edhe nga shkalla e deformimit të rrjetës kristalore dhe madhësisë së kokrrizave kristalore. Vetitë mekanike të hekurit të pastër po ashtu nuk varen vetëm nga pastërtia e tij, por edhe prej madhësisë së kokrrizave kristalore dhe temperaturës në të cilën bëhet prova. Edhe sasia e karbonit ndikon dukshëm në vetitë mekanike. Kështu p.sh. nëse hekuri përmban 0.0005%C, sforcimi në kufirin e qëndrueshmërisë statike në tërheqje është përafërsisht 100 N/mm2, e nëse përmbajtja e karbonit rritet në 0.005%C, ajo rritet në 200 N/mm2. Ligji i Hukut te hekuri i pastër vlen vetëm për ngarkesa të vogla statike (afër zeros). Hekuri i pastër elektrolitik i ka përafërsisht këto veti mekanike: fortësinë 45 HB deri 55 HB, sforcimin në kufirin e rrjedhshmërisë 100 N/mm2 deri 140 N/mm2 qëndrueshmërinë statike në tërheqje 180 N/mm2 deri 250 N/mm2, zgjatimin relativ 50%, deri 80%, ngushtimin 70% deri 80% dhe modulin e elasticitetit 200000 N/mm2 deri 210000 N/mm2. Me imëtsimin e kokrrizave, rritet kufiri i rrjedhshmërisë dhe i qëndruesh‐mërisë statike në tërheqje. Hekuri i pastër përpunohet mirë me përpunim me deformim plastik (farkëtim, telëzim, petëzim, etj.) dhe saldohet mirë. Vështirë përpunohet me përpunim me prerje për shkak të plasticitetit të lartë.

5.3. DIAGRAMI I GJENDJES SË LIDHJEVE HEKUR - KARBON

Njohuritë themelore mbi ndikimin e elementit më të rëndësishëm lidhës karbonit në çelik dhe hekurit teknik fitohen nga diagrami i gjendjes së lidhjes hekur ‐ karbon (Fe‐C), të paraqitur në figurën 5.3. Diagrami njëherësh shërben si bazë për shpjegimin e shumë dukurive dhe dallimeve në mes vetive të vetë lidhjeve të hekurit dhe karbonit, si dhe të të njëjtës lidhje në temperatura të ndryshme. Karboni në këto lidhje mund të gjendet në dy forma: ‐ në formë grafiti elementar ose grafiti të temperuar dhe ‐ në formë komponimi kimik Fe3C (karbitit të hekurit), struktura e të cilit quhet çimentit. Karbiti i hekurit Fe3C përbën 93,33% hekur dhe 6,67% karbon. Në varësi nga vendosja e atomeve të karbonit në rrjetën e hekurit, struktura e kësaj lidhjeje mund të përbëhet: ‐ nga hekuri dhe karboni (grafiti) Fe‐C; ‐ nga hekuri dhe karbiti i hekurit (çimentimi) Fe‐Fe3C dhe ‐ nga hekuri, karbiti i hekurit (çimentimi) dhe grafiti Fe‐Fe3C‐C. Diagrami i gjendjes Fe‐C (fig. 5.3) paraqet raportin e ekuilibrimeve termodinamike në dy sisteme binare:

a‐ metastabil ‐ (vijat e plota) ose hekur ‐ çimentit (Fe‐Fe3C) dhe b ‐ stabil ‐ (vijat e ndërprera paraqesin kufijtë fazorë që dallohen). Shënim: Lidhja e hekurit me karbonin ku përmbajtja e karbonit është deri në 2.14% quhet çelik. Lidhja e hekurit me karbonin ku përmbajtja e karbonit është më shumë se 2.14 % quhet gizë.

Fig. 5.3. Diagrami i gjendjes Fe-C (metastabil - me vija të plota; stabil-me vija të ndërprera).

5.4. DIAGRAMI Fe-C METASTABIL

Diagrami i gjendjes Fe‐C metastabil fitohet me ftohje të ngadalshme të lidhjes hekur‐karbon në gjendje të lëngët. Hekuri me karbonin formon komponimin kimik ‐ çimentitin (Fe3C) i cili nuk është stabil, d.m.th. nuk është i qëndrueshëm në temperatura të ndryshme. Me qëndrimin e kësaj lidhjeje për një kohë të gjatë në temperatura të larta mund të bëhet zbërthimi i çimentitit në hekur dhe karbon në trajtë grafiti dhe kështu sistemi kalon në sistem stabil. Prania e manganit (Mn) dhe ftohje e shpejtë e favorizojnë ngurtësimin sipas sistemit matastabil, pra e nxisin krijimin e çimentimi Fe3C. Në këtë sistem të lidhjeve nuk kemi karbon të lirë, sepse e tërë sasia e karbonit është e lidhur në komponim kimik me hekurin duke e formuar lidhjen binare të quajtur hekur‐çimentit (Fe‐Fe3C). Meqë çimentiti përmban përafërsisht 6.7%C (sakt 6.687%C), për këtë në diagramin e gjendjes karboni është paraqitur vetëm deri në përqindje të karbonit 6.7%C (fig. 5.4). Meqë hekuri teknik i përfituar sipas diagramit metastabil ka përdorim më të madh në teknikë, për këtë edhe do të ndalemi më gjatë në të. Ordinata e majtë paraqet temperaturat karakteristike të hekurit të pastër, ndërsa e djathta paraqet temperaturat karakteristike të çimentitit të pastër. Abshisa e epërme paraqet përqindjen e karbonit në lidhje, ndërsa e poshtmja paraqet përqindjen e çimentitit në të (Fe3C).


Fig. 5.4. Diagrami Fe-C metastabil.

Pikat karakteristike

A ‐ që ndodhet në temperaturën 1536oC, paraqet pikën e shkrirjes të hekurit të pastër dhe pikën fillestare të kristalizimit të lëngut në kristale delta (δ).

N ‐ që ndodhet në temperaturën 1392oC, (në literaturë mund të haset vlera 1400oC), paraqet përfundimin e ferritit primar (Feδ) dhe shënon fillimin e lindjes së fazës së ngurtë gama (γ) ose të austenitit.

G ‐ që ndodhet në temperaturën 911oC, paraqet kufirin e austenitit dhe fillimin e transformimit të tij në ferrit sekondar (Feγ → Feα).

M ‐ që ndodhet në temperaturën 768oC, paraqet kufirin e vetive magnetike, mbi të hekuri i pastër nuk ka veti magnetike, ndërsa nën të po.

H ‐ që ndodhet në temperaturën TH, paraqet kufirin e tretshmërisë së karbonit në ferrit primar (0.1%C).

J ‐ që ndodhet në temperaturën TJ, paraqet kufirin e transformimit të kristaleve delta (δ) në ato gama (γ).

B ‐ që ndodhet në temperaturën TB, paraqet kufirin e ndarjes së kristaleve delta (δ) nga lëngu.

E ‐ që ndodhet në temperaturën 1147oC (eutektike), paraqet përmbajtjen maksimale të karbonit në austenit (γ) dhe fillimin e transformimit të austenitit në çimentitin sekondar.

C ‐ që ndodhet në temperaturën 1147oC (eutektike) dhe në përqendrim me 4.30%C, quhet pika eutektike e lidhjes. Lidhja në këtë pikë quhet ledeburit (shënohet me Le).

D ‐ që ndodhet në temperaturën TD, paraqet pikën e shkrirjes së çimentitit të pastër (me 100% Fe3C).

F ‐ paraqet përfundimin e ngurtësimit të çimentitit primar. O ‐ që ndodhet në temperaturën 768oC, paraqet kufirin e vetive magnetike të çelikut, d.m.th.

mbi të çeliku është jomagnetik, ndërsa nën të magnetik. S ‐ që ndodhet në temperaturën 723oC (eutektoidale) dhe në përqendrim me 0.8%C, paraqet

fillimin dhe mbarimin e transformimit të austenitit në perlit (Pe). P ‐ që ndodhet në temperaturën eutektoidale paraqet kufirin e tretshmërisë së karbonit në

ferrit sekondar (Feα). K ‐ që ndodhet në temperaturën eutektoidale paraqet pikën e transformimit eutektoidal në

çimentit primar. Q ‐ shënon kufirin e tretshmërisë së karbonit në ferrit sekondar në temperaturën normale

(0.006%).

Temperaturat karakteristike (tab.5.1) TA ‐ temperatura e shkrirjes së hekurit të pastër (1536oC)

TC ‐ temperatura eutektike e lidhjes Fe‐C (1147 oC)

TS ‐ temperatura eutektoidale e lidhjes Fe‐C (723 oC)

To ‐ kufiri i vetive magnetike të lidhjes Fe‐C (768oC)

Tab.5.1. Temperaturat dhe përqendrimet në pikat e diagramit të gjendjes Fe-Fe3C (sipas Schurman dhe Schmidt 1979 dhe Kubaschewski 1982)

Pika Temperatura, OC % pesh. e karbonit shndërrimi A 1536 0

B 1493 0.53

H 1493 0.10

J 1493 0.16

N 1392 0

Peritektik

E 1147 2.14

C 1147 4.30

F 1147 6.69

D Ca. 1252 6.69

Eutektik

G 911 0

P 723 0.02

S 723 0.83

K 723 6.69

Eutektoid


Lidhjet karakteristike

0.00%C ‐ hekuri i pastër teknik (Fe)

0.80%C ‐ lidhja eutektoidale ose perlit (Pe)

2.14%C ‐ çeliku karbonik

4.30%C ‐ lidhja eutektike ose ledeburiti (Le)

6.70%C ‐ çimentiti i pastër (100%Fe3C).

LLojet e çimentitit

Fe3C ‐ quhet çimentiti primar (Fe3C') nëse ndahet drejtpërdrejt nga materiali në gjendje të lëngët (përgjatë lakores C‐D),

Fe3C ‐ quhet çimentit sekondar (Fe3C") kur ndahet nga faza e ngurtë ‐ austeniti (përgjatë lakores S‐E‐C), dhe

Fe3C ‐ quhet çimentit sekondar (Fe3C"') kur ndahet nga faza e ngurtë (α) ‐ ferrit sekondar (përgjatë lakores Q'‐P, meqë është me pakicë dhe nuk ka rëndësi praktike nuk është shënuar në diagram).

Fushat karakteristike dhe përmbajtja e tyre

A‐B‐J‐H‐A ‐ materiali ndodhet në gjendje të brumtë që përbëhet prej kristaleve delta (δ) dhe lëngut të mbetur (L) d.m.th. (δ+L).

B‐C‐E‐J‐B ‐ materiali ndodhet në gjendje të brumtë që përbëhet prej kristaleve gama (γ) dhe lëngut të mbetur (L) d.m.th. (γ+L).

C‐D‐F‐C ‐ po ashtu materiali ndodhet në gjendje të brumtë i cili përbëhet prej kristaleve të çimentitit primar (Fe3C') dhe lëngut të mbetur (L) d.m.th. (Fe3C’+L).

A‐H‐N‐A ‐ ndodhet faza e ngurtë e kristaleve delta ose ferriti primar që ka përdorim shumë të vogël në teknikë (δ).

H‐J‐N‐H ‐ ndodhet faza e ngurtë e kristaleve të përziera gama dhe delta (γ+δ). N‐J‐E‐S‐O‐G‐N ‐ ndodhet faza e ngurtë gama ‐γ (austeniti). G‐O‐S‐P‐G ‐ ndodhet faza e ngurtë (α+γ) që përbëhet prej ferritit sekondar (α) dhe austenitit (γ). E‐S‐E1‐E ‐ ndodhet faza e ngurtë që përbëhet prej çimentitit sekondar dhe austenitit të mbetur

(Fe3C"+γ). C‐E‐E1‐C1‐C ‐ ndodhet faza e ngurtë që përbëhet prej ledeburitit (Le), austenitit (γ) dhe çimentitit

sekondar (Fe3C") d.m.th. (Le+γ+Fe3C"). C‐F‐K‐C1‐C ‐ ndodhet faza e ngurtë që përbëhet prej ledeburitit (Le) dhe çimentitit primar (Fe3C').

G‐P‐Q’‐Q‐G ‐ ndodhet faza e ngurtë që përbëhet prej ferritit sekondar (α). P‐S‐S1‐Q’‐P ‐ ndodhet faza e ngurtë që përbëhet prej perlitit (Pe) dhe ferritit sekondar (α). E1‐C1‐C2‐E2‐E1 ‐ndodhet faza e ngurtë që përbëhet prej ledeburitit (Le), perlitit (Pe) dhe çimentitit

sekondar (Fe3C").

S‐E1‐E2‐S1‐S ‐ ndodhet faza e ngurtë që përbëhet prej perlitit (Pe) dhe çimentitit sekondar (Fe3C").

C1‐K‐K1‐C2‐C1 ‐ ndodhet faza e ngurtë që përbëhet prej ledeburitit (Le), çimentitit primar (Fe3C') dhe një sasie shumë të vogël të perlitit (Pe) që nuk është shenuar në diagram.

Llojet e ferritit

‐ primar ose delta (δ) ‐ quhen kristalet që ndahen nga lëngu (përgjatë lakores A‐B) dhe ‐ sekondar ‐ quhet faza e ngurtë e kristaleve alfa (α). Ferriti primar përdoret pak në teknikë, andaj edhe shpesh nuk përfillet, kështu që

përherë kur flitet për ferritin mendohet në atë sekondar.

Lakoret dhe vijat karakteristike

Lakorja A‐B‐C‐D ‐ quhet vija likuidus Lakorja A‐H‐J‐E‐C‐F ‐ quhet solidus Lakorja E‐C‐F ‐ quhet vija eutektike Lakorja P‐S‐K ‐ quhet vija eutektoidale

Përbërja e diagramit FeC

Diagrami Fe‐C përbëhet prej tri pjesëve (fig.5.5): ‐ prej diagramit me peritektikum A‐B‐J‐N‐H‐A, ‐ prej diagramit me eutektikum B‐C‐D‐F‐E‐J‐B dhe ‐ prej diagramit eutektoidal G‐S‐E‐F‐K1‐Q‐P‐G.

Fig. 5.5. Përbërja e diagramit Fe-C.

Vijat kufitare Vijat kufitare paraqesin: A‐B ‐fillimin e kristalizimit të lëngut në kristale delta (δ),

B‐C ‐ fillimin e kristalizimit të lëngut në kristale gama (γ), C‐D ‐ fillimin e kristalizimit të lëngut në kristale të çimentitit primar (Fe3C'),

A‐H ‐ mbarimin e kristalizimit të lëngut në kristale delta (δ), dhe kufirin e epërm të ferritit primar,

H‐J‐B ‐ mbarimin e kristalizimit të lëngut në kristale delta (δ) dhe fillimin e transformimit të tyre në kristale gama (γ),


N‐H ‐ kufirin e ferritit primar ose Feα dhe fillimin e transformimit të tij në austenit (γ),

N‐J ‐ mbarimin e transformimit të ferritit primar (Feα) në austenit (γ),

J‐E ‐ mbarimin e kristalizimi të lëngut në kristale gama (γ), përkatësisht kufirin e epërm të fazës së ngurtë ‐ austenitit.

E‐C ‐ mbarimin e kristalizimi të lëngut në kristale gama dhe fillimin e transformimit të tyre në ledeburit (Le),

C‐F ‐ mbarimin e kristalizimi të lëngut në çimentit primar (Fe3C') dhe fillimin e transformimit të tij në ledeburit (Le),

G‐O‐S ‐ fillimin e transformimit të austenitit (γ) në ferrit sekondar (γ+α),

S‐E ‐ fillimin e transformimit të austenitit (γ) në çimentit sekondar (Fe3C"),

G‐P ‐ përfundimin e transformimit të austenitit në ferrit sekondar (γ+α),

P‐S ‐ përfundimin e transformimit të austenitit (γ) në ferrit sekondar (α) dhe fillimin e transformimit të tij në perlit (Pe),

S‐E1 ‐ përfundimin e transformimit të austenitit në çimentit sekondar (γ+Fe3C") dhe fillimin e transformimit të austenitit (γ) të mbetur në perlit (Pe),

E1‐C1 ‐ përfundimin e transformimit të austenitit në ledeburit (Le) dhe perlit (Pe),

C1‐K ‐ vazhdimin e strukturave të fituara më parë të ledeburitit (Le) dhe çimentitit primar (Fe3C'),

Q'‐P ‐ kufirin e poshtëm të ferritit sekondar (α) dhe fillimin e transformimit të tij në perlit (Pe) dhe çimentit terciar (Fe3C"').

5.5. DIAGRAMI FE-C STABIL

Diagrami Fe‐C stabil quhet edhe diagrami i gjendjes hekur ‐ grafit (Fe‐g), sepse në lidhje karboni ndahet (veçohet) në trajtë grafiti (grafiti është i qëndrueshëm – stabël edhe në temperatura mjaft të larta, temperaturën e shkrirjes e ka mbi 3500OC). Prania e silicit (Si) dhe ftohja e ngadalshme e favorizojnë ngurtësimin sipas sistemit stabël, pra e nxisin krijimin e karbonit (C) në formë grafiti. Meqë është më pak i rëndësishëm dhe duke u mbështetur në sqarimet e dhëna në diagramin Fe‐C metastabil, këtu do të ndalemi vetëm në dallimet që ekzistojnë në mes njërit dhe tjetrit dhe do të plotësohen fushat përkatëse (fig. 5.6).

Strukturat

AUSTENITI ‐ është γ ‐ tretje e ngurtë e Fe në C me tretshmëri maksimale të karbonit (C) prej 2.14 % te pika E dhe kristalizon në strukturë kristalore K.C.F.

FERRITI ‐ është α ‐ tretje e ngurtë e Fe me tretshmëri maksimale të karbonit (C) prej 0.02 % te pika P në 723OC, dhe kristalizon në strukturë kristalore K.C.Q.

ÇIMENTITI ‐ është trajta kristalore e karbitit të hekurit Fe3C (me 6.7%C).

LEDEBURITI ‐ është përzierje eutektike e austenitit me Fe3C dhe krijohet nëpërmjet ngurtësimit të Fe‐C me 4.30%C në temperaturë 1147 OC.

PERLITI ‐ është përzierje eutektoidale e ferritit dhe Fe3C krijohet nëpërmjet shndërrimit të γ ‐ tretjes së ngurtë me përmbajtje 0.80%C.

GRAFITI ‐ është trajta kristalore e karbonit (C).

Fig. 5.6. Diagrami Fe-C stabil.

5.6. NDRYSHIMET E FAZAVE GJATË NXEHJES DHE FTOHJES SË ÇELIKUT

Në strukturën e çelikut ndikim të madh ka edhe shpejtësia e ftohjes. Gjatë ftohjes së ngadalshme çeliku do të ketë kohë të mjaftueshme që t'u nënshtrohet modifikimeve alotropike në temperatura të caktuara, prandaj ndryshimet që ndodhin gjatë nxehjes dhe ftohjes së çelikut do të tregohen për tri llojet e çelikut d.m.th. për çelikun paraeutektoidal, eutektoidal dhe paseutektoidal (fig. 5.7).


Fig. 5.7. Ndryshimet e fazave gjatë nxehjes dhe ftohjes së çelikut paraeutektoidal, eutektoidal dhe paseutektoidal.

5.6.1. ÇELIKU PARAEUTEKTOIDAL

Nxehja

- Deri në temperaturën AC1 (723oC) nuk ka ndyshime të modifikimeve alotropike, ndërsa

struktura e çelikut përbëhet nga kristalet e ferritit dhe kristalet e perlitit.

- Në temperaturën AC1 bëhet transformimi i perlitit në austenit.

- Në intervalin në mes temperaturave AC1 dhe AC3 bëhet transformimi i ferritit në austenit. Në këtë interval çeliku ka strukturë e cila përbëhet nga austeniti dhe ferriti.

- Në temperaturën AC3 përfundon transformimi i ferritit në austenit dhe çeliku ka struturë vetëm të austenitit.

- Nga temperatura AC3 deri te temperatura solidus tS1 struktura austenite e çelikut nuk ndryshon.

- Në temperaturën solidus tS1 fillon shkrirja e austenitit.

- Në intervalin në mse temperaturës solidus tS1 dhe temperaturës likuidus tL1 çeliku përbëhet nga kristalet e ngurta të austenitit dhe masa e lëngët (e shkrirë).

- Mbi temperaturën tL1 çeliku gjendet në gjendje të lëngët.

Ftohja

- Deri në temperaturën tL1 çeliku gjendet në gjendje të lëngët. - Në temperaturën tL1 fillon procesi i kristalizimit dhe lindin kristalet e para të austenitit. - Në intervalin në mes temperaturës tL1 dhe tS1 zhvillohet procesi i kristalizimit dhe çeliku

përbëhet nga kristalet dhe masa e lëngët. Sa më afër vijës saliduse që të jetë temperatura aq më shumë kemi kristale të ngurta.

- Nga tS1 deri tek Ar3 çeliku ka strukturë austenite.

- Në intervalin në mes temperaturës Ar3 deri në Ar1 bëhet transformimi i austenitit në ferrit dhe çeliku përbëhet nga ferriti dhe austeniti. Sa më afër temperaturës Ar1 në strukturë të çelikut do të ketë më shumë ferrit.

- Në temperaturën Ar1 e tërë sasia e mbetur e austeniti transformohet në perlit. - Nën temperaturën Ar1 nuk ndodh kurrfarë modifikimi alotropik dhe çeliku ka strukturë e

cila përbëhet nga kristalet e ferritit dhe kristalet e perlitit.

5.6.2.ÇELIKU EUTEKTOIDAL

Nxehja


struktura e çelikut përbëhet nga kristalet e pastra të perlitit (këtu kemi vetëm perlit).


- Në intervalin në mes temperaturave AC1 dhe tS2 çeliku ka strukturë të austenitit.


- Në intervalin në mes temperaturës solidus tS2 dhe temperaturës likuidus tL2 çeliku përbëhet nga kristalet e ngurta të austenitit dhe masa e lëngët (e shkrirë).

- Mbi temperaturën tL2 çeliku është në gjendje të lëngët.

Ftohja

- Deri në temperaturën tL2 çeliku gjendet në gjendje të lëngët.

- Në temperaturën tL2 fillon procesi i kristalizimit dhe lindin kristalet e para të austenitit.

- Në intervalin në mes temperaturës tL2 dhe tS2 zhvillohet procesi i kristalizimit dhe çeliku përbëhet nga kristalet dhe masa e lëngët. Sa më afër vijës solidus që të jetë temperatura, aq më shumë kemi kristale të ngurta.

- Nga tS2 deri tek Ar1 çeliku ka strukturë austenite.

- Në temperaturën Ar1 e tërë sasia e mbetur e austeniti transformohet në perlit.

- Nën temperaturën Ar1 nuk ndodh kurrfarë modifikimi alotropik dhe çeliku ka strukturë, e cila përbëhet nga kristalet e perlitit.

5.6.3. ÇELIKU PASEUTEKTOIDAL

Nxehja


struktura e çelikut përbëhet nga kristalet e perlitit dhe të çimentitit sekondar.


- Në intervalin në mes temperaturave AC1 dhe ACm bëhet transformimi i një sasie të çimentitit sekondar në austenit.

- Në këtë interval çeliku ka strukturë, e cila përbëhet nga austeniti dhe çimentiti sekondar.


- Në temperaturën ACm përfundon transformimi i çimentitit sekondar në austenit dhe çeliku ka struturë vetëm të austenitit.

- Nga temperatura ACm deri te temperatura solidus tS3 struktura austenite e çelikut nuk ndryshon.


- Në intervalin ne mes temperaturës solidus tS3 dhe temperaturës likuidus tL3 çeliku përbëhet nga kristalet e ngurta të austenitit dhe masa e lëngët (e shkrirë).

- Mbi temperaturën tL3 çeliku është në gjendje të lëngët.

Ftohja

- Deri në temperaturën tL3 çeliku gjendet në gjendje të lëngët.

- Në temperaturën tL3 fillon procesi i kristalizimit dhe lindin kristalet e para të austenitit.

- Në intervalin në mes temperaturës tL3 dhe tS3 zhvillohet procesi i kristalizimit dhe çeliku përbëhet nga kristalet dhe masa e lëngët. Sa më afër vijës soliduse që të jetë temperatura, aq më shumë kemi kristale të ngurta.

- Në temperaturën tS3 përfundon procesi i kristalizimit dhe çeliku ka strukturë të austenitit.

- Nga tS3 deri tek Acm çeliku ka strukturë austenite.

- Në temperaturën Acm fillon ndarja e çimentitit sekondar për shkak se karboni i tretur në austenit ndryshon sipas vijës S‐E.

- Në intervalin në mes temperaturës Acm deri në Ar1 bëhet ndarja e çimentitit sekondar dhe çeliku përbëhet nga kristalet e austenitit dhe çimentitit sekondar.

- Në temperaturën Ar1 e tërë sasia e mbetur e austeniti transformohet në perlit.

- Nën temperaturën Ar1 nuk ndodh kurrfarë modifikimi alotropik dhe çeliku ka strukturë, e cila përbëhet nga kristalet e perlitit dhe kristalet e çimentitit sekondar.

5.7. PËRCAKTIMI I PËRQENDRIMIT TË ELEMENTEVE LIDHËSE NË MASËN E LËNGËT DHE NË KRISTALE

Për të njohur më mirë vetitë dhe përqendrimin e elementeve lidhëse në çelikun, i cili ftohet gradualisht, do të analizojmë vetëm procesin e ftohjes së çelikut eutektoidal, paraeutektoidal dhe paseutektoidal (fig. 5.8).

5.7.1. ÇELIKU EUTEKTOIDAL

Mbi pikën (a) lidhja është në gjendje të lëngët. Në pikën (a), gjatë procesit të ftohjes lindin kristalet e para të ngurta të austenitit (γ), i cili përbën karbon më pak se 0.8%C. Këtë përqindje e fitojmë duke e tërhequr horizontalen nga pika (a) deri te vija solidus, përkatësisht pika (a1"), pastaj vertikalisht deri në abshisë. Gjatësia (a‐a") paraqet sasinë e masës së shkrirë, e cila gjatë procesit të ftohjes zvogëlohet deri në zero, ndërsa përqendrimi (pjesëmarrja) i karbonit në të rritet. Sasia e kristaleve të austenitit rritet deri në pikën (a2), e cila është edhe vija solidus ku mbaron edhe i tërë procesi i kristalizimit primar (parësor).

Që të caktojmë sasinë e karbonit në masën e shkrirë dhe në kristalet e austenitit si dhe marrëdhënien sasiore të tyre, do të përdorim rregullën e levës për pikën (a1).

Fig. 5.8. Mënyra e përcaktimit të përqendrimit gjatë ftohjes së çelikut.

Sipas rregullës së levës e tërheqim horizontalen nëpër pikën (a1) deri te pikëprerja me vijën likuidus (pika a1') dhe me vijën solidus (a1"). Vertikalja e lëshuar nga pika (a1') në boshtin e abshisës do të na tregojë përbërjen e karbonit në masën e shkrirë, ndërsa vertikalja e lëshuar nga pika (a1") në boshtin e abshisës do të na tregojë përbërjen e karbonit në kristalet e ngurta të austenitit. Gjatësia (a1‐a1') paraqet sasinë e kristaleve, ndërsa gjatësia (a1‐a1") sasinë e masës së shkrirë. Në pikën (S) gjatë procesit të mëtejmë të ftohjes austeniti (γ) zbërthehet në përzierje të çimentitit sekondar (Fe3C") dhe ferrit (α), që formojnë një përzierje homogjene eutektoidale të quajtur PERLIT (Pe).

5.7.2. ÇELIKU PARAEUTEKTOIDAL

Gjatë ftohjes së çelikut paraeutektoidal, p.sh. me përbërje 0.3%C, procesi në mes të pikave (b) dhe (b1) është i ngjashëm me atë në mes të pikave (a) dhe (a2). Në pikën (b2), që paraqet pikëprerjen me vijën G‐O‐S fillon kristalizimi sekondar d.m.th. ndarja e ferritit (α) nga austeniti (γ) si rezultat i modifikimit (transformimit) alotropik. Në këtë pikë (b2) nga kristalet e ngurta të austenitit fillon lindja e kristaleve të ferritit qoftë edhe vetëm një kristal. Që të caktojmë marrëdhënien sasiore dhe cilësore në fushën G‐S‐P, do të përdorim rregullën e levës, dhe atë për pikën (b3); tërheqim horizontalen nëpër këtë pikë deri te pikëprerja me vijën G‐P (pika b3") dhe G‐S (pika b3'). Vertikalja e tërhequr nga pika (b3') në boshtin e abshisës do të na tregojë përbërjen e karbonit në kristalet e ngurta të austenitit (γ),ndërsa vertikalja e lëshuar nga pika (b3") në boshtin e abshisës do të na tregojë përbërjen e karbonit në kristalet e ferritit (α).


Gjatësia (b3‐b3') paraqet sasinë e kristaleve të ferritit, ndërsa gjatësia (b3‐b3") sasinë e kristaleve të ngurta të austenitit. Duhet theksuar se nën vijën G‐O‐S, përkatësisht afër temperaturës 768oC kristalet e ferritit kalojnë në gjendje ferromagnetike. Në pikën (b4) sasia e karbonit në kristalet e austenitit rritet, kështu që këto kristale arrijnë përbërjen eutektoidale prej 0.8%C. Njëkohësisht në pikën (b4) përfundon ndarja e ferritit dhe sasia e mbetur e austenitit zbërthehet në përzierje të ferritit (α) dhe çimentitit sekondar (Fe3C"), që paraqet lidhjen eutektoidale të quajtur perlit. Nën vijën P‐S‐K bëhet ndarja e çimentitit nga ferriti të cilin e quajmë çimentit terciar (Fe3C"'). Me ndarjen e çimentitit terciar nga ferriti sasia e karbonit në ferrit gradualisht zvogëlohet prej 0.02%C në temperaturë 723oC deri 0.005%C në temperaturë 20oC. Nga kjo që u tregua më lart mund të përfundojmë se në strukturën e çelikut paraeutektoidal me përbërje të karbonit më tepër se 0.02%C kemi ferrit dhe perlit, ndërsa me më pak se 0.02%C kemi ferrit dhe çimentit terciar (çimentiti terciar në të shumtën e rasteve nuk shënohet në diagram, sepse nuk ka ndonjë rëndësi të posaçme praktike).

5.7.3. ÇELIKU PASEUTEKTOIDAL

Gjatë ftohjes së çelikut paseutektoidal p.sh. me përbërje 1.2%C, procesi në mes të pikave (c) dhe (c1) është i ngjashëm me atë në mes të pikave (a), (a2) dhe (b), (b1). Në pikën (c2) fillon procesi i kristalizimit sekondar (rikristalizimi) të çimentitit (Fe3C") nga austeniti (γ). Në mes të pikave (c2) dhe (c3) sasia e karbonit gjithmonë vjen duke u zvogëluar, sepse kristalet e çimentitit sekondar përbëjnë 6.687%C. Pikërisht në pikën (c3) bëhet transformimi (zbërthimi) eutektoidal i austenitit, që d.m.th. në strukturën e çelikut paseutektoidal do të kemi perlit (Pe) dhe çimentit sekondar (Fe3C").

5.8. LIDHJET KRYESORE TE HEKURIT

Me studimin e parimeve te përgjithshme te formimit te lidhjeve metalike, te karakteristikave themelore te marrëdhënieve te elementeve ne te gjitha gjendjet agregate te sistemeve metalografike dhe reflektimin e tyre ne diagramet e gjendjeve, behet e mundur njohje me komplekse dhe me rigoroze e lidhjeve metalike me përdorim te gjere praktik.

Ndër lidhjet metalike me përdorim praktik, lidhjet e hekurit përfaqësojnë grupin më të gjerë, si për nga realizimet strukturore e fiziko‐mekanike ashtu dhe për përdorimin e pakufishëm në të gjitha fushat e teknologjisë së sotme e të konsumit.

Studimi i të gjitha marrëdhënieve të hekurit me elemente të tjera kërkon së pari njohjen e sjelljes së vetë hekurit, të shkallës dhe të mënyrës së shndërrimit të tij, përcaktimin e kushteve te ekuilibrave energjetike te shndërrimit dhe tregues te tjerë qe përgjithësisht pasqyrohen ne lakoren e ftohjes se hekurit te pastert.

Lakorja e ftohjes se hekurit te pastër (fig. 5.2) tregon se hekuri e zhvillon procesin e kristalizimit ne temperaturën 1536°C ( kjo vlerë mund të jetë nga 15360C deri 15390C në varësi

nga literatura) dhe formon kështu strukturën kubike me centrim në qendër, të njohur si forma alotropike e hekurit δ ose modifikimi δ (Feδ, a = 2,93 Ǻ=0.293 nm).

Ne kushtet e gjendjes se ngurte, ne përputhje me temperaturën dhe rezervat e energjisë se lire, hekuri e ndryshon ndërtimin e tij kristalor dhe merr forma alotropike me karakteristika te tjera kristalografike (fig.1). Ndryshimi i pare kristalin vihet re ne temperaturën 1392°C (kjo vlerë mund të jetë 1400°C). Në ketë temperature rrjeti kristalor riorganizohet ne sistemin kubik me centrim ne faqe te njohur si modifikimi γ (Feγ, a = =3,64 Ǻ=0.364 nm). Ne temperaturen 910° hekuri realizon shndërrimin e dyte alotropik dhe riorganizohet perseri ne sistemin kubik me centrim ne qender, nje lloj si modifikimi Feδ, por, ne kete rast, parametri «a» i rrjetit eshte zvogeluar per shkak te energjise se aktivizimit te atomeve. Ne kushtet e shfaqjes kjo forme alo‐tropike dallohet si modifikimi i hekurit β (Feβ a= 2,90 Ǻ = 0.290 nm) edhe pse nga pikepamja kristalografike eshte e njëjtë me hekurin δ. Ne temperaturen 768°C, pa ndryshuar rrjetin kris‐talor si rezultat i riorganizimit të tij, hekuri fiton veti magnetike. Këto veti, qe i atribuohen formës alotropike α, ruhen deri ne temperaturën e mjedisit (Feα a= 2,86 Ǻ = 0.286 nm).

Fakti qe proceset e shnderrimit te hekurit ne te gjitha nivelet zhvillohen me temperature te pandryshueshme, tregon se ato janë procese tipike rikristalizimi. Keshtu shndërrimet lidhen me krijimin ne fazën paraprake matricore te qendrave te para te fazave alotropike, qe shumohen e rriten sipas ligjeve te njohura eksponenciale, qe vijnë nga po ato forca levizese te atomeve e te grimcave qe riorganizohen e ndërtohen ne strukturat kristalografike ne rezerva gjithnjë e me te vogla energjie.

Ne kuadrin kristalografik, me gjith shndërrimet alotropike qe gëzon hekuri ne përgjithësi ka

dy forma alotropike te mirefillta. Formen kubike ne intervalin e temperaturave 911°‐1392°C dhe formen kubike me centrim ne qendër te përfaqësuar me hekurin α te qëndrueshme mbi dhe nen kufirin e γ.

Ne te gjitha format alotropike qe merr hekuri formon tretje te ngurta me nje numer te madh elementesh te sistemit periodik. Lloji dhe forma e lidhjes me keto elemente e sidomos kufiri i qëndrueshmërisë së fazave qe formohen, përcaktohet nga polimorfizmi i hekurit dhe nga korrespondenca e tij me sistemet kristalore te elementeve te tjera. Për hir te gjerësisë se parametrave te rrjetave kristalore, e te formave α dhe γ dhe kushtit te formimit te tretjeve te ngurta deri ne kufijte ± 15%, kjo korrespondence përfshin një numër te madh zgjidhjesh me vlera te larta konstruktive, teknologjike dhe shfrytëzuese.

Ne përgjithësi, marrëdhëniet e elementeve te ndryshme me hekurin janë te tre kategorive kryesore:

1. Elementet ulin temperaturat e shndërrimit te γ ne α dhe rrisin ato te shnderrimit te γ ne δ duke krijuar kushte per ekuiliber te tipit peritektik ndermjet: δ dhe fazes se lenget. Ne keto raste formohen marredheniet e njohura te sistemit te hapur γ te paraqitura ne mënyrë skematike ne fig. 5.9‐a.

2. Elementet ulin temperaturen e shnderrimit te γ ne α, ndersa tretshmeria e tyre kufizohet duke krijuar kushte për ekuilibra te rinj fazore te tipit eutektoidal. Si rezultat krijohet sistemi i njohur, si sistemi gjysme i hapur γ (fig. 5.9‐b).


3. Ne te kundërt te rastit te pare, elementet rritin temperaturat e shndërrimit te γ ne α dhe ulin ato te shndërrimit te γ ne α. Si rezultat formohet laku i fazës γ dhe ne sistem zotëron faza α (fig. 5.9‐c). Ne keto raste te njohura si sisteme te mbyllura te γ, me rritjen e % se elementeve lidhës mund te vërehen edhe marrëdhënie te veçanta te tipit eutektoidal qe pasqyrohen ne një pjese te caktuar te diagramit te gjendjes.

Te gjitha këto marrëdhënie parimore te hekurit dhe ndikimi i elementeve te ndryshme mbi zgjerimin dhe ngushtimin e fushës se fazës γ (ne formën e tretjeve te ngurta) mund te kuptohen e te përcaktohen nga kahu i lëvizjes se raporteve te nxehtësive te mbuluara te kristalizimit te kalimit te rrjetit kubik me centrim ne faqe (γ) ne rrjetin kubik me centrim ne qendër (α ose δ) ose nga vete kushtet e ekuilibrave termodinamikë.

A4

A3

α

δ

γ

A4

A3

α

γ

δ

A3

A4

α (δ)γ

a. b. c.

Fig. 5.9 - Sistemet e marredhenieve te hekurit me elementet lidhese

5.9. ANALIZA CILËSORE DHE SASIORE E LIDHJEVE HEKUR-KARBON

Karakteristikat kryesore te marrëdhënieve të hekurit me karbonin, shndërrimet agregate

dhe fazore te tyre, raportet sasiore dhe cilësore jepen ne diagramin e gjendjes se hekurit me karbonin, te paraqitur ne figuren 5.4 dhe 5.17 dhe ne formen e marredhenieve hekur‐cementit (si sisteme metastabel).

Sipas diagramit duket qarte se hekuri me karbonin ne raportin sasior 93,33% Fe dhe 6,67% C, formojnë komponimin kimik Fe3C (cementit) i cili, per kushtet e shfaqjes dhe rolin qe luan ne formimin e gjendjeve strukturore behet i barasvlershem me nje komponente te vete sistemit. Cementiti, keshtu, perfaqesohet grafikisht me drejtezen vertikale DFK, e cila percakton njekohesisht kufirin e zhvillimit te marredhenieve fazore hekur‐karbon dhe nxjerr ne dukje karakterin pragesor te ketyre marrëdhënieve. Nënsistemi hekur‐cementit, tani vjen ne rolin e te gjitha marredhenieve hekur‐karbon, ndersa marredheniet ne permbajtje me te madhe se 6,67% karbon nuk kane asnjë kuptim.

Ne gjendje te lenget ne kufijte e diagramit, hekuri e tret plotesisht komponenten cementite dhe formon gjithmone nje faze te vetme homogjene. Me tej, ne nivele te tjera te temperaturave, konturet e para poligonale ABH dhe BCEJ provojne se lidhjet me përmbajtje karboni nga zero ne 4,3% e fillojne procesin e kristalizimit me shfaqjen e fazave te tretjeve te ngurta te karbonit ne hekurin δ ose γ. Ndersa lakorja likuide CD per lidhjet me 4,3 deri ne 6,67% karbon tregon se ne kete pjese te diagramit procesi i kristalizimit fillon me shfaqjen e komponimit kimik Fe3C, si faze paresore dhe tipike per sistemet e perzierjeve mekanike.

Per analogji me lakoren CD, nga pikepamja pozicionale dhe nga konturet percaktuese te zonave strukturore te diagramit, lakoret ES dhe PQ te cilave u pergjigjet e njejta vije soliduese, DFK percaktojne kushtet termodinamike te shfaqjes se fazes cementite, si produkt dytesor dhe tretesor te fazave γ dhe α (përkatësisht).

Konturet poligonale HNJ dhe PQS, ne kushtet e gjendjes se ngurte, tregojnë se shndërrimet dytësore ne sistemin hekur‐karbon janë rrjedhoje e shndërrimeve alotropike te hekurit dhe e kufizimit te tretshmërisë se karbonit ne te.

Mbështetur ne këto kuptime fillestare mbi marrëdhëniet hekur‐karbon dhe ne parimet e përgjithshme te analizës se diagrameve te gjendjeve, gjendjet strukturore dhe shndërrimet e tyre fazore mund te përcaktohen nga analiza e gjashte lidhjeve përfaqësuese qe dallojnë ndërmjet tyre nga përmbajtja e karbonit dhe nga pikat kritike te shndërrimeve.

1. Lidhja I (0-0,006% C). Lidhja e zhvillon procesin e kristalizimit ne përputhje me konturin e pare poligonal

ABH, me lindjen e kristaleve te tretjes se ngurte te karbonit ne rrjetin kristalor te hekurit δ, si forma e pare kristalore e qenies se hekurit ne temperatura te larta (mbi 1392°C). Temperaturat t1, dhe t2 te fillimit te mbarimit te procesit, ne këtë rast, përcaktohen nga ordinatat e pikave te prerjes se lidhjes, si abshise, me lakoret e diagramit. Lakorja AB do te jete lakorja likuiduese e kristaleve te tretjes se ngurte te karbonit ne hekurin δ, i cili njihet si komponent strukturor me emrin ferrit δ (ferrit delta) qe shenohet gjithmone me simbolin δ. Lakorja AH, për rrjedhoje, do te jete lakorja soliduse e fazes δ.

Me uljen e temperatures, ne perputhje me shnderrimin e hekurit δ ne hekur γ, eshte i pritshem zhvillimi i proceseve te shnderrimeve fazore dytesore te karakterit alotropik. Kurse konturi poligonal HJN deshmon se keto shnderrime jane te lidhura me shnderrimin e nje gjendjeje matricore te tretjes se ngurte ne nje gjendje te re gjithnje te tipit te tretjes se ngurte. Per pasoje, duke pasur parasysh se nen temperaturen 1392°C eshte e qendrueshme vetem forma kristalore e hekurit γ, shndërrimi fazor sjell si perfundim kri,jimin e fazes se re te tretjes se ngurte te karbonit te hekurit y qe njihet si faza austenite dhe shenohet me simbolin unik γ.

Ne kete kuptim, lakorja NH do te jete rezultat i bashkimit te temperaturave (të pranojme t3) te fillimit te procesit te shnderrimit te ferritit ne austenit dhe sipas saj do te percaktohet shkalla dhe karakteri i ndryshimeve cilesore te tretjes se ngurte δ, ndersa JN do te jete produkt i bashkimit te temperaturave (t4) te mbarimit te shnderrimit ne


austenit e sipas saj do te behet vleresimi cilesor i fazes se re austenite qe shfaqet ne proces. Prandaj lidhja I qe diskutojme, ne vazhdim, si rezultat i uljes se temperatures nga t3 në t4 do te realizoje shnderrimin fazor te ferritit δ ne austenit.

Per te njejtat arsyetime, do te shenonim se faza sustenite e lidhjes I ne temperaturat t5, deri ne t6 sipas konturit poligonal GSP do te realizonte shnderrimin e saj në një faze te re te tipit te tretjes se ngurte, ne kete rast te karbonit ne hekurin α, qe njihet si faza strukturore ferrite e qe shenohet me simbolin α. Keshtu lakorja GS do te ishte ne rolin e lakores likuiduse per shndërrimin e austenitit ne ferrit, kurse lakorja GP ne rolin e lakores soliduse. Temperaturat t5, do te merren nga lakorja GS, ndersa temperaturat t6 nga lakorja GP.

Perfundimisht, lidhja I, s'i rezultat i procesit te kristalizimit dhe i shnderrimeve fazore dytesore rikristalizuese, do te vinte ne temperaturën e mjedisit (nen pozicionin e lakores GP) me gjendjen homogjene njefazore α. Pamja mikrostrukturore e fazes perfaqesohet me kokrriza kristalore poliedrike te peraferta me trupat sferike, me madhesi afersisht te barabarta, me orientime te percaktuara, me sfond te bardhe. Kufijte e kokrrizave dalin ne pah me konture te erreta dhe shume te holle. (Fig. 5.10).

Kur permbajtja e karbonit rritet nga 0,006‐0,02%, lidhjet deri ne temperaturen t6 , realizojne te njejtat shnderrime fazore dhe sigurojne keshtu fazen ferrite α. Me tej, per shkak te zvogelimit se amplitudes se lëkundjeve te atomeve te rrjetit kristalor, aftesia tretese e karbonit ne hekur ulet, prandaj krijohen kushte për kryerjen e shndërrimeve te para dytësore e te karakterit te ri (shih sistemin e shndërrimeve dytësore). Si rezultat, ne temperaturën t6, ne perputhje me lakoren PQ, fillon dalja e kristaleve te para te produktit dytesor çementit qe, sipas kushteve termike te lindjes, quhet cementit i trete. Raportet sasiore te fazave α dhe cementit i trete përcaktohen sipas rregullit te segmenteve, ku perqendrimi i fazes α jepet nga lakorja PQ, ndersa i qementitit nga vija soliduse kufitare DFK (6,67 % C). Prandaj sasine me te madhe te cementitit do ta sliroje lidhja kufitare me 0,02°/o C, e cila kalon neper piken P te vijes PSK. Produkti dytesor cementit shfaqet ne kufijte e fazes ferrite ne trajte brezash me pamje gjithashtu te bardhe e me kufi te erret si fig. 5.11.

Nga studimi i lidhjes I, krahas përfundimeve mbi shndërrimet fazore, eshte e nevojshme te theksojme dy çaste te rëndësishme, te cilat ne pergjithesi kane te bejne me dinamiken e ekuilibrave te fazave dhe nderkohe paraqesin interes te veçante per studimin e lidhjeve te tjera te sistemit.

1‐Rritja e perqindjes se karbonit ne lidhjet e hekurit, ne perputhje me lakoret AB dhe AH, sjell gjithmonë uljen e temperaturës se fillimit dhe te mbarimit te kristalizimit. Kështu, kristalizimi parësor ne fazen δ merr karakter kufitar dhe po ashtu kalimtar. Si rezultat eshte e pritshme qe, me rritjen e permbajtjes se karbonit, kristalizimi ne fazen δ te kapërcehet dhe procesi te filloje drejtpërsëdrejti ne shfaqjen e fazes γ. Lidhja me 0,51% karbon (qe klon neper piken B te diagramit) perfaqeson, pikerisht, lidhjen kufitare sipas se cilës procesi i kristalizimit fillon me shfaqjen e fazes austenite.

Shënim: Forma alotropike β nuk ka asnjë ndryshim nga forma α, prandaj, ne kuptimin fazor, ne diagram nuk vendoset ndonjë kufi.

Fig. 5.10 - Fotografia strukturore

e fazes ferrite. Fig. 5.11 - Fotografia strukturore

ferrit + çimentit III.

2‐ Ne shnderrimet dytesore, perkundrazi rritja e permbajtjes se karbonit sjell rritjen e

temperaturave te shnderrimit te δ ne γ, sipas lakoreve NH dhe NJ te konturit poligonal perkates. Keshtu ferriti δ e humbet qendrueshmerine e tij edhe si produkt i pare i procesit te kristalizimit, edhe si forme alotropike. Si rezultat, dy prirjet e shfaqura çojne drejt nje gjendjeje ekuilibri termodinamik te fazave: lëng, kristale δ dhe kristale γ.

Ne keto kushte temperatura e ekuilibrit, grafikisht, percaktohet nga pika e prerjes se lakores AH ... dhe AB ... me NH ... dhe NJ ... ku vleresohet edhe perberja cilesore e fazave te ekuilibrit (për δ sipas H; lëngu sipas B dhe γ sipas J). Temperatura 1493°C e nivelit te pikave H, J, B eshte temperatura e ekuilibrit, ndersa kushtet cilesore te ketij ekuilibri krijojne pa asnje alternative tjeter gjendjen per zhvillimin e reaksionit te shnderrimit peritektik.

2. Lidhja II (0,1 deri 0,18 % karbon)

Sistemi metalografik i perfaqesuar me nje lidhje me X% karbon nga bashkesia e lidhjeve me 0,1 % C deri 0,18 % C ne temperatura te larta eshte ne gjendje homogjene te lenget njelloj si te gjitha lidhjet e tjera te hekurit. Procesi i kristalizimit te tij fillon ne temperaturen t1 sipas lakores AB, me lindjen e kristaleve te tretjes se ngurte δ. Ky proces thellohet me 1 shkalle lirie sipas marrëdhënieve sasiore dhe cilesore qe perfaqeson konturi i ABH. Si rezultat lidhja vjen ne temperaturen t2 të nivelit te vijes soliduse HJB (1493°C) me gjendjen e percaktuar dyfazore; leng me perberje sipas pikes B dhe kristale δ sipas H ne raportin sasior:

xxLL

H

B

−−

==51,0

1,0

)1,0(

)51,0(

)(

)(

δδ .....(1)

Shënim: Pranojmë: x=0.13 (0.1<x<0.18): atëherë 08.038.003.0

13.051.01.013.0

==−−

=δL

, ose L=0.08⋅δ.

Duke ditur se L+ δ = 100%, nxjerrim se, në çastin e arritjes në temperaturën t2 (1492OC)

sistemi ka kristale %9208.1

100≅=δ dhe 8% lëng.


Ne kete temperature, per kushtet e krijuara te marredhenieve plotesisht te kushtezuara te perberjeve cilesore te fazave, ne procesin e shnderrimit, fillon formimi i fazes austenite si produkt i reaksionit peritektik:

)()()( JHBL γδ ⇔+ ose 18.01.051.0 γδ ⇔+L

Raporti i bashkimit te fazave do te jete i pandryshueshem dhe sipas kushtit qe faza e re qe shfaqet te perballoje ndryshimet sasiore te fazave te paqëndrueshme duke ruajtur te njëjtin ndërtim cilësor, pra sipas raportit:

( )

( )

0,18 0,10,51 0,18

B

H

Lδ

−=

− ... (2)

ku perqendrimi 0,18% i pergjigjet permbajtjes se karbonit ne fazen γ qe shfaqet. Krahasimi i raportit 2 (peritektik) me raportin 1 (real) te fazave tregon se procesi i

kristalizimit te lidhjes II do te çoje ne shnderrimin e plote, ne temperaturen t2 te fazes se lenget, e cila ne krahasim me sasine qe kerkon reaksioni peritektik eshte me mungese. Pran‐daj, ne fund te procesit izotermik, kemi perseri gjendje te percaktuar dyfazore:

xx

H

J

−−

==18,0

1,0

)1,0(

)18,0(

)(

)(

δγ

δγ

.... (3)

(Për x =0,13% C do te kemi γ≅37 % dhe δ ≅ 63 %). Me tej lidhja realizon shnderrimet dytesore ne perputhje me shnderrimet alotropike te

hekurit. Njëlloj si ne lidhjen I dhe faza δ e lidhjes II, sipas po te njejtit kontur NHJ, shnderrohet ne tretjen e ngurte austenite. Ne temperaturen qe percakton lakorja NJ (ordinata e pikes b te prerjes se lidhjes me lakoren NJ) procesi i shnderrimit ka perfunduar dhe gjendja e sistemit (e lidhjes ne kristalizim) eshte bere homogjene njefazore austenite γ.

Austeniti, ne perputhje me karakterin e ndikimit te karbonit eshte nje faze e sistemit gjysme te mbyllur dhe shnderrohet vetem ne kushtet e ekuilibrit te hekurit α me γ. Keshtu, njelloj si per lidhjen I, austeniti fillon shnderrimin ne ferrit sipas konturit GSP dhe ne tem‐peraturen e vijes PSK do te kemi ferrit me perqendrim sipas pikes P.

[α(P)] dhe austenit γ me përqendrim sipas pikës S[γ(S)] në raport sasior:

02,08,0

)8,0(

)02,0(

)(

)(

−−

==x

x

S

P

γα

γα

... 4

Për x=0,13%C do të kemi: γ≅14 % dhe α≅ 26 % Austeniti, me perberjen kufitare me 0.8% karbon ne përputhje me lakoren GS te

shnderrimeve dytesore alotropike dhe ate SE te shnderrimeve dytesore per shkak te kufizimit te tretshmërisë se karbonit, realizon shnderrimin ne dy produkte paralele, ne α(P)

dhe Fe3C (6,67%C), qe ne procesin e shfaqjes, sipas mekanizmit eutektik, bashkohen dhe japin perzierjen mekanike te njohur me emrin Perlit:

)8,0()67,6(3)02,0( PerlitCFe ⇔+α

Meqenese raporti i bashkimit ne perlit eshte:

02,08,08,067,6

3 −−

=CFe

α.... (5)

procesi izotermik perfundon me gjendjen e percaktuar dyfazore α(P) dhe Perlit P(S) :

02,08,0

)8,0(

)02,0(

)(

)(

−−

==x

xPP S

P αα ... (6)

Për x=0,13%C do të kemi: α≅86 % dhe P≅ 14 %

Për veçoritë e kushteve të formimit temperatura e pandryshueshme dhe raportet

sasiore të përcaktuara; faza perlite nuk mund te pesoje asnje shnderrim gjate uljes se temperatures dhe, si e tille, ruhet deri ne temperaturen e mjedisit. Kurse faza α(P) me uljen e temperatures, çliron cementitin sipas lakores PQ, ashtu si ne lidhjen I. Atëherë ne temperaturën e mjedisit do te kemi: perlit sipas perqindjes qe percakton raporti (6) dhe ferrit + cementit ne perqindjen qe percakton raporti (7) per nivelin e temperatures se mjedisit.

006,067,6

)67,6(3

)006,0(

)67,6(3

)(

−−

==x

xCFeCFe

Q αα ..... (7)

(Për x = 0,13% dhe kur α + F e 3 C = 3 6 % , si rezultat i shndërrimeve ne temperaturën

e vijes PSK do te kemi: 1,6% Fe3C’’’ dhe 84,4% α). Duke u mbeshtetur ne analizen e plote te lidhjes II, mund te ndertohet, se pari ne

parim e madje me saktësinë e kërkuar, lakorja e ftohjes se saj, diagrami i ndryshimeve sasiore te fazave dhe skema e fotografise mikrostrukturore, sikur eshte paraqitur ne figuren 5.12.

Mikrostruktura e lidhjes, sikurse duket nga figura, përfaqësohet nga ferriti i bardhe me kufi te erret, nga perliti me pamjen karakteristike te shtresave te imeta te ferritit e te gementitit te bashkerenduar brenda kufijve te kokrrizave kristalore dhe nga brezat e bardhe te çementitit përreth kokrrizave matricore te ferritit.

SHËNIM: Lidhjet ndërmjetëse me 0,02 deri 0,1% karbon interpretohen sipas dy grup‐lidhjeve te studiuara: Keto lidhje nuk realizojne shnderrime peritektike. Prandaj, ne fazen e pare interpretohen si lidhja I, ndersa ne vazhdim trejtohen si lidhja III.


Fig. 5.12 - Analiza e plote e lidhjes II (0,1-0,18% C) e sistemit Fe-C.

3. Lidhja III (0,18-0,51% karbon) Lidhja III me kristalizim parësor, sikurse lidhja II, ne temperaturen e vijes NJB, pas

shnderrimit peritektik fiton gjendjen dyfazore leng dhe γ. Nga kjo temperature, ne perputhje me konturin BCEJ, faza e lenget kristalore drejtperdrejt ne austenit dhe ne temperaturen qe percaktohet sipas lakores EJ kemi realizimin e gjendjes homogjene njëfazore γ. Me tej kristalizimi i lidhjes III vazhdon njëlloj si për lidhjen II.

4. Lidhja IV (0,8-2,14% karbon) Kjo lidhje eshte perfaqesuese e grup‐lidhjeve qe e kane kapercyer fazen e kristalizimit δ

(sipas shenimit 1‐ne analizen e lidhjes I) dhe e fillojne procesin me lindjen e drejtperdrejte te kristaleve te austenitit ne perputhje me treguesit qe percakton konturi poligonal B‐C‐E‐J.

Lindja dhe zhvillimi i plote i procesit ne këto raste behet sipas temperaturave t1 te fillimit qe merren ne lakoren BC dhe t2 te mbarimit te kristalizimit qe merren sipas lakores JE.

Ne temperaturen t2, perfundimisht, gjendja e sistemit do te jete homogjene austenite me permbajtjen e karbonit qe kishte lidhja ne fazen e lenget. Por, me uljen e temperatures kjo permbajtje e larte e karbonit krijon mbingopje dhe vihet nen veprimin e forcave shtytese te brendshme qe shfaqen deri ne nivelin e kristaleve e te celulave kristalore. Prandaj, ne perputhje me temperaturat qe percakton lakorja ES lidhja fillon te nxjerre produktin dytesor, cementitin e dyte (Fe3C’’).

Me dukjen e dukurive strukturore dytesore, sistemi behet me nje shkalle lirie dhe vjen ne temperaturen e vijes PSK me gjendjen dyfazore γ(s) dhe çementit (k):

8,067,6

'''' )67,6(3

)8,0(

)(3

)(

−−

==IV

IV

K

S

XX

CFeP

CFeP

... (1)

Ku XIV është përqindja e karbonit në lidhjen IV.

Faza austenite me perberjen e ekuilibrit me 0,8% karbon, ne kete temperature realizon shnderrimin ne perlit duke u diferencuar paralelisht ne çimentit dhe ferrit sipas po atyre kushteve per te cilat u fol ne analizen e lidhjes II.

Me perfundimin e procesit izotermik te shnderrimit eutektoidal gjendja e sistemit do te jete dyfazore: perlit+ çementit:

( ) (0,8)

3 ( ) 3 (6,67)

6,67'' '' 0,8

S III

K III

P P XFe C Fe C X

−= =

− ... (2)

Kjo gjendje do te ruhet deri ne temperaturen e mjedisit per arsye se edhe çimentiti,

si komponent strukturor, pas shfaqjes nuk mund te pesoje shnderrime te pjesshme. Ai ndryshon ne sasi ne menyre integrale por nuk mund te realizoje shnderrime te komponenteve perberese të tij.

Ne aspektin mikrostrukturor, gjendja perlito‐çimentite diferencohet nga struktura paraeutektoidale me qenien e çimentitit si faze e plote per nga karakteri i zhvillimit dhe forma e shperndarjes se tij. Ai eshte i bardhe në trajte rrjeti qe mbledh ose rrethon strukturen perberese perlite, me karakteristikat qe jane theksuar me pare ne analizen e lidhjes II.

SHËNIM: Lidhjet me 0,5% C deri deri 0,8 % C trajtohen si lidhje ndërmjetëse; ne fazen e pare deri ne formimin e fazës se plote austenite trajtimi behet si në lidhjen III, kurse me poshtë si ne lidhjen II.

5. Lidhja V (2,14%C - 4,3% C) Ky grup lidhjesh fillon procesin e kristalizimit me shfaqjen e fazes austenite sipas konturit

BCEJ, njelloj si per lidhjet e grupit te III. Me kete proces sistemi vjen ne temperaturen e vijes ECF (1130°C) me gjendje te percaktuar dyfazore: leng me perberje qe përcaktohet sipas pikes C dhe kristale te tretjes se ngurte γ me perqendrim sipas pikes E:

( ) (4,3)

( ) (2)

2,144,3

C V

E V

L L XXγ γ

−= =

− ... (1)

(XV është % e karbonit në lidhjen qe merret ne analizë).

Faza e lenget me perberjen kufitare sipas pikes C, ne temperaturen 1130°, fillon kristalizimin, paralelisht me fazën γ, dhe komponimin kimik Fe3C, ne perputhje me lakoren likuiduse CD.

Fazat paralele: austenit γ dhe çementit, ne perputhje me mekanizmin eutektik, bashkohen ndermjet tyre dhe formojne perzierjen mekanike eutektike te njohur si faza ledeburite:


)()(3)( CFE LedeburitCFe ⇔+γ ... (2)

Si rezultat i procesit izotermik dhe i krahasimit te raporteve cilësore e sasiore te fazave qe marrin pjese ne proces, ne fund realizohet gjendja dyfazore: austenit i trasheguar nga kristalizimi paresor deri ne gastin e pare te temperatures 1130°C dhe lebeduriti, ne raportin sasior:

( )

( )

2,144,3

C V

E V

Led XXγ

−=

− ... (3)

Ledeburiti, si perzierje mekanike, nuk mund te pesoje shnderrime cilesore dhe sasiore, prandaj sasia e percaktuar sipas raportit 2 ruhet deri ne temperaturen e mjedisit. Ndersa austeniti qe mbetet, me uljen e temperatures peson shnderrimet fazore karakteristike, sikurse eshte shpjeguar ne lidhjet II dhe III.

Fig. 5.13 - Shema e shndërrimeve të lidhjes V.

Kështu nga temperatura 1130° deri ne temperaturen 723°C ne perputhje me lakoren SE,

austeniti çliron cementitin e dyte. Ne temperaturen 723°C, pjesa e mbetur e austenitit shndërrohet ne perlit dhe, si rezultat, kemi gjendjen përfundimtare: ledeburit, çementit i dyte dhe perlit ne perputhje me skemen e treguar ne figuren 5.13.

6. Lidhja VI (4,3%C, 6,67% C) Lidhjet paseutektike e fillojne procesin me shfaqjen e kristaleve te çementitit sipas

lakores CD. Ne temperaturen 1130OC sistemi vjen me gjendjen e njohur leng dhe çimentit. Atehere, me krijimin e kushteve te ekuilibrit, tipike te karakterit eutektik, ne sistem shfaqet faza ndermjetese austenite dhe, mbi kete baze, krijohet perzierja mekanike ledeburite.

Procesi perfundon ne gjendjen dyfazore: ledeburit dhe çimentit. Pe dyja keto faza, per karakterin e tyre te njohur te formimit dhe te qendrueshmerise, nuk pesojne asnje shnderrim dhe e ruajne kete gjendje deri ne temperaturen e mjedisit.

Studimi i lidhjeve perfaqesuese te sistemit hekur‐karbon, ne teresi, percakton te gjitha gjendjet strukturore te mundshme te çeliqeve dhe te gizave ne kushtet e temperatures se

mjedisit te realizuara nëpërmjet proceseve termokinetike ne kushte sa me te afërta me ato te ekuilibrit (fig. 5.14).

Fig. 5.14 - Fushat strukturore te sistemit hekur-karbon.

Mbi këtë baze dhe per nje kuptim me teknologjik te sistemit eshte e nevojshme te

veçojmë edhe dy raste qe kane te bejne me shnderrimet fazore te sistemit dhe me komponentet formuese te lidhjeve.

I. Shnderrimet ne sistemin hekur‐karbon jane te lidhura me nje varg temperaturash pagëzore të ekuilibrave termodinamike, te cilat për tërësinë e lidhjeve, marrin vlerat e pikave kritike.

Pika e pare kritike «AO» shpreh temperaturen 210OC sipas se ciles ndryshojne vetite magnetike te çimentitit, si komponent i sistemit, dhe njekohesisht si perberes strukturor i fazave perlite dhe ledeburite.

Pika kritike «A1» lidhet me temperaturen 723OC, sipas se cilës ne sistemin e lidhjeve realizohet shndërrimi eutektoidal, qe perfaqeson nje nga proceset me te rendesishme te shnderrimeve fazore. Formimi i perlitit dhe austenitit, si faza te ekuilibrit ne kete temperature, shprehin permbajtjen e te gjitha realizimeve fazore dhe te progeseve ter‐modinamike qe lidhen me to.

Pika kritike «A2» percakton kushtet e ekuilibrit te ndryshimit te vetive magnetike te hekurit α dhe po ashtu te ferritit. Ajo shpreh temperaturen 768OC, qe njihet me emrin «Pika Kyri».

Nga temperatura 911OC deri 723OC, lakorja GS, përfaqëson pragun e shndërrimeve ferrito‐austenitike ne kuptimin termokinetik dhe cilësor. Prandaj, ne sistemin e plote te shnderrimeve hekur‐karbon lakorja zë vendin e pikes kritike «A3». Kështu, ajo është e lidhur me nje nga shnderrimet kryesore kristalore ndermjet sistemeve kubike me centrim ne qendër dhe me centrim ne faqe si dy sistemet parimisht te mundshme te qenies se hekurit. Me ketë logjike, lakorja NJ do te perfaqesonte piken kritike«A4», te sistemit, te lidhur me te njëjtat shndërrime te karakterit kristalografik. Kurse lakorja SE do te shprehte një pike kritike te veçantë qe lidhet me çlirimin e produktit dytësor çementit ose me kushtet e ekuilibrit dhe te aftësisë tretëse te austenitit ndaj karbonit, me energjinë e aktivizimit, me parametrat e rrjetit e te tjera.


II. Ne studimin e marrëdhënieve hekur‐karbon, sipas diagramit te gjendjes, jemi mbeshtetur ne marredheniet hekur‐cementit, te cilat i kemi pranuar si marredhenie ekuilibri te qendrueshem. Por, mbeshtetur ne rezervat e energjive te lira te çementitit dhe te grafitit, si dy faza parimisht te mundshme te paraqitjes se karbonit ne lidhje me hekurin, marrëdhëniet hekur‐çementit rezultojne si marrëdhënie metastabel te karakterit te paqëndrueshëm dhe kalimtar. Prandaj shndërrimet e njohura nga studimi i lidhjeve kryesore te sistemit marrin karakter simultan dhe duhen pare te lidhura me sistemin stabël hekur‐grafit, i cili grafikisht mbivendoset ne te njejtin diagram dhe paraqitet me vija te ndërprera si ne fig. 5.15.

Fig.5.15 - Diagrami stabël dhe metastabël të lidhjeve hekur-karbon dhe gjendja strukturore e tyre.

Diagrami i dyfishte hekur‐karbon, i paraqitur ne figure, jo vetëm pasqyron shndërrimet

kryesore fazore te karakterit hekur‐grafit, sipas po asaj logjike te analizës se lidhjeve hekur‐gementit, por edhe i jep nje përmbajtje unike karakterit simultan te shndërrimeve. Sipas tij mund te marrin kuptim shfaqjet e një morie gjendjesh te reja strukturore qe vine nga kryerja e shnderrimeve te te dyja marredhenieve ne nje sistem te vetëm metalografik, sikurse eshte rasti i gizave perlite, grafite e te tjera si këto.

5.10. LIDHJET E HEKURIT ME ELEMENTE TE TJERA

Ne marredhenie me karbonin hekuri krijon nje game te gjere gjendjesh strukturore te

cilat, sipas vetive fiziko‐mekanike dhe teknologjike qe kane, përballojnë kerkesat e medha e te gjithanshme te prodhimit e te shfrytëzimit te konstruksioneve mekanike. Por, ne raport me elemente te tjera te sistemit periodik, hekuri, si komponent dhe bashkesia hekur‐karbon, si baze e çeliqeve dhe e gizave, formojne gjendje te reja e shume me te gjera dhe funksionale strukturore. Studimi i tyre, ne pergjithesi mbeshtetet ne kuptimet mbi sistemet me 3 dhe kater komponente dhe ne analizat e kombinimeve speciale te lidhjeve hekur‐elemente lidhese te formes Fe+M1+M2+...+C. Ne veçanti, keto marredhenie reflektohen ne bashkesine e diagrameve politermike ose izotermike te marra ne nje kuader te nevojshem e te percaktuar studimor dhe permbajtesor te perberjes cilesore.

Marrëdhëniet qe krijon hekuri me metale te tjera varen dhe përcaktohen nga ndërtimi i tyre kristalor, nga shnderrimet alotropike dhe perputhjet kristalografike te ndersjella, te paraqitura ne menyre te grupuar ne diagramet e gjendjeve (fig. 5.16).

Prej tyre duket se titani eshte elementi qe i ka ne limit faktoret e favorshem gjeometrike. Vanadi e ka diametrin atomik me te favorshem se titani, por ende me te madh

se diametrin atomik te hekurit. Ndersa elemente te tjere, kromi, mangani, kobalti dhe nikeli e kane faktorin gjeometrik pjeseri.sht te favorshem.

Ne sistemin hekur‐titan, tretja e ngurte e titanit ne hekur eshte faze teper e reduktuar dhe ne favor te komponimit Fe2Ti. Ne sistemin hekur‐vanadium, faktori gjeometrik i favorshem, krijon mundesi per rritjen e tretshmerise deri ne tretshmerine e plote ne temperatura te larta dhe zhdukjen e fazes δ te qendrueshme deri ne 1200OC.

Ne sistemin hekur‐krom ku faktori gjeometrik eshte vecanerisht i favorshem, faza σ eshte e qendrueshme deri ne temperatura rreth 800°C. Kjo deshmon per qenien e nje faktori mjaft karakteristilc qe lidh tretshmerine e ndersjelle te elementeve me lindjen e fazave ndermjetese e qe ka rendesi per sjelljen e materialeve ne shfrytëzim.

Sistemi hekur‐krom eshte karakteristik edhe per faktin se, vec shfaqjes se fazes σ, dukja e lakut te vecante te kufizimit te fazes γ, me prirje renieje per % te vogla te kromit, perfaqeson nje dukuri te pjesshme. Keshtu, eshte e pritshme qe sistemi Fe‐Cr te zevendesohet me sisteme te tjera ku laku i fushes se γ te hapet, sikurse ne rastin e lidhjeve me nikel, mangan, kobalt etj.

Fig. 5.16 - Diagramet e gjendjeve hekur-element lidhës

Percaktimi i marredhenieve te tjera te hekurit mbeshtetet ne këto marredhenie

kryesore, te cilat, sikurse u duk, levizin kufijte e qenies se dy gjendjeve te mundshme kristalore te tij (te α dhe γ). Ne rastin e bashkimit te tre komponenteve ne nje sistem, kemi tri menyra parimisht te mundshme te bashkeveprimit te tyre:

I. Dy nga elementet e lidhjes me hekurin jane gamagjene (p.sh. Ni, Co). Ne kete rast, fusha e qenies se fazes se ngurte eshte pak e qendrueshme dhe shndërrohet nen temperaturën 1392OC.

II. Dy elementet e lidhjes jane alfagjene (p.sh. Cr, V). Ne kete rast fusha e qenies se γ ne temperatura te larta eshte e vogel dhe e qendrueshme. Marredheniet qe u pergjigjen

fazave γ dhe α ne kete zone ose kushtet e ekuilibrit te tyre percaktohen sipas lakoreve perkatese ne nje nivel temperature te dhene.


Figura 5.17. Diagrami Fe-C metastabil dhe analiza e tij

1. Lidhja I (0-0,006% C). 2. Lidhja II (0,1 deri 0,18 % karbon)

xxLL

H

B

−−

==51,0

1,0

)1,0(

)51,0(

)(

)(

δδ

02,08,0

)8,0(

)02,0(

)(

)(

−−

==x

x

S

P

γα

γα

006,067,6

)67,6(3

)006,0(

)67,6(3

)(

−−

==x

xCFeCFe

Q αα

3. Lidhja III (0,18-0,51% karbon) 4. Lidhja IV (0,8-2,14% karbon)

8,067,6

'''' )67,6(3

)8,0(

)(3

)(

−−

==IV

IV

K

S

XX

CFeP

CFeP

5. Lidhja V (2%C - 4,3% C)

( ) (4,3)

( ) (2)

2,144,3

C V

E V

L L XXγ γ

−= =

−

6. Lidhja VI (4,3%C, 6,67% C)

V IV III

II

VI


SHTOJCË

Fig.5.18. Diagrami Fe-C dhe strukturat

Fig. 11.4 Struktura e perlitit: (a) Shpërndarja e hekurit dhe karbonit; (b) Mikrostruktura e perlitit lamelar.

Paraqitja dy dimensionale e perlitit i përbërë nga shtresa të alternuara të çimentitit dhe

ferritit

Paraqitja tri dimensionale e morfologjisë së perlitit ku lakra paraqet një kristal të perlitit kurse uji në enë

kristalin e ferritit.

ÇELIK HEKUR I DERDHUR

Masa % C

Lëng + austenit

500

Tem

pera

tura

(0 C)

7230C 0,83

Lëngu

0,0218

9110C

hekuri - γ ose austenit

δ+ γ

δ+ L 15360C

11470C

14930C

2,14

4,3

Fe3C

6,67

3 4 5 6

1000

1500

2 Fe

ferit + perlit (mbyllt)

perli

t

perlit + çimentit sekundar

perlit + ledeburit Çimentit primar +

ledeburit

Çimentit primar + ledeburit

ledeburit + γ krist.e përzier + çimentiti sekundar

lede

burit

Austenit - γ +

ferrit

α-hekur Ose ferrit

Lëng + Çimentit primar

Hekuri −δ Ose ferrit

perlit

perlit+cementit

Hekur i derdhur i bardhë 2,85%C

Gizë e hirtë 4,37%C

γ γ

γ

γ α

α

γ

γ

Fe3C

γ

γ

γ

Fe3C

Perlit

α+ γ

γ

α+ Fe3C

Para

eute

ktoi

dal

Pase

utek

toid

al

0,4 0,8 6,67 Masa % C

400

600

800

Eut

ekto

idal

Perlit

γ

Fe

C α α α α

α

Fe3C Fe3C

Fe3C Fe3C

(a)

(b)

(b)


Hyrje Hekuri i derdhur është lidhje e cila përmban më tepër se 2,14% karbon (zakonisht 2,5 deri 4,5%C), si dhe një përqindje të caktuar silici, mangani, fosfori, squfuri dhe elemente të tjera. Në varësi nga elementet lidhëse dhe shpejtësia e ftohjes, një sasi e karbonit do të transformohet në çimentit, ndërsa pjesa tjetër zbërthehet në grafit. Përmbajtja e silicit në hekur të derdhur është 0,5 deri në 3,5%. Ky ndikon në zbërthimin e çimentit dhe ndarjen e grafitit. Silici formon numër të madh qendrash kristalizimi dhe shpejton rritjen e kristaleve të grafitit. Përmbajtja e manganit në hekurin e derdhur sillet prej 0,3 deri në 1,2% mangan. Mangani e pengon zbërthimin e çimentitit dhe e ndihmon formimin e perlitit lamelar. Mangani e lidhë squfurin dhe kështu e pengon veprimin e dëmshëm të tij. Prania e fosforit në hekurin e derdhur e rritë aftësinë për derdhje dhe rezistencën ndaj konsumit, ndërsa e zvogëlon shtalbësinë dhe kështu detalet bëhen të thyeshme. Fosfori në hekurin e derdhur gjendet në përqindje prej 0,1 deri në 0,6% P. Squfuri është element i dëmshëm, sepse prania e tij në hekurin e derdhur e rritë thyeshmërinë, e vështirëson ndarjen (zbërthimin) e grafitit, e zvogëlon aftësinë për derdhje dhe shkakton plasaritje në detalet e derdhura. Ndikimi i dëmshëm i squfurit neutralizohet me shtimin e manganit. Në hekurin e derdhur ka deri në 0,15% squfur. Sipas pamjes së sipërfaqes në vendin e thyer, strukturës, vetive dhe përdorimit, hekuri i derdhur ndahet në:

‐ gizë e hirtë, ‐ gizë sferoidale, ‐ gizë e fortë ‐ gizë e lidhur, ‐ gizë e temperuar (pjekur).

6.1. GIZA E HIRTË Giza e hirtë është lidhje e hekurit dhe e karbonit, ku një sasi e caktuar e karbonit ndahet (shfaqet) në formë të grafitit lamelar. Giza e hirtë paraqet llojin e gizave më të lira dhe më të përdorura. Përfitohet me përpunimin (rishkrirjen) e hekurit të papërpunuar të hirtë në furra përkatëse, i cili shkrihet së bashku me mbeturina të detaleve të ndryshme nga hekuri i derdhur dhe çeliku. Për ndarjen e papastërtive dhe përcjelljen e tyre në zgjyrë përdoret guri gëlqeror (CaCO3) i cili njëherësh shërben edhe si shkrirës. Si lëndë djegëse shërben koksi. Giza e hirtë përmban 3 deri 4% karbon, ku sasia më e madhe është e ndarë në formë grafiti lamelar (60‐90%), ndërsa sasia tjetër është pjesërisht e lidhur në çimentit. Struktura bazë e gizës së hirtë është perlite, ferrite ose ferrite ‐ perlite, dhe në të cilën është vendosur grafiti.

Grafiti në strukturën e gizës së hirtë ndahet në formë të lamelave (grafiti lamelar), siç shihet në figurën 6.1. Giza e hirtë shkrihet në temperaturën 1200oC, ndërsa derdhet në temperaturën prej 1400 OC deri 1500OC. Gjatë derdhjes tkurret rreth 1%. Gjatë nxehjes dhe qëndrimit për një kohë të gjatë në temperatura të larta, bëhet rritja e përhershme e vëllimit të gizës së hirtë për 3% deri 4%. Kjo rritje është shkak i oksidimit dhe i ndarjes së grafitit. Karakteristikë e rëndësishme e gizës së hirtë është aftësia e shuarjes (amortizimit) së lëkundjeve. Kjo karakteristikë është në përpjesë me sasinë e grafitit dhe madhësinë e lamelave të grafitit. Giza me lamela të mëdha grafiti ka aftësi më të madhe për shuarjen e lëkundjeve se sa giza me lamela të vogla. Për shkak të kësaj vetie, giza e hirtë përdoret për përpunimin e bazamenteve të makinave, shtëpizave të pajisjeve, pllakave për themele etj.

Fig. 6.1. Struktura e gizës së hirtë (grafiti i ndarë në formë lamelash).

Vetitë mekanike të gizës së hirtë janë mjaft të dobëta dhe ato varen nga sasia, forma dhe shpërndarja e grafitit në strukturën bazë, e cila mund të jetë ferrite, ferrite‐perlite ose perlite. Qëndrueshmëria në tërheqje sillet prej 100 deri 350 N/mm2. Qëndrueshmëria në shtypje është 3 deri 6 herë më e madhe se sa qëndrueshmëria në tërheqje. Qëndrueshmëria në përkulje sillet prej 250 deri 600 N/mm2. Zgjatimi i gizës së hirtë është i vogël dhe nuk e kalon vlerën 1%. Fortësia e gizës së hirtë është 100 deri 250 HB. Veti e rëndësishme e gizës së hirtë është derdhshmëria (përpunimi me derdhje) e mirë e saj. Giza e hirtë mund të përpunohet mjaft mirë me heqje ashkle, mund të saldohet dhe të përpunohet termikisht, por nuk mund të përpunohet me deformim plastik. Rezistenca e gizës së hirtë ndaj ndryshkut (korrozionit) është mjaft e lartë.

Sipas dedikimit dhe përdorimit, giza e hirtë mund të ndahet në: Gizë e hirtë tregtare, e cila përdoret për përpunimin e detaleve të cilat punojnë në

ngarkesa të vogla dhe që kanë përdorim të gjerë, siç janë: detalet e derdhura për sanitari

66.. HHEEKKUURRII II DDEERRDDHHUURR -- GGIIZZAA


(vaskë, radiatorë, lavamanë, stufa, kapakë të ndryshëm etj.). Vetitë mekanike të gizës së hirtë tregtare nuk janë të përcaktuara me standard. Giza e hirtë makinerike, e cila përdoret për përpunimin e detaleve të makinave dhe pajisjeve të cilat punojnë me ngarkesa. Vetitë mekanike të gizës së hirtë makinerike janë të përcaktuara me standard. Nga kjo gizë punohen: bazamenti i makinave, blloku i motorit, pistonat, pulexhot, rrotët, dhëmbëzorët, kushinetat rrëshqitëse, gypat për ujësjellës, shtëpizat dhe detale të tjera të cilat ngarkohen me ngarkesa statike. Giza e hirtë përdoret edhe për përpunim me derdhje të detaleve që punojnë me ngarkesa të vogla. Sipas mënyrës së derdhjes dallojmë disa lloje të gizës së hirtë: gravitacione, kokilore, centrifugale dhe kontinuale (të pandërprerë). Vetitë mekanike të këtyre gizave janë të ndryshme edhe për rastin kur ato kanë përbërje të njëjtë kimike.

6.2. GIZA SFEROIDALE Giza sferoidale ose giza nodulare është lidhje e hekurit dhe e karbonit, ku një sasi e caktuar karboni ndahet (shfaqet) në formë të grafitit sferoidal. Giza sferoidale paraqet llojin e hekurit të derdhur tek i cili grafiti është i ndarë në formë sferash (fig.6.2). Në mënyrë që të fitohet grafiti sferoidal, masës së shkrirë i shtohet magnez e më rrallë cerium ose kalcium. Përfitimi i gizës sferoidale (nodulare) bëhet në dy faza. Së pari duhet bërë çoksidimin (deoksidimin ‐ largimin e oksidit) e masës së lëngët me qëllim të përfitimit të përbërjes kimike të dëshiruar, e pastaj duhet shtuar deri 0,5% magnez ose cerium, i cili i formon qendrat e kristalizimit të grafitit sferoidal. Giza sferoidale përmban: 3,2 deri 3,9% karbon; 1,7 deri në 2,8% silic; deri në 0,5% mangan dhe shumë pak fosfor dhe squfur. Kjo gizë mund të jetë e lidhur dhe e palidhur. Struktura bazë e gizës sferoidale varet nga përbërja kimike dhe mund të jetë ferrite, ferrite‐perlite ose perlite. Për shkak të ndarjes së grafitit në formë sferash, kjo gizë ka veti mekanike dhe teknologjike më të mira se giza e hirtë.

Fig.6 2. Struktura e gizës sferoidale (grafiti i ndarë në formë sferash).

Sipas vetive të saj, giza sferoidale është e ngjashme me çelikun. Njëkohësisht i ka edhe vetitë më të mira nga ato që i ka giza e hirtë, siç janë: aftësia e mirë e derdhjes dhe rezistenca

ndaj konsumit dhe ndryshkut. Qëndrueshmëria e gizës sferoidale sillet prej 370 deri 800 N/mm2, ndërsa zgjatimi prej 2 deri 17%. Pas normalizimit fortësia është 120 deri 350 HB, ndërsa pas kalitjes 55 deri në 60 HRC. Kjo gizë është mjaft e shtalbët (është e qëndrueshme në forca goditëse, prandaj edhe quhet gizë e shtalbët) dhe e qëndrueshme ndaj konsumit dhe ndryshkut në temperatura të larta. Aftësia e shuarjes së lëkundjeve është më e vogël se e gizës së hirtë. Derdhshmëria e gizës sferoidale është mjaft e mirë, kështu që mund të fitohen detale me mure të holla. Ka përpunueshmëri të mirë me prerje dhe mund të përpunohet me shpejtësi më të mëdha se sa giza e hirtë. Gjithashtu edhe saldueshmëria është e mirë. Në masë të caktuar mund të përpunohet edhe me deformim plastik (me farkëtim). Kjo gizë mund të përpunohet edhe termikisht: të kalitet, të piqet dhe të normalizohet. Giza sferoidale ka përdorim mjaft të gjerë në industri. Përdoret për përpunimin e pjesëve të motorit, të makinave bujqësore, të pajisjeve hidraulike dhe pneumatike, të automjeteve hekurudhore, pompave etj. Konkretisht nga kjo mund të punohen shtëpiza, pistona, pistoneta, dhëmbëzorë, boshte bërrylore, tamburë, këmishëza cilindrash, pulexho etj. Në anijendërtimtari, giza sferodiale përdoret për përpunimin e detaleve, të cilat punojnë në temperatura të larta ose në ambiente korroduese.

6.3. GIZA E FORTË Giza e fortë është lidhje tek e cila e tërë sasia ose pjesa më e madhe e karbonit lidhet në çimentit (Fe3C), kurse një sasi e vogël është e ndarë në formë grafiti. Kjo mund të arrihet përmes përmbajtjes përkatëse kimike dhe shpejtësisë së ftohjes. Përbërja kimike e gizës së fortë sillet në kufijtë 2,2 deri 4% karbon; 0,3 deri 1,5% silic dhe 0,4 deri 1,5% mangan. Shpejtësia e madhe e ftohjes, e cila e pengon zbërthimin e çimentitit arrihet me derdhje në kallëpe metalike (kokile) ose me derdhje në kallëpe speciale. Sipas strukturës dhe pamjes së sipërfaqes në vendin e thyerjes, dallojmë dy lloje gizash:

Giza e bardhë e fortë në vendin e thyerjes ka sipërfaqe të bardhë ( të shndritshme) dhe e tërë sasia e karbonit është e lidhur në çimentit. Detalet e derdhura kanë fortësi të madhe (deri 500 HB), janë të thyeshme dhe të rezistueshme ndaj konsumit, mirëpo nuk janë të qëndrueshme ndaj ngarkesave dinamike. Këto detale mund të përpunohen vetëm me retifikim. Giza e bardhë e fortë përdoret për përpunimin e detaleve të derdhura, të cilat i nënshtrohen konsumit intensiv, si p.sh. detalet e gurthyesve, sferat për mullinj, difuzorët për rërë (për pastrimin e detaleve me rërë nën shtypje) etj.

Giza me cipë të fortë (giza me shtresë sipërfaqësore të fortë) në shtresën e jashtme (cipa) ka çimentit, ndërsa në brendi (zemër) ka grafit. Në vendin e thyerjes sipërfaqja e shtresës së jashtme (cipa) është e bardhë, kurse duke shkuar kah brendia (kah zemra) ajo është e hirtë. Pra struktura është e bardhë në të hirtë dhe për këtë arsye shpesh kjo gizë quhet gizë e melioruar ose e përzier. Për shkak se sa në brendi të këtyre detaleve të derdhura kemi ndarjen e karbonit në formë grafiti, atëherë kjo bën të mundshme që brendia e tyre të jetë më e butë dhe më e shtalbët se brendia e detaleve nga giza e bardhë, prandaj edhe u qëndrojnë më tepër thyerjeve. Giza me cipë të fortë shërben për përpunimin e cilindrave që përdoren në industrinë metalpërpunuese dhe në mullinj, pastaj për përpunimin e rrotëve dhe detaleve të tjera, të cilat i nënshtrohen konsumit intensiv dhe forcave goditëse.


6.4. GIZA E LIDHUR Gizë e lidhur është ajo gizë, e cila përmban përqindje të madhe elementesh lidhëse (mangani dhe silici) ose përqindje të madhe elementesh të posaçme që i shtohen (kromi, nikeli, molibdeni, titani, vanadiumi). Sipas ndikimit të elementeve lidhëse në strukturën e gizës, ato mund të ndahen në elemente lidhëse që ndihmojnë ndarjen e grafitit (silici, alumini, titani, nikeli, bakri) dhe në elemente lidhëse që ndihmojnë formimin e çimentitit (mangani, kromi, molibdeni, vanadiumi). Gjithashtu, mund të ndahen edhe në elemente që e zgjerojnë fushën e austenitit (nikeli, bakri, mangani) dhe në elemente që e stabilizojnë dhe e zgjerojnë fushën e ferritit (silici, kromi, alumini, molibdeni, titani). Me shtimin e elementeve lidhëse bëhet përmirësimi i disa vetive të gizës si p.sh. qëndrueshmërisë në temperatura të larta, rezistencës ndaj ndryshkut dhe konsumit, pastaj të qëndrueshmërisë, fortësisë, përpunueshmërisë dhe aftësisë për përpunim termik. Qëndrueshmëria e gizës rritet me shtimin e nikelit dhe molibdenit. Fortësia dhe rezistenca ndaj konsumit rritet me shtimin e manganit, kromit, molibdenit dhe nikelit. Qëndrueshmëria në temperatura të larta përmirësohet me shtimin e silicit, kromit, aluminit, nikelit dhe molibdenit. Giza e cila përmban përqindje të madhe silici (14 deri 17%) ose kromi (20 deri 35%), përkatësisht nikeli (14 deri 30%) dhe është shumë e rezistueshme ndaj ndryshkut. Ekzistojnë disa lloje të gizës së lidhur, mirëpo do të përmenden vetëm ato që kanë përdorim më të gjerë.

Giza e lidhur makinerike përmban deri 5% elemente lidhëse. Karakterizohet me përpunueshmëri të mirë, fortësi të madhe, rezistencë të lartë ndaj konsumit, si dhe me aftësi të lartë për përpunim termik.

Giza e lidhur e rezistueshme ndaj temperaturave të larta karakterizohet me atë se me rritjen e temperaturës nuk rritet ose rritet shumë pak vëllimi i saj. Gjithashtu, kjo gizë ka qëndrueshmëri të lartë në temperatura të larta. Përdoret për përpunimin e detaleve, të cilat punojnë në temperatura të larta.

Giza e lidhur e rezistueshme ndaj ndryshkut bën pjesë në gizat me lidhje të lartë. Është e rezistueshme ndaj thartirave organike dhe inorganike, tretësirave të kripërave dhe atyre alkalike. Përdoret për përpunimin e detaleve, të cilat përdoren në industrinë kimike.

6.5. GIZA E TEMPERUAR Giza e temperuar apo giza e pjekur është lidhje e hekurit dhe karbonit, e cila pas ngurtësimit në strukturën e saj nuk ka karbon të lirë, por i tërë karboni lidhet në formë perliti dhe çimentiti (Fe3C). Me anë të përpunimit termik ‐ temperimit, të kësaj gize fitohet struktura bazë ferrite ose perlite me karbon të ndarë në formë fjollash (nyjash). Me temperim arrihet zbërthimi i çimentitit dhe çkarbonizimi i pjesshëm (giza e bardhë e temperuar) ose vetëm zbërthimi i çimentitit (giza e zezë e temperuar). Përpunimi termik bëhet me pjekje në temperaturë prej 900 deri 1050oC, brenda kohës 4 deri 6 ditë. Kohëzgjatja e pjekjes së gizës bën të mundshëm zbërthimin e çimentiti në hekur dhe karbon (Fe3C→3Fe+C), me ç’rast grafiti ndahet në formë fjollash, të cilat quhen karbon i temperuar ose karbon i pjekur. Në mënyrë që temperimi të jetë i suksesshëm është e nevojshme që giza të ketë përbërje të caktuar kimike (2 deri 3% karbon; 0,5 deri 1,2% silic dhe 0,2 deri 0,4% mangan). Përqindja e

silicit nuk guxon të jetë më e madhe, sepse në atë rast do të bëhet ndarja e grafitit në formë lamelash. Përqindja më e madhe e manganit do të pengojë zbërthimin e çimentitit. Giza e temperuar ka derdhshmëri të mirë dhe qëndrueshmëri të afërt me çelikun. Përdoret për përpunimin e detaleve, të cilat duhet të kenë veti më të mira se ato të gizës së hirtë dhe që prodhimi i tyre nga çeliku do të ishte i vështirë dhe i shtrenjtë.

6.5.1. GIZA E BARDHË E TEMPERUAR Fitohet me përpunim termik në atmosferën oksiduese. Qëllim i përpunimit termik është zbërthimi i çimentitit (karbitit të hekurit) dhe çkarbonizimi i vogël ose më i madh i detaleve të derdhura. Pjekja e detaleve të derdhura në atmosferën oksiduese bëhet në temperaturë prej 950 deri 1050OC. Gjatë kësaj pjekjeje zhvillohen dy procese: ‐ zbërthimi i karbitit të hekurit dhe ndarja e karbonit të temperuar:

Fe3C→3Fe+C dhe

‐ oksidimi i karbonit të temperuar:

C+O→CO; CO2+C→2CO.

Procesi i temperimit bëhet në këtë mënyrë: Detalet e derdhura nga giza vendosen në kuti ose në enën përkatëse, në të cilën mbështillen, përkatësisht mbulohen me masë oksiduese në formë pluhuri dhe mbyllen hermetikisht. Si masë oksiduese përdoret xehja e hekurit hematiti ose oksidi i hekurit, i cili fitohet gjatë farkëtimit ose petëzimit. Masën oksiduese mund ta përbëjnë edhe gazrat; dioksidi i karbonit dhe monoksidi i karbonit. Kutia vendoset në furrë dhe nxehet deri në temperaturën përkatëse të pjekjes dhe në varësi nga trashësia e mureve të detalit qëndron 60 deri 120 orë. Gjatë procesit të pjekjes bëhet zbërthimi i çimentitit, ndërsa karboni i temperuar (karboni i pjekur) nga shtresat sipërfaqësore të detaleve të derdhura digjet dhe kalon në monoksid karboni. Për shkak të djegies së karbonit në shtresat sipërfaqësore zvogëlohet përqindja e karbonit në këto shtresa. Njëkohësisht, karboni nga brendia e detalit në rrugën difuzive kalon deri në sipërfaqe dhe digjet, kështu që përbërja e karbonit përgjatë seksionit tërthor të detalit të derdhur zvogëlohet. Mikrostruktura e gizës së bardhë të temperuar, pas operacionit të pjekjes varet nga trashësia e detalit. Te detalet e derdhura me mure të holla (deri 6 mm) gati e tërë sasia e karbonit digjet, kështu që struktura e tyre përgjatë tërë seksionit tërthor do të jetë ferrite. Detalet me mure më të trasha kanë strukturë të ndryshueshme, e cila përbëhet prej disa zonave (shtresave). Zona sipërfaqësore ka strukturë ferrite. Zona kalimtare përbëhet nga perliti, ferriti dhe karboni i temperuar. Përbërja e karbonit, duke shkuar prej sipërfaqes kah qendra sillet prej 0,1 deri 1%C. Giza e bardhë e temperuar ka strukturë shumë të mirë (fig. 6.3) dhe gjatë ftohjes tkurret për 2%. Kjo gizë mund të farkëtohet, të ngjitet me kallaj, të saldohet, të përpunohet me heqje ashkle dhe mund të kalitet. Qëndrueshmërinë në tërheqje e ka prej 340 deri 480 N/mm2, zgjatimin 3 deri 15% dhe fortësinë 200 deri 230 HB. Përdoret për përpunimin e detaleve të derdhura me mure të holla: çelësave, detaleve të biçikletave, makinave qepëse, makinave bujqësore etj.


Fig. 6.3. Struktura e gizës së bardhë të temperuar (pamja e shtresës sipërfaqësore).

6.5.2. GIZA E ZEZË E TEMPERUAR Giza e zezë e temperuar fitohet me përpunim termik në atmosferë neutrale. Qëllim i përpunimit termik është zbërthimi i çimentitit (karbitit të hekurit), gjatë të cilit i tërë karboni ose pjesa më e madhe e tij ndahet në formë të karbonit të temperuar (pjekur). Nëse gjatë përpunimit termik lirohet e tërë sasia e karbonit dhe në strukturë mbetet vetëm rrjeta ferrite, atëherë kjo paraqet gizën e zezë të temperuar. Nëse pas përpunimit termik, një sasi e karbonit mbetet e lidhur në perlit dhe nëse në mikrostrukturë ekziston kryesisht rrjeta‐matrica perlite ose ndonjë prodhim tjetër i transformimit të austenitit, atëherë kjo paraqet gizën e temperuar perlite. Në mënyrë që i tërë karboni të ndahet në formë karboni të temperuar dhe të fitohet giza e zezë e temperuar është e nevojshme që pjekja të bëhet në dy faza. Së pari detalet e derdhura nxehen deri në temperaturën 950OC dhe piqen në atmosferë neutrale, derisa të bëhet zbërthimi i tërë çimentitit. Një proces i tillë zgjatë afërsisht 50 orë. Pas zbërthimit të çimentitit detalet ftohen ngadalë derisa të arrijnë temperaturën 720OC dhe piqen për 20 deri 40 orë. Gjatë kësaj kohe, karboni që gjendet në austenit ndahet në karbon të temperuar, i cili shpërndahet njëtrajtësisht në rrjetën e ferritit (në qendër). Nëse detalet pas pjekjes në temperaturë 950OC ftohen ngadalë, pa u ndalur në temperaturën 720OC, fjollat e karbonit të temperuar mbeten në rrethinën e perlitit (matricën e perlitit) dhe kështu fitohet giza e temperuar perlite. Giza e zezë e temperuar (fig. 5.4) sipërfaqen e thyerjes e ka të zezë. Gjatë ftohjes tkurret për 1,5%. Ka qëndrueshmëri në tërheqje deri 700 N/mm2 dhe zgjatim prej 2 deri 10%. Fortësia sillet prej 150 deri 290 HB. Vetitë teknologjike janë të njëjta me ato të gizës së bardhë të temperuar, por për dallim kjo nuk mund të farkëtohet dhe nuk guxon të nxehet në temperatura të larta, sepse në këtë rast do të bëhet riformimi i çimentitit. Ka përdorim më të gjerë se giza e bardhë e temperuar. Përdoret për përpunimin e detaleve të derdhura me mure të trasha: shtëpiza, lidhëse dhe kthesa gypash, çelësa makinerikë, pjesë të motorit, pjesë të makinave bujqësore dhe të tekstilit.

Fig. 6.4. Struktura e gizës së zezë të temperuar ; (pamja e shtresës sipërfaqësore).

Lidhjet e hekurit për derdhje mund të klasifikohen sipas figurës në vijim (fig.6.4.), kurse në figurën 6.5 janë dhënë mikrostrukturat e gizës në varësi nga mënyra e ftohjes.

Metastabël Stabël

Derdhje çeliku

Gizë e bardhë

Derdhja speciale të gizave

Mënyra e ngurtësimit(kristalizimit)

Përmbajtja e karbonit < 2 % C 2,4-4,5 % C 1,5-3,5 % C

Forma e karbonit Çimentit Grafit,në disa raste perlit

Forma e sipërfaqeve të thyera E bardhë

Gizë me % të lartë tëelementeve lidhëse

Al

Derdhje efortë

Derdhje lëndorepër tempergizë

Gizë me grafitsferik, shtesa të vogla të Mg

Përpunimi termik i gizës

Atmosferëoksiduese

Atmosferëneutrale

Tempergizëe bardhë

Tempergizëe zezë

Gizë me grafitlamelar

Gizë e hirtë

2,5-5 % C

E hirtë Si Cr

Fig. 6.4. Klasifikimi i lidhjeve të hekurit për derdhje


Fig. 6.5. Mikrostrukturat e gizës në varësa nga mënyra e ftohjes

Shtojcë – format e gafitit

Fig.*. Grafiti lamelar

Fig.*.*. Forma të grafitit sferoidal Shtojcë: Detale të punuara nga giza


Shënimi i gizës sipas standardeve ndërkombëtare Giza e hirtë me grafit sferoidal

Standardi EN 1563 gjerman Francez Britanik Holandez Suedez Amerikan

Giza e hirtë me grafit lamelar

Standardi EN 1561 gjerman Francez Britanik Holandez Suedez Amerikan

Shtojcë: Detale të punuara nga giza


7.1. NDARJA E ÇELIKUT Ekzistojnë shumë mënyra të ndarjes dhe të sistemimit të çelikut. Çeliqet më së tepërmi ndahen sipas: ‐ mënyrës së prodhimit, ‐ mënyrës së përpunimit, ‐ cilësisë (kualitetit), ‐ strukturës, ‐ përbërjes kimike dhe ‐ përdorimit.

Në varësi nga mënyra e prodhimit, çeliku ndahet në: çelik i përfituar në furrë me flakë të Besemerit, të Tomasit, të konvertorit LD, të Simens‐Martinit, në furrë elektrike, etj.

Në varësi nga mënyra e përpunimit, çeliku ndahet në: çelik i derdhur, çelik i farkëtuar, çelik i petëzuar, çelik i tërhequr dhe çelik i presuar.

Në varësi nga cilësia, çeliku ndahet në: çelik i zakonshëm, çelik cilësor dhe çelik i cilësisë së lartë.

Çeliqet e zakonshëm janë ata çeliqe te të cilët nuk garantohet përbërja kimike dhe nuk përcaktohet përbërja e papastërtive të squfurit dhe fosforit (zakonisht përbërja e squfurit dhe fosforit është më e madhe se 0,1%). Te këta çeliqe garantohet qëndrueshmëria në tërheqje ose ndonjë veti tjetër mekanike dhe përdoren pa u përpunuar termikisht.

Çeliqet cilësorë përbëjnë më pak se 0,09% squfur dhe fosfor bashkërisht, përkatësisht më pak se 0,045% squfur dhe fosfor veçanërisht. Te disa çeliqe të veçanta, përveç vetive mekanike garantohet edhe përbërja kimike.

Çeliqet e cilësisë së lartë janë ata çeliqe te të cilët është e garantuar përbërja kimike dhe përbën më pak se 0,07% squfur dhe fosfor bashkërisht, përkatësisht më pak se 0,035% squfur dhe fosfor veçanërisht. Këta prodhohen në furra elektrike dhe rregullisht përpunohen termikisht.

Në varësi nga struktura çeliqet ndahen në: çelik eutektoidal, ferritik, perlitik, austenitik, ledeburitik dhe martensitik.

Në varësi nga përbërja kimike, çeliqet ndahen në: karbonikë (të palidhur) dhe të lidhur.

Sipas numrit të elementeve lidhës, çeliqet e lidhur ndahen në: çeliqe të lidhur njëfish dhe të lidhur shumëfish

Në varësi nga përdorimi, çeliqet ndahen në: konstruktivë dhe për vegla.

7.2. KLASIFIKIMI I ÇELIKUT SIPAS DESTINIMIT DHE STANDARDIT Ndarjen e çeliqeve në konstruktivë dhe për vegla që është dhënë më parë, duhet marrë vetëm kushtimisht, sepse është shumë vështirë të vendoset një kufi rigoroz në mes të çeliqeve konstruktivë dhe atyre për vegla. Një kufi i tillë mund të vendoset në mbështetje të destinimit, por jo edhe sipas përbërjes kimike dhe përpunimit termik.

7.2.1. ÇELIQET KONSTRUKTIVË Ekziston një numër i madh çeliqesh konstruktivë. Për lehtësi shqyrtimi ata radhiten në disa grupe. Paraqitja skematike e ndarjes së çeliqeve konstruktivë është treguar në figurën 7.1. Sipas dedikimit, çeliqet konstruktivë ndahen në dy grupe: ‐ çeliqe konstruktivë karbonikë me veti mekanike të garantuar dhe ‐ çeliqe konstruktivë karbonikë të lidhur me përbërje kimike të garantuar.

ÇELIQET KONSTRUKTIVË

Karbonikë me veti mekanike të garantuar

Karbonikë dhe të lidhur me përmbajtje kimike të garantuar

çeliqe të zakonëshmekonstruktivë

çeliqe me pak karbonpër llamarina

çeliqe për tela

çeliqe për bulona, dado dhe ribatina

çeliqe me përbërje kimike të garantuar

çeliqe për çimentim

çeliqe për përmirësim

çeliqe përazotim

çeliqe për susta

çeliqe për automate

çeliqe për gypa

çeliqe për kaldaja

çeliqe tëtërhequr

çeliqe për qëllime tëveçanta

çeliqe për kushineta rrokullisëse

çeliqe për valvola të motorit

çeliqe të rezistueshëm ndaj konsumit

çeliqe zjarrdurues

çeliqe për punë në temperatura të larta

çeliqe të pandryshkshëmdhe të qëndrueshëm në

tretësira kimike

çeliqe për punë në temperatura të ulëta

Fig. 7.1. Paraqitja skematike e çeliqeve konstruktivë.

77.. NNDDAARRJJAA DDHHEE SSHHËËNNIIMMII II ÇÇEELLIIKKUUTT


7.2.2. ÇELIQET PËR VEGLA - INSTRUMENTE

Çeliqet për vegla shërbejnë për përpunimin e të gjitha llojeve të veglave që shërbejnë për punimin e materialeve metalike dhe jometalike. Nga këta punohen veglat për matje, shtrëngim dhe prerje si dhe veglat për farkëtim, presim, petëzim dhe derdhje. Nga këto vegla kërkohet që të jenë të forta dhe të rezistueshme ndaj konsumit. Gjithashtu duhet të ruajnë fortësinë në temperatura të larta dhe të mos e ndryshojnë qëndrueshmërinë, formën dhe dimensionet. Në të shumtën e rasteve nga çeliqet për vegla kërkohet që të jenë të shtalbët në mënyrë që t’u rezistojnë goditjeve gjatë punës. Zakonisht, çeliqet e tillë përpunohen termikisht me kalitje, prandaj edhe duhet të përmbajnë më tepër se 0,6% karbon. Paraqitja skematike e ndarjes së çeliqeve për vegla është treguar në figurën 7.2.

ÇELIQET PËR VEGLA

Çeliqet karbonikë për vegla Çeliqet e lidhur për vegla

vegla farkëtare

dalta

lima

burgji

vegla përfileta

vegla për përpunimin e gurit

vegla për përpunimin e drurit

Për punë në gjendje të ftohtë

Për punë në gjendje të nxehtëdhe në të ftohtë

ShpejtprerësTë pandryshkshëm

sharragërshërë

kallëp përderdhje

kallëp përngjeshje

kallëp përfarkëtim

matrica

patrica

shtancarulafreza

instrumentematëseinstrumentepër kontrollim

zgjerues

vegla pneumatike

vegla kirurgjike

matrica përtabletamatrica për masa plastike

frezaburgjipërshkuesvegla përfiletazgjerues

thika për prerjetë metalit

Fig. 7.2. Paraqitja skematike e çeliqeve për vegla. Sipas përbërjes kimike çeliqet për vegla ndahen në: ‐ çeliqe karbonikë për vegla dhe ‐ çeliqe të lidhura për vegla.

Çeliqet karbonikë për vegla përmbajnë prej 0,6 deri 1,5% karbon dhe më pak se 0,06% squfur dhe fosfor së bashku. Këta çeliqe kaliten ashtu që së pari nxehen e pastaj ftohen në ujë. Në gjendje të kalitur kanë fortësi 60‐65 HRC. Çeliqet karbonikë për vegla kanë kalitshmëri të ulët, kështu që kaliten vetëm në sipërfaqe të jashtme në thellësi 2‐5 mm, kurse brendia nuk kalitet.

7.3. SHËNIMI I ÇELIKUT

Shënimi, përkatësisht simbolizimi i çelikut është i përcaktuar me standarde dhe rregulla të veçanta. Shenjat dhe rregullat e shënimit nuk janë të rregulluara me standardin ndërkombëtar (ISO), prandaj edhe ekzistojnë ndryshime në sistemet e shënimit të vendeve të ndryshme. Karakteristikë e të gjitha standardeve është se me çdo shenjë tregohen disa veti të çelikut: qëndrueshmëria në tërheqje, përmbajtja e karbonit, përmbajtja e elementeve lidhëse, destinimi, gjendja e përpunimit termik etj. Përveç shenjave standarde përdoren edhe shenja interne të prodhuesve të çelikut, të cilat nuk janë standarde. Standardet për shënimin e çelikut të cilat më së tepërmi i përdorim janë: standardi ndërkombëtar (ISO); standardi (norma) evropian (EN); standardi kosovar (SK), standardi shqiptar (S SH); standardi gjerman (DIN); standardi i Britanisë së Madhe (BS), standardi i SHBA (ASTM) etj. Në të shumtën e rasteve standardet për shënimin e materialeve janë të harmonizuara dhe të krahasueshme.

7.4. SHËNIMI I ÇELIKUT SIPAS NORMAVE EVROPIANE (EN)

Shënimi përbëhet prej tri pjesëve:

1 2 3

Shenja kryesore Shenjat plotësuese

për çelik Shenjat plotësuae për prodhime nga çeliku

7.4.1. NDARAJA DHE SHËNIMI I ÇELIKUT DHE I GIZËS (ÇELIKUT TË DERDHUR) SIPAS DEDIKIMIT DHE VETIVE MEKANIKE DHE FIZIKE SIPAS STANDARDIT EN 10027

Sipas kësaj norme çeliku ndahet në 11 grupe:

1. S ‐ Çelik konstruktiv 2. P ‐ Çelik për enë në shtypje 3. L – Çelik për gypsjellës 4. E ‐ Çelik për ndërtim makinash 5. B – Çelik për armirim betoni 6. Y ‐ Çeliku për parandemje (parasforcim) të betonit 7. R – Çelik për binar ose në formë binari 8. H ‐ Prodhim i sheshtë i cilindruar në të ftohtë nga çeliku me

qëndrueshmëri të lartë i dedikuar për përpunim në të ftohtë 9. D – Prodhim i sheshtë për përpunim në të ftohtë 10. T – Prodhim i cilindruar i kallajisur 11. M – Elektropllakë dhe elektroshirit

G – shenja për çelik të derdhur (gizë);


7.4.2. Struktura e shënimit të çelikut sipas normave evropiane (EN)

Shenja kryesore Shenjat plotësuese për

çelik Shenjat plotësuae për prodhime nga çeliku

1. Çelik konstruktiv G S n n n an…………… +an+an ……………..

2. Çelik për enë në shtypje G P n n n an…………………… +an+an ……………..

3. Çelik për gypsjellës

L n n n an…………………… +an+an ……………..

4. Çelik për ndërtim makinash

E n n n an…………………… +an+an ……………..

5. Çelik për armirim të betonit

B n n n an…………………… +an+an ……………..

6. Çelik për parandemje (parasforcim) të betonit

Y n n n n an…………………… +an+an ……………..

7. Çelik për binarë ose në formë binari

R n n n n an…………………… +an+an ……………..

8. Prodhim i sheshtë i cilindruar në të ftohtë nga çeliku me qëndrueshmëri të lartë i dedikuar për përpunim në të ftohtë

H n n n an…………………… +an+an ……………..

H T n n n an…………………… +an+an ……………..

9. Prodhim i sheshtë për përpunim në të ftohtë (përveç atyre nën pikën 8)

D n n n an…………………… +an+an ……………..

10. Prodhim i cilindruar i kallajisur (prodhime të çelikut për paketim)

T H n n an…………………… +an+an ……………..

T n n n an…………………… +an+an ……………..

11. Elektropllakë dhe elektroshirit

M n n n n ‐ n n A

n – shenja numerike; a – shenja alfabetike dhe an – shenja alfabetike‐numerike

M ‐ Elektropllakë dhe elektroshiritT – Prodhim i cilinduar i kallajisur D – Prodhim i sheshtë për përpunim në të

ftohtë H – Prodhim i sheshtë i cilindruar në të

ftohtë R – Çeliku për binar ose në formë binari Y – Çelik për parandemje (parasforcim) të

betonit B – Çelik për armirim të betonit E ‐ Çelik për ndërtim makinash L – Çelik për gypsjellës P ‐ Çelik për enë në shtypje GS – Çelik i derdhur konstruktiv S – Çelik konstruktiv

Karakteristikat fizike/grupi 1 G1 – Paqetësuar G2 ‐ Qetësuar G3 – Kushtet e dorëzimit: të përgjithshme G4 – Kushtet e dorëzimit (porosisë) sipas zgjedhjes së prodhuesit M – Cilindrim termomekanik N – Cilindrim normalizues

Karakteristikat fizike/grupi 2 L – Për temperatura të ulëta M – Formësim termomekanik N – Normalizuar i cilindruar O – Për konstruksione në bregdet ose në

det (offshore) W – I rezistueshëm në ndikim të

atmosferës

Kufiri i rrjedhshmërisë në MPa

S 355 J2 G3 + Z35

Shenja kryesore Shenja plotësuese 1

Shenja plotësuese 2 Shenja ndihmëse

KËRKESAT E VEÇANTA Z15 min 15% reduktimi i sipërfaqes Z25 min 25% reduktimi i sipërfaqes Z35 min 35% reduktimi i sipërfaqes

KARAKTERISTIKAT MEKANIKE

Energjia e thyerjes sipas Sharpit (Charpy), J Temperatura

°C 27 J 40 J 60 J

20 JR KR LR

0 J0 K0 L0

‐20 J2 K2 L2

‐30 J3 K3 L3

‐40 J4 K4 L4

‐50 J5 K5 L5

‐60 J6 K6 L6


7.5. SHËNIMI I ÇELIKUT ME NUMRA SIPAS NORMAVE EVROPIANE (W.NR.)

Shënimi i çelikut me numra bëhet sipas standardit EN 10027‐2 dhe përmbanë pesë shifra. Struktura e shënimit është: 1. XX(XX)XX

numri serik (shenjat në kllapa tregojnë vetitë e ndryshme të përdorimit)

Numrat 2 deri 9 janë të rezervuar për grupet e tjera të materialeve Numri serik i përmbanë dy numra. Numrat e grupit të çelikut, që paraqesin pjesën numerike të çelikut u përgjigjen grupeve të përcaktuara me standardin EN 10020, dhe janë:

Çeliqet e palidhur (paleguruar)

1.00 çeliku i zakoneshëm

1.01 ÷ 1.07 çeliqet kualitative (cilësore)

1.10 ÷ 1.19 çeliqet e veçanta

Çeliqet e lidhur (leguruar)

1.08 ÷ 1.09 çeliqet kualitative

1.20 ÷ 1.89 çeliqet e veçanta

1.20 ÷ 1.29 çeliqet për vegla

1.30 ÷ 139 Çeliqet e ndryshme

1.40 ÷ 1.49 Çeliqet e pandryshkshme dhe zjarrduruese

1.50 ÷ 1.89 çeliqet konstruktive, çeliqet për enë nën shtypje, çeliqet për ndërtim makinash

Shembull:

P355NH 1.0570

80M0CrV42‐16 1.3551

X5CrNi18‐9 1.4301

HS6‐5‐2 1.3343

7.6 SHËNIMI I HEKURIT TË DERDHUR (PËRVEÇ ÇELIKUT) SIPAS NORMAVE EVROPIANE A. SHËNIMI ME SHKRONJA (SHENJA ALFABETIKE) I HEKURIT TË DERDHUR

Numri maksimal i shkronjave alfabetike mund të jetë gjashtë. Disa nga këto gjithsesi duhet të plotësohen. Hapësirë në mes shkronjave nuk ka. Vendi 1: EN – guxon të përdoret vetëm për materiale standarde Vendi 2: GJ – ku shkronja G paraqet gizën, kurse shkronja J hekurin. Vendi 3: një nga shkronjat që simbolizojnë llojin e grafitit: L, S, M, V, N, Y

L‐lamelar; S‐sferoidal; M‐temperuar (nyjor); V‐vermikular “në formë krimbash”; N‐pa grafit (makrostrukturë e fortë ledeburite); Y‐mikrostrukturë e veçantë e definuar me norma përkatëse.

Vendi 4: makrostruktura ose makrostruktura (opcionale): A (austenite); F (ferrit); P (perlite) M (martensite); L (ledeburite); Q (e shuar), T (shuar dhe riardhur), B (e temperuar e zezë); W (e temperuar e bardhë)

Vendi 5: shenja për ndarjen e hekurit të derdhur sipas vetive mekanike (qëndrueshmëria në tërheqje, shtalbësia, fortësia) ose sipas përmbajtjes kimike e cila duhet të ndahet me vizë lidhëse.

Pas vlerës për veti mekanike mund të shënohet shkronja e cila simbolizon mënyrën e prodhimit të kampionit për provë: S‐ kampion për provë është i derdhur veçantë (ndaras) U‐ kampioni për provë është i derdhur së bashku me materialin e derdhur C‐ kampioni për provë merret (prehet) nga materiali i derdhur Për shtalbësi shënohet temperatura e provës në të cilën bëhet thyerja: RT – temperatura e dhomës LT – temperatura e ultë Kur hekuri i derdhur klasifikohet sipas përmbajtjes kimike, atëherë shenja e parë në vendin e pestë do të jetë X. Nëse nuk shënohet përmbajtja e karbonit, atëherë elementet e tjera lidhëse shënohen me radhë sipas rënies së përmbajtjes (nga ajo me e madhe kah ajo më e vogël). Përmbajtja e elementeve lidhëse shënohet në përqindje (e rrumbullakuar në numër të plotë). Numrat në mes veti ndahen me viza lidhëse . Kur duhet të shënohet edhe përmbajtja e karbonit, atëherë (C) duhet të simbolizohet me prodhimin e vlerës në përqindje të shumëzuar me 100 dhe shënohet menjëherë pas shkronjës X. Vendi 6: Kur hekuri i derdhur klasifikohet sipas kërkesave shtesë, atëherë simboli duhet të ndahet me vizë lidhësa nga vendi i pestë. D‐ gjendja fillestare; H‐ i përpunuar termikisht; W‐ saldueshmëria; Z‐ kërkesat plotësuese të specifikuara në kërkesë.


Shembuj: EN-GJL-150C

EN → material standard GJ → hekur i derdhur L → Gizë e hirtë me grafit lamelar 150 → Rmmin= 150 N/mm2

C - kampioni për provë merret (prehet) nga materiali i derdhur EN-GJS-350-22U

EN → material standard GJ → hekur i derdhur S → gizë nodulare me grafit sferoidal 350 → Rm min = 350 N/mm2 22 → zgjatimi = 22 % U → kampioni për provë është i derdhur së bashku me materialin e derdhur

EN-GJS-400-18S-RT

EN → material standard GJ → hekur i derdhur S → gizë nodulare me grafit sferoidal 400 → Rm min = 400 N/mm2 18 → zgjatimi = 18 % S → kampion për provë është i derdhur veçantë (ndaras) RT → Prova e shtalbësisë bëhet në temperaturë të dhomës

EN−GJMW−450-7S

EN → material standard GJ → hekur i derdhur M → gizë e temperuar (lignotë e derdhur) W → gizë e temperuar e bardhë 450 → Rm min = 450 N/mm2 7 → zgjatimi = 7 % S → kampion për provë është i derdhur veçantë (ndaras)

EN−GJL−XNiMn13-7

EN → material standard GJ → hekur i derdhur L → gizë e hirtë me grafitë në formë lamalare X → shkronja e cila tregon se simbolizimi bëhet sipas përmbajtjes kimike NiMn → Ni dhe Mn janë elemente lidhëse: me përmbajtje: 13 %Ni i 7% Mn

B. SHËNIMI ME NUMRA I HEKURIT TË DERDHUR Për simbolizim me numra përdoren nëntë vende: Vendi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Shenja E N ‐ V V n n n n V – shkronjë e madhe; n ‐ numër Vendi 1 deri 3: EN‐ te shënimi i materialit me numra (p.sh. EN‐JL1020) duhet të jepet edhe

numri i standardit përkatës i cili shënohet në mes shkronjave EN dhe vizës lidhëse: p.sh. EN 1561‐JL1020.

Vendi 4: J Vendi 5: shenja për formën e grafitit dhe llojin e makrostrukturës:

L‐lamelar; S‐sferoidal; M‐temperuar (nyjor); V‐vermikular “në formë krimbash”; N‐pa grafit (makrostrukturë e fortë ledeburite); Y‐mikrostrukturë e veçantë e definuar me norma përkatëse.

Vendi 6: Shenja për njërën nga vetitë e materialit të derdhur

0‐e rezervuar; 1‐qëndrueshmëria në tërheqje; 2‐fortësia; 3‐përmbajtja kimike; 4 deri 9 e rezervuar

Vendi 7 dhe 8: shenjë dyshifrore nga 00 deri 99 përfaqëson llojin e materialit Vendi 9: shenja për kushte (gjendje) të veçanta.

0 – nuk ka kërkesa të veçanta; 1 ‐ kampion për provë është i derdhur veçantë (ndaras); 2 ‐ kampioni për provë është i derdhur së bashku me materialin e derdhur 3‐ kampioni për provë merret (prehet) nga materiali i derdhur; 4 – shtalbësia në temperaturë të dhomës; 5‐ shtalbësia në temperaturë të ultë; 6 – saldueshmëria e specifikuar; 7 – gjendja fillestare e derdhur; 8 – i përpunuar termikisht; 9 ‐ kërkesat plotësuese të specifikuara në kërkesë ose kombinimi i disa kërkesave.

Shembull: EN-JL1030

EN → material standard J → hekur i derdhur L – gizë e hirtë me grafit lamelar 1030 → 1→qëndrueshmëria në tërheqje Rm; 03→numri i materialit; 0→nuk ka kërkesa të veçanta


7.7. SHËNIMI I ÇELIKUT SIPAS STANDARDIT KOSOVAR (SK)

7.7.1. Agjencia Kosovare për Standardizim (AKS) Agjencia kosovare për standardizim (AKS) është organ kombëtar për udhëheqjen, organizimin dhe kontrollin e veprimtarisë së standardizimit në Kosovë. AKS është themeluar në prill të vitit 2005 në pajtim me Ligjin për standardizim 2004/12 dhe Udhëzimit administrativ 2005/15. Puna e agjencionit kosovare për standardizim është e përcaktuar me Ligjin për standardizim 03/L‐144 i cili është kompatibil me ligjet e BE‐së. Agjencia kosovare e standardizimit është organ kombëtar që miraton standarde, i harmonizon ato dhe si rezultat stimulon fuqishëm zhvillimin ekonomik, duke krijuar bazë për konkurueshmëri në rajon dhe më gjerë.

Objektivat e kësaj agjencie janë: mbrojtja e qytetarëve nga rreziku i konsumit të përditshëm të produkteve të pastandardizuara dhe pakontrolluara, rritja e konkurrencës në tregun vendor dhe rajonal, përafrimi i praktikave të infrastrukturës sonë të cilësisë me ato të organizmave homolog të BE‐së, reduktimi i barrierave teknike në tregti.

Sipas Standardit Kosovar (SK) shënimi i çelikut dhe i gizës (çelikut të derdhur) sipas dedikimit dhe vetive mekanike dhe fizike bëhet sipas SK EN 10027.

Sipas Standardit Shqiptar (S SH) shënimi i çelikut dhe i gizës (çelikut të derdhur) sipas dedikimit dhe vetive mekanike dhe fizike bëhet sipas S SH EN 10027.

7.8. SHEMBULL: SHËNIMI I ÇELIKUT SIPAS STANDARDIT EN 10027-1 Sipas EN 10027 shënimi i çelikut mund të bëhet sipas këtyre grupeve të shënimit (shih fig. 7.3): Grupi 1 – Numri i materialit (Werkstoff Numer); W.Nr.

sipas këtij shënimi, çeliku shënohet vetëm me numra, me që rast të gjitha çeliqet në vendin e parë e kanë numrin 1, p.sh. 1.0037

Grupi 2 – Çeliqet me veti mekanike dhe fizike të definuara si dhe me definim të fushës së

përdorimit sipas këtij sistemi të shënimit, shënimi i çelikut bëhet me shenjë kryesore dhe plotësuese që përmbajnë shenja alfabetike‐numerike, psh.: S235JR

Grupi 3 ‐ Çeliqet me përmbajtje kimike të garantuar sipas këtij sistemi të shënimit, shënimi i çelikut bëhet me shenjë kryesore dhe plotësuese që përmbajnë shenja alfabetike‐numerike, psh.: C45E

Shenja e çelikut

Shenja kryesore (EN 10027‐1) + (DIN V 17006‐100) Sh enja plot ësu ese (DI N V 17006‐ 100)

Shenja alfabetike Karakteristika

+O se

Ose Grupi 2

Shkronja Pë rmbaj tja e karbonit

Përmbajt ja e e lemen teve

lidh ëseÇe lik

Fo rma dhe gje nd jae porosisë

Vet i të tj era G rup i 1

S275 JR

S275 JRÇelik konstrukt iv

me kufi të rrjedhshmërisëR = MpaeH(min) 275

Shtalbësia e garantuarEnerg jia e thyerjes prej

27 20 oC J në temperaturë Figura 7.3. Struktura e shënimit të çelikut sipas standardit EN 10027‐1 dhe DIN V 17006‐100

Shënim: Të gjitha çeliqet e kanë të definuar numrin e grupit 1, si dhe së paku një shenjë sipas grupit 2 ose 3. Rrallë herë çeliqet mund të kenë shenjë sipas grupi 2 dhe 3! Shembuj të shënimit të çelikut sipas standardeve të ndryshme ndërkombëtare.

Evropë EN 10025

GjermaniDIN 17100

Francë NFA 35‐501

Suedi MNC810E

Britani e M. BS 4360

Japoni JIS 3106

SHBA ASTM

NdërkombëtareISO 630

S235JRG2 RSt 37‐2 E 24‐2 SS 13.11.00 40(A)B SM 400A A284 Gr.C Fe 360 B

S275 JR St 44‐2 E 28‐2 SS 14.12.00 43(A)B ‐ A529 Gr.42 Fe 430 B

S355 J0 St 52‐3 U E 36‐3 SS 21.34.01 50B SS 490B A633 Gr.A Fe 510 C

AKS

Agjencia Kosovare për Standardizim Kosovo Standardisation Agency Agencija Kosove za Standardizaciju


Struktura shënimit të çeliku konstruktiv S275JR

Figura 7.4. Struktura e shënimit të çelikut S275JR sipas standardit EN 10027

Shënim: Sipas “çelësi për çelik” ( http://www.stahlschluessel.de/ ): ‐ Numri i shenjave të ndryshme për shënimin e çelikut në botë: më shumë se 50.000 ‐ Numri i çeliqeve të ndryshme: më shumë se 2.000 ‐ Shënimi sipas grupit 1 (përmes W.Nr.) parasheh shënimin deri në 10.000 lloje çeliku.

Shembull: Shënimi i çelikut sipas grupit 2 – Çeliqet me veti mekanike dhe fizike të definuara si dhe me definim të fushës së përdorimit

S 355 J0 S

çelik konstruktiv 355

min. ReH = 355 Mpa J0

Energjia e thyerjes 27 J në 0 oC ‐

P 265 NB P

çelik për enë në shtypje 265

min. ReH = 265 Mpa N

Normalizuar B

për bombola për gaz L 360 QB

L çelik për gypsjellës

360 min. ReH = 360 Mpa

Q i përmirësuar

B klasa e kërkuar

Y 1170 C Y

çelik për parangarkim beton

1170 min. ReH = 1170 Mpa

C Tel i tërhequr në të ftohtë

‐

R 900 Mn R

çelik për binarë 900

min. ReH = 900 Mpa Mn

me përmbajtje të rritur mangani ‐

*Shënim: Nëse para shenjës (për shembujt e dhënë më lart) gjendet shkronja G, atëherë kemi të bëjmë me çelik të derdhur, përkatësisht gizë! P.sh.: GP265

Shembull: Shënimi i çelikut sipas grupit 3 – Çeliqet me përmbajtje kimike të garantuar C 25 E

C çelik karbonik i palidhur

25 përmbajtja

C=0,25% (25/100)

E përmbajtja max. e S e përcaktuar

‐

28 Mn 6

pa shkronjë përpara çelik i lidhur ulët

28 përmbajtja:

C=0,28% (28/100)

Mn çelik i lidhur me: Mn

6 Përmbajtja e manganit

Mn=1,5% (6/4) X 5 CrNi 18‐10

X çelik i lidhur lartë

5 përmbajtja:

C=0,05% (5/100)

CrNi çelik i lidhur me: Cr dhe Ni

18‐10 përmbajtja Cr=18%,

Ni=10% HS 2‐9‐1‐8

HS çelik shpejtprerës

2‐9‐1‐8 përmbajtja e elementeve lidhëse dhe renditja:

W, Mo, V, Co; përmbajtja 2%W, 9%Mo, 1%V, 8%Co

* te çeliqet e lidhura ulët; numri i cili përcakton përmbajtjen e elementeve lidhëse fitohet kur përmbajtja kimike shumëzohet me faktorin e lidhjes (legurimit) i cili për elemente të caktuara është: ‐ x4 për Cr, Co, Mn, Ni, Si i W; ‐ x10 për Al, Cu, Mo, Nb, Ti, V; ‐ x100 për C, N, P, S; ‐ x1000 për B. * te çeliqet e lidhura lartë; numri i cili përcakton përmbajtjen e elementeve lidhëse në shenjë paraqet vlerën reale të përmbajtjes së elementeve kimike të shprehur në përqindje. * te çeliqet shpejtprerës; numri i cili përcakton përmbajtjen e elementeve lidhëse në shenjë (sipas radhës W, Mo, Co) paraqet vlerën reale të përmbajtjes së elementeve kimike të shprehur në përqindje. * Nëse para shenjës (për shembujt e dhënë më lart) gjendet shkronja G, atëherë kemi të bëjmë me çelik të derdhur, përkatësisht gizë! P.sh.: GX5CrNi18‐10

Shembuj:

Për çeliqet e poshtëshënuar të jepen (caktohen):

‐ përkatësia e grupit 1 ose 2 në sipas shenjave të dhëna me standardin EN 10027‐1,

‐ të gjitha vetitë (mekanike, fizike ose kimike) që mund të jepen në bazë të shenjave të dhëna me standardin EN 10027‐1. Çeliqet e Grupit 2 (me përmbajtje kimike të definuar) në vendin e parë të shenjës (shkronjë ose numër) mund të kenë këto shkronja: C, GC, G (të përcjellë me numra), X, GX, ose HS, ose – numër dyshifror ose treshifror (rasti i çelikut të lidhur ulët).


Çdo shkronjë tjetër në fillim të shenjës: S, GS, P, PG, L, E, B, Y, R, H, HT, D, TH, ose M do të thotë se bëhet fjalë për Grupin 1.

1. S275JR 2. E295 3. 17NiCrMo6‐4 4. C40E 5. 15CrMoV5‐9 6. X82WMoCrV6‐5‐4 7. P355GH 8. S355K2G2W 9. L555QB 10. HS18‐1‐2‐5 11. GX10NiCrNb32‐20 S275JR S275JR – grupi 1 – çelik konstruktiv me veti fizike dhe mekanike të definuara (garantuara), S275JR – kufiri i rrjedhshmërisë ReH = 275 N/mm2, S275JR – energjia e thyerjes = 27 J, në temperaturën e provës +20oC. E295 E295 – grupi 1 – çelik për ndërtim makinash me veti mekanike dhe fizike të definuara (garantuara), E295 – kufiri i rrjedhshmërisë ReH = 295 N/mm2. 17NiCrMo6‐4 17NiCrMo6‐4 – grupi 2 – çelik me përmbajtje kimike të garantuar, çelik i lidhur ulët, me 0,17 %C, 17NiCrMo6‐4 – elementet lidhës sipas radhës: Ni, Cr, Mo, 17NiCrMo6‐4 – përmbajtja e elementeve lidhëse sipas radhës: 6/4= 1,5 %Ni, 4/4= 1 %Cr, pa përmbajtje të dhënë të %Mo.

C40E C40E – grupi 2 – çelik me përmbajtje kimike të garantuar, çelik karbonik i palidhur, C40E – përmban: 0,40 %C, C40E – me përmbajtje të përcaktuar maksimale të S (çelik karbonik cilësor deri në të çmuar).

15CrMoV5‐9 15CrMoV5‐9 – grupi 2 – çelik me përmbajtje kimike të garantuar, çelik i lidhur ulët, me 0,15 %C, 15CrMoV5‐9 – elementet lidhës sipas radhës: Cr, Mo, V, 15CrMoV5‐9 – përmbajtja e elementeve lidhëse sipas radhës: 5/4= 1,25 %Cr, 9/10= 0,9 %Mo, pa përmbajtje të dhënë të %V.

X82WMoCrV6‐5‐4 X82WMoCrV6‐5‐4 – grupi 2 – çelik me përmbajtje kimike të garantuar, çelik i lidhur lartë, X82WMoCrV6‐5‐4 – përmban 0,82 %C, X82WMoCrV6‐5‐4 – elementet lidhës sipas radhës: W, Mo, Cr, V,

X82WMoCrV6‐5‐4 – përmbajtja e elementeve lidhëse sipas radhës: 6 %W, 5 %Mo, 4 %Cr, pa përmbajtje të dhënë të %V.

P355GH P355GH – grup1 1 – çelik për enë nën shtypje, çelik me veti mekanike dhe fizike të garantuara, P355GH – kufiri i rrjedhshmërisë ReH = 355 N/mm2, P355GH – vetitë e tjera shtesë të garantuara (për përcaktimin e kësaj vetie duhet të kemi shtesën e standardit EN 10027‐1), P355GH – çelik për punë në temperatura të larta.

S355K2G2W S355K2G2W – grupi 1 – çelik konstruktiv, çelik me veti mekanike dhe fizike të garantuara, S355K2G2W – kufiri i rrjedhshmërisë ReH = 355 N/mm2, S355K2G2W – energjia e thyerjes = 40 J, në temperaturën e provës +20oC. S355K2G2W – vetitë e tjera shtesë të garantuara (për përcaktimin e kësaj vetie duhet të kemi shtesën e standardit EN 10027‐1), S355K2G2W – çelik i rezistueshëm në atmosferë.

L555QB L555QB – grupi 1 – çelik për gypa, çelik me veti mekanike dhe fizike të garantuara, L555QB – kufiri i rrjedhshmërisë ReH = 550 N/mm2, L555QB – çelik i shuar (i përmirësuar), L555QB – klasa e kërkuar e çelikut (për përcaktimin e kësaj vetie duhet të kemi shtesën e standardit EN 10027‐1), HS18‐1‐2‐5 HS18‐1‐2‐5 – grupi 2 – çelik shpejtprerës, çelik me përmbajtje kimike të garantuar, HS18‐1‐2‐5 – përmbajtja e elementeve lidhëse sipas radhës: 18 %W, 1 %Mo, 2 %V, 5 %Co.

GX10NiCrNb32‐20 GX10NiCrNb32‐20 – grupi 2 – çelik i derdhur me përmbajtje kimike të garantuar, GX10NiCrNb32‐20 – përmban: 0,10 %C, GX10NiCrNb32‐20 – elementet lidhës sipas radhës: Ni, Cr, Nb, GX10NiCrNb32‐20 – përmbajtja e elementeve lidhëse sipas radhës: 32 %Ni, 20 %Cr, pa përmbajtje të dhënë të %Nb.


Tabela 7.1 Shënim i çelikut sipas përdorimit dhe vetive mekanike dhe fizike

Çeliku konstruktiv

Shenja kryesore Shenja plotësuese për

çelik Shenjat plotësuese për prodhime nga çeliku

G S n n n an ……………… +an +an …….

Shenjat kryesore Shenjat plotësuese Për çelik

Shkronja Vetitë mekanike Grupi 1 2) Grupi 2 3)

Për prodhime nga çeliku

G=Çelik i derdhur (kur është e nevojshme) S=çelik konstruktiv

nnn=kufiri minimal i rrjedhshmërisë (ReH), N/mm2 për zonën me trashësi më të vogël

Energjia e thyerjes, J temper.e provës

27 J 40 J 60 J OC JR KR LR 20 J0 K0 L0 0 J2 K2 L2 -20 J3 K3 L3 -30 J4 K4 L4 -40 J5 K5 L5 -50 J6 K6 L6 -60

C= i përpunuar posaçëm në të ftohtë D=për veshje me zhytje në të nxehtë E – për emajlim F – për farkëtim H – profil bosh L = për temperatura të ulta M= Termomekanikisht i cilindruar N= i normaliziuar me pjekje ose i normalizuar me cilindrim O = Për konstruksione që përdoren në bregdet dhe në det (Offshore) P = Pilota (shtylla) pllakë të laminuara në të nxehtë prej çeliku të paleguar (Sheet piles) Q= i përmirësuar S= për anijendërtimtari T = për gypa W = i rezistueshëm në atmosferë an= simbolet e elementeve kimike, psh. Nëse është e nevojshme krahas Cu shënohet edhe 10 - fishi i vlerës mesatare (të rrumbullakësuar në 0.1%)

Tabela: 16, 17, 18

1) n – shenja numerike; a – shenja alfabetike dhe an – shenja alfabetike-numerike 2) shenajt A, M, N dhe Q në grupin 1, vlejnë për çelik kokërrimët 3) Shenjat e grupit 2, përveç simboleve kimike mund të plotësohen edhe me një ose dy simbole që tregojnë ndryshimin e kualitetit në varësi nga normat përkatëse të prodhimit. Shembull: S235JR; S355J0; S275J2G3

7.9. SHTOJCË: Shënimi sipas standardit të vjetër 7.9.1 SHËNIMI I ÇELIKUT SIPAS STANDARDIT GJERMAN DIN Mënyra e shënimit të çelikut sipas standardit gjerman është përcaktuar me DIN 17006. Sipas këtij standardi çeliku ndahet në: ‐ çelik i palidhur dhe ‐ çelik i lidhur. Çeliqet e palidhur janë ata që nuk e kalojnë këtë përbërje kimike:

‐ silic 0,5%; ‐ mangan 0,8%; ‐ alumin dhe titan 0,1%; ‐ bakër 0,25%.

Çeliqet e lidhur janë ata të cilët e kalojnë vlerën maksimale të elementeve të cekura më lart ose çeliqet të cilëve u shtohen elemente lidhëse me qëllim të arritjes së vetive të posaçme. Standardi DIN i ndanë çeliqet e lidhur njësoj si edhe standardi JUS në çeliqe me lidhje të ulët dhe me lidhje të lartë. Çeliqet me lidhje të ulët janë ata çeliqe te të cilët shuma e tërë e elementeve lidhëse nuk është më e madhe se 5%, ndërsa çeliqet me lidhje të lartë janë ata te të cilët shuma e tërë e elementeve lidhëse është më e madhe se 5%.

7.9.1.1. SHËNIMI I ÇELIQEVE TË PALIDHUR

I ‐ Çeliqet e palidhur, dhe atë çeliqet e zakonshëm konstruktivë të cilët përdoren pa u përpunuar termikisht shënohen me:

‐ simbolin alfabetik St (Stahl) dhe ‐ simbolin numerik, i cili tregon qëndrueshmërinë minimale në tërheqje të shprehur në daN/mm2.

Shembull i shënimit të çelikut konstruktiv të palidhur:

‐ çeliku me qëndrueshmëri në tërheqje 34 deri 42 daN/mm2 ka simbolin: St 34

‐ çeliku me qëndrueshmëri në tërheqje 59 deri 60 daN/mm2 ka simbolin: St 50. II ‐ Çeliqet e palidhur, dhe atë çeliqet karbonikë cilësorë dhe çeliqet e çmueshëm karbonikë për çimentim dhe përmirësim të cilët para përdorimit u nënshtrohen përpunimit termik, për të cilat vetitë mekanike në gjendjen fillestare nuk janë meritore por ato të fituara pas përpunimit termik shënohen: a) Çeliqet karbonik cilësorë: Simboli alfabetik, i cili i karakterizon këta çeliqe është shkronja C. Pastaj shënohet vlera mesatare e përmbajtjes së karbonit e shumëzuar me 100. Duhet cekur se në grup të çeliqeve numërohen ata, të cilët nuk përmbajnë më tepër se 0,045% squfur dhe 0,045% fosfor.

1)


Shembull i shënimit të çelikut karbonik cilësor:

1. Çeliku për çimentim me përmbajtje karboni prej 0,12% deri 0,18%, përkatësisht me përmbajtje mesatare karboni prej 0,15%. Simboli i çelikut për çimentim dhe përmirësim është C. Përmbajtja mesatare e karbonit e shumëzuar për 100 është 0,15⋅100=15. Prandaj, shenja e çelikut është C 15.

2. Çeliku për përmirësim me përmbajtje mesatare karboni prej 0,35%. Simboli i çelikut prapë është C. Përmbajtja mesatare e karbonit e shumëzuar për 100 është 0,35⋅100=35. Prandaj, shenja e çelikut është C 35.

b) Çeliqet e çmueshëm karbonikë: Janë ata çeliqe te të cilët përqindja e squfurit dhe e fosforit nuk e kalon 0,035%. Simboli alfabetik i cili i karakterizon këta çeliqe është Ck. Psh. nëse çeliqet C 15 dhe C 35 përmbajnë maksimalisht squfur 0,035% dhe fosfor 0,035% ata do të jenë çeliqe të çmueshëm dhe do të shënohen me shenjat Ck 15 dhe Ck 35.

7.9.1.2. SHËNIMI I ÇELIQEVE TË LIDHUR

a) Çeliqet me lidhje të ulët Shenja e çelikut sipas këtij standardi përmban tri pjesë dhe atë: 1. Simbolin numerik që tregon përqindjen mesatare të karbonit të shumëzuar me 100 (100⋅C%)

2. Simbolin e elementeve lidhëse të radhitur sipas përmbajtjes reale në çelik,

Elementet lidhëse që mund të gjenden në pjesën e dytë janë treguar në tabelën 1.

Tab. 1. Elementet që mund të gjenden në pjesën e dytë të shenjës së çelikut.

Elementi kimik Simboli alumin Al krom Cr kobalt Co karbon C bakër Cu mangan Mn nikel Ni fosfor P squfur S silic Si titan Ti vanadium V volfram W

3. Numrin i elementit lidhës me ndikimi më të madh. Si element lidhës me ndikim më të madh konsiderohet ai i cili ka vlerën më të madhe të prodhimit në mes vlerës mesatare të përqindjes

së elementit lidhës në çelik dhe faktorit të ndikimit të tij. Faktorët e ndikimit të elementeve lidhëse janë dhënë në tabelën 2. Tab. 2. Faktorët e ndikimit të elementeve lidhëse në çeliqet me lidhje të ulët.

Elementi lidhës Faktori i ndikimit të elementit lidhës Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 4 Al, Cu, Mo, Ti, V, Be, Pb, B, Nb, Ta, Zr 10 P, S, N, C, Ce 100

Shembull i shënimit të çelikut me lidhje të ultë:

1. Të gjendet shenja e çelikut që ka: ‐ përqindje mesatare të karbonit C=0,15% (sipas analizave 0,12 deri 0,18% C), ‐ përqindje mesatare të kromit Cr=0,70% (sipas analizave 0,50 deri 0,80% Cr), Shenja e parë është 0,15⋅100=15. Shenja e dytë është Cr (elementi lidhës) Shenja e tretë është 0,70⋅4=2,8, përkatësisht rrumbullakësohet në vlerën 3.

Shenja e çelikut është 15 Cr 3. Ky paraqet çelikun me krom që përdoret për çimentim. 2. Të gjendet shenja e çelikut që ka:

‐ përqindje mesatare të karbonit C=0,25% (sipas analizave 0,22 deri 0,29% C), ‐ përqindje mesatare të kromit Cr=1,0% (sipas analizave 0,9 deri 1,2% Cr), ‐ përqindje mesatare të molibdenit Mo=0,20% (sipas analizave 0,15 deri 0,25% Mo), Shenja e parë është 0,25⋅100=25. Shenja e dytë është Cr Mo (elementi me ndikim më të madh është kromi, e pasi përqindja e kromit është më e madhe se e molibdenit ai do të jetë i pari). Shenja e tretë është 1%Cr⋅4=4. Shenja e çelikut është 25 Cr Mo 4. Ky paraqet çelikun me krom‐molibden për përmirësim.

3. Të gjendet shenja e çelikut që ka:

‐ përqindje mesatare të karbonit C=0,35% (sipas analizave 0,32 deri 0,4% C), ‐ përqindje mesatare të squfurit S=0,2% (sipas analizave 0,15 deri 0,25% S), Shenja e parë është 0,35⋅100=35. Shenja e dytë është S (squfuri në këtë rast paraqet element lidhës, sepse qëllimisht është shtuar). Shenja e tretë është 0,20⋅100=20 (squfuri e ka faktorin e ndikimit 100). Shenja e çelikut është 35 S 20. Ky paraqet çelikun për automate. Duhet cekur se sipas standardit JUS çeliqet me shtesë të squfurit dhe fosforit konsiderohen si çeliqe të palidhur.

b) Çeliqet me lidhje të lartë

Këta çeliqe shënohen ngjashëm me çeliqet me lidhje të ulët. Për shkak të numrit të madh të elementeve lidhës dhe për lehtësim të shënimit, te këta çeliqe faktori i ndikimit të elementit lidhës merret “1”, ndërsa për karbonin mbetet faktori “100”. Për dallim të shpejtë nga çeliqet


me lidhje të ulët, çeliqeve me lidhje të lartë u shtohet përpara germa “X”. Sipas nevojës shkronja “X” dhe përqindja e karbonit mund të mos shënohen.

Shenjat plotësuese

Me shenjat plotësuese shënohen: Mënyra e përfitimit të çelikut dhe derdhja

Ky simbol alfabetik zakonisht shënohet para shenjës bazë të çelikut dhe tregon B ‐ çelik i përfituar në furrën e Besemerit M ‐ çelik i përfituar në furrën e Simens‐Martinit T ‐ çelik i përfituar në furrën e Thomsonit W ‐ çelik i përfituar me proces të veçantë E ‐ çelik i përfitur në furra elektrike (elektroçeliku)

Karakteristikat e veçanta

Ky simbol alfabetik gjithashtu shënohet para shenjës bazë të çelikut dhe tregon: S ‐ i saldueshëm A ‐ i rezistueshëm ndaj vjetrimit U ‐ i derdhur i paqetësuar (i pastabilizuar) R ‐ i derdhur i qetësuar (i stabilizuar) RR ‐ posaçërisht i derdhur dhe i qetësuar Z ‐ i tërhequr

Gjendja e çelikut

Ky simbol alfabetik shënohet pas shenjës bazë të çelikut dhe tregon B ‐ me përpunueshmëri më të mirë E ‐ i çimentuar G ‐ i përpunuar termikisht me pjekje të butë K ‐ i deformuar në të ftohtë ( i tërhequr) U ‐ i petëzuar në gjendje të nxehtë B ‐ i përmirësuar N ‐ i përpunuar termikisht me pjekje normale

Mënyra e përpunimit të mëtejmë

A ‐ për riardhje Ak ‐ për zierje As ‐ për shuarje G ‐ për pjekje të butë V ‐ për përmirësim H ‐ për kalitje (përgjithësisht)

Vlerat e garantuara

Vlerat e garantuara shënohen me simbole numerike pas shenjës bazë (tab. 3). Tab .3. Vlerat e garantuara. Simboli numerik 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kufiri i rrjedhshmërisë x x x x Përkulja ose ngjeshja x x x x Shtalbësia x x x x Qëndrueshmëria permanente ose në temperatura të larta

x

Vetitë elektrike ose magnetike x

Shembull i shënimit të çelikut me lidhje të lartë:

Karakteristikat e çelikut E 13 Cr V 5 3.8 janë: E ‐ çelik i përfitur në furrë elektrike (elektroçelik) 13 ‐ përmbajtja e karbonit është 0,13% (0,13⋅100=13) Cr V ‐ çelik i lidhur me krom‐vanadium 5 ‐ përmbajtja e kromit është 1,25% (1,25⋅4=5) 3 ‐ përmbajtja e vanadiumit është 0,3% (0,3⋅10=3) 8 ‐ me qëndrueshmëri të garantuar permanente ose në temperatura të larta.

Çeliqet e derdhur shënohen ngjashëm me çeliqet. Ndryshimi qëndron vetëm në parashenjë p.sh. GS ‐ hekur i derdhur GG ‐ gizë e hirtë


SHTOJCË: Shënimi sipas standardit të vjetër

7.9.2. Shënimi i çelikut sipas standardit JUS (ISH –JUGOSLLAV) Shenja e çelikut sipas këtij standardi më së shpeshti përmban tri pjesë.

7.9.2.1. Shenja bazë e çelikut

Shenja bazë e çelikut përmban katër ose pesë numra që paraqesin vetitë e çelikut ose përkatësinë e grupit të çelikut. Në vendin e pestë të shenjës bazë nuk mund të përdoret zero (0). Sipas strukturës së shenjës bazë, çeliqet ndahen në dy grupe: ‐ çeliqe me veti të garantuara mekanike dhe ‐ çeliqe me përmbajtje kimike dhe veti mekanike të garantuara.

7.9.2.2. SHËNIMI I ÇELIKUT ME VETI MEKANIKE TË GARANTUARA

Në këtë grup bëjnë pjesë çeliqet karbonikë me veti të garantuara mekanike dhe përmbajtje kimike të pagarantuar ose pjesërisht të garantuar.

Struktura e shënimit të këtyre çeliqeve është:

Simboli numerik në vendin e parë të shenjës bazë është numri zero (0) dhe tregon se çeliku i takon grupit të çeliqeve me veti mekanike të garantuara. Simboli numerik në vendin e dytë të shenjës bazë mund të jetë çdo numër prej 0 deri 9, dhe tregon qëndrueshmërinë nominale në tërheqje, përkatësisht qëndrueshmërinë minimale në tërheqje të çelikut të përpunuar në gjendje të nxehtë ose të normalizuar. Karakteristikat e simboleve numerike në vendin e dytë për çelikun me veti mekanike të garantuara janë treguar në tabelën 4. Tab. 4. Simboli numerik në vendin e dytë të shenjës bazë për çeliqet me veti mekanike të

garantuara. Simboli 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Qëndrueshmëria në tërheqje (N/mm2)

nuk është e caktuar

deri 320

330 deri 350

360 deri 380

390 deri 480

490 deri 580

590 deri 680

690 deri 780

790 deri 880

mbi 890

Simboli numerik në vendin e tretë dhe të katërt, përkatësisht në vendin e tretë, të katërt dhe pestë tregon përkatësinë e çelikut me nëngrupe të caktuara. Karakteristikat e simboleve numerike janë treguar në tabelën 5. Tab. 5. Simboli numerik në vendin e tretë, të katërt dhe të pestë të shenjës bazë për çeliqet me

veti mekanike të garantuara. Simboli Nëngrupi i çelikut

00 deri 44 Nëngrupi i çeliqeve karbonikë me përmbajtje të pacaktuar të squfurit dhe fosforit (S,P,)

101 deri 449 E lirë 45 deri 79

415 deri 799

Nëngrupi i çeliqeve me përmbajtje të kufizuar të S dhe P. Në çeliqet e këtyre nëngrupeve përmbajtja e elementeve lidhëse kryesore (C, Si dhe Mn) është e kufizuar pjesërisht.

80 deri 99 801 deri 999

Nëngrupi i çeliqeve me përmbajtje të kufizuar të S dhe P, me përmbajtje pjesërisht të përcaktuar të elementeve lidhëse kryesore (C, Si, Mn) dhe me elemente të tjera lidhëse të cilat i shtohen çelikut me qëllim të arritjes së vetive mekanike speciale.

Shembull i shënimit:

1. Č. 0261 ‐ është çelik me veti të garantuara mekanike, me qëndrueshmëri minimale në tërheqje 330 deri 350 N/mm2, me përmbajtje të kufizuar të S dhe P dhe me përmbajtja e elementeve lidhëse kryesore (C, Si dhe Mn) pjesërisht të kufizuar.

2. Č. 0482 ‐ është çelik me veti të garantuara mekanike, me qëndrueshmëri minimale në tërheqje 390 deri 480 N/mm2, me përmbajtje pjesërisht të përcaktuar të elementeve lidhëse kryesore (C, Si, Mn) dhe me elemente të tjera lidhëse të cilat i shtohen çelikut me qëllim të përmirësimit të vetive mekanike speciale.

7.9.2.3. SHËNIMI I ÇELIKUT ME PËRBËRJE KIMIKE DHE VETI MEKANIKE TË GARANTUARA

Në këtë grup bëjnë pjesë çeliqet karbonike me përbërje kimike dhe me veti mekanike të garantuara. Simboli numerik në vendin e parë dhe të dytë te ky grup i çeliqeve nuk e kanë të njëjtin kuptim si te çeliqet karbonikë me veti të garantuara mekanike dhe te çeliqet e lidhura. Simboli në vendin e tretë, të katërt, përkatësisht të pestë e kanë të njëjtin kuptim si për çeliqet karbonikë ashtu edhe për ato të lidhura. Struktura e shënimit të këtyre çeliqeve është:


Simboli numerik në vendin e parë të shenjës bazë është numri 1, i cili simbolizon karbonin si element kryesor dhe tregon se çeliku i takon nëngrupit të çeliqeve karbonikë me përbërje kimike dhe veti mekanike të garantuara. Simboli numerik në vendin e dytë të shenjës bazë mund të jetë çdo numër prej 1 deri 9, dhe tregon vlerën e dhjetëfishit të përqindjes maksimale të karbonit të rrumbullakësuar në dhjetëshe. Nëse çeliku përmban 0,90% karbon ose më tepër se 0,90% karbon, atëherë simboli numerik në vendin e dytë do të jetë 9. P.sh. nëse çeliku përmban 0,50% karbon, në vendin e dytë do të jetë simboli numerik 5. Nëse çeliku përmban 0,18% karbon ose 0,36% karbon, simboli numerik në vendin e dytë do të jetë 2, përkatësisht 4, që d.m.th. se përmbajtja është rrumbullakësuar në 0,2%, përkatësisht 0,4% karbon dhe vlera e rrumbullakësuar është rritur dhjetë herë. Simboli numerik në vendin e tretë dhe të katërt, përkatësisht në vendin e tretë, të katërt dhe të pestë tregon përkatësinë e çelikut me nëngrupe të caktuara sipas destinimit. Karakteristikat e simboleve numerike janë treguar në tabelën 6. Tab. 6. Simboli numerik në vendin e tretë, të katërt dhe të pestë të shenjës bazë për çeliqe me

përmbajtje kimike të garantuar dhe për çeliqe të lidhura. Simboli Nëngrupi i çelikut sipas destinimit

00 deri 19 101 deri 199

Çeliqet karbonikë me përmbajtje kimike të garantuar dhe të lidhur Çeliqet që nuk parashihen të përpunohen termikisht

20 deri 29 201 deri 299

Çeliqet karbonikë dhe të lidhur për çimentim

30 deri 39 301 deri 399

Çeliqet karbonikë dhe të lidhur për përmirësim

40 deri 59 401 deri 599

Çeliqet karbonikë dhe të lidhur për vegla

60 deri 69 Çeliqet me veti të veçanta fizike 601 deri 699 E lirë, për çeliqet që nuk u takojnë nëngrupeve 70 deri 79 701 deri 799

Çeliqet zjarrdurues dhe të qëndrueshëm në tretësira kimike

80 deri 89 Çeliqet shpejtprerës 801 deri 899 E lirë 90 deri 99 Çeliqet për automate

901 deri 999 E lirë, për çeliqet që nuk u takojnë nëngrupeve

Shembull i shënimit të çeliqeve karbonikë:

1. Č. 1204 ‐ është çelik me përmbajtje kimike dhe me veti të garantuara mekanike, përmban 0,2% karbon, nuk është i destinuar për përpunim termik.

2. Č. 1121 ‐ është çelik me përmbajtje kimike dhe me veti mekanike të garantuara, përmbanë 0,1% karbon, është i destinuar për çimentim.

3. Č. 1530 ‐ është çelik me përmbajtje kimike dhe me veti mekanike të garantuara, përmbanë 0,5% karbon, është i destinuar për përmirësim.

4. Č. 1840 ‐ është çelik me përmbajtje kimike dhe me veti mekanike të garantuara, përmbanë 0,8% karbon, është i destinuar për vegla.

5. Č. 1490 ‐ është çelik me përmbajtje kimike dhe me veti të garantuara mekanike, përmbanë 0,4% karbon, është i destinuar për përpunim në automate.

7.9.2.4. SHËNIMI I ÇELIKUT TË LIDHUR

Struktura e shënimit të këtyre çeliqeve është:

Simboli numerik në vendin e parë të shenjës bazë mund të jetë çdo numër prej 2 deri 9 dhe paraqet elementin e parë lidhës apo elementin lidhës me ndikim më të madh. Simboli numerik në vendin e dytë të shenjës bazë mund të jetë çdo numër prej 1 deri 9, dhe paraqet elementin e dytë lidhës. Te çeliqet me një element lidhës, numri në vendin e dytë është çdoherë 1. Element lidhës me ndikim më të madh ose elementi i parë lidhës konsiderohet ai që ka vlerën më të madhe të prodhimit në mes vlerës mesatare të përqindjes së elementit lidhës në çelik dhe faktorit të ndikimit të tij. Si element i dytë merret ai që e ka prodhimin e parë më të vogël se i pari. Simbolet numerike, faktorët e ndikimit dhe përqindja minimale e elementeve lidhës është dhënë në tabelën 7. Tab. 7. Simbolet numerike, faktorët e ndikimit dhe përqindja minimale e elementeve lidhëse. Elementi lidhës C Si Mn Cr Ni W Mo V Co Ti Cu Al TjerëSimboli numerik i elementit lidhës 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9 9 9 9

Faktori ndikimit ‐ 1 1 4 4 7 14 17 20 30 1 1 30 Përmbajtja minimale (%) ‐ 0,60 0,80 0,30 0,30 0,10 0,08 0,10 0,10 0,05 0,40 0,10 ‐


Shembull i përcaktimit të elementit të parë (elementit me ndikim më të madh):

Të caktohet shenja e çelikut i cili përmban 0,15% karbon; 0,95% mangan; 1,15% krom dhe 0,25% molibden. Nga tabela merren faktorët e ndikimit të elementeve: Mn=1; Cr=4; Mo=14. Prodhimi në mes vlerës mesatare të përqindjes së elementit lidhës në çelik dhe faktorit të ndikimit të tij është: ‐ për mangan: 0,95⋅1=0,95 ‐ për krom 1,15⋅4=4,60 ‐ për molibden 0,25⋅14=3,50 Në bazë të prodhimeve të fituara mund të shihet se elementi i parë lidhës është kromi sepse prodhimi ka vlerë më të madhe (4,60), prandaj në vendin e parë të shenjës bazë të çelikut do të qëndrojë numri 4, i cili paraqet simbolin numerik të kromit. Elementi i dytë ndikues është molibdeni, sepse prodhimi i përqindjes dhe i faktorit të ndikimit jep numrin e ardhshëm më të vogël (3,50), prandaj në vendin e dytë të shënjës bazë do të qëndrojë numri 7, i cili paraqet simbolin numerik të molibdenit. Ky çelik është i lidhur edhe me mangan, por simboli i tij numerik nuk shënohet, sepse prodhimi i përqindjes dhe faktorit ndikues është më i vogli (0,95). Nëse te çeliqet e lidhur shumëfish, disa elemente lidhëse kanë prodhim të njëjtë të përqindjes së elementit dhe faktorit të ndikimit, atëherë element i parë lidhës merret ai që ka simbolin numerik më të madh, ndërsa elementi i dytë lidhës ai që ka simbolin numerik menjëherë pas të parit. P.sh. nëse kromi dhe molibdeni kanë prodhim të njëjtë të përqindjes së elementit dhe faktorit të ndikimit, atëherë molibdeni paraqet elementin e parë, sepse ka simbolin numerik 7, ndërsa kromi është elementi i dytë, sepse e ka simbolin numerik 4. Simbolet numerike në vendin e tretë, të katërt dhe të pestë janë të ngjashme me ato të dhëna për çeliqet karbonikë të këtij grupi. Shembuj të shënimit të çeliqeve të lidhur:

1. Č. 5420 ‐ është çelik për çimentim, i lidhur me nikel dhe krom.

2. Č. 4830 ‐ është çelik për përmirësim, i lidhur me krom dhe vanadium.

3. Č. 6450 ‐ është çelik për vegla, i lidhur me volfram dhe krom.

4. Č. 3160 ‐ është çelik i lidhur me mangan (i lidhur njëfish), me veti të posaçme fizike.

5. Č. 9682 ‐ është çelik shpejtprerës i lidhur me kobalt dhe volfram.

7.9.2.5. Shenja plotësuese

Për shenja plotësuese përdoren një ose disa numra ose shkronja, e në disa raste edhe kombinimi i numrave dhe shkronjave. Sipas rregullave përdoren vetëm shkronjat e mëdha. Shenjat plotësuese, të cilat tregojnë destinimin e çelikut dhe gjendjen e tij janë dhënë në tabelën 8, ndërsa kombinimi i tyre në tabelën 9.

Shembuj të shenjave plotësuese: 1. Č. 0645.5 ‐ është çelik konstruktiv në gjendje të tërhequr (ideformuar në të ftohtë). 2. Č. 1590.74 ‐ është çelik për automate, i retifikuar dhe i përmirësuar. Tab. 8. Shenja plotësuese për destinim, përkatësisht gjendje të gjysmëfabrikateve nga çeliku. Shenja e gjendjes Destinimi përkatësisht gjendja e çelikut

0 pa përpunim termik 1 i pjekur 2 i pjekur për përpunueshmëri më të mirë 2A i përpunuar termikisht deri në qëndrueshmëri të caktuar 2B termikisht i përpunuar në strukturë ferrito‐perlite 2D i pjekur në çimentit 2C i përshtatshëm për prerje në gjendje të ftohtë 3 i normalizuar 4 i përmirësuar 5 i deformuar në të ftohtë 6 i qëruar 7 i retifikuar 8 me ftohje të kontrolluar 8A i shuar 8B i përpunuar termomekanikisht 9 i përpunuar sipas udhëzimeve të veçanta K për farkëtim dhe presim në të nxehtë H për formësim me rula në të ftohtë (profilim) S për presim në të ftohtë V për tërheqje Z për përpunimin e gypave me saldim

Tab. 4.9. Shembuj të kombinimit të shenjave plotësuese. Shenja plotësuese Shpjegimi i shenjës

51 i përfituar me deformim në të ftohtë dhe i pjekur

52 i pëfituar me deformim në të ftohtë dhe i pjekur në përpunueshmërinë më të mirë

53 i përfituar me deformim në të ftohtë dhe i normalizuar

54 i përfituar me deformim në të ftohtë dhe i përmirësuar

61 i qëruar dhe i pjekur

64 i qëruar dhe i përmirësuar

71 i retifikuar dhe i pjekur

74 i retifikuar dhe i përmirësuar


7.9.2.6. SHËNIMI ME NGJYRA I ÇELIKUT

Për identifikimin e shpejtë dhe të lehtë të çelikut sipas JUS‐it shënimi i çelikut mund të bëhet edhe me ngjyra. Shënimi i çelikut me ngjyrë më së tepërmi përdoret gjatë deponimit të tij. Ky shënim përbëhet prej shenjës kryesore dhe plotësuese. Shenjën kryesore e përbëjnë katër shirita të ngjyrosur, ndërsa atë plotësuese një ose dy shirita të ngjyrosur. Gjerësia e shiritit të ngjyrosur varet nga dimensionet e çelikut dhe sillet prej 5 deri 16 mm. Largësia në mes shiritave është sa gjysma e gjerësisë së shiritit, kurse largësia në mes të shenjës kryesore dhe asaj plotësuese është sa dy gjerësi të shiritit. Në tabelën 10, janë dhënë ngjyrat, të cilat u përgjigjen simboleve numerike të çelikut.

Tab. 10. Ngjyrat të cilat u përgjigjen simboleve numerike të çelikut.

Simboli numerik Ngjyra Simboli numerik Ngjyra 0 e zezë 5 e gjelbër 1 e bardhë 6 e kaltër 2 e kuqe 7 vjollcë 3 ngjyrë portokalli 8 gështenjë 4 e verdhë 9 e përhimtë


Shtojcë Shënimi i çelikut sipas normave dhe standardeve të ndryshme

DIN W.NR. Gjerman DIN

Norma evropiane EN

Ish-jugosllav JUS

SHBA AISI

Britani e Madhe BS

Francë AFNOR

Itali UNI

1.0330 St 2; (St 12) DC 01 Č0146 1.0338 St 4; St 14 DC 04 Č0148

1.0038 RSt 37-2 S235JR Č0361

1.0116 St 37-3 S235J0 Č0362 (1.0116) (St 37-3) S235J2 Č0363 1.0042 RSt 42-2 Č0461 1.0136 St 42-3 Č0462 (1.0136) (St 42-3) Č0463 1.0050 St 50-2 E295 Č0545

1.0570 St 52-3 S355J2 Č0561

1.0570 St 52-3 S355J2 Č0562 1.0570 St 52-3 S355J2 Č0563 1.0060 St 60-2 E335 Č0645

1.0070 St 70-2 E360 Č0745

1.0309 St 35.4 Č1212

1.0305 St 35.8 Č1214

1.0401 C 15 C15 Č1220 1015 040 A 15 CC 12

1.0402 C 22 C22 Č1330 C 1020 050 A 20 CC 20 C 20

1.0503 C 45 C45 Č1530 10545 080 M 46 CC 45 C 45

1.1730 C45 W 3 C45U Č1540 Y3 45

1.0727 45 S 20 46S20 Č1590 1146 212 M 44 45 MF 4

1.0601 C 60 C60 Č1730 1060 080 A 60 CC 55

1.1744 C67 W C70W2 Č1740 W1-0,8C spec Y1 75 UC 70 KU

1.1525 C80 W 1 C80U Č1840 (W1-0,9C spec) (Y1 90) (UC 85 KU)

1.1545 C105 W 1 C105U Č1940 W1-1,0C spec UC 98 KU

1.2833 100 V 1 100V2 Č1941 W 210 BW 2 Y1 105 V C 98 KU

1.0903 51 Si 7 50Si7 Č2132 9255 250 A 53 51 S 7 50 Si 7

1.0581 St 52.4 Č3100

1.1157 40 Mn 4 40Mn4 Č3130 150 M 36 35 M 5

(1.3401) (X 128 Mn 12) Č3160 Z 120 M 12 XG 120 Mn 12

1.2842 90 MnCrV 8 90MnCrV8 Č3840 O 2 BO 2 90 MV 8 U 88 Mn V8 KU

1.7015 15 Cr 3 15Cr2 Č4120 5015 523 M 15 12 C 3

1.7033 34 Cr 4 34Cr4 Č4130 5132 530 A 32 32 C 4 34 Cr 4

1.2067 100 Cr 6 102Cr6 Č4145 L 3 BL 3 Y 100 C 6

1.2080 X 210 Cr 12 X210Cr12 Č4150 D 3 BD 3 Z 200 C12 X 210 Cr 13 KU

1.4024 X 15 Cr 13 X15Cr13 Č4171 403 420 S 29 Z 12 C 13 M

Shtojcë Shënimi i çelikut sipas normave dhe standardeve të ndryshme

DIN W.NR.

Gjerman DIN

Norma evropiane EN

Ish-jugosllav

JUS SHBA AISI

Britani e Madhe BS

Francë AFNOR

Itali UNI

1.2083 X 42 Cr 13 X41Cr13 Č4175 Z 40 C 14 X 40 Cr 13

1.7103 67 SiCr 5 67SiCr5 Č4230 1.4718 X 45 CrSi 9 3 X45CrSi9-3 Č4270 HNV 3 401 S 45 Z 45 CS 9 X 45 Cr Si 8

1.7131 16 MnCr 5 16MnCr5 Č4320 5115 (527 M 20) 16 MC 5 16 MnCr 5

1.6587 17 CrNiMo 6 18CrNiMo7-6 Č4520 4317 820 A 16 18 CND 6 1.4057 X 22 CrNi 17 X19CrNi17-2 Č4570 431 431 S 29 Z 15 CN 16.02 X 16 CrNi 16

1.4541 X 10 CrNiTi 18 9 X6CrNiTi18-10 Č4572 321 321 S 12 Z 6 CN 18-10 X 6 CrNiTi 18-11

1.4401 X 5 CrNiMo 18 10 X5CrNiMo17-12-2 Č4573 315 S 16 Z 6 CND 17-11 X 5 CrNiMo17-12 1.4571 X 10 CrNiMoTi 18 10 X6CrNiMoTi17-12-2 Č4574 316 Ti 320 S 17 Z 6 CNDT17-12 X6CrNiMoTi17-12

1.4841 X 15 CrNiSi 25 20 X15CrNiSi25-20 Č4578 314 310 S 24 Z 12 CNS25.20 X 16CrNiSi25.20

1.4301 X 5 CrNi 18 9 X6CrNi18-10KT Č4580 304 304 S 15 Z 6 CN 18-09 X 5 CrNI 18-10 1.2436 X 210 CrW 12 X210CrW12-1 Č4650 D 6 X 215CrW121KU

1.7262 15 CrMo 5 15CrMo5 Č4720 12 CD 4

1.7218 25 CrMo 4 25CrMo4 Č4730 4130 1717 CDS110 25 CD 4 (S) 25 CrMo 4 1.7225 42 CrMo 4 42CrMo4 Č4732 4140 709 M 40 42 CD 4 42 CrMo 4

1.2601 X 165 CrMoV 12 X160CrMoV12-1 Č4750 X165CrMoW12KU

1.2343 X 38 CrMoV 5 1 X37CrMoV5-1 Č4751 H 11 BH 11 Z 38 CDV 5 X 35CrMo 05KU

1.2363 X 100 CrMoV 5 1 X100CrMoV5-1 Č4756 A 2 Type 420 BA 2 Z 100 CDV 5 X100CrMoV5 1KU

(1.4116) (X 45 CrMoV 15) X50CrMoV15 Č4770 (Z 50 CD 4)

1.8159 50 CrV 4 50CrV4 Č4830 6150 735 A 50 50 CrV 4 50 CrV 4

1.5919 15 CrNi 6 14CrNi6 Č5420 16 NC 6 1.6511 36 CrNiMo 4 36CrNiMo4 Č5430 9840 816 M 40 40 NCD 3 38 NiCrMo 4

1.6513 28 NiCrMo 4 28NiCrMo4 Č5732

1.2419 105 WCr 6 107WCr5 Č6440 105 WC 13 100 WCr 6 1. 2542 45 WCrV 7 45WCrV8 Č6443 320-S 1 BS 1 40 WCr 20 KU

1.2550 60 WCrV 7 60WCrV8 Č6444 S 1 BS 1 55 WC 20 U 58 WCr 9 KU

1.3355 S 18-0-1 HS18-0-1 Č6880 T 1 BT 1 18-4-1 UX 75 W 18 KU 1.5415 15 Mo 3 16Mo3 Č7100 A 204 Gr A 1501-240 15 D 3 16 MO 3

1.7335 13 CrMo 4 4 13CrMo4-5 Č7400 1501-620Gr27 15 CD 35 14 CrMo 45

1.7380 10 CrMo 9 10 10CrMo9-10 Č7401 1501-620Gr31 12 CD 9.10 12 CrMo 9.10 1.7321 20 MoCr 4 20MoCr4 Č7420

1.3343 S 6-5-2 HS6-5-2 Č7680 M 2 BM 2 6-5-4-2 UX82WMo0605KU

1.3202 S 15-1-4-5 HS15-1-4-5 Č9681 T 15 BT 15 UX150WCoV130505KU

1.0488 TStE 380 P275NL1 ČRN280 Fe E 390 KT

1.0486 StE 380 P275N ČRO280 Fe E 390 KG

1.0487 WStE 380 P275NH ČRV280 Fe E 390 KW


METALET ME NGJYRA DHE LIDHJET E TYRE

VETITË DHE PËRDORIMI I METALEVE ME NGJYRA Në grupin e metaleve me ngjyrë, bëjnë pjesë të gjitha metalet përveç hekurit dhe legurave të tij. Pra, metalet me ngjyrë e përbëjnë një grup të madh të elementeve kimike dhe ndahen në: - metalet të rënda me dendësi 7,14⋅103 deri 11,3⋅103 kg/m3. Në këtë grup bijnë:plumbi (Pb), bakri (Cu), zinku (Zn), nikeli (Ni) dhe kallaji (Sn). - metalet të lehta me dendësi 0,53⋅103 deri 3,5⋅103 kg/m3. Në këtë grup bijnë: alumini (Al), magnezi (Mg), titani (Ti), etj. - metalet fisnike. Në këtë grup bijnë: ari (Au), argjendi (Ag), platina (Pt), etj., - metalet të rralla. Në këtë grup bijnë: indiumi (In), cirkoni (Zr), germaniumi (Ge), tantali (Ta), etj., dhe - metalet radioaktive. Në këtë grup bijnë: urani (U), radoni (Ra), toriumi (Th), etj. Prej metaleve me ngjyrë më së shumti në makineri përdoren: bakri dhe alumini. Përdorim të gjërë ka edhe: plumbi, zinku, magnezi, kallaji, nikeli, etj..

Bakri Bakri (Cu) është metal i cili në natyrë mund të gjendet edhe në gjendje të pastër, por për përdorim teknik prodhohet nga xehet e tij. Xehet më të njohura të bakrit janë: halkopiriti (CuFeS2), halkozini (Cu2S), kovelini (CuS) dhe kupriti (Cu2O). Duhet cekur se xehet e bakrit janë mjaft të varfëra me bakër, prandaj përpunohen vetëm ato xehe që përmbajnë më tepër se 0,6%Cu. Përfitimi i bakrit është mjaft e ndërlikuar dhe bëhet me disa faza. Për të përfituar bakrin e pastër duhet bërë elektrolizën. Në treg, bakri mund të gjendet në formë të pllakave, llamarinave, shufrave, gypave dhe telave.

Vetitë e bakrit Bakri është metal me ngjyrë të kuqërremtë, me dendësi 8,94⋅103 kg/m3. Temperaturën e shkrirjes e ka 1083oC. Kristalizon në rrjetën kubike me pëqendrim në faqe dhe si i tillë ka plasticitet të lartë. Lehtë përpunohet me deformim plastik. Është përçues i dalluar i elektricitetit dhe i nxehtësisë. Qëndrueshmëria në tërheqje e bakrit të derdhur është RM = 140-190 N/mm2, ndërsa e bakrit të ngjeshur në të nxehtë është: RM = 200-240 N/mm2. Gjatë përpunimit me deformim në të ftohtë qëndrueshmëria në tërheqje i rritet deri në RM=480 N/mm2. Fortësia e bakrit pas përpunimit termik arrinë në 40 - 50 HB, ndërsa pas përpunimit në të ftohtë arrinë në 100 HB. Është mjaft i shtalbët dhe ka zgjatim relativ A=30-40 %. Nuk është i përshtatshëm për derdhje, sepse kur është në gjendje të lëngët është mjaft viskoz dhe gjatë ftohjes lirohen gazrat e tretur në të. Për këtë prodhimet e derdhura janë poroze dhe të egra. Bakri është i qëndrueshëm ndaj veprimit të reagjensave të ndryshëm. Gjatë qëndrimit në ambient me lagështi, bakri mbulohet me një cipë të hollë me ngjyrë të gjelbër (oksidi) që e mbron nga veprimi i mëtejmë i lagështisë.

Përdorimi i bakrit Bakri elementar për shkak të vetive të përmendura ka përdorim të gjerë në industi. Pjesa më e madhe e bakrit përdoret në industrinë e materialeve elektroteknike, në industrinë e ndërtimit të makinave, në industrinë kimike, etj. Në makineri bakri më së shumti përdoret në formë të legurave të tij (broncës, tunxhit, etj.). Bakri në industri përdoret në trajtë të llamarinave, shufrave, telave, blloqeve, gypave ose të detaleve me forma të tjera.Zinku Zinku (Zn), pas aluminit dhe bakrit është elementi që më së shumti prodhohet. Prodhohet nga xehet: sfaleriti (ZnS), hemimorfiti (Zn2SiO4⋅H2O) dhe smitsoniti (ZnCO3). Xehet e zinkut zakonisht përmbajnë edhe plumb, argjend dhe kadmium. Xehet përpunohen me reduktim dhe me elektrolizë. Xeherore e njohur e zinkut është xeherorja Trepça në Mitrovicë.

Vetitë e zinkut Zinku bënë pjesë në grupin e metaleve të rënda me ngjyrë, dendësia e tij është 7,13⋅103 kg/m3. Ka ngjyrë të bardhë të hirtë. Temperaturën e shkrirjes e ka 419oC. Kristalizon në rrjetën heksagonale. Në temperaturë normale është i egër, ndërsa në temperaturës 100 dhe 150oC mund të farkëtohet, të presohet, të petëzohet dhe të telëzohet. Në temperaturë mbi 200oC prap egërsohet dhe mund të imtësohet dhe të bëhet në trajtë të pluhurit. Qëndrueshmëria në tërheqje e zinkut të derdhur është RM= 25-40 N/mm2, ndërsa fortësia 30 HB. Pas petëzimit dhe presimit qëndrueshmëria i rritet RM=120-150 N/mm2, ndërsa fortësia i ngritet në 35 deri 40 HB dhe zgjatimi 40%. Në ambient të thatë zinku është i qëndrueshëm, ndërsa në atmosferë me lagështi që përmban dioksid karboni (CO2), sipëfaqja e tij mbulohet me një kore të hollë e cila e mbron nga veprimi i mëtejmë i atmosferës agresive. Zinku është përçues i mirë i elektricitetit dhe i nxehtësisë. Nuk është i qëndrueshëm ndaj thartirave.

Përdorimi i zinkut Sasia më e madhe e zinkut (afërsisht 50%) përdoret për mbrojtjen e hekurit dhe të çelikut (me zinktim) nga ndryshku. Zinku në trajtë elementare përdoret për prodhimin e elementeve galvanike. Disa komponime të zinkut përdoren për përfitimin e ngjyrave (oksidi i zinkut ZnO), llojeve të ndryshme të gomës dhe të masave plastike. Kloruri i zinkut përdoret për impregnimin e drurit dhe për zbardhimin e pëlhurave. Një sasi e konsiderueshme e zinkut përdoret për përfitimin e legurave të tij, prej të cilave rëndësi të veçantë kanë legurat me bakrin dhe me kallajin.

Titani Titani (Ti) prodhohet nga xehet e tij. Deri më sot janë të njohura 70 xehe të titanit. Në këto xehe gjenden edhe disa elemente të tjera përcjellëse. Xehet nga të cilat më së tepërmi prodhohet titani janë: ilmeniti (FeTiO3), rutili (TiO2), perovskiti (CaTiO3) dhe sfeni (CaTiSiO5).

Vetitë e titanit Titani është metal me ngjyrë të hirtë të argjendtë, me dendësi 4,51⋅103 kg/m3. Temperatura e shkrirjes së titanit është 1665±5oC. Ekziston në dy modifikime kristalore: titani -α në temperaturë deri në 886oC, me rrjetë heksagonale dhe titani - β që është i qëndrueshëm mbi temperaturën 886oC me rrjetë kubike me përqëndrim në qendër. Vetitë mekanike të titanit varen dukshëm nga shkalla e pastërtisë së tij. Titani i pastër teknik ka qëndrueshmëri në

88.. MMEETTAALLEETT MMEE NNGGJJYYRRËË


tërheqje 300 - 550 N/mm2 dhe zgjatim relativ 20-30 %. Me rritjen e shkallës së pastërtisë zvogëlohet qëndrueshmëria dhe rritet plasticiteti. Titani pas përpunimit me deformim plastik në të ftohtë fortësohet dukshëm, ashtu që qëndrueshmëria e tij rritet deri në 900 N/mm2. Ka saldueshmëri të mirë, ndërsa nuk është i përshtatshëm për përpunim me prerje. Në temperaturë normale është i qëndrueshëm ndaj ndryshkut atmosferik, ujit të ëmbël dhe ujit të njelmët. Nuk është i qëndrueshëm ndaj thartirave kimike. Në temperaturë mbi 500oC bashkëvepron me oksigjenin, karbonin dhe në këtë mënyrë bëhet shumë i egër.

Përdorimi i titanit Titani ka përdorim të gjerë në industri si material konstruktues, ngase ka peshë të vogël, ashtu që është i pazëvendësueshëm në industrinë e ndërtimit të aeroplanëve. Përdoret me të madhe edhe si element legurues dhe çoksidues i çelikut, i legurave të aluminit dhe të bakrit. Legurat e titanit me elementet e tjerë në saje të qëndrueshmërisë së lartë në tërheqje dhe plasticitetit të lartë, kanë përdorim tejet të gjerë në industri. Legurat e titanit janë mjaft të qëndrueshme edhe në temperaturë të lartë dhe në temperaturë të ulët. Në kohë të fundit një pjesë e madhe e titanit përdoret për përfitimin e legurave të forta në bazë të formimit të karbideve të tij që kanë fortësi të lartë. Prej komponimeve kimike më së shumti përdoret dioksidi i titanit (TiO2) që përdoret për përgatitjen e ngjyrave dhe si mjet shtues i masave plastike. Karbiti i titanit (TiC) përdoret për prodhimin e legurave të forta. Bashkëdyzimet kimike të titanit përdoren për mbështjelljen e elektrodave për saldim. Disa kripëra të titanit përdoren edhe në industrinë e tekstilit për ngjyrosjen e pëlhurave.

Alumini Alumini është metali më i përhapur. Fitohet nga xeheja e boksitit (Al2O3⋅H2O). Përfitimi i aluminit nga boksiti bëhet me dy faza: - përftimi i oksidit të aluminit (Al2O3) dhe - elektroliza e oksidit të aluminit me që rast përfitohet alumini elektrolitik.

Vetitë e aluminit Alumini është metal i lehtë me ngjyrë të bardhë të argjendtë. Dendësia e aluminit është 2,7⋅103 kg/m3, ndërsa temperatura e shkrirjes 660oC. Kristalizon në rrjetën kubike me përqëndrim në faqe dhe si rrjedhojë ka plasticitet të lartë dhe si i tillë përpunohet lehtë me deformim plastik. Ka derdhshmëri dhe saldueshmëri të lartë, ndërsa nuk është i përshtatshëm për përpunim me prerje nga se ngjitet për instrumente dhe sipërfaqja e punuar është mjaft e vrazhdtë. Është përçues i dalluar i elektricitetit dhe i nxehtësisë. Gjatë qëndrimit në ajër vepron me oksigjenin dhe në këtë mënyrë formohet një cipë e hollë që e mbron nga veprimi i mëtejmë i oksigjenit dhe nga ndryshku. Është i qëndrueshëm ndaj veprimit të thartirave organike dhe ndaj veprimit të thartinës nitrike. Vetitë mekanike të aluminit varen nga mënyra e përfitimit dhe e përpunimit të tij. Alumini i derdhur dhe i përpunuar termikisht me pjekje ka qëndrueshmëri në tërheqje 80-90 N/mm2, zgjatim relativ 20-30 % . Fortësia e aluminit të pjekur është 20 HB. Pas përpunimit me deformim plastik në të ftohtë qëndrueshmëria është 130 deri 180 N/mm2, fortësia 40 HB dhe zgjatimi relativ 5%.

Përdorimi i aluminit Alumini i pastër teknik ka përdorim të kufizuar në industri, ndërsa legurat e tij paraqesin materalin bazë për shumë degë të industrisë bashkohore. Legurat e tij kanë përdorim të gjërë në industrinë e ndërtimit të aeroplanëve, për prodhimin e përçuesve elektrik, për prodhimin e fletëve të holla që përdoren për paketimin e prodhimeve në industrinë ushqimore, në industrinë kimike, për prodhimin e enëve të amvisnisë, në ndërtimtari, etj. Alumini përdoret edhe si element legurues dhe çoksidues në industrinë e çelikut.

Plumbi Plumbi (Pb) fitohet nga xehet e tij: galeniti (PbS) dhe ceruziti (PbCO3). Xehet e plumbit, zakonisht përmbajnë zink dhe argjend. Një ndër xehet e njohura të plumbit ëshët edhe Trepça në Mitrovicë, kurse shkrietorja e plumbit gjendet në Zveçan.

Vetitë e plumbit Plumbi është metal me ngjyrë të bardhë të hirtë, me shkëlqim karakteristik metalik të sipëfaqës së pastër. Dendësia e plumbit është 11,34⋅103 kg/m3. Shkrihet në temperaturë 327oC. Kristalizon në rrjetën kubike me përqëndrim në faqe dhe si rrjedhojë ka plasticitet të lartë. Qëndrueshmëria e plumbit në tërheqje është 10 deri 20 N/mm2, zgjatimi relativ 40 % dhe fortësia 4 HB. Plumbi në saje të plasticitetit të lartë, lehtë përpunohet me deformim plastik (farkëtim dhe petëzim), është i përshtatshëm për derdhje dhe mund të ngjitet e të saldohet.

Përdorimi i plumbit Plumbi ka përdorim të gjerë në shumë degë të industrisë. Pjesa më e madhe e plumbit përdoret në industrinë e akumulatorëve. Diku afër 45% e prodhimtarisë së tërsishme të plumbit në botë shpenzohet për këtë qëllim. Plumbi përdoret shumë për veshjen dhe mbrojtjen e kabllove nëntokësore. Plumbi i prodhuar në trajtë të llamarinave dhe gypavë gjen përdorim në ndërtimtari. Në industrinë kimike plumbi përdoret për mbrojtjen e aparaturave kimike dhe për banjot e elektrolizës. Komponimet e plumbit përdoren në industrinë e gomës dhe të ngjyrave. Ngjyra e njohur me emrin minium (Pb3O4) përdoret si veshje themelore për mbrojtjen e konstruksioneve të çelikut. Një pjesë e madhe e plumbit shpenzohet për përfitimin e tetraetilit të plumbit – Pb(C2H5)4, cili është i pa ngjyrë e i helmueshëm dhe nuk tretet në ujë, por tretet në tretës organik dhe përdoret si antidetonator i benzinës motorike. Në kohë të fundit plumbi me të madhe përdoret si mjet mbrojtës kundër rrezatimit në industrinënë atomike. Plumbi në makineri rëndom përdoret në trajtë të legurave të tij me kallajin, bakrin, antimonin dhe zinkun.

Kallaji Kallaji (Sn) përfitohet nga xeheja e siteritit (SnO2), e cila ka një përqindje të vogël, përkatësisht prej 0,2-2%. Për shkak të përqindjes së vogël në xehe, kallaji prodhohet edhe nga përpunimi i produkteve sekondare (konzervat e përdorura dhe mbeturinat e ndryshme nga kallaji).

Vetitë e kallajit Kallaji është metal me ngjyrë të bardhë të argjendtë dhe ka veti karaketristike metalike. Kallaji është metal polimorfik dhe ka tri modifikime alotropike: kallaji alfa - α; kallaji beta - β


dhe kallaji gama -γ. Kallaji - α ose kallaji ngjyrë hiri i cili ka rrjetë kristalore kubike është i qëndrueshëm në temperaturën 132oC dhe kallaji - β ose kallaji i zakonshëm me ngjyrë të bardhë me rrjetë kristalore tetragonale, që është i qëndrueshëm prej -33oC deri në 162oC. Gjatë shëndrrimit të modifikimit beta në atë alfa vjen deri te shkatërrimi i kompaktësisë së metalit në pluhur të hirtë, i cili gjatë nxehjes më nuk shndërrohet në kallaj - beta. Kjo dukuri quhet murtajë e kallajit. Kallaji beta ka veti të mira plastike dhe lehtë mund të përpunohe me deformim plastik (farkëtim, tërheqje dhe petëzim në fletë tejet të holla me trashësi vetëm 0,002 mm - staniol). Dendësia e kallajit beta është 7,29⋅103 kg/m3, ndërsa e kallajit alfa 5,85x103 kg/m3. Temperatura e shkrirjes së kallajit është 231,9oC. Kallaji është mjaft i butë, qëndrueshmërinë në tërheqje e ka 15 deri 20 N/mm2, zgjatimin relativ 40 deri 50%, ndërsa fortësinë 5HB. Kallaji ka derdhshmëri shumë të mirë. Në ajër është mjaft i qëndrueshëm, ngase në sipërfaqe të tij, për shkak të reagimit me oksigjenin, krijohet një cipë e hollë e cila e mbron nga veprimi i mëtejmë i oksigjenit. Është i qëndrueshëm edhe ndaj veprimit të ujit dhe thartirave organike.

Përdorimi i kallajit Kallaji më së tepërmi përdoret për përfitimin e llamarinave të bardha të cilat përdoren në punimin e konzervave. Përdoret edhe për përfitimin e legurave të ndryshme si: legurave për ngjitje të butë, legurave për kushineta rrëshqitëse etj. Pjesa më e madhe e kallajit përdoret për kallaitjen e enëve të bakrit. Fal vetive të mira dhe qëndrueshmërisë së lartë ndaj veprimit të ajrit dhe thartirave, kallaji ka gjetur përdorim të gjerë në shumë degë të industrisë dhe në jetën e përditshme.

Nikeli Mineralet më të njohura të nikelit janë: garnieriti, nikeliti dhe petlanditi.

Vetitë e nikelit Nikeli (Ni) është metal me ngjyrë të bardhë të argjendtë dhe me shkëlqim karakteristik metalik. Dendësia e nikelit është 8,7⋅103 deri 8,84⋅103 kg/m3. Temperatura e shkrirjes së nikelit është në funksion të shkallës së pastërtisë së tij dhe ndodhet në intervalin prej 1450 deri 1455oC. Kristalizon në rrjetën kubike me përqëndrim në faqe dhe si i tillë ka plasticitet të lartë. Lehtë përpunohet me deformim plastik. Nikeli gjithashtu ka derdhshmëri dhe saldueshmëri të mirë.Për nga vetitë mekanike nikeli i përngjan çelikut. Qëndrueshmëria në tërheqje e nikelit të petëzuar në të nxehtë është RM=400 deri 450 N/mm2, zgjatimi relativ është 30 deri 40%, ndërsa fortësia sipas Brinelit është 80 deri 90HB. Gjatë deformimit plastik në të ftohtë rritet qëndrueshmëria në tërheqje dhe fortësia, ndërsa zvogëlohet zgjatimi relativ, ashtu që qëndrueshmëria arrin deri në 750 N/mm2, fortësia 180 deri 200HB, ndërsa zgjatimi relativ zvogëlohet deri në 1%. Nikeli në temperaturë të zakonshme nuk reagon me ajrin dhe ujin. Është gjithashtu i qëndrueshëm edhe ndaj veprimit të bazave dhe thartirave organike.

Përdorimi i nikelit Nikeli në saje të vetive të mira ka përdorim të gjerë në industrinë e ndërtimit të makinave dhe në industrinë e përfitimit të çelikut. Nikeli përdoret edhe për veshjen e metaleve për mbrojtje nga ndryshku. Në industrinë kimike nikeli përdoret për punimin e aparaturave të ndryshme dhe si katalizator i disa proceseve kimike. Përdorim të gjerë ka edhe në prodhimin e

instrumenteve të ndryshme kirurgjike dhe për prodhimin e enëve të amvisërisë. Pos kësaj, nikeli me të madhe përdoret edhe si element legurues në legurat e bakrit, aluminit, arit dhe argjendit.

LEGURAT E METALEVE ME NGJYRË Legurat e metaleve me ngjyrë në saje të vetive më të mira në krahasim me metalet e pastra, kanë përdorim më të gjerë në industri. Legurat e metaleve me ngjyrë në përgjithësi përbëhen nga elementi bazë (komponenta bazë) dhe nga elementet leguruese (komponentet legurues). Elementi bazë është kryesisht metal, ndërsa elementi legurues mund të jetë metal ose jometal. Pos elementit bazë dhe elemteve legurues, legurat metalike janë të përcjella edhe me një sasi të papastërtive që kanë ndikim dominant në vetitë e legurës.

Ndarja e legurave të metaleve me ngjyrë Për përfitimin e legurave të metaleve me ngjyra ekzistojnë metoda të ndryshme të cilat parimisht mbështeten në përzierjet e komponenteve përbërëse. Kështu ato mund të fitohen në rastet kur: a - komponentet përbërëse shkrihen së bashku, b - komponentet përbërëse shkrihen veçmas dhe në gjendje të shkrirë përzihen dhe c- njëra komponentë shkrihet ndërsa tjetra i shtohet në gjendje të ngurtë. Shkrirja dhe përzierja e komponenteve në përmasa të caktuara bëhet në pajisje të posaçme për këtë qëllim. Siç u tha më parë metalet me ngjyrë përbëjnë një grup të madh të elemeteve kimike. Duke u nisur nga fakti se pjesa më e madhe e metaleve me ngjyrë bashkëveprojnë ndërmjet veti dhe krijojnë legura metalike del se numri i legurave të fituara është tejet i madh. Edhe pse përdorim në industri ka një numër i caktuar i legurave metalike të metaleve me ngjyrë. Në industri dhe në jetën e përditshme takohemi me lloje të ndryshme të legurave të metaleve me ngjyrë. Ndarja e tyre bëhet sipas kritereve të caktuar si p.sh., sipas elementit bazë që e formon legurën dallojmë: legura të bakrit, aluminit, magnezit, nikelit e kështu me rradhë. Kështu nga numri i komponenteve përbërëse dallohen: legura binare (dyshe), legura terciare (trefishe) dhe legura komplekse (shumëfishe) të përbëra nga disa komponente. Varësisht nga përdorimi, legurat e metaleve me ngjyrë ndahen në: legura për ngjitje, legura për kushineta, legura shtesë që përdoren si komponente shtesë gjatë përfitimit të legurave metalike me veti të caktuara, etj. Legurat e metaleve me ngjyrë varësisht nga procesi teknologjik i përpunimit ndahen në:legura metalike për përpunim me derdhje dhe për përpunim me deformim plastik. Varësisht nga bashkveprimi i atomeve të elementit bazë dhe të elementit legurues në rrjetën kristalore dallohen: tretje të ngurta, përzierje mekanike dhe bashkëdyzime kimike.


Shënimi i metaleve me ngjyra Shënimi i metaleve të rënda me ngjyrë. Shënimi i metaleve të rënda me ngjyrë sipas DIN-it dhe JUS-it shënohen me shenjën kimike të metalit dhe numrin që paraqet shkallën e pastërtisë të metalit në përqindje. Për shembull, Cu 99,75 paraqet bakrin që ka më së paku 99,75% bakër. Bakri elektrolitik shënohet me E.Cu. Sipas JUS-it, përjashtim bënë zinku, i cili shënohet me Zn-1 deri Zn-6. Pastërtia e zinkut rritet me numrin rënës të shenjës. Kështu shenja Zn-1 shënon zinkun special me cilësi të lartë të pastërtisë 99,99%. Sipas standardit DIN, për nikel ekziston edhe shenja plotësuese e cila shënon përmbajtjen e nikelit parapark: M-nikeli mond, C-nikeli karbonik, E-nikeli elektrolitik dhe W-nikeli në formë të kokrrave kubike. Shënimi i metaleve të lehta me ngjyrë. Sipas JUS-it ekzistojnë këto klasa të aluminit metalurgjik: Al99,8M, Al99,7M, Al99,0M, ndërsa sipas DIN-it ekziston edhe cilësia e alumineve më të pastra: Al99,98R, Al99,9. Shenja plotësuese poashtu parashihet me standard dhe atë për alumin të: cilindruar, ngjeshur, butë, një e katërta i fortë, një e dyta i fortë, tri të katërtat i fortë, i fortë, i fortë për susta, etj.

Shënimi i legurave të metaleve me ngjyrë Shënimi i lëgurave të metaleve të rënda me ngjyrë. Sipas DIN-it dhe JUS-it në vendin e parë shënohet shenja në formë shkronje, që paraqet mënyrën e përfitimit ose përdorimit. Pas shkronjës vihet pika, e pas saj shenja për vetitë e vecanta, shkronja plotësuese: P-e derdhur në kallupe prej rëre, T- e derdhur me presion, K- e derdhur në kallupe metalike (kokile), C-e derdhur me metodën centrifugale, S-legurat për ngjitje salduese etj. Legurat për përpunim me deformim plastik sipas JUS-it nuk kanë shenjë të posaqme, ndërsa sipas DIN-it po, dhe atë: Lg-legurat për kushineta, S-legurat për saldim dhe L-legurat për ngjitje salduese. Shenja themelore e legurave të metaleve të rënda me ngjyrë paraqet përmbajten e saj. P.sh., legurat e bakrit në vendin e parë e kanë shenjën Cu. Te tinxhi pas shenjës Cu vie numri i cili paraqet përmbajtjen mesatare të bakrit në tunxh, e pastaj shenja Zn pa numër. Nëse tunxhi, pos bakrit dhe zinkut përmban edhe ndonjë element legurues, atëherë shenja e tij në formë germe dhe numerike i shtohet shenjës bazë. P.sh.,Cu63Zn-paraqet tunxhin me 63%Cu, ndërsa Cu58ZnMn2-paraqet tunxhin me 58%Cu, 2%Mn, ndërsa sasinë tjetër e ka zink. Bronza e derdhur e kuqe shënohet me shenjë të përgjithshme: CuSnxZny-ku iksi (x) shënon përmbajtjen mesatare të kallajit në legurë, ndërsa ypsiloni (y) shënon permbajtjen mesatare të zinkut. Argjendi i ri shënohet me shenjën e përgjithshme CuxZnNiy, me ç’rast iksi (x) shënon përmbajtjen mesatare të bakrit, ndërsa ypsiloni (y) përmbajtejn mesatare të nikelit. Legurave speciale pos shenjës themelore u shënohet edhe shenja plotësuese, e cila paraqet qëndrueshmërinë e garantuar në tërheqje. Kështu p.sh., shenja P.Cu58ZnMn2C45, parqet tunxhin special të derdhur në rërë, me qëndrueshmëri të garantuar minimale në tërheqje prej 45

daN/mm2. Në vend të qëndrueshmërisë në tërheqje mund të përdoren edhe këto shenja plotësuese: m-i butë, v-i cilindruar, p-i ngjeshur. Shënimi i legurave të metaleve të lehta me ngjyrë. Shenja themelore e çdo legure të aluminit, fillon me shenjën kimike të metalit bazë. Pas shenjës së aluminit vihet shenja e elmenteve legurues me numër, që ka përmbajtja mesatare e elementit në legurë. Te legurat për derdhje para shenjës themelore shkruhet edhe shenja plotësuse: P, K ose T, që parqet mënyrën e derdhjes: në rërë, kokile apo nën presion. Shembuj: AlMg5-shënon leguren për përpunim me deformim plastik me 4,7 deri 7,2%Mg. AlMg1Si1-legura për përpunim me deformim plastik AlMgSi me 0,6 deri 1,4%Mg, 0,6 deri 1,6%Si dhe 0,2 deri 1,0%Mn. AlCu5Mg2-legura për përpunim me deformim plastik AlCuMg me 3,8 deri 4,9%Cu dhe 1,2 deri 1,8%Mg. AlZn5Mg3-legura për përpunim me deformim plastik AlZnMg me 4,2 deri 5,3%Zn dhe 2,0 deri 3,3%Mg. P.AlSi10Mg-legura për derdhje në rërë AlSiMg me 9,0 deri 11,0% dhe 0,25 deri 0,40 Mg. K.AlSi8Cu3-legura per derdhje në kokile AlSiCu me 7,5 deri 9,5% dhe 3 deri 4 %Cu. T.AlMg8- legura për derdhje nën presion AlMg me 6 deri 10%Mg.

Legurat e bakrit Legurat e bakrit që përdoren më së shumti në makineri ndahen në tri grupe: tunxhi, bronzi dhe legurat bakër – nikel. Tunxhi. Është legura e bakrit me zinkun. Ka ngjyrë të verdhë dhe shkëlqim karakteristik. Varësisht nga procesi i përpunimit tunxhi ndahet në: tunxh pë përpunim me derdhje dhe tunxh për përpunim me deformim plastik. Tunxhi për përpunim me derdhje ka derdhshmëri të lartë dhe përpunohet lehtë me përpunim me prerje për shkak të prezencës së plumbit prej (2 deri 3)%. Përdoret për prodhimin e kushinetave rrëshqitëse, për korniza të dyerëve dhe për detale të tjera që gjejnë përdorim në makineri dhe në elektroteknikë. Në grupin e këtyre legurave bijnë: P.CuZn29Pb, K.CuZn39Pb, T.CuZn39Pb, P.CuZn40Pb, K.CuZn40Pb, T.CuZn40Pb, etj. Legurat e bakrit me zinkun që përdoren për deformim plastik, kanë plasticitet të lartë dhe përpunohen mirë me deformim plastik. Këto legura përbëjnë 58 deri 63% bakër, deri 3% plumb dhe pjesën tjetër zink. Gjatë përpunimit me deformim plastik në të ftohtë këto legura fortësohen, pra ju ndryshojnë vetitë mekanike. Në treg shiten në formë të gjysmëprodhimeve (llamarina, pllaka, shufra, gypa, etj.), dhe në formë të prodhimeve të gatshme (susta, bulona, dado, korniza, instrumente matëse, shtëpiza dhe pjesë të makinave etj.). Përdorim më të gjerë kanë këto legura: CuZn30, CuZn40, CuZn36Pb3, etj. Tunxhat e posaçëm. Legurat e bakrit me zinkun me përmbajtje të aluminit, nikelit, manganit, silicit dhe bakrit, njihen me emrin tunxh i posçëm. Shtimi i këtyre elementeve e rrit dukshëm qëndrueshmërinë në tërheqje, ndaj ndryshkut dhe ndaj shpenzimit dhe ndaj veprimit të reagjensave kimik. Tunxhi i posaçëm mund të përpunohet me derdhje ose me deformim plastik, varësisht prej përmbajtjes së elementeve legurues. Tunxhi i posaçëm përdoret për prodhimin e detaleve tejet të ngarkuara dhe të qëndrueshëm ndaj reagjensave kimik.


Metali i kuq për derdhje. Legurat e bakrit me kallajin dhe zinkun me një sasi të caktuar të plumbit (84 deri 86%Cu, 5 deri 10%Sn, 2 deri 7%Zn dhe 4%Pb) që përdoren për përpunim me derdhje njihen me emrin derdhja e kuqe, ndërsa po e njejta legurë me ndryshime të vogla të elementeve legurues që përdoret për përpunim me deformim plastik, njihet me emrin metali i kuq. Derdhja e kuqe përdoret për prodhimin e kushinetave rrëshqitëse, shtëpiza të pompave dhe për pjesë që përdoren si elemente përbërëse për përcjelljen e ujit dhe të gazit në temperaturë deri në 3250C, ndërsa metali i kuq përdoret për prodhimin e sustave, gypave manometrikë, llamarianeve, etj.

Legurat bakër-nikel Legurat e bakrit me nikelin kanë veti të larta mekanike, qëndrueshmëri të lartë ndaj ndryshkut, mund të ngjiten dhe të saldohen. Varësisht prej përdorimit ndahen në legura për konstruksione dhe legura për përdorim në elektroteknikë. Në grupin e legurave bakër – nikel që kanë përdorim më së shumti në industri janë: argjendi i ri, kaniali, mangiali, konstantini dhe melihori. Argjendi i ri. Përmban 45 deri 65% bakër, 10 deri 18% nikel dhe pjesa tjetër zink. Ka ngjyrë të argjendit dhe qëndrueshmëri të lartë ndaj ndryshkut dhe konsumit. Mund të përpunohet me derdhje ose me deformim plastik në të nxehtë dhe në të ftohtë, varësisht prej elementeve përbërës. Përdoret për prodhimin e detaleve të ndryshme në elektroteknikë, optikë dhe në medicinë. Përdoret edhe për prodhimin e detaleve zbukuruese. Kjo legurë shpesh përdoret si zëvendësim për çelikun që nuk ndryshket. Për rritjen e përpunueshmërisë me prerje, kësaj legure i shtohet edhe një sasi e plumbit deri në 2,5%.

Legurat e aluminit Legurat e aluminit përdoren shumë në industrinë metalpërpunuese për shkak të vetive të mira. Legurat e tilla formohen duke i shtuar aluminit elemente leguruese si p.sh.: bakër, silic, magnez, zink, etj. Pos këtyre alumini formon legura të vlefshme edhe me elementet: kromin, nikelin, hekurin, titanin,etj. Të gjitha legurat e aluminit, varësisht nga procesi i përpunimit të mëtejmë ndahen në legura për përpunim me derdhje dhe legura për përpunim me deformim plastik. Legurat e aluminit për derdhje. Legurat e aluminit për përpunim me derdhje përmbajnë bakër, magnez, silic në përqindje të caktuara që i shtohen aluminit veç e veç ose në kombinime të ndryshme. Përveç këtyre elementeve, mund të përmbajnë edhe mangan, nikel, titan, zink, krom, etj. Në makineri më së shumti përdoren legurat e aluminit me silicin që njihen me emrin silumine, legurat e aluminit me bakrin që njihen me emrin duralumine dhe legurat e aluminit me magnezin që njihen me emrin hidronaliume. Të gjitha këto legura kanë aftësi të lartë për derdhje, me ç’rast fitohen prodhime homogjene pa difekte. Në treg gjenden në trajtë të blloqeve me përmasa standarde. Silumini. Është legura më e njohur e aluminit që përmban 5 deri 13,5% silicium. Kjo legurë mund të përmbajë edhe sasi të vogla të bakrit, magnezit, nikelit dhe manganit. Ka derdhshmëri të lartë, lehtë shkrihet, saldohet dobët, është i qëndrueshëm ndaj ndryshkut dhe ka qëndrueshmëri të lartë në tërheqje. Silumini përdoret për prodhimin e detaleve që përdoren në mekanikën precize, në industrinë automobilistike, në industrinë e aeroplanave dhe të anijeve, në ndërtimtari, etj.

Legurat e aluminit që përdoren më së shumti në makineri për përfitimin e detaleve të derdhura janë: P.AlSi12, K.AlSi12, T.AlSi12, P.AlSi12Cu, K.AlSi12Cu, P.AlSi10MgCu, K.AlSi10MgCu, P.AlSi5Cu3, T.AlSi5Cu3, etj. Legurat e aluminit për përpunim me deformim plastik. Legurat e aluminit për përpunim me deformim plastik kanë plasticitet të lartë dhe lehtë përpunohen me deformim plastik. Prodhohen në gjysmëprodhimeve në trajtë të llamarinave, shiritave, shufrave, gypave, etj. Vetitë mekanike të këtyre legurave varen nga metoda e përpunimit (në të nxehtë apo në të ftohtë). Legurat e aluminit për përpunim me deformim plastik mund të përpunohen edhe termikisht. Varësisht nga efekti i përpunimit termik, mund të ndahen: në legura që forcohen gjatë përpunimit termik dhe në legura që nuk forcohen gjatë përpunimit termik. Legurat e aluminit që forcohen gjatë përpunimin termik, fitojnë veti të mira mekanike dhe bëhen të qëndrueshme ndaj ndryshkut. Në këtë grup bëjnë pjesë legurat: alumin-bakër-magnez-mangan dhe alumin-bakër-magnez-mangan-zink që ndryshe quhen edhe legura të aluminit me qëndrueshmëri të lartë. Legurat e aluminit që nuk forcohen gjatë përpunimit termik, kanë qëndrueshmëri më të vogël, ndërsa plasticitet më të lartë. Këto legura kanë saldueshmëri të lartë dhe kryesisht përdoren për konstruksione që nuk u nënshtrohen ngarkesave të mëdha gjatë shfrytëzimit. Në këtë grup bijnë legurat: alumin-mangan dhe alumin-magnez-mangan. Prej legurave të aluminit për deformim plastik më së shumti përdoret duralumini, përmbajtja e të cilit është: 3 deri 4,5%Cu, 0,2 deri 0,7%Si, 0 deri 1,6% Mg, 0 deri 1,2% Mn. Në grupin e legurave që përdoren për përpunim me deformim plastik bijnë: AlCu3Mg, AlCu5Mg1, AlCu5Mg2, AlMg2, AlMg3, AlMg4, AlMg5, AlZn5Mg3, AlZn5Mg3Cu2, etj.

Legurat e magnezit Magnezi bënë pjesë në grupin e metaleve të lehta. Dendësia e magnezit është 1,7⋅103 kg/m3, ndërsa temperatura e shkrirjes është 650oC. Kristalizon në rrjetë heksagonale. Për shkak të vetive të dobëta mekanike, magnezi rrallë përdoret në makineri, ndërsa legurat e tij për shkak të vetive të mira kanë përdorim të gjerë. Më së shumti përdoren legurat e magnezit me aluminin, zinkun, manganin, silicin, cirkonin dhe toriumin. Varësisht nga procesi i përpunimit legurat e magnezit ndahen në: legura të magnezit për përpunim me derdhje dhe legura për përpunim me deformim plastik. Legurat e magnezit për përpunim me derdhje përdoren për përfitimin e detaleve të derdhura që përdoren në industrinë e aeroplanëve. Legurat e magnezit për përpunim me derdhje kanë qëndrueshmëri të lartë në tërheqje. Legurat e magnezit për përpunim me deformim plastik përdoren për përfitimin e gjysmëprodhimeve me trajtë të ndryshme që gjithashtu gjejnë përdorim të gjerë në industrinë e aeroplanëve dhe në industrinë kozmike. Përpunimi me deformim plastik i legurave të magnezit bëhet vetëm në të nxehtë në temperaturë 300 deri 480oC. Legurave të magnezit, njëlloj si legurave të aluminit, gjatë përpunimit termik u rritet fortësia për 20 deri 35%, ndërsa u zvogëlohet plasticiteti. E metë e legurave të magnezit është prirja për tu ndezë dhe oksidimi i sipërfaqës. Legurat e magnezit me aluminin deri në 10%, zink 5 deri 6%, mangan deri në 2,5% dhe cirkon deri në 1,5%, janë më të përhapurat në industri. Në kohë të fundit përdoren mjaft edhe legurat e magnezit me litiumin me dendësi 1,30 deri 1,65⋅103 kg/m3 që njihet me emrin “legurë super e lehtë”. Këto legura kanë veti të mira mekanike dhe saldueshmëri të mirë. Këto legura mund të përpunohen edhe me deformim plastik.


Legurat për kushineta rrëshqitëse Në konstruksione makinerike përdoren detale të ndryshme të cilat gjatë shfrytëzimit u nënshtrohen fërkimit kontaktues, si pasojë e të cilit përveç humbjeve të tjera, ndodhë edhe konsumi i sipërfaqeve kontaktuese. Prej të gjitha detaleve makinerike, kushinetat më së shumti u nënshtrohen fërkimit kontaktues, andaj zgjedhjes së materialit për punimin e tyre duhet kushtuar vëmendje të posaçme. Materialet e tilla duhet t’i plotësojnë këto, kushte: - të kenë rezistencë të lartë ndaj fërkimit, - të kenë qëndrueshmëri të lartë ndaj presionit, - të kenë plasticitet të lartë, - të kenë përcjellshmëri të lartë të nxehtësisë, - të kenë aftësi të lartë të shpërndarjes së lëngut vajosës, - të kenë qëndrueshmëri të lartë ndaj ndryshkut, - të kenë temperaturë të lartë të shkrirjes, etj. Për t’i plotësuar të gjitha këto kërkesa përdoren legurat e metaleve me strukturë heteregjene që përbëhet nga kokrrizat kristalore të buta me plasticitet të lartë dhe grimcave me fortësi të madhe të shpërndara në mënyrë të njëtrajtshme nëpër kokrrizat kristalore të buta. Kombinimi i këtillë i strukturës bën të mundshme që qafa e cilindrit të mbështet në grimcat e forta, ndërsa baza ose kokrrizat kristalore të buta shpenzohen dhe nëpër mikrohapsirën e krijuar qarkullon lëngu vajosës i cili e zvogëlon koeficientin e fërkimit kontaktues dhe bartë me veti grimcat e konsumuara. Legurat e metaleve që përdoren për prodhimin e kushinetave janë ato të: kallajit, plumbit, bakrit, aluminit dhe zinkut. Legurat e kallajit dhe të plumbit. Këto legura përmbajnë edhe një sasi të antimonit dhe të bakrit. Në praktikë njihen me emrin kompozite të bardha. Legurat e këtilla përdoren për kushineta që u nënshtrohen ngarkesave dhe shpejtësive të mëdha. Këto legura kanë çmim të lartë, andaj shpesh përdoren legurat që në vend të kallajit përmbajnë plumb. Në industrinë hekurudhore për prodhimin e kushinetave, përdoren legurat me përbërje të ulët të kalciumit, natriumit, bariumit, etj. Legurat e bakrit me plumbin dhe kallajin. Përdoren për prodhimin e kushinetave që gjatë shfrytëzimit u nënshtrohen presioneve të larta dhe ngarkesave dinamike. Legurat e bakrit me zinkun përdoren për prodhimin e kushinetave që u nënshtrohen ngarkesave më të vogla dhe shpejtësive të vogla të rrotullimit. Legurat e aluminit. Për dallim nga komponimet e bardha kanë peshë më të vogël dhe qëndrueshmëri më të lartë ndaj konsumit, andaj kanë përdorim të gjerë për prodhimin e kushinetave. Si element legurues rëndom përdoret kallaji, pastaj bakri, nikeli dhe silici, të cilët me aluminin formojnë strukturë heterogjene. Legurat e aluminit për kushineta përdoren edhe në trajtë të shtresës bimetalore me çelikun, që përfitohet me petëzim. Legurat e zinkut. Përdoren për prodhimin e kushinetave që nuk punojnë në temperatura të larta, por deri në 100oC. Këto legura përveç kallajit, plumbit, bakrit dhe aluminit, përmbajnë edhe një sasi të vogël të magnezit prej 0,03 deri 0,06%. Kushinetat prej legurave të zinkut mund të prodhohen me përpunim me derdhje ose me deformim plastik në trajtë të shtresës bimetalore me çelikun ose me legurat e aluminit.

Përpos legurave të përmendura, në industrinë e prodhimit të kushinetave përdoret edhe hekuri i derdhur që ka qëndrueshmëri të lartë ndaj konsumit dhe koeficient të ulët të fërkimit kontaktues. Sot përdoren edhe legurat metaloqeramike ose legurat e pjekura metalike. Legurat e këtilla përfitohen me ngjeshjen e elementeve përbërës në trajtë pluhuri. Pas operacionit të ngjeshjes bëhet nxehja dhe pjekja arteficiale në temperaturë adekuate e pastaj zhyten në vaj të nxehtë. Fal porozitetit të lartë të legurave (15 deri 30%), bëhet ngopja me vaj andaj këto legura janë mjaft të përshtatshme pë prodhimin e kushinetave rrëshqitëse. Legurat e këtilla punohen prej bronzi, tunxhi dhe hekurit të hirtë në trajtë pluhuri.

LEGURAT E FORTA Legurat e forta përbëhen nga karbitet e metaleve që kanë temperaturë të lartë të shkrirjes, siç janë karbidet e volframit (WC), titanit (TiC), vanadit (VC), tantalit (TaC), niobit (NbC) dhe të kromit (Cr3C2, Cr7C3, Cr4C). Legurat e këtilla kanë fortësi të lartë, janë mjaft të egra dhe kanë qëndrueshmëri të lartë ndaj temperaturës, konsumit dhe ndaj veprimit të reagjensave kimike. Këto veti ruhen edhe në temperatura të larta edhe në 800 deri 1000oC. Varësisht nga mënyra e përfitimit, legurat e forta ndahen në: - legura të forta që përfitohen me derdhje dhe - legura të forta që përfitohen me pjekje artificiale (sinteruara). Legurat e forta që përfitohen me derdhje përbëhen nga volframi, kobalti, kromi, karboni, hekuri, nikeli etj. Në makineri përdoren legurat volfram-krom-kobalt të njohura me emrin stelite dhe legurat krom-hekur-nikel të njohura me emrin sormaite. Legurat e forta të përfituara me derdhje në treg gjenden në trajtë të shufrave të posaçme të cilat përdoren për regjenerimin e veglave dhe instrumenteve të ndryshme. Nga këto legura punohen matricat për presim dhe telzim, instrumente matëse me precizitet të lartë, vegla për përpunim me prerje, shpim, etj. Me legura të forta mund të regjenerohen detalet e punuara nga çeliku dhe hekuri i hirtë ku qëndrueshmëria e tyre rritet gati për 12 herë. Për regjenerim mund të përdoren metoda të ndryshme të saldimit me hark elektrik (HED, MIG, TIG, etj.). Legurat e forta që përfitohen me pjekje artificiale (sinterim) ose legurat metaloqeramike janë përzierje e karbideve të volframit, titanit, tantalit dhe kobaltit. Legurat e këtilla ndahen në: - legura të forta njëkarbitëshe (WC+Co), - legura të forta dykarbitëshe (WC+TiC+Co) dhe - legura të forta trikarbitëshe (WC+TiC+TaC+Co). Legurat e forta metaloqeramike përfitohen me ngjeshjen e karbideve të lartshënuara në trajtë pluhuri dhe pjekje arteficiale në temperaturë 1400 deri 1500oC. Legurat e këtilla prodhohen në trajtë të pllakave të vogla me fortësi 70 deri 80HRC, dhe kanë përdorim të gjrë në makineri për prodhimin e instrumenteve për përpunim me prerje dhe shpim. Në treg gjenden me emërtime të ndryshme, prej të cilave më e njohura është vidia (Wie Diamant).


9.0. HYRJE

Me përpunim termik mund të ndryshojnë në masë të caktuar vetitë mekanike dhe vetitë e tjera të lidhjeve metalike. Kjo metodë e ndryshimit të vetive të lidhjeve metalike bëhet me ndryshimin e temperaturës në varësi të kohës. Me përpunim termik të metalit të ngurtë ndryshon struktura (kokrrizat, sforcimet, radhitha e kristaleve, etj.).

Në varësi nga qëllimi dhe mënyra e realizimit, njihen disa metoda të përpunimit termik, të cilat në mes veti dallojnë për nga mënyra e nxehjes: temperatura e mbajtjes dhe koha e mbajtjes në temperaturë, si dhe nga regjimi i ftohjes.

Operacionet kryesore të ciklit termik te të gjitha metodat e përpunimit termik janë (fig. 9.1): 1. Nxehja deri në temperaturën e përpunimit termik 2. Mbajtja (qëndrimi) në temperaturën e përpunimit termik dhe 3. Ftohja.

Fig. 9.1. Operacionet kryesore të ciklit termik.

Temperatura e nxehjes përfaqëson parametrin që ndan kategoritë e përpunimeve termike. Ajo zgjidhet në përputhje me shndërrimet kryesore strukturore, mbi bazë të diagrameve të gjendjeve.

Koha e nxehjes është parametër, që më shumë varet nga pajisjet nxehëse dhe nga zgjidhja termoteknike e mënyrës së nxehjes.

Shpejtësia e nxehjes përfaqëson në vetvehte një parametër me domethënie dinamike. Nëpërmjet shpejtësisë së nxehjes, kuptimet mbi shndërrimet sasiore e cilësore të fazave të sistemeve marrin një vlerësim tjetër dhe bëhen objekt me rëndësi strukturore që shprehet në dy forma: në kuptimin e shpejtësisë mesatare të nxehjes dhe në kuptimin e shpejtësisë reale të nxehjes.

Koha e homogjenizimit ka të bëjë me anën sasiore e cilësore të shndërrimeve që pritet të bëhen dhe që duhet të bëhen në sistemet metalografike gjatë përpunimeve termike.

Koha e ftohjes është parametri që përcakton rezultatin e të gjithë procesit. Me ndryshimin e saj ndryshojnë tërësisht gjendjet strukturore dhe karakteristikat e sistemit metalografik.

Shpejtësia e ftohjes është parametër dinamik që në kuptim fazor lidhet me kohën e ftohjes.

Për të kuptuar detyrat themelore dhe problematikën e përpunimit termik është e nevojshme që të sqarohen lakoret kryesore të përpunimit termik në diagramin hekur-karbon (fig.9.2).

Kufiri A1 (gjatë nxehjes shënohet Ac1, ndërsa gjatë ftohjes Ar1) gjendet në temperaturën eutektoidale 723oC, ku austeniti zbërthehet njëkohësisht në ferrit eutektoidal dhe çimentit eutektoidal duke e formuar lidhjen eutektoidale të quajtur perlit. Gjatë nxehjes, te ky kufi perliti zbërthehet në fazat e përmendura e pastaj në austenit. Këto transformime në të dy kahet zhvillohen me difuzion dhe quhen transformime difuzive.

Kufiri A3 (gjatë nxehjes shënohet Ac3, ndërsa gjatë ftohjes Ar3) paraqet atë temperaturë në të cilën gjatë ftohjes austeniti transformohet në ferrit (për përmbajtje 0%-0,8%C), kurse gjatë nxehjes ferriti kalon në austenit. Edhe këto janë transformime difuzive, prandaj edhe duhet një kohë që procesi të zhvillohet. Kufiri Am (gjatë nxehjes shënohet Acm ndërsa gjatë ftohjes Arm) në të cilin varësisht nga përmbajtja e karbonit (0,83-2,14%C) gjatë ftohjes nga austeniti fillon të ndahet çimentiti sekondar, kurse gjatë nxehjes ai prap kthehet në austenit. Ky proces është difuziv.

Mund të themi se të gjitha transformimet e përmendura janë difuzive, prandaj edhe kërkojnë një kohë të mjaftueshme për tu zhvilluar procesi metastabil. Nëse nuk plotësohet kushti i kohës së mjaftueshme (shpejtësia ideale e ftohjes), atëherë këto transformime bëhen pjesërisht ose nuk bëhen fare. Mbi këtë fakt qëndrojnë themelet e përpunimit termik. Në varësi nga parametrat kryesor dallojmë tri metoda kryesore të përpunimit termik (fig. 9.2.):

- pjekjen, - kalitjen dhe - riardhjen (çlodhjen, lëshimin). Përveç përpunimit termik dallojmë edhe përpunimin kimiko-termik, te i cili përveç ndryshimeve strukturore bëhen edhe ndryshime në përbërje kimike. Në figurën 9.3 është treguar ndarja metodave kryesore të përpunimit termik.

Fig. 9.2. Metodat kryesore të përpunimit termik.

99.. PPËËRRPPUUNNIIMMII TTEERRMMIIKK


RIARDHJA

E zakonshme E lartë Cianimi

Në dy mjedise E mesme Azotimi

E ulët AltirimiShkallëzuar

Izotermike Vjetrimi Kromimi

Akullt Natyror Silicimi

Sulfurimi

Borimi

Sipërfaqësore Artificial

me flakë

induktiveme zhytje

PËRPUNIMET TERMIKE

PËRPUNIMET TERMIKE NË PËRGJITHËSI

PËRPUNIMETKIMIKO-TERMIKE

PËRPUNIMET TERMIKE NË PËRGJITHËSI

PËRPUNIMET TERMIKE PËRPUNIMETKIMIKO-TERMIKE

PJEKJA

Zbutëse

Rikristalizuese

Homogjenizuese

E lartë

Izotermike

Normalizuese

Çimentimi

Fig. 9.3. Ndarja e metodave kryesore të përpunimit termik.

9.1. PJEKJA

Procesi i pjekjes është një lloj përpunimi termik i metaleve, ku ato nxehen mbi pikën A1, qëndrojnë në këtë temperaturë për një kohë të caktuar, pastaj ftohen ngadalë, brenda në furrë. Në këtë mënyrë fitohet një strukturë e qëndrueshme. dallojmë dy lloje kryesore të pjekjes: - pjekja me shndërrime fazore dhe - pjekja pa shndërrime fazore. Në pjekjen me shndërrime fazore bëjnë pjesë:

pjekja e butë, pjekja izotermike, pjekja për zbërthimin e çimentitit sekondar, pjekja e lartë, pjekja difuzive dhe normalizimi.

Në pjekjen pa shndërrime fazore bëjnë pjesë: pjekja rikristalizuese, pjekja për mënjanimin e sforcimeve të brendshme dhe pjekja ndërmjetëse.

Pjekja si metodë e përpunimit termik ka për qëllim: përmirësimin e përpunueshmërisë me prerje; përmirësimin e plasticitetit pas përpunimimit me deformim në të ftohtë; barazimin e përbërjes kimike; mënjanimin e sforcimeve të brendshme; arritjen e strukturës së dëshiruar.

9.1.1. PJEKJA E BUTË

Pjekja e butë (zbutëse) bëhet nën temperaturën Ac1 e në disa raste edhe mbi Ac1, ose me lëkundje rreth temperaturës Ac1 (pjekja ciklike). Pas qëndrimit ose lëkundjes në intervalin e temperaturave për pjekje bëhet ftohja e ngadalshme. Regjimi i pjekjes së butë dallon në varësi nga përmbajtja e çelikut (çelik paraeutektoidal apo çelik paseutektoidal), prandaj operacionet kryesore të ciklit termik mund të paraqiten si në figurën 9.4. Qëllimet kryesore të pjekjes së butë janë:

zbutja e çelikut me qëllim përpunimi të mëtejmë mekanik ose përpunimi në të ftohtë, fitimi i perlitit kokrrizor ose ndonjë mikrostrukture tjetër të kërkuar, sigurimi i strukturës më të përshtatshme para përpunimit (parapërgatitja e strukturës) të

mëtejmë termik.

Fig. 9.4. Regjimi i pjekjes së butë: 1- çeliqet paseutektoidale; 2-çeliqet paraeutektoidale

Nëse çelikun me strukturë perlite lamelare e pjekim një kohë të gjatë nën temperaturën Ac1, atëherë për shkak të ndikimit të sforcimeve sipërfaqësore nga perliti lamelar do të shfaqet perliti kokrrizor ose sferoidal (fig.9.5 dhe 9.6).

Fig. 9.5. Perliti kokrrizor. Fig.9.6. Perliti i imët kokrrizor.

Temperatura e pjekjes ciklike varet nga përbërja e karbonit dhe është:

për çelik që ka deri 0,9%C .....................rreth 730oC, për çelik që ka prej 1,0 deri 1,2%C ........rreth 750oC, për çelik që ka prej 1,3 deri 1,5%C ........rreth 770oC.


9.1.2. PJEKJA IZOTERMIKE

Te pjekja izotermike çeliku nxehet në fushën e austenitit të pastër në temperaturë 30 deri 50oC mbi pikën Ac3, dhe pas mbarimit të austenitizimit bartet në furrë tjetër ose në banjë kripërash me temperaturë që i përgjigÿÿt temperaturës së qëndrimit mëÿÿë shkurtë të austenitit. Kjo temperaturë mundëson zbërthimin e austenitit në përzierje përkatëse të ferritit dhe çimentitit për kohën më të shkurtër. Pas mbarimit të shndërrimit pason ftohja në ajër. Në figurën 9.7 është treguar skema parimore e pjekjes izotermike.

Fig. 9.7. Skema parimore e pjekjes izotermike.

Çdo shmangie nga temperatura më e përshtatshme e zbërthimit më të shkurtër të austenitit, në

masë të konsiderueshme e rritë kohën për përfundimin e shndërrimit. Ndonjëherë fortësia e fituar pas pjekjes izotermike në temperaturën e shndërrimit më të shkurtër është shumë e madhe. Prandaj, në llogari të kohës së nevojshme mund të arrihet fortësi më e vogël me pjekje në temperaturë më të lartë të shndërrimit izotermik. Nëse temperatura e nevojshme është shumë më e lartë se ajo që i përgjigjet kohës më të shkurtër të shndërrimit të austenitit, atëherë pjekja izotermike fillon ta humbë efektin e saj, sepse nuk fitohet më asgjë në shkurtimin e kohës dhe pjekja izotermike mund të zgjatë aq sa zgjatë pjekja e zakonshme (thjeshtë). Ftohja nga temperatura e austenitizimit në temperaturën e shndërrimit izotermik duhet të bëhet shumë shpejtë. Temperatura e shndërrimit izotermik rëndom duhet të jetë nën temperaturën Ar3. Me pjekje izotermike arrihet cilësi (kualitet) e njëjtë. Te disa lloje çeliqesh kjo është e rëndësishme edhe nga aspekti ekonomik sepse koha e nevojshme për kryerjen e pjekjes është shumë e shkurtër. Pjekja izotermike përdoret me të madhe për çeliqet shpejtprerës dhe për disa çeliqe me lidhje të lartë te të cilat koha mund të zvogëlohet në një të tretën duke fituar cilësi të njëjtë ose edhe më të lartë. Pjekja izotermike, sipas rolit të saj, mund të zëvendëson normalizimin, dhe si e tillë më së tepërmi zbatohet në çeliqet e lidhur te të cilët normalizimi i zakonshëm mund të shkakton shfaqjen e martensitit ose bejnitit.

9.1.3. PJEKJA PËR ZBËRTHIMIN E ÇIMENTITIT SEKONDAR

Te çeliqet paseutektoidalë, çimentiti sekondar shpeshherë paraqitet në formë të papërshtatshme të rrjetës dhe mund të shkaktojë thyeshmëri.

Për zbërthimin e rrjetës së çimentitit, çelikun duhet pjekur në temperaturë e cila siguron arritjen e austenitit të pastër. Këtë e arrijmë me nxehje të çelikut në temperaturë rreth 50oC mbi lakoren Acm (S-E) në diagramin Fe-Fe3C. Pas zbërthimit të çimentitit sekondar në austenit, duhet gjithsesi të pengohet formimi i sërishëm i tij. Formimin e sërishëm të çimentitit në formë të papërshtatshme e pengojmë me anë të ftohjes së shpejtë të çelikut deri në temperaturë nën 700oC. Ftohja e mëtejme nga kjo temperaturë bëhet ngjashëm si te pjekja e çelikut paraeutektoidal.

9.1.4. PJEKJA E LARTË – PJEKJA NË KOKRRIZA TË MËDHA

Pjekja e lartë e cila quhet edhe pjekja në kokrriza të mëdha bëhet në çeliqe të buta që përmbajnë pak karbon. Pjekja e lartë ose pjekja në kokrriza të mëdha bëhet me qëllim të përmirësimit të përpunueshmërisë me heqje ashkle (përpunueshmërisë me prerje). Fusha e temperaturave të pjekjes së lartë është 100 deri 2000C mbi pikën e epërme të shndërrimit Ac3 (fig.9.8).

Fig.9.8. Regjimi i pjekjes së lartë – pjekjes në kokrriza të mëdha.

Pjekja e butë nuk është çdoherë e përshtatshme për përmirësimin e përpunueshmërisë me prerje te çeliqet me pak karbon dhe te ato me përbërje mesatare. Ashkla e këtyre çeliqeve ka afinitet të ngjitjes gjatë përpunimit dhe me këtë fitohet cilësi e ulët e sipërfaqes. Për këto çeliqe më e përshtatshme është struktura ferrito-perlite me lamela të perlitit e cila fitohet me normalizim. Me pjekje të lartë fitohen kokrriza të mëdha. Kokrrizat e mëdha kanë treguar përpunueshmëri më të mirë me heqje ashkle sepse kanë mundësuar qëndrueshmëri të lartë të instrumentit metalprerës. Pjekja e lartë përdoret në detalet të cilat duhet të përpunohen shumë mekanikisht. Nëse nga produktet kërkohen edhe veti të mira mekanike, atëherë pas përpunimit mekanik përfundimtar duhet të normalizohen ose përmirësohen me qëllim të arritjes së strukturës kokërrimët.

9.1.5. PJEKJA HOMOGJENIZUESE OSE DIFUZIVE

Me pjekje difuzive (fig. 9.9) nënkuptojmë pjekjen për kohë të gjatë në temperatura të larta me qëllim mënjanimi të ndryshimeve lokale të përbërjes së elementeve kimike dhe barazimit të segregacioneve të mbetura gjatë ngurtësimit të çelikut.


Fig. 9.9. Regjimi i pjekjes homogjenizuese ose difuzive.

Karakteristikë e të gjitha proceseve difuzive janë temperatura e lartë dhe koha e gjatë e qëndrimit në atë temperaturë. Kështu edhe pjekja difuzive bëhet për kohë mjaft të gjatë dhe atë mbi temperaturën Ac3, afër lakores solidus. Intervali i temperaturës së pjekjes difuzive varet nga lloji i çelikut dhe është në kufijtë 1050oC deri 1300oC. Temperaturat më të larta përdoren te çeliqet me pak karbon. Johomogjenitet në çelik shkaktojnë segregacionet dhe mbeturinat. Segregacionet mund ti ndajmë në: - segregacione kristalore, - segregacionet në blloqe ose detale të derdhura, - segregacionet e flluskave të gazit Pjekja difuzive i zvogëlon ose i mënjanon kryesisht segregacionet kristalore që shfaqen në intervalin në mes temperaturës likuidus dhe solidus gjatë ngurtësimit të çelikut.

9.1.6. PJEKJA RIKRISTALIZUESE

Ky proces realizohet nën pikën Ac1 të çeliqeve (rreth 650-680oC). Shërben kryesisht për heqjen e sforcimeve të brendshme, që lindin nga procesi i deformimit në të ftohtë të çeliqeve me përmbajtje të vogël ose të mesme karboni. Gjatë këtij procesi kemi shfaqje dhe rritje kristalesh të reja, d.m.th. kemi rikristalizim. Ngjeshjen, tërheqjen ose presimin e çelikut në gjendje të ftohtë ose në temperatura të ulëta e quajmë deformim në të ftohtë ose përpunim në të ftohtë. Temperatura e përpunimit në të ftohtë duhet të jetë me e ulët se temperatura e cila do të mundësonte që kokrrizat e deformuara pas përpunimit me deformim të kthehen në strukturë normale me kokrriza të njëtrajtshme. Ndryshimi në mes përpunimit në të ftohtë dhe përpunimit në të nxehtë është se pas deformimit në të ftohtë kokrrizat mbesin të deformuara, ndërsa pas deformimit në të nxehtë kokrrizat rikristalizohen. Për shkak të deformimit në të ftohtë ndryshojnë edhe vetitë mekanike (fig. 9.10.). Këto veti janë treguar në varësi të shkallës së deformimit në të ftohtë.

Gjatë procesit të përpunimit të çelikut në të ftohtë për shkak të ndikimit të deformimeve

në të ftohtë, rritet fortësia, qëndrueshmëria dhe kufiri i rrjedhshmërisë ndërsa zvogëlohet zgjatimi, kontraksioni dhe shtalbësia. Deformimi i rrjetës kristalore shkakton thyeshmërinë e çelikut.

Fig. 9.10. Ndikimi i shkallës së deformimit në përfortësimin e çelikut të palidhur me 0,27%C.

9.1.7. PJEKJA PËR MËNJANIMIN OSE ZVOGËLIMIN E SFORCIMEVE TË BRENDSHME Pjekja për mënjanimin ose zvogëlimin e sforcimeve të brendshme bëhet me nxehje nën temperaturën e shndërrimit Ac1, dhe më së shpeshti në mes 450 deri 650oC, me mbajtje 1 deri 2 orë në temperaturën e pjekjes gjatë së cilës temperatura barazohet përgjatë tërë seksionit dhe me ftohje të ngadalshme (fig. 9.11).

Fig. 9.11. Regjimi i pjekjes për mënjanimin ose zvogëlimin e sforcimeve të brendshme.

Me këtë proces zvogëlohen, përkatësisht barazohen sforcimet e brendshme në çelik, të cilat shfaqen për shkak të përpunimit paraprak mekanik ose termik. Pjekja për mënjanimin e sforcimeve të brendshme nuk shkakton kurrfarë ndryshime të strukturës dhe vetive mekanike të çelikut. Për këtë arsye temperaturat e kësaj pjekjeje duhet të zgjedhen në fushën e temperaturave të cilat në diagramin e gjendjes nuk e kalojnë asnjë kufi të shndërrimeve fazore. Vendimtare për suksesin e kësaj pjekjeje është shpejtësia e vogël e ftohjes, sepse për detalet me seksion jo të njëtrajtshëm mund të shfaqen prapë sforcimet e brendshme si pasojë e shpejtësive të ndryshme të ftohjes së sipërfaqes dhe brendisë së detalit.


Pjekja për mënjanimin ose zvogëlimin e sforcimeve të brendshme përdoret në detalet e derdhura, të farkëtuara, të ngjeshura apo të salduara që ftohen në mënyrë të papërshtatshme dhe në ato të përpunuara me përpunim të ashpër mekanik. Temperatura e kësaj pjekjeje duhet të jetë aq e lartë sa të mundësoj që përmes zvogëlimit të qëndrueshmërisë të bëj barazimin e sforcimeve të brendshme. Kjo temperaturë nuk guxon të kaloj temperaturën Ac1, sepse në ato raste do të ndodhin ndryshime strukturore. Pjekja për mënjanimin e sforcimeve të brendshme mund të bëhet edhe në temperatura më të ulëta. P.sh., nëse bëhet pjekja e çelikut të përmirësuar pas përpunimit të ashpër mekanik, atëherë temperatura e pjekjes duhet të jetë më e ulët se temperatura e riardhjes së ciklit të përmirësimit.

9.2. NORMALIZIMI

Normalizimi është një rast i veçantë i pjekjes. Ai realizohet me nxehjen e çelikut mbi pikën e shndërrimit Ac3, mbajtjen në këtë temperaturë për një kohë të mjaftueshme dhe ftohjen e mëtejshme me shpejtësi që nuk duhet të kalojë shpejtësinë kritike të kalitjes (fig.9.12).

Fig. 9.12. Skema e normalizimit.

Synim i normalizimit është përfundimi i plotë i shndërrimit të strukturës alfa në atë gama. Procesi i normalizimit të çeliqeve paraeutektoidale dhe paseutektoidale ka disa dallime (shih fig.9.13):

te çeliqet paraeutektoidale temperatura e normalizimit zgjedhet 30 deri 500C mbi temperaturën e shndërrimit Ac3,

te çeliqet paseutektoidale (nëse bëhet normalizimi) temperatura e normalizimit zgjedhet pak mbi temperaturën e shndërrimit Ac1,

0 1,0

0,8

2,0

2,14

1600

1200

800

400

Tem

pera

tura

, o C

Karboni, %

L+γ

A

γ α+

α+Pe Pe+Fe C”3

γ+Fe C”3

911

1536 ( )1538 A

E

S

G

P

γ(Austenit)

723 (727)α

Fig. 9.13. Regjimi i normalizimit.

Në figurën 9.14, është paraqitur struktura e çelikut të derdhur dhe struktura e normalizuar.

Fig. 9.14. Ndikimi i normalizimit në strukturën e çelikut të derdhur.

Detalet e farkëtuara dhe të petëzuara normalizohen nëse kanë strukturë të ashpër. Normalizimi duke ndërruar madhësinë e kokrrizave dhe homogjenitetin e strukturës mundëson përmirësimin e vetive mekanike të çelikut, e sidomos shtalbësinë. Te disa çeliqe normalizimi është aq efikas sa mund të merret edhe si përpunim termik përfundimtar. Mirëpo, normalizimi shpesh paraqet një lloj përpunimi termik paraprak me qëllim të parapërgatitjes së strukturës së çelikut për kalitje të njëtrajtshme. Normalizimi i mënjanon edhe dobësitë e strukturës shiritore që shfaqen për shkak të segregacioneve, për shkak të temperaturës së ulët të ngjeshjes ose për shkak të përpunimit me deformim në gjendje të ftohtë. Njëherësh, me normalizim mënjanohet edhe thyeshmëria për shkak të lodhjes ose vjetërimit të detaleve nga çeliku i butë. Rëndësi të madhe ka normalizimi i strukturës së detaleve të salduara. Në figurën 9.15 janë treguar disa raste të ndikimit të normalizimit në përmirësimin e homogjenitetit dhe imtësimin e kokrrizave të çelikut.

Fig. 9.15. Shembuj të ndikimit të normalizimit në strukturën e çelikut.


Normalizimi përdoret: -për të zhdukur kokrrizat e mëdha, duke bërë homogjenizimin e strukturës; -për të mënjanuar sforcimet e brendshme, në mënyrë që të përmirësohen kushtet e punimit mekanik të çeliqeve me karbon ose të atyre të lidhur.

9.3. KALITJA

Kalitja është metodë e përpunimit termik e cila përbëhet prej nxehjes së çelikut në temperaturë 30 deri 500C mbi temperaturën Ac3 (ose mbi Ac1 te çeliqet eutektoidale dhe paseutektoidale), mbajtjes në atë temperaturë dhe ftohjes së shpejtë në ujë, në vaj, në ajër ose në ndonjë mjedis tjetër ftohës (fig. 9.16). Ftohja duhet të bëhet me shpejtësi të tillë që mundëson rritjen e fortësisë në sipërfaqe ose në tërë vëllimin e trupit. Fortësia rritet për shkak të shfaqjes së strukturës martensite.

0 1,0

0,8

2,0

2,14

1600

1200

800

400

Tem

pera

tura

, o C

Karboni, %

L+γ

γ α+

α+Pe Pe+Fe C”3

γ+Fe C”3

911

1536 ( )1538 A

E

S

G

P

γ(Austenit)

723 (727)α

Fig. 9.16. Paraqitja e kalitjes në diagramin Fe-Fe3C. Në varësi nga lloji i çelikut, përmasat e detalit dhe mjedisi ftohës dallojmë:

- kalitjen e tërësishme, ku fortësia e shtresave sipërfaqësore dhe e brendisë (zemrës) është e përafërt. Kjo quhet edhe kalitje vëllimore.

- kalitjen e cekët, nëse kalitet vetëm shtresa sipërfaqësore, ndërsa brendia mbetet e pakalitur,

- kalitjen deri në thellësi të caktuar, nëse kalitja është bërë vetëm deri në një thellësi.

Kushti i parë për përpunim termik cilësor është nxehja e rregullt dhe barazimi i temperaturës përgjatë tërë seksionit. Kjo është e rëndësishme veçanërisht për ato procese te të cilat temperatura e nxehjes paraqet bazën e tërë procesit të përpunimit termik; p.sh. te normalizimi ose kalitja.

9.3.1. METODAT E KALITJES

9.3.1.1. KALITJA E ZAKONSHME - E THJESHTË

Kalitja e zakonshme paraqet ftohjen më të thjeshtë të çelikut të austenitizuar. Ftohja bëhet në ujë, vaj ose ajër. Pas kalitjes menjëherë pason riardhja. Detalet nga çeliku konstruktiv dhe veglat nga çeliku karbonik i palidhur dhe nga çeliku me lidhje të ulët më së shpeshti kaliten me ftohje të pandërprerë, prandaj shpeshherë kjo kalitje quhet kalitje e pandërprerë në një mjedis ftohjeje (fig.9.17). Detalet nga çeliku i palidhur kaliten në ujë ose në tretje kripërash, ndërsa detalet nga çeliku i lidhur më së shpeshti kaliten në vaj. Në varësi nga temperatura e austenitizimit dallojmë kalitje të plotë dhe kalitje jo të plotë. Kalitja e plotë e çeliqeve paraeutektoidale bëhet nga temperatura 30 deri 50oC mbi temperaturën Ac3. Struktura e çelikut në temperaturën e kalitjes (austenitizimit) te kalitja e plotë është e pastër austenite. Përveç kësaj, te kalitja e plotë ftohja duhet të bëhet me shpejtësi më të madhe se shpejtësia kritike e ftohjes, me ç’rast fitohet strukturë martensite me pak austenit. Kalitja e plotë përdoret për kalitje të çeliqeve paraeutektoidalë dhe eutektoidalë.

Fig. 9.17. Regjimi i kalitjes së zakonshme.

Kalitja jo e plotë e çelikut paraeutektoidal bëhet nga temperatura mbi Ac1 dhe nën Ac3. Në temperaturën e kalitjes përveç austenitit në strukturë ka edhe ferrit të pazbërthyer. Pas kalitjes struktura e çelikut përbëhet prej martensiti dhe një pjese të vogël ferriti. Çeliku me strukturë të tillë ka veti të dobëta mekanike, prandaj për këtë shkak kalitja jo e plotë praktikisht nuk përdoret.

9.3.1.2. KALITJA E SHNDRITSHME

Në rastet kur kërkohet sipërfaqe e shndritshme detalet nxehen në banja kripërash dhe kaliten në tretjen e përzier NaOH dhe KOH. Sipërfaqja e kalitur mbetet e shndritshme. Sot përdoren shumë pajisje moderne të cilat mundësojnë realizimin e të gjitha operacioneve të kalitjes në atmosferë mbrojtëse. Këto pajisje shpesh janë të automatizuara. Detalet e kalitura në këtë rast kanë sipërfaqe të shndritshme.

9.3.1.3.KALITJA NË RRYMIM UJI

Detalet e nxehura në temperaturën e kalitjes ftohen me vrushkull uji nën shtypje. Kjo metodë përdoret për kalitjen e vrimave. Vrushkulli i ujit nuk lejon formimin e mbështjellësit të avullit dhe rritë thellësinë e kalitjes.


9.1.3.4. KALITJA ME FTOHJE TË THELLË - NËN ZERO GRADË

Te shumë lloje çeliqesh temperatura e mbarimit të shndërrimit martensitit (Mf) është nën 0oC (zero gradë celsius), prandaj me ftohje në temperatura të ulëta zvogëlohet sasia e austenitit të mbetur. Gjatë zgjedhjes së mjetit ftohës për kalitje nën 0oC duhet të kemi parasysh që ai përveç aftësisë së ftohjes nën 0oC të mundëson edhe arritjen e shpejtësisë së nevojshme të ftohjes në temperaturat e larta që janë në fushën e shndërrimit perlit. Për këtë shkak këtu nuk mund të përdoren asnjë lloj gazi dhe lëngjet që avullohen lehtë. Te kalitja nën 0oC zbatohet parimi i kalitjes së pandërprerë. Së pari çeliku ftohet në ujë, e pastaj ftohja vazhdon në mjedise speciale ose në pajisje ftohëse speciale – frigoriferë (fig. 9.18). Parimisht, përpunimi termik nën 0oC bëhet pas riardhjes së çelikut të kalitur. Riardhja paraprake është e nevojshme për shmangien e sforcimeve të mëdha të cilat sipas të gjitha gjasave do të shkaktonin plasaritje.

Fig. 9.18. Regjimi i kalitjes

me ftohje të thellë.

9.3.1.5. KALITJA ME NDËRPRERJE OSE KALITJA NË DY MJEDISE FTOHËSE

Kalitja me ndërprerje ose kalitja e kombinuar në ujë dhe vaj ose ndonjë mjedis tjetër ftohës ka përparësi sepse mundëson ftohje të shpejtë në fushën e temperaturave të larta dhe ftohje të ngadalshme në fushën e temperaturave të ulëta të shndërrimeve (Fig. 9.19). Kalitja me ndërprerje mbështetet në faktin se shpejtësia e madhe e ftohjes është e nevojshme vetëm në fushën e shndërrimit perlit dhe ndërmjetës, kurse ftohja në fushën e shndërrimit martensit mund të jetë më e ngadalshme. Në intervalin e temperaturave nën 200 deri 250oC formimi i martensitit, e me këtë edhe fortësia nuk varen nga shpejtësia e ftohjes. Kalitja me ndërprerje bëhet sipas kësaj renditje: së pari çeliku ftohet në ujë (p.sh. deri rreth 400oC), pastaj (për kohë sa më të shkurtër) pa pritur barazimin e temperaturës çeliku zhytet në vaj ose bartet në ndonjë mjedis tjetër ftohës (fig. 9.20).

Kjo kalitje në masë të madhe i mënjanon deformimet dhe e zvogëlon rrezikun e shfaqjes së plasaritjes së çelikut gjatë procesit të kalitjes.

Fig. 9.19. Regjimi i kalitjes me ndërprerje ose

në dy mjedise ftohëse. Fig. 9.20. Skema e kalitjes me ndërprerje.

Kalitja me ndërprerje, parasegjithash praktikohet te çeliqet që kanë fushën e shndërrimit ndërmjetës në krahasim me fushën e shndërrimit perlit të zhvendosur në të djathtë, në drejtim të kohës më të gjatë. Këta janë kryesisht çeliqet që kaliten në ujë. Me kalitje të tillë shfaqet martensiti tetragonal dhe austeniti i mbetur, i cili pas riardhjes në 2000C kalon në martensit kubik. Duhet theksuar se pas çdo kalitjeje duhet bërë riardhjen – çlidhjen. Regjimi i kalitjes me ndërprerje dhe i riardhjes është treguar në figurën 9.21.

Fig. 9.21. Regjimi i kalitjes me ndërprerje dhe i riardhjes.

9.3.1.6. KALITJA E SHKALLËZUAR OSE KALITJA TERMALE

Kalitja termale është metodë moderne e cila ka përdorim shumë të madh për përpunim termik të çelikut në banja të nxehta (fig. 9.22). Kalitja termale mundëson saktësi në arritjen e qëllimit të parashtruar për kalitje. Banjat me kripëra ose banjat metalike, saktësi më të madhe mundësojnë nëse përdoren për temperatura mbi temperaturën Ms ku shndërrimi izotermik është më i ngadalshëm.


Fig. 9.22. Regjimi i kalitjes së shkallëzuar ose termale.

Fig. 9.23. Diagrami TTT i kalitjes termale.

Përcjellshmëria e mirë e nxehtësisë së detalit në banjë pjesërisht pamundëson shndërrimin e strukturës në fushën perlite. Austeniti në këtë temperaturë është aq i qëndrueshëm sa çelikun mund ta mbajmë për kohë të gjatë në temperaturë konstante pa pasur rrezik për shndërrim. Gjatë kohës së mbajtjes mbi temperaturën e fillimit të martensitit (Ms) mjaft mirë barazohen sforcimet (fig. 9.23). Shndërrimi martensit kryhet pas ftohjes deri në temperaturë normale, ku ftohja mund të jetë e ngadalshme sepse shndërrimi martensit nuk varet nga shpejtësia e ftohjes. Ftohja përfundimtare mund të bëhet në ajër, në vaj ose në ndonjë mjedis ftohës të ngadalshëm. Në këtë mënyrë sforcimet e brendshme zvogëlohen në minimum. Kjo metodë e kalitjes në SHBA quhet “martempering”. Kalitja termale gjen zbatim vetëm për kalitjen e detaleve me përmasa relativisht të vogla (p.sh. për çelik të palidhur me trashësi deri 15 mm, për çeliqe me lidhje mesatare me trashësi deri 40 mm dhe për çelik me lidhje të lartë me trashësi 40 mm), sepse në të kundërtën ftohja në banja me kripëra nuk mund të sigurojë shpejtësi të madhe për tejftohje të austenitit. Çeliqet e destinuara për kalitje në vaj, me kalitje termale do të arrijnë fortësi të njëjtë si gjatë kalitjes në vaj.

9.3.1.7. KALITJA IZOTERMIKE

Kalitja izotermike është metodë e përpunimit termik e cila njihet me emërtimin përmirësim ndërmjetës. Në këtë proces detali nxehet deri në temperaturën e kalitjes dhe ftohet në në banjë vaji ose metalesh të shkrira që kanë temperaturë 250-400°C. Mbas austenitizimit bëhet ftohja me shpejtësi më të madhe se ajo kritike e kalitjes deri në një temperaturë (mbi Ms) që i takon zonës së shndërrimit të austenitit në bejnit. Në këtë temperaturë mbahet derisa të përfundojë shndërrimi i austenitit në bejnit dhe ftohja e mëtejshme e çfarëdoshme (fig. 9.24). Sipas temperaturës së mbajtjes izotermike në fund mund të marrim bejnit të sipërm ose të poshtëm, sipas kërkesave që kemi. Kalitja izotermike dallohet nga kalitja e shkallëzuar vetem në bazë të asaj se ftohja e çelikut në temperaturën mbi atë të fillimit të transformimit të martensitit bëhet për një kohë

shumë të gjatë, që ka për pasojë shfaqjen e strukturës bejnite e jo martensite. Kjo bën të mundshme që të fitohet strukturë me fortësi më të vogël, por me shtalbësi më të madhe.

Fig. 9.24. Kalitja izotermike.

Koha e mbajtjes së çelikut në banjë te kjo kalitje është e gjatë sa koha e transformimit të austenitit në bejnit. Sipas strukturës së kërkuar kalitja bëhet në disa mënyra, mirëpo më së shpeshti përdoren dy: 1. kalitja për përfitimin e strukturës bejnite (austemperingu) dhe 2. kalitja për përfitimin e strukturës martensite (martemperingu).

9.3.1.8. KALITJA E PJESËRISHME DHE KALITJA ME VETRIARDHJE

Në disa raste kërkohet që kalitja të bëhet vetëm në një pjesë të detalit ose veglës. Për arritjen e kalitjes së pjesërishme përdoren dy variante: - nxehje e pjesërishme dhe kalitje e tërë detalit, ose - nxehje e tërë detalit dhe kalitje e pjesërishme. Varianti i dytë është më i lehtë për realizim, sepse mund të zhytet vetëm një pjesë ose vetëm pjesa punuese e veglës. Riardhja bëhet me rastin e nxjerrjes së detalit në llogari të nxehtësisë që ka pjesa e pazhytur e detalit. Përdorim të gjerë ka kalitja me vetriardhje. Gjatë kësaj detali nga temperatura e kalitjes bartet në mjedisin ftohës dhe nuk mbahet në të deri në ftohje të plotë, por ftohja ndërpritet me nxjerrje të detalit derisa brendia e tij të jetë ende e nxehtë. Me kalimin e nxehtësisë nga brendia kah shtresa e jashme bëhet riardhja të cilën punëtori (kalitësi) duhet ta kontrolloi përmes ngjyrave të riardhjes. Nëse sasia e nxehtësisë së mbetur është më e madhe se ajo e nevojshme atëherë detali pasi të merr ngjyrën e riardhjes përsëri zhytet në mjedis ftohës. Temperatura e riardhjes caktohet në bazë të ngjyrave karakteristike. Pas kalitjes brendia mbetet e shtalbët. Kjo metodë ka gjetur përdorim të madh për kalitjen e veglave. Shpeshherë bëhet kalitja e tërë detalit e pastaj bëhet riardhja e pjesës jopunuese në banja me kripëra. Pas nxjerrjes së detalit bëhet riardhja edhe e pjesës punuese për shkak se nxehtësia kalon nga pjesa e riardhur. Në këtë mënyrë arrihet kalimi i ngadalshëm nga pjesa punuese e detalit me fortësi të madhe në pjesën jopunuese të detalit me fortësi të vogël. Edhe këtu duhet të kontrollohet mirë ngjyra e riardhjes.


9.4. MJETET, PAJISJET DHE MJEDISET E PËRPUNIMIT TERMIK Për realizimin e proceseve të përpunimeve është e nevojshme që të vihet në përdorim një teknikë e gjerë termike. Ajo duhet të sigurojë kushtet e proceseve termike: në kohë, në temperaturë përkatëse me cilësi dhe efektivitet. Sistemet nxehëse dallojnë ndërmjet tyre nga mënyra e gjenerimit të nxehtësisë: në sisteme të drejtpërdrejta dhe të tërthorta. Në sistemin e drejtpërdrejtë nxehtësia gjenerohet brendapërbrenda objektit të punës sipas induktivitetit dhe rrymave fuko që e shoqërojnë atë (rasti i pajisjeve me rryma me frekuencë të lartë ose nxehja me kontakt). Në sistemin e tërthortë shfrytëzohet energjia e djegies e buruesve të jashtëm termikë ose energjia që përfitohet nga rryma që kalon në objekte të treta me rezistenca të mëdha elektrike. Kur përdoren rrymat me frekuenca të larta ose nxehja me kontakt, shfrytëzohet energjia termike e rezistencave të brendshme të kontaktit. Prandaj nga pikëpamja teknologjike kërkohet vendosja e raporteve rigoroze ndërmjet temperaturës së nxehjes, kohës së nxehjes dhe shkallës së transmetimit të nxehtësisë në objekt. Sipas tyre ndryshon kryesisht thellësia e shtresës dhe gjerësia e saj. Prandaj, ky sistem përdoret më me sukses dhe ka produktivitet të lartë për realizimin e proceseve të kalitjeve lokale, sipërfaqësore dhe të sforcuara. Shtrirja e tyre kufizohet nga përmasat, sidomos nga konfiguracionet e ndërlikuara të detaleve. Kur përdoret energjia termike e trupave të tretë, nxehtësia e zhvilluar izolohet termikisht në mjedise të caktuara nëpërmjet përdorimit të materialeve refraktare ku bëhet transmetimi i saj në objektet e punës (furrat). Në këtë rast procesi i nxehjes mund të organizohet gjerësisht në përputhje me kërkesat e teknologjisë e veçoritë e objekteve që përpunohen termikisht.

9.4.1. MJETET, PAJISJET DHE MJEDISET PËR NXEHJE

Furrat si grup pajisjesh termike, ndahen dhe klasifikohen në përshtatje me një seri treguesish burimorë, teknikë e teknologjikë:

1. Sipas lëndës djegëse dhe burimit të energjisë dallohen: a) furra me lëndë djegëse të lëngëta, të gazta dhe të ngurta; b) furra elektrike.

2. Sipas mjedisit të punës dallohen furra: a) me gaz b) me ajër c) inerte d) me boshllëk e) banjë (mjedisi është metal ose kombinim kripërash të shkrira).

3. Sipas mënyrës së veprimit ndahen në furra me: a) me veprim të ndërprerë b) me veprim të vazhdueshëm.

Për zgjedhjen e mënyrës së nxehjes së copës është e nevojshme të llogariten të gjitha kërkesat e teknologjisë së përpunimit termik; shpejtësia e nxehjes, njëtrajtshmëria, saktësia dhe efektiviteti ekonomik i tyre. Në praktikë më së shpeshti përdoren furrat me dhomë (komorë), në të cilat nxehja bëhet me elektrorezistencë.

Sipas parimit të punës këto furra mund të jenë: të palëvizshme (stabile), gjysmë të lëvizshme dhe të lëvizshme. Furrat e palëvizshme të cilat zakonisht kanë një dhomë (fig. 9.25.) mundësojnë nxehje përgjatë tërë vëllimit të detalit pa u bërë zhvendosja e detalit (detali qëndron i palëvizshëm në dhomën e furrës). Me qëllim të shpejtimit të punës, furrat mund ti kenë dy dhoma (fig. 9.26 dhe 9.27) të cilat nxehen në temperatura të ndryshme. Mirëpo, te furrat me dhoma kemi humbje të madhe kohe për shkak të mbushjes (vendosjes, palimit) dhe zbrazjes.

Fig. 9.25. Furra me një dhomë. Fig. 9.26. Furra me dy dhoma.

Fig. 9.27. Paraqitja skematike e furrës me dy dhoma.

1-dera e përparme; dera e mesme; 3-dera e brendshme; 4-sistemi i transportit me zinxhirë; 5-dera e prapme; 6-përziersi i vajit; 7-motori i ventilatorit; 8 –ventilatori; 9-ftohja nga jashtë e mbështjellësit të furrës; 10-motori i përziersit të vajit; 11-nxehësi; 12-izolimi i banjës për kalitje; 13-mjedisi ftohës; 14-ftohësi i vajit; 15-gypat e qeramikës; 16-mufla


Furrat gjysmë të lëvizshme, mundësojnë shkurtimin e kohës së përpunimit termik, sepse detalet e vendosura në elemente të lëvizshme, pas nxehjes në temperaturë përkatëse ato zhvendosen në mjedisin ftohës me anë të mekanizmave të lëvizshëm. Furrat e lëvizshme kanë përparësi në krahasim me ato që u përmenden, sepse që nga vendosja në hyrje e deri te dalja nga furra i tërë procesi është i mekanizuar. Parametrat e përpunimit termik në këtë furrë duhet të caktohen paraprakisht. Këto furra sigurojnë produktivitet të lartë, nxehje të njëtrajtshme dhe kohë të nevojshme më të shkurtër. Në të shumtën e rasteve te furrat e lëvizshme, i tërë cikli i përpunimit termik është i mekanizuar. Sipas karakterit të ndryshimit të temperaturës, furrat mund të ndahen në furra me temperaturë të pandryshueshme - konstante dhe furra me temperaturë të ndryshueshme, përkatësisht me nxehje të shkallëzuar të detalit që përpunohet. Furrat me temperaturë të ndryshueshme janë ato me flakë ose me rrymë elektrike që nxehen duke filluar nga temperatura normale deri në temperaturën e punës, me qëllim realizimi të ndonjë procesi të përpunimit termik dhe ftohjes (më së tepërmi këto furra ftohen së bashku me detalin e përpunuar termikisht, p.sh. te pjekja). Në industrinë bashkëkohore, përdorim të madh kanë gjetë furrat me temperaturë të pandryshueshme. Procesi i punës në këto furra është i mekanizuar, kështu që detali nga fillimi i nxehjes e deri te mbarimi i përpunimit termik bën lëvizje të programuar nëpër dhomat e furrës. Furrat me temperaturë të pandryshueshme përdoren për nxehjen e detaleve që përpunohen me deformim plastik në gjendje të nxehtë; farkëtim, presim e rrallëherë përdoren për përpunim termik të derdhjeve, detaleve të farkëtuara apo të presuara me qëllim përmirësimi të vetive të tyre mekanike. Nxehja e detaleve në tretje kripërash, përkatësisht në banjë kripërash ka përparësi në krahasim me nxehjen me flakë ose me rrymë elektrike. Këto përparësi janë:

- shpejtësia e nxehjes në banjë kripërash është më e madhe (katër herë) - nxehja është e njëtrajtshme - saktësia e madhe e rregullimit të temperaturës - detalet e punës janë të mbrojtura nga oksidimi dhe çkarbonizimi - ekziston mundësia e nxehjes lokale-pjesërishme.

Në bazë të kësaj, banjat me kripëra kanë produktivitet të lartë për shkak të shpejtësisë së madhe të nxehjes. Për arsye të qëndrimit të shkurtër në temperatura të larta nuk vjen deri te rritja e kokrrizave të austenitit, gjë që ndikon pozitivisht në përpunim termik të detaleve të çelikut. Temperatura e banjave me kripëra mund të rregullohet dhe të mbahet në një interval temperature të ngushtë, duke përdorë instrumente të caktuara matëse dhe rregulluese. Nxehja e tretësirës së kripërave bëhet me elektrorezistencë ose me nxehje të drejtpërdrejtë. Përmbajtja e banjave me kripëra varet nga temperatura e nevojshme e nxehjes, përkatësisht ftohjes, vetitë fiziko-kimike të kripërave dhe përzierjes së kripërave si në gjendje të ngurtë ashtu edhe në gjendje të tretur. Nga aspekti praktik, kripërat e zgjedhur duhet të jenë të qëndrueshme për kohë të gjatë të depoimit, të jenë pak higroskopike, të treten mirë në ujë, të mënjanohen lehtë nga sipërfaqja e detaleve që përpunohen termikisht dhe të mos bëjnë mjedis korrodues.

Nga aspekti fiziko-kimik, kripërat për banjë duhet të jenë përçues të mirë të nxehtësisë, të rrjedhshme, pak të avullueshme dhe mjaft inerte ndaj detaleve të zhytura, të mos shkaktojnë zbërthim dhe oksidim të sipërfaqes etj. Zona e temperaturave optimale të përdorimit të kripërave është në intervalin 40-70oC mbi temperaturën e shkrirjes së kripës, përkatësisht përzierjes. Sipas temperaturës së nxehjes ose ftohjes, banjat me kripëra që përdoren në përpunim termik mund të ndahen në:

- banja kripërash me temperaturë të lartë 1000-1300oC - banja kripërash me temperaturë të mesatare 680-980oC - banja kripërash me temperaturë të ulët 150-600oC.

Duhet theksuar se me shtimin e elementeve përkatëse, banjat me kripëra mund të përdoren edhe për ndryshimin e përmbajtjes kimike të detaleve me çimentim të lëngët, azotim të lëngët, karbonitrim të lëngët, sulfim të lëngët etj. Banjat metalike kanë aftësi edhe më të mira për nxehje dhe ftohje të detaleve. Para vendosjes së detaleve në furrë, duhet bërë përgatitjen përkatëse të tyre. Mënyra e vendosjes varet nga lloji, përmasat, forma dhe numri i tyre. Detalet duhet radhitur apo vendosur në shporta, rrjeta, kuti etj., më qëllim të vendosjes sa më optimale të tyre. Në figurën 9.28 janë treguar disa raste të radhitjes së detaleve të ndryshme makinerike dhe të përgatitjes së tyre për vendosje në furrë për përpunim termik (fig.9. 29).

Fig. 9.28. Përgatitja e detaleve për vendosje në furrë.

Fig. 9.29. Furra dhe nendosja e detaleve në furrë


9.4.2. MJEDISET PËR FTOHJE GJATË PËRPUNIMIT TERMIK

Zgjedhja e mjedisit për ftohje (kalitje, pjekje, riardhje) është faktor mjaftë i rëndësishëm gjatë përpunimit termik të detaleve. Për përfitimin e thellësisë së shtresës së kalitur, vendimtar është zgjedhje e drejtë e mjedisit ftohës. Për arritjen e strukturës martensite, është e nevojshme të përdoret shpejtësi përkatëse e ftohjes duke filluar nga fusha e austenitit, përkatësisht fusha e austenitit dhe çimentitit. Shpejtësia e ftohjes e cila duhet të përdoret te kalitja varet prej:

- madhësisë, formës dhe gjendjes sipërfaqësore të detalit - përcjellshmërisë së nxehtësisë dhe - aftësisë ftohëse të mjetit ftohës.

Pasiqë madhësia, forma dhe gjendja sipërfaqësore e detalit është e caktuar më parë, ndërsa përcjellshmëria e nxehtësisë varet nga përbërja kimike e materialit dhe nuk mund të ndryshohet, atëherë ndryshimi i shpejtësisë së ftohjes gjatë kalitjes (zgjedhja e shpejtësisë së nevojshme të kalitjes) mund të bëhet vetëm me zgjedhjen e drejtë të mjedisit (mjetit) ftohës. Mjediset për ftohje, sipas intensitetit të ftohjes mund të ndahen në :

- mjediset me intensitet të ftohjes së njëjtë me intensitetin e ftohjes së ujit - mjediset me intensitet të ftohjes më të madhe se intensiteti i ftohjes së ujit - mjediset me intensitet të ftohjes më të vogël se intensiteti i ftohjes së ujit

Uji si mjedis ftohës ka shpejtësi të madhe ftohjeje, por ka edhe të meta për shkak se aftësia ftohëse ndryshon me rritjen e temperaturës së mjedisit ftohës. Përveç kësaj, gjatë ftohjes, rreth detalit të nxehtë krijohet (formohet) shtresë e hollë avulli e cila e pengon përcjelljen e nxehtësisë, e me këtë edhe e zvogëlon aftësinë e ftohjes. Në praktikë, kjo e metë mënjanohet me lëvizje të detalit nëpër mjedis ftohës. Mjediset me intensitet ftohjeje më të madh se uji, fitohen me shtimin e kripës së kuzhinës dhe të mjeteve të tjera. Mjedis ideal i ftohjes (mjet ideal) do të ishte ai mjedis i cili në fushën e shndërrimeve perlite (650-400oC) do të kishte shpejtësi maksimale të ftohjes, për shkak se në këtë fushë stabiliteti i austenitit është më i vogël, kurse në fushën martensite (400oC) shpejtësi minimale të ftohjes, sepse gjatë shfaqjes së strukturës martensite lajmërohen sforcime të mëdha të brendshme të cilat mund të shkaktojnë plasaritje. Në praktikë, këto kushte nuk mund të plotësohen, prandaj zvogëlimi i sforcimeve të brendshme gjatë kalitjes bëhet me kalitje të kombinuar. Si mjedis ftohjeje gjatë kalitjes përdoren:

- uji - uji me tretje kripërash - tretjet e kripërave - metali i shkrirë - vaji - ajri etj.

9.5. PËRPUNIMI KIMIKO-TERMIK Përpunimi termik gjatë të cilit ndryshon jo vetëm struktura, por edhe përbërja kimike e shtresës sipërfaqësore të metalit, quhet përunim kimiko-termik. Përbërja kimike e shtresës sipërfaqësore të çelikut ndryshon nga depërtimi në të i elementeve të ndryshme. Ndryshimi i përbërjes kimike shkakton ndryshimin e strukturës dhe të vetive të shtresës sipërfaqësore. Me përpunim kimiko-termik arrihet fortësimi i shtresave sipërfaqësore të detaleve për t’iu rezistuar forcave të kontaktit (për t’i rezistuar konsumit) dhe rritja e qëndrueshmërisë së shtresave që konstruktivisht përballojnë ngarkesat statike dhe dinamike. Këto procese janë të pranueshme për të gjitha sistemet metalografike që realizojnë shndërrime fazore në gjendje të ngurtë dhe për elementet që krijojnë marrëdhënie të tilla me njërin nga elementet e sistemit referues metalografik. Trajtimi kimiko-termik i çelikut bëhet nga tri etapa: shpërbërja, thithja dhe shpërndarja. Shpërbërja është proces që realizohet në një mjedis gazi ku ndodh ndarja e molekulave të kësaj ose të asaj lidhjeje dhe të formimit të atomeve aktive, p.sh. shpërbërja e amoniakut NH3→H=3N ose 2CO→CO2+C, ku molekulat e azotitshërbejnë për procesin e azotimit. Thithja (absorbimi), është procesi i ngopjes së sipërfaqes së çelikut me atomet aktive, të lira të përzierjes së gazit ose të tretjes. Kjo karakterizohet nga aftësia tretëse e materialit bazë në gjendje strukturore të caktuar ndaj elementit aktiv të mjedisit. Shpërndarja është procesi i kalimit të atomeve të thithura në thellësi të metalit, që realizohet nga lëvizja me nxehtësi e atomeve, pa vepruar forca të jashtme. Ky proces më së shpeshti kryhet me difuzion, prandaj edhe kërkon temperaturë të lartë për shkak të lëvizshmërisë së atomeve të elementeve difuzuese të cilat me metalin bazë formojnë tretje të ngurtë. Me këtë proces krijohet struktura shtresore e detalit dhe përcaktohet karakteri i trajtimit dhe i përdorimit të tyre. Procesi i shpërndarjes karakterizohet nga koeficienti i shpërndarjes D, që është i barabartë me sasinë e materialit që shpërndahet nëpër sipërfaqen e 1 cm2 për sekondë. Ky koeficient varet nga temperatura dhe energjia e aktivizimit, d.m.th. energjia që konsumohet për kalimin e atomeve në rrjetin kristalik, nga një pozicion tek tjetri. Pasqyra e metodave të përpunimeve kimiko-termike është treguar në figurën 9.30.

Fig. 9.30. Pasqyra e përpunimeve kimiko-termike.


Përpunimi kimiko-termik, në krahasim me kalitjen sipërfaqësore ka specifika dhe përparësi ndër të cilat mund të përmendim: - fortësia sipërfaqësore te përpunimi kimiko-termik nuk varet nga forma e detalit, gjë që nuk është çdoherë te kalitja sipërfaqësore, - ndryshimi (diferenca) më i madh i vetive të shtresës sipërfaqësore dhe brendisë së detalit. Me këtë përpunim përveç ndryshimeve strukturale bëhet edhe ndryshimi i përmbajtjes kimike, ndërsa te kalitja sipërfaqësore bëhet vetëm ndryshimi struktural. - thellësia (trashësia) e shtresës së fortësuar është e njëjtë përgjatë tërë sipërfaqes së detalit të përpunuar.

9.5.1. ÇIMENTIMI

Çimentimi është proces i ngopjes së sipërfaqes së çelikut me karbon. Çimentimi (në literaturë përdoret edhe shprehja karbonizim) jep fortësi të madhe të shtresës sipërfaqësore, por edhe brendia e detalit është e qëndrueshme për arsye të përpunimit termik që kryhet pas çimentimit. Për realizimin e këtij procesi duhet siguruar së pari karboni aktiv ose atomik i cili mund të depërtojë në rrjetën e kristalit të hekurit (Fe). Nga ana tjetër duhet siguruar ajo strukturë që ka afinitet (aftësi) më të madhe për karbonin, e kjo është struktura austenite. Në procesin e çimentimit kalojnë detalet e ndryshme si dhëmbëzorë, spinota, akse, boshte, rula, vida pa fund etj., që përgatiten prej çeliku që ka 0,10-0,25%C. Për detale masive, që nuk kanë formë të ndërlikuar dhe detalet që kërkojnë qëndrueshmëri në brendi të tyre, mund të përdorim çelik me 0,3-0,4%C. Pas përpunimit termik, shtresa e çimentuar ka fortësi deri 60HRC, strukturë martensite me karbite dhe sasi të vogël austeniti të mbetur, kurse brendia e çelikut ka strukturë martensiti me pak karbon me fortësi 15-30HRC dhe shtalbësi të mirë. Thellësia e shtresës së çimentuar sillet prej 0,5 deri 1,5mm e eventualisht edhe deri 2,5mm, mirëpo ajo nuk guxon të kalon 7-8% të trashësisë së detalit. Përmbajtja e karbonit në shtresën e çimentuar nuk kalon 1,0-1,2%, sepse me rritjen e përmbajtjes së tij lajmërohet rrjeta e karbitit e cila e bën shtresën të thyeshme. Mikrostruktura e shtresës së çimentuar gjatë ftohjes së ngadalshme përbëhet nga katër zona (fig. 9.31):

Fig. 9.31. Përmbajtja e karbonit në shtresën e çimentuar.

- zonës sipërfaqësore I që ka përmbajtje paseutektoidale me strukturë perliti dhe çimentiti sekondar; - zonës së ngushtë II me përmbajtje eutektoidale me strukturë perlite; - zonës kalimtare III me përmbajtje paraeutektoidale me strukturë perliti dhe ferriti; - zonës IV që ka strukturë ferriti me pak perlit. Në varësi nga mjedisi për çimentim, dallojmë: - çimentimin e ngurtë, - çimentimin e lëngët dhe - çimentimin e gaztë.

9.5.1.1. ÇIMENTIMI I NGURTË

Çimentimi i ngurtë (çimentimi në mjedis të ngurtë) realizohet duke i vendosur detalet në një kuti metalike së bashku me karbonizatorin dhe, të mbyllura hermetikisht, nxehen deri në temperaturën mbi A3, mbahen për një kohë në këtë temperaturë, pastaj ftohen dhe kalojnë në procesin e kalitjes. Rëndësi ka edhe përbërja e thëngjillit, i cili duhet të jetë 25-30% i pastër, i papërdorur dhe 70-75% i përdorur; BaCo3 nuk duhet më shumë se 5-7%, sepse ndikimi i tij, në këtë rast, është i tillë që siguron thellësinë e nevojshme të çimentimit. Thëngjilldruri zakonisht duhet të jetë në formë kokrrash me përmasa 3,5-10mm. Ai duhet të jetë i thatë dhe të mos ketë mbi 5-6% lagështirë. Vendosja e detaleve në kuti së bashku me materialin çimentues bëhet me një rregull të caktuar (fig.9.32). Në fund të kutisë (1) hedhim një shtresë karbonizuesi (2) prej 20-30 mm, mbi të vendoset radha e parë e detaleve (3) me një largësi midis njëri-tjetrit prej 10-20mm, ndërsa nga muret e kutisë ato vendosen larg 15-25mm. Mbi këtë radhë detalesh hidhet një shtresë tjetër karbonizatori

me lartësi 10-20mm, pastaj vendoset radha e dytë e detaleve. Kështu vazhdohet derisa të mbushet kutia. Shtresa e sipërme e karbonizatorit duhet të jetë 20-30 mm. Pastaj vendoset kapaku (4) i cili mbyllet hermetikisht. Kapaku duhet të ketë jo më pak se tri vrima me diametër 8-10mm, ku futen tri thupra prej të njëjtit lloj çeliku (5) siç janë detalet që çimentohen. Këto thupra shërbejnë për të parë thellësinë e çimentimit dhe quhen kampionë. Sa më e lartë të jetë temperatura, aq më e madhe do të jetë lëvizja e atomeve dhe, aq më energjikisht do të zhvillohet shpërndarja. Në fakt, aftësi më të madhe për të tretur në vetvete karbon, ka faza Feγ (austeniti), prandaj çimentimi realizohet mbi A3, d.m.th. rreth 900-950oC. Duke rritur temperaturën dhe duke zgjatur kohën e

mbajtjes në temperaturë, rritet thellësia e çimentimit. Por, duke rritur temperaturën mbi 900-950oC, së bashku me shpejtësinë e çimentimit, do të kemi edhe rritje të kokrrizave të austenitit (Feγ), që nuk është e dëshirueshme.

Fig. 9.32. Vendosja e detaleve në kutinë për çimentim: 1-kutia; 2-

shtresa karbonizuese; 3-detali; 4-kapaku; 5-kamponi.


Kutia së bashku me detalet vendoset në furrë që ka temperaturën rreth 900-950oC (shiqo figurën 9.33); në këtë rast temperatura e furrës zbret pak. Në temperaturën 780-800oC, kutia skuqet plotësisht, që siguron çimentim më të njëtrajtshëm. Pastaj, duke e rritur temperaturën deri 900-950oC dhe duke e mbajtur për një kohë sipas trashësisë së shtresës çimentues, do të realizohet procesi. Normalisht për temperaturë 900-920oC mund të arrihet thellësi çimentimi prej 0,12-0,17mm/orë. Përfundimin e procesit e caktojmë me anën e 6 kampionëve. Për çdo një orë nxirret njëri prej tyre dhe kontrollohet trashësia e shtresës së çimentuar. Pas mbarimit të procesit të çimentimit kutiat nxirren nga furra dhe ftohen në ajër.

Fig.9.33. Vendosja dhe nxjerrja nga furra e kutisë me detale që çimentohen

9.5.1.2. ÇIMENTIMI I LËNGËT

Çimentimi i lëngët (çimentimi në mjedis të lëngët) bëhet në banjë kripërash me përmbajtje përkatëse. Ngopja e sipërfaqes me karbon në mjedis të lëngët është e përshtatshme për detale të vogla-imëta. Komponetët kryesorë të kripërave në banjë janë cianuri i natriumit ose i kaliumit (NaCl, KCN) Përbërja optimale e një mjedisi të lëngët është 10-12%NaCl; 80-82%Na2CO3; 6-8%SiC. Detalet e përgatitura për çimentim zhyten në banjë në shporta çeliku (detalet e imëta) ose të varura me litar (detalet e mëdha). Banja nxehet në temperaturë 850-920oC. Për shkak të temperaturave të larta, detalet para zhytjes duhet paranxehur në temperaturë 300-400oC.

9.5.1.3. ÇIMENTIMI I GAZTË

Çimentimi i gaztë (çimentimi në mjedis të gaztë) bëhet me nxehjen e detaleve në furra në të cilat rrymon ose është i pranishëm gazi aktiv i aftë që në temperaturë të çimentimit (95oC) të liroj karbonin në gjendje atomike. Për çimentim përdoret gazi natyror, propani, butani etj. Më së tepërmi përdoret gazi tokësor që përmban përqindje të lartë metani (CH4) dhe monoksid karboni (CO).

9.5.2. AZOTIMI

Azotim (nitrim) quhet procesi i ngopjes së sipërfaqes të detaleve prej çeliku me azot. Në bashkëveprim me hekurin, sikurse duket në diagramin e gjendjes Fe-N (hekur-azot), azoti formon nitroferritin si tretje e ngurtë e azotit në Feα, nitratin e hekurit të formës Fe4N (γ‘) me përmbajtje mesatare të azotit 5,7-6,1% dhe nitratin tjetër të formës Fe2-3N me përmbajtje të azotit 8,2-11,2%. Procesi i azotimit mund të përdoret për çdo lloj çeliku, mirëpo rezultate të mira arrihen vetëm nëse çeliqet që azotohen janë të lidhura me Al, Cr, Mo dhe elemente të tjera që formojnë nitrite të formave AlN, CrN, Cr2N, MoN, Mo2N, VN, V2N etj., të cilat japin një rritje fortësie të dukshme të shtresës sipërfaqësore të çelikut. Këto nitrite kanë fortësi më të madhe se nitriti i hekurit. Në varësi nga mjedisi në të cilin bëhet azotimi, dallojmë: azotimin e gaztë, azotimin e lëngët (azotimi i butë) dhe azotimin e ngurtë.

9.5.3. PROCESI I CIANIMIT

Cianimi është ngopja e menjëhershme e sipërfaqes së çelikut me karbon dhe me azot. Përdoret për të rritur qëndresën në fërkim si dhe fortësinë e sipërfaqes së detalit. Cianohen çeliqet me karbon, çeliqet e lidhur, si dhe çeliqet shpejtprerës. Procesi i cianimit mund të realizohet në mjedis të gaztë, të lëngët dhe të ngurtë. Karboni dhe azoti aktiv që formohet nga këto reaksione ngopin sipërfaqen e detalit me anë të difuzionit. Kur procesi i ngopjes realizohet në temperatura të larta (rreth 950oC - kur çeliku ka gjendjen zotëruese γ) atëherë zotëron procesi i çimentimit dhe shtresat azotuara janë me zhvillim shumë më të vogël. Nga kjo pikëpamje procesi quhet karboazotim (karbonitrim). Parametrat teknologjik merren nga procesi i çimentimit. Pas cianizimit në temperaturë të lartë, detalet duhet kalitur dhe duhet bërë riardhjen e ulët, me qëllim fitimi të fortësisë së shtresës sipërfaqësore 63-65 HRC. Në krahasim me çimentimin, procesi i cianizimit në temperaturë të lartë realizohet më shpejtë, me deformime më të vogla të detalit dhe fitohet fortësi më e madhe. Kur procesi i ngopjes bëhet në temperaturë 480-650oC, kur zotëron ngopja me azot, atëherë procesi quhet procesi i nitroçimentimit. Në këtë rast shtresa e çimentuar më aktivisht bëhet mbështetje për shtresën e azotuar sipërfaqësore. Si rezultat koha e nevojshme ulet, ndërsa rezultatet janë shumë më të pranueshmme. Cianizimi në temperaturë të ulët në krahasim me azotimin ka produktivitet më të lartë. Përdoret në çeliqet shpejtprerës dhe në çeliqet me shumë krom për vegla.


E metë kryesore e cianizimit është përdorimi i kripërave-cianureve të helmueshme, për çka procesi është mjaft i shtrenjtë.

9.5.4. SULFURIMI

Sulfurimi paraqet procesin e ngopjes së shtresës sipërfaqësore me sulfur, me karbon dhe me azot të çelikut ose derdhjeve (detaleve të derdhura). Procesi i sulfurimit zhvillohet në banjë kripërash me temperaturë 580-590oC për 3 orë. Përdoret për të rritur qëndrueshmërinë në fërkim të detaleve si dhe të disa instrumenteve të prodhuara prej çeliku shpejtprerës. Gjatë procesit të sulfurimit, në sipërfaqe formohet shtresa e parë e sulfidit të hekurit me mbeturina nitritesh dhe me grafit i cili ka fortësi të vogël. Shtresa e dytë është shtresë karboazotike me fortësi 1000-1300HV. Detalet prej çeliku që do të sulfurohen, së pari kaliten, pastaj kalojnë në riardhje në temperaturë 180-200oC, dhe në fund sulfurohen. Thellësia e shtresës së sulfuruar mund të jetë rreth 0,2-0,3 mm pas 2-3 orë pune.

9.5.5. METALIZIMI DIFUZIV - NGOPJA DIFUZIVE ME METALE

Ngopja e sipërfaqes së një metali me një metal tjetër quhet metalizim difuziv. Metalizimi me difuzion ka për qëllim rritjen e qëndueshmërisë në temperaturë të lartë, rezistencën ndaj acideve dhe rezistencën ndaj konsumit. Ky proces mund të realizohet në mjedis të lëngët, të gaztë dhe të ngurtë. Në praktikë më së tepërmi përdoren këto procese të ngopjes difuzive me metale: - alitrimi, - kromimi - silicimi etj.

9.5.5.1. ALITRIMI

Alitrimi është proces i ngopjes së sipërfaqes së detaleve me alumin. Me alitrim rritet rezistenca ndaj oksidimit në temperaturë 800-1000oC dhe rezistenca ndaj komponimeve të sulfurit në temperaturë 400-600oC. Si rezultat i nxehjes në temperaturë të lartë, sipërfaqja e detalit vishet me një cipë të hollë Al2O3 (oksid alumini) që e mbron atë nga oksidimi. Alitrimi realizohet në mjedis të gaztë, të lëngët dhe të ngurtë. Thellësia e përshtatshme e alitrimit është prej 0,2 deri 0,5 mm, dhe paraqet thellësinë deri te struktura bazë.

9.5.5.2. KROMIMI

Kromimi është proces i ngopjes difuzive të sipërfaqes së metalit me krom. Qëllim i kromimit është rritja e qëndrueshmërisë, fortësisë, qëndrueshmërisë në fërkim dhe qëndrueshmërisë në temperatura të larta. Për kromim përdoren të gjitha çeliqet, por më të

përshtatshme janë ata që përmbajnë 0,2-0,4%C, sepse fortësia e shtresës sipërfaqësore kryesisht varet nga përbërja e karbonit. Thellësia e kromimit paraqet trashësinë e materialit duke filluar nga sipërfaqja deri te shtresa që përmban 12%Cr. Çeliqet e kromuara u qëndrojnë temperaturave deri 800oC; prandaj ky proces përdoret më shumë për të përmirësuar qëndrueshmërinë e tyre, sidomos të valvolat e kompresorëve, matricat e tërheqjes në të ftohtë, bokolat e pompave etj. Por kromimi përdoret, gjithashtu edhe për zbukurime të prodhimeve artistike, ose të pajisjeve dhe orendive.

9.5.5.3. SILICIMI

Silicimi është proces i ngopjes së sipërfaqes me silic, me qëllim të rritjes së rezistencës ndaj oksidimit në ujë të ëmbël dhe të njelmtë. Shtresa e silicuar është shumë e rezistueshme ndaj konsumit, ka fortësi të madhe, por është e thyeshme (e egër). Thellësia e silicimit, zakonisht sillet prej 0,5 deri 1 mm.

9.5.5.4. BORIMI

Borimi (veshja me bor) është proces kimiko-termik që realizohet me difuzion të borit në sipërfaqen e detalit prej çeliku, duke e nxehur atë në mjedis e temperaturë të përshtatshme. Ajo siguron fortësi të madhe, qëndrueshmëri ndaj konsumit, ndaj oksidimit në temperatura të larta, kundër zjarrit etj. Në praktikë përdoren: procesi i borimit të ngurtë, të lëngët, elektrolitik dhe i gaztë. Përveç proceseve të përmendura të ngopjes difuzive të sipërfaqes, ekzistojnë edhe metoda të tjera të cilat përdoren në raste të posaçme. Në këto metoda bëjnë pjesë: berilimi, volframimi, vanadimi, nikelimi, zinktimi etj.

9.6. KALITJA SIPËRFAQËSORE

Me kalitje sipërfaqësore arrihet fortësi e madhe e sipërfaqes së detalit, e me këtë edhe rezistencë e madhe ndaj konsumit, ndërsa brendia mbetet e shtalbët dhe me qëndrueshmëri dinamike të madhe. Për dallim nga përpunimi kimiko-termik me të cilin mund të arrihet efekti i njëjtë, kalitja sipërfaqësore bëhet për një kohë shumë të shkurtër. Gjatë kalitjes sipërfaqësore, nxehja e detalit që kalitet bëhet në një shtresë shumë të hollë, në të cilën temperatura arrinë vlerën mbi Ac1, ndërsa brendia e cila nuk kalitet arrinë temperaturën nën temperaturë të transformimit Ac1. Në varësi të mënyrës së nxehjes gjatë kalitjes sipërfaqësore dallojmë: 1. Kalitja me flakë (fig.9.34) 2. Kalitja induktive (fig.9.35)dhe 3. Kalitja me zhytje.


Austenit

Flakëhedhësi

MartensitDrejtimi i lëvizjes

Uji

Fig.9.34. Kalitja sipërfaqësore me flakë Fig.9.35. Kalitja induktive

9.6.1. KALITJA SIPËRFAQËSORE ME FLAKË

Kalitja sipërfaqësore me flakë është metodë e përmirësimit të cilësisë së konstruksioneve ndërtimore, veglave dhe të detaleve makinerike të prodhuara nga çeliku ose hekuri i derdhur. Për dallim nga kalitja standarde, kjo kalitje është e kufizuar vetëm në një sipërfaqe të pjesërishme të detalit, e cila i nënshtrohet konsumit. Te kalitja me flakë, nxehja bëhet me flakë intensive nga flakëhedhësi. Burim nxehtësie te kalitja sipërfaqësore me flakë është flaka që fitohet me djegie të gazrave (acetileni, propani, butani, gazi nëntokësor etj) në prani të oksigjenit. Te nxehja me flakë, nxehtësia përcillet prej sipërfaqes së jashtme kah brendia e detalit. Cilësia e shtresës së kalitur varet nga disa faktorë, siç janë: - temperatura e flakës, - shpejtësia e zhvendosjes së flakëhedhësit ose e detalit, - largësia midis sipërfaqes që nxehet dhe flakëhedhësit, - largësia në mes flakëhedhësit dhe vrushkullit të mjedisit ftohës, - temperatura dhe shtypja e mjedisti për ftohje. Te kalitja sipërfaqësore me flakë dallojmë disa metoda, siç janë:

1. Kalitja e palëvizshme - stacionare, 2. Kalitja me lëvizje drejtvizore, 3. Kalitja me rrotullim, 4. Kalitja me rrotullim dhe me lëvizje drjtvizore - spirale drejtvizore 5. Kalitja me flakëhedhës special.

9.6.2. KALITJA E PALËVIZSHME - STACIONARE

Kalitja e palëvizshme - stacionare përdoret për të kalitur sipërfaqe të rrafshta (fig.9.36) ose të rrumbullakëta (fundet e valvolave, dhëmbët e dhëmbëzorëve të yllëzave, sipërfaqet e shinave etj.). Flakëhedhësi është i vendosur 12 mm mbi sipërfaqen e cila kalitet, dhe efektin maksimal e arrinë kur maja e konit të kaltër e kontakton sipërfaqen që nxehet. Flakëhedhësi ftohet me ujë ngase ai u nënshtrohet ngarkesave të mëdha të nxehtësisë për shak të nxehtësisë së rrezatimit të gazrave që digjen. Në afatshërbimin e këtyre flakëhedhësve ndikim të madh ka kaha e nxehjes. Sa më e shurtër që është koha e nxehjes aq më i gjatë do të jetë afatshërbimi.

Ftohja e detalit të nxehur me këtë metodë, zakonisht bëhet në banjë të posaçme. Shumë rrallë flakëhedhësi dhe spërkatësi punohen në një konstruksion.

Fig. 9.36. Kalitja e palëvizshme - stacionare.

Fig.9.37. Kalitja me lëvizje drejtvizore: 1-flakëhedhësi; 2-spërkatësi; 3-sipërfaqja e kalitur; 4-sipërfaqja e nxehur; 5-detali.

9.6.3. KALITJA ME LËVIZJE DREJTVIZORE

Kalitja me lëvizje drejtvizore (fig.9.37) bëhet në atë mënyrë që detali qëndron i palëvizshëm, ndërsa fakëhedhësi dhe spërkatësi (pajisja ftohëse me ujë) bëjnë lëvizje drejtvizore me shpejtësi të cilën e rregullojmë paraprakisht. Strëpikësi zakonisht gjendet pas flakëhedhësit dhe çdoherë e përcjellë atë.

Flakëhedhësi duhet t’i përshtatet edhe llojit të sipërfaqes që kalitet (e rrafshtë, e profiluar etj.). Gjerësia e flakës, gjithashtu duhet ti përshtatet sipërfaqes. Kur detali është shumë i gjerë, përdoren shumë flakëhedhës nxehjeje. Shpejtësia e lëvizjes drejtvizore varet nga trashësia e detalit. Për trashësi 10 mm, shpejtësia është 200 mm/min, kurse për trashësi 40 mm, shpejtësia bie në 100 mm/min. Për trashësi edhe më të mëdha shpejtësia mbetet e njëjtë. Te dhëmbëzorët që u nënshtrohen konsumit të madh, kalitja bëhet me lëvizje të flakëhedhësit prej poshtë-lart (prej rrënjës kah maja e dhëmbit). Për çdo modul dhe formë dhëmbi duhet punuar flakëhedhës të veçantë. Shpejtësia e lëvizjes së flakëhedhësit te kalitja e dhëmbëve të dhëmbëzorëve me modul 30 mm është prej 90 mm/min., kurse për modul 6 mm, shpejtësia rritet deri 200 mm/min. e më tepër. Afatshërbimi i flakëhedhësve për kalitje të dhëmbëzorëve me modul të vogël është shumë e shkurtër. Flakëhedhësit për kalitjen e rrënjës së dhëmbit me modul prej 16 mm e më tepër kanë afatshërbimi të kënaqshëm. Konstruksioni i flakëhedhësit duhet të jetë i tillë që në rrënjë të dhëmbit të sigurojë prurje maksimale të nxehtësisë, sepse këtu është përcjellja më e madhe e nxehtësisë në drejtim të brendisë së dhëmbëzorit. Për shkak të hapësirës së vogël, për modul më të vogël se 16 mm, nuk punohen flakëhedhës për kalitje me lëvizje drejtvizore.


9.6.4. KALITJA ME RROTULLIM

Te kalitja me rrotullim (fig. 9.38), detali i cili kalitet rrotullohet, kurse përreth tij qëndrojnë flakëhedhësit me shumë vrima që krijojnë një zonë të nxehtë të pandërprerë në formë mbështjellësi. Kjo metodë më së tepërmi përdoret për kalitje sipërfaqësore të detaleve cilindrike; si tuba, bokola, cilindra, dhëmbëzorë me modul deri 8mm etj. Me këtë metodë mund të kaliten edhe detalet ekscentrike. Numri i flakëhedhësve duhet të zgjedhet në bazë të diametrit të detalit, ndërsa gjerësia e tij duhet të jetë sa gjerësia e sipërfaqes që kalitet.

Fig.9.38. Kalitja me rrotullim.

Fig.9.39. Kalitja me rrotullim dhe lëvizje drejtvizore - spirale: 1-flakëhedhësi; 2-

spërkatësi; 3-sipërfaqja e nxehur; 4-sipërfaqja e kalitur; 5-detali.

9.6.5. KALITJA ME RROTULLIM DHE ME LËVIZJE DREJTVIZORE

Te kalitja sipërfaqësore me rrotullim dhe me lëvizje drejtvizore detalet rrotullohen rreth boshtit të tyre (horizontal ose vertikal), kurse flakëhedhësi së bashku me stërpikësin bëjnë lëvizje drejtvizore (fig.9.39.). Kur detali gjendet në pozitë vertikale, atëherë flakëhedhësi dhe stërpikësi lëvizin prej poshtë lart, ndërsa kur gjendet në pozitë horizontale, lëvizin prej njërit në tjetrin skaj të detalit. Kjo metodë përdoret për detale spirale dhe cilindrike, siç janë: akset, boshtet vidat pafund, dhëmbëzorët etj. Largësia e vrimës së flakëhedhësit nga sipërfaqja e detalit është afërsisht 8 deri 12 mm. Sa më i vogël që është diametri aq më saktë duhet përcaktuar largësinë e flakëhedhësit.

9.6.6. KALITJA ME FLAKËHEDHËS SPECIAL

Për detale të profiluara, të cilat kaliten në sipërfaqe duhet të kemi edhe flakëhedhës me profil përkatës. Rastet më karakteristike të kalitjes sipërfaqësore janë ato të kalitjes së dhëmbëzorëve. Kalitja sipërfaqësore e dhëmbëzorëve mund të bëhet në katër mënyra: 1. Kalitja e dy anëve të dhëmbit: me këtë metodë bëhet kalitja e dy anëve të një dhëmbi. 2. Kalitja anësore: te kjo metodë, flakëhedhësi vendoset në hapësirën mes dhëmbëve dhe i nxeh

njëkohësisht dy anë të kundërta të dy dhëmbëve (nga një anë të çdo dhëmbi).

3. Kalitja e anëve dhe e rrënjës: flakëhedhësi është i vendosur në mes dy dhëmbëve dhe i nxeh dy anë të kundërta të dy dhëmbëve dhe rrënjën e dhëmbit e cila i bashkon ato dy anë. Tri metodat e përmendura përdoren për kalitje induktive dhe me flakë.

4. Kalitja e përnjëhershme e të gjithë dhëmbëve së bashku me rrënjë (fig.9.40).

Fig. 9.40. Kalitja sipërfaqësore e anëve të

dhëmbit dhe rrënjës.

9.7. KALITJA INDUKTIVE

Te kalitja sipërfaqësore induktive nxehja bëhet me rrymë induktive. Kjo kalitje (nëse është e mundshme) është shumë efektive dhe praktike për shkak se realizimi është i lehtë, rregullimi i temperaturës i thjeshtë dhe ka shkallë të lartë shfrytëzimi. Për kalitjen e detaleve të mëdha përdoren gjeneratorë me fuqi 50 deri 500kW dhe frekuencë të rrymës 20 deri 10000Hz. Për frekuenca më të vogla fitohet thellësi më e madhe e shtresës së kalitur. Për detale të vogla, të holla dhe të ndërlikuara përdoren drejtues elektronik me frekuenca 50000 deri 2 milion Hz. Për frekuenca shumë të mëdha detali mund të kalitet shumë cekët, p.sh. në thellësi 0,2 deri 0,3 mm. Thellësia e shtresës së kalitur me frekuencë të lartë arrinë 0,3 deri 1 mm, ndërsa për frekuencë të ulët 1 deri 4 mm. Parimi i kalitjes është i ngjashëm më kalitjen me flakë. Për kalitje induktive përdoren çeliqet konstruktivë të njëjtë me ata për kalitje me flakë. Për çeliqe për vegla kjo mënyrë nuk përdoret. Pajisjet për kalitje induktive janë mjaft të shtrenjëta, prandaj arsyeshmëria ekonomike e përdorimit të tyre është për kalitje në seri të mëdha.

Arsyet kryesore të përdorimit të nxehjes induktive (kalitjes induktive) janë:

- cilësia e lartë e përpunimit termik, - koha e shkurtër e përpunimit (0,5-2 sekonda), - nuk bëhet çkarbonizimi, - nuk bëhet rritja e kokrrizave, - thellësia e kalitjes mund të caktohet me saktësi të madhe, - nuk bëhet deformimi i detalit të kalitur, - mundësia e kalitjes lokale (kalitja e një zone të caktuar), - çmimi i ulët, - mundësia e automatizimit të procesit etj.


Largësia në mes induktorit dhe detalit për shkak të shfrytëzimit sa më të mirë të induktorit duhet të jetë optimale. Në figurën 9.41 janë treguar disa forma të induktorëve me dredha, kurse në figurën 9.42 zgjidhjet konstruktive të induktorëve në varësi nga detali që kalitet.

Fig. 9.41. Format e disa induktorëve me dredha.

a. b. c.

ç. d. dh.

e. ë. f.

Fig. 9.42.. Zgjidhjet konstruktive të induktorëve në varësi nga detali që kalitet: a-gjysmësfera; b-thika; c-çekani; ç-bokola; d-udhëzuesja; dh-koni i brendshëm; e-gunga; ë-kalitja

e përnjëhershme e disa dhëmbëzorëve; f-foleja e kushinetës së boshtit brrylor.

Pas nxehjes induktive është e domosdoshme ftohja e shpejtë e zonës së nxehur. Për këtë shkak edhe pajisjet për ftohje gjenden afër induktorit ose vetë induktori mund të jetë spërkatës. Ftohja e detalit të nxehur mund të bëhet edhe me zhytje në banjë me tretje ftohjeje. Gjithashtu, ftohja mund të jetë e kombinuar me spërkatje dhe zhytje. Si mjet ftohjeje mund të përdoret uji, përzierja e ujit dhe emulsioneve, vaji dhe ajri. Zgjedhja e mjetit ftohës varet nga shpejtësia e dëshiruar e ftohjes.

9.7.1. LLOJET E KALITJES INDUKTIVE

Metodat më të shpeshta të cilat përdoren te kalitja induktive janë: - Kalitja induktive e pandërprerë - Kalitja induktive me zhvendosje - Kalitja induktive me rrotullim - Kalitja induktive me rrotullim dhe zhvendosje.

9.7.1.1. KALITJA INDUKTIVE E PALËVIZSHME - STACIONARE

Induktori dhe detali qëndrojnë të palëvishëm derisa të bëhet nxehja e plotë. Me rregullimin e kohës së nxehjes, rregullohet edhe temperatura e austenitizimit. Pas arritjes së temperaturës përkatëse, detali ftohet me spërkatje ose me zhytje në banjë për ftohje. Kjo metodë ka gjetë përdorim të madh në kalitjen sipërfaqësore të detaleve me konfiguracion të ndërlikuar (fig. 9.43.)

Fig. 9.43. Kalitja e palëvizshme-

stacionare. Fig.9.44. Kalitja induktive me lëvizje

drejtvizore.

9.7.1.2. KALITJA INDUKTIVE ME LËVIZJE DREJTVIZORE

Te kjo kalitje, induktori i cili e mbulon një pjesë të sipërfaqes që kalitet, bën lëvizje drejtvizore. Gjerësia e zonës së nxehur përcaktohet me gjerësinë e induktorit. Kalitja në thellësi të vogël mund të realizohet me përdorimin e induktorëve të ngushtë, të cilët punojnë me ngarkesa të mëdha të nxehtësisë dhe me shpejtësi të madhe të lëvizjes drejtvizore (zhvendosjes). Shpejtësia e zhvendosjes është prej 2 deri 50 mm/s. Metoda është e përshtatshme për kalitje të detaleve të gjata dhe të drejta; udhëzueset, levat e dhëmbëzuara, profilet etj. (fig. 9.44).


9.7.1.3. KALITJA INDUKTIVE ME RROTULLIM

Te kalitja induktive me rrotullim dallojmë dy mundësi të punës. Detali mund të rrotullohet me shpejtësi të madhe derisa të arrihet temperatura e dëshiruar, e pastaj bëhet ftohja. Në këtë rast induktori e mbulon tërë sipërfaqen e detalit (fig. 9.45a). Sipërfaqja e detaleve me përmasa të mëdha mund të nxehet gradualisht, me induktor që mbulon vetëm një pjesë të sipërfaqes. Zona e kalitur gjendet menjëherë pas zonës së nxehur. Kalitja bëhet me një rrotullim, ku në fillim dhe në mbarim të zonës së kalitur ekziston një zonë me fortësi të zvogëluar (fig. 9.45b).

9.7.1.4. KALITJA INDUKTIVE ME RROTULLIM DHE ZHVENDOSJE

Detali i cili kalitet, njëkohësisht bën lëvizje drejtëvizore (zhvendoset) dhe rrotullohet me shpejtësi 100 deri 500o/min (fig. 9.46). Në këtë mënyrë arrihet zonë e njëtrajtshme e kalitur. Kjo metodë përdoret për kalitjen e detaleve të gjatëa cilindrike dhe simetrike siç janë: boshtet, rulat, tytat e armëve etj.

a. b.

Fig. 9.45. Metodat e kalitjes induktive

me rrotullim. Fig. 9.46. Kalitja induktive me rrotullim dhe zhvendosje.

9.7.1.5. KALITJA INDUKTIVE E DHËMBËZORËVE

Për kaltitje të dhëmbëzorëve përdoren metoda speciale dhe zgjidhje të veçanta konstruktive. Kryesisht dallojmë tri metoda: Kalitja e të gjithë dhëmbëve përnjëherë (fig. 9.47a) Kalitja nga një dhëmb (fig. 9.47b) Kalitja në mes dhëmbëve (fig. 9.47c). Kalitja e të gjithë dhëmbëve përnjëherë është metoda më e vjetër e kalitjes së dhëmbëzorëve. Sasia e nxehtësisë varet nga sipërfaqja e dhëmbit dhe ajo rritet me rritjen e përnasave të dhëmbëzorit. Në këtë mënyrë mund të bëhet kalitja me zhvendosje e dhëmbëzorëve. Në këtë rast duhet që dhëmbëzorët të jenë të njëjtë dhe të vendosen njëri mbi tjetrin. Në mes tyre duhet të vendoset llamarinë bakri ose alumin në mënyrë që mos të vie deri te ngjitja e profileve të dhëmbëve. Ftohja bëhet me spërkatje nga spërkatësi i cili ndodhet pas induktorit ose me zhytje në banjë ftohëse. Kjo metodë me sukses përdoret për kalitjen e dhëmbëzorëve me modul të vogël.

a. b. c.

Fig. 9.47. Metodat e kalitjes induktive të dhëmbëzorëve: a- kalitja e të gjithë dhëmbëve përnjëherë; b-kalitja nga një dhëmb; c- kalitja në mes dhëmbëve.

Kalitja nga një dhëmb, mundëson vetëm kalitjen e dhëmbit e jo edhe të rrënjës, prandaj kjo metodë përdoret për kalitjen e dhëmbëzorëve që duhet të jenë të rezistueshëm ndaj konsumit dhe nuk punojnë me ngarkesa të mëdha dinamike. Dhëmbëzorët që kaliten me këtë metodë duhet të kenë modul më të madh se 5, sepse për modul më të vogël mund të vjen deri te riardhja e dhembëve të kalitur më parë. Kalitja në mes dhëmbëve përdoret për kalitjen e sipërfaqeve ne mes dhëmbëve, kurse maja e dhëmbit mbetet e pakalitur. Maja e pakalitur (e butë) nuk ka ndonjë ndikim në sjelljen e dhëmbëzorit gjatë punës. Gjatë zgjedhjes konstruktive të induktorit, duhet pasur kujdes që të mos vie deri te tejnxehja e anëve të dhëmbëve. Kjo arrihet me zvogëlim sa më të madh të mundshëm të largësisë së induktorit nga rrënja e dhëmbit.

9.6. PËRFORCIMI I SIPËRFAQEVE ME METODA MEKANIKE Përforcimi (rritja e fortësisë) me përpunim me deformim i shtresave të holla sipërfaqësore të detaleve të çelikut vjen si rezultat i ndryshimit të shkallës së deformimit duke filluar kah brendia në drejtim të sipërfaqes. Metodat të cilat përdoren për përforcim sipërfaqësor janë: - goditja me sfera të vogla dhe - cilindrimi Përforcimi me goditje të sferave. Kjo bëhet me goditjen e vrushkullit të sferave të vogla të çelikut (saçma) mbi sipërfaqen e detalit. Për shkak të goditjeve të sferave mbi sipërfaqe, do të ndodhë deformimi plastik i cili e forcon sipërfaqen. Për shkak të deformimeve plastike do të shfaqen e sforcime në material (fig.9.48).


Fig.9.48. Sforcimet në materialin e goditur me sfera

Përforcimi i çelikut e rritë rezistencën e çelikut ndaj konsumit, dhe e rritë afatin e shërbimit të detaleve makinerike. Kjo metodë është e përshtatshme për përforcim sipërfaqësor të detaleve të farkëtuara si dhe atyre të përpunuara termikisht. Gjithashtu mund të përforcohen sipërfaqet e detaleve me formë të ndërlikuar. Në shkallën e përforcimit dhe në cilësinë (kualitetin) e sipërfaqes së goditur me sfera ndikon: madhësia dhe shpejtësia e goditjes së sferave, kohëzgjata e goditjeve, këndi i tufës së sferave kundrejtë sipërfaqes së detalit, etj. Cilindrimi. Kjo metodë është e ngjashme me metodën e mëparshme, por mund të përdoret vetëm për sipërfaqe të rrafshta ose simetrike. Ky proces zhvillohet me veprim të cilindrave që e ngjeshin materialin dhe njëkohësisht e bëjnë përforcimin e sipërfaqeve.

9.8. RIARDHJA Riardhja (çlodhja, lëshimi) duhet bërë menjëherë pas kalitjes ose për kohë sa më të shkurtër pas kalitjes. Riardhja është e domosdoshme dhe drejtpërdrejt i takon kalitjes. Për këtë arsye në disa literatura (p.sh. gjermane) kalitja dhe riardhja trajtohen si një operacion i përpunimit termik. Riardhja paraqet nxehjen e çelikut të kalitur (menjëherë pas kalitjes) në temperaturë të riardhjes e cila çdoherë është nën temperaturën e shndërrimit Ac1. Pas qëndrimit për një kohë të caktuar në temperaturën e riardhjes bëhet ftohja deri në temperaturën normale. Varësisht nga afinititeti i çelikut për thyeshmëri (egërsi) gjatë riardhjes ftohja nga temperatura e riardhjes mund të jetë e shpejtë ose e ngadalshme. Karakteristikë e këtij procesi është se nuk bëhet kurrfarë shndërrimi struktural por vetëm zvogëlim (çlirim) i sforcimeve të brendshme të cilat shfaqen gjatë kalitjes. Çeliku i kalitur - me strukturë martensite praktikisht është i papërdorshëm për vegla dhe për detale të ndryshme konstruktive sepse ka fortësi shumë të madhe, thyeshmëri dhe sforcime të brendshme. Për këtë arsye me anë të riardhjes, çelikut të kalitur ia zvogëlojmë fortësinë dhe sforcimet e brendshme kurse ia rrisim shtalbësinë. Kjo arrihet me nxehje të çelikut në temperaturë të caktuar në të cilën struktura jostabile e kalitjes me anë të difuzionit, kalon në strukturë stabile të çelikut të riardhur. Difuzioni, e me këtë edhe ndryshimi i vetive të çelikut varet nga temperatura e riardhjes dhe koha e riardhjes. Njëkohësisht me zvogëlimin e fortësisë zvogëlohet edhe qëndrueshmëria në tërheqje dhe kufiri i rrjedhshmërisë, kurse rritet shtalbësia, zgjatimi dhe kontraksioni. Ndryshimet më të mëdha janë për temperatura të larta të riardhjes. Efekti i riardhjes në temperatura të larta afër temperaturës Ac1 është i përafërt me efektin e pjekjes.

Varësia e temperaturës dhe kohës për procesin e kalitjes dhe riardhjes është treguar në figurën 9.49 dhe 9.50.

Fig. 9.49. Regjimi i kalitjes së zakonshme dhe i

riadhjes.

Fig. 9.50. Paraqitja skematike e kalitjes së zakonshme dhei riardhjes në krahasimme diagramin

TTT.

9.8.1. METODAT E RIARDHJES

Sipas temperaturës së riardhjes dallojmë tri lloje të riardhjes (fig. 9.51): - Riardhje e ulët, - Riardhje e mesme dhe - Riardhje e lartë.

9.8.1.1. RIARDHJA E ULËT

Riardhja e ulët bëhet në çeliqet për vegla pas procesit të çimentimit dhe në të gjitha rastet kur kërkohet që fortësia të mbetet e madhe; 58 deri 60 HRC e më tepër. Kjo riardhje bëhet edhe në rastet kur detalet apo veglat duhet të jenë të rezistueshme ndaj konsumit. Temperatura e nxehjes te riardhja e ulët është prej 150 deri 300oC. Struktura bazë përbëhet nga martensiti i riardhur (çlodhur). Më së shpeshti përdoren temperaturat e nxehjes deri në 200oC, sepse shumë çeliqe pas nxehjes në 300oC kalojnë në intervalin e temperaturave kritike të thyeshmërisë së çelikut. Riardhja e ulët përdoret për instrumente dhe vegla matëse e prerëse. Te shumë vegla dhe detale të ndryshme riardhja bëhet me “zierje” në ujë të valë, vaj të nxehtë ose në ndonjë mjedis tjetër. Zierja në ujë të valë ose në vaj bëhet për kohë relativisht të gjatë.

9.8.1.2. RIARDHJA E MESME

Te riardhja e mesme detalet nxehen në intervalin e temperaturave prej 350 drei 500oC. Detalet arrijnë fortësi 40 deri 50 HRC, si dhe shtalbësi mjaft të madhe, prandaj edhe janë të rezistueshëm ndaj goditjeve. Struktura e fituar është trostit. Ky interval i temperaturave më së paku përdoret ngase shumica e çeliqeve në këtë interval kanë afinitet (prirje) të madh për thyerje. Temperaturat e tilla më së shpeshti përdoren për përpunim termik të sustave.


Fig. 9.51. Metodat e riardhjes.

9.8.1.3. RIARDHJA E LARTË

Intervali i riardhjes së lartë më së tepërmi përdoret në ciklin e përmirësimit të çeliqeve konstruktivë, si dhe të disa çeliqeve për vegla shumë të lidhur (çeliqet për vegla për punë në të nxehtë, çeliqet shpejtprerës). Për përmirësim më së tepërmi përdoren temperaturat e riardhjes prej 520 deri 680oC. Në të shumtën e rasteve fitohet strukturë sorbiti. Plotësisht mënjanohen sforcimet e brendshme. Qëndrueshmëria dhe fortësia zvogëlohen por ato janë më të mëdha se ato të gjendjes së pjekur dhe të normalizuar. Çeliku i riardhur ka plasticitet dhe shtalbësi të mirë si dhe është i rezistueshëm në ngarkesa dinamike dhe në goditje. Riardhja e mesme dhe e lartë, zakonisht bëhen në furra. Në përpunimin termik modern gjithnjë e më tepër përdoret riardhja në banjë kripërash që mundësojnë saktësi të lartë të procesit të përpunimit termik. Banjat për riardhje mund të ndahen në tri grupe. Deri në 250oC mund të përdoren vajrat me pikë të ndezjes sa më të lartë (këta paraqesin vajrat speciale për riardhje). Në temperatura më të larta; 180 deri 500oC nitratet dhe nitritet alkalike, kurse mbi 500oC banjat që kanë përzierje të klorideve dhe karbonateve. Shtesa e cianurit të natriumit mundëson që njëkohësisht të bëhet edhe nitrimi i sipërfaqes (ngopja e sipërfaqes me azot). Zgjedhja e temperaturës së riardhjes bëhet në varësi nga lloji i çelikut, përdorimi dhe ngarkesat që duhet t’i bartë gjatë punës. Kryesisht përdoren këto intervale temperaturash të riardhjes (tab. 9.1): Tab. 9.1. Temperaturat e riardhjes varësisht nga lloji i çelikut.

Lloji i çelikut Intervali i temperaturës (oC)

Çeliku për çimentim 140-200 Çeliku për vegla që punojnë në gjendje të ftohtë 100-300 Çeliku për përmirësim 530-680 Çeliku për përmirësim në raste të veçanta prej 350 e më tepër Çeliku shpejtprerës 550-580 Çeliku për vegla që punojnë në gjendje të nxehtë 400-700

9.8.1.4. NXEHJA DHE MBAJTJA NË TEMPERATURËN E RIARDHJES

Rëndësi të veçantë në praktikën e riardhjes, krahas regjimit të kalitjes dhe zgjedhjes së temperaturës së riardhjes ka shpejtësia e nxehjes, koha e mbajtjes në temperaturë dhe ftohja. Kohëgjatja e riardhjes ka ndikim vendimtar në zhvillimin e procesit të riardhjes. Koha e mbajtjes në temperaturën e riardhjes pas barazimit të temperaturës në tërë seksionin e detalit, varet nga lloji i çelikut, forma dhe përmasat e detalit. Çeliku, në temperaturë të riardhjes, rëndom mbahet 1 deri 3 orë. Riardhja e instrumenteve matëse dhe veglave të tjera speciale që duhet të kenë stabilitet të formës dhe përmasave zgjatë deri në 24 orë. Për të siguruar riardhje të suksesshme duhet që nxehja në temperaturë të riardhjes të jetë e ngadalshme dhe e njëtrajtshme përgjatë tërë seksionit të detalit dhe duhet bërë menjëherë pas kalitjes.

9.8.1.5. FTOHJA E ÇELIKUT GJATË RIARDHJES

Ftohja nga temperatura e riardhjes për shumë çeliqe luan rolin kryesor në karakteristikat e çelikut dhe në sjelljen e detaleve gjatë punës. Përbërja e elementeve lidhëse në çelik ka ndikim të madh edhe në mënyrën e ftohjes pas riardhjes. Kështu, nëse nga temperatura e riardhjes, çeliqet me krom dhe mangan, por që nuk kanë molibden ose volfram, ftohen ngadal në të shumtën e rasteve bëhen të thyeshëm, d.m.th. kanë shtalbësi të vogël. Për këtë arsye preferohet që këta çeliqe të ftohen shpejtë (në ujë, ose së paku në vaj). Nëse nuk ekziston rreziku për thyeshmëri gjatë riardhjes, preferohet që nga temperatura e riardhjes ftohja të bëhet ngadal.


Hyrje

Qysh se u krijua njeriu, filloi edhe lindja e motodave të përpunimit të materialeve për t'i

shndërruar ato në vegla e pajisje gjithnjë në shërbim të nevojave jetësore; prandaj ekzistojnë shumë metoda për-punimi që mund t'i sistemojmë përafërsisht sipas karakteristikave të tyre të përbashkëta. Kështu do të kemi:

1. përpunimi me derdhje (fonderia), 2. përpunimi me deformim plastik, 3. përpunimi mekanik (me prerje).

Në vijim do të tregohen shkurtimisht disa nga metodat më të rëndësishme që përfshihen në grupet 1, 2 dhe 3. Themi shkurtirnisht sepse ato gjerësisht do të shqyrtohen në fushat përkatëse në kuadrin e lëndëve të viteve të mëvonshme të studimeve në Fakultetin e Inxhinierisë Mekanike.

Derdhja është proces teknologjik gjatë të cilit mund të fitohen pjesët (detalet endryshme) duke bërë derdhjen e metalit të shkrirë në formë (kallëpe) përkatëse të punuara në rërë e cila është e qëndrueshmë ndaj temperaturave ose në forma (kallëpe) të tjera metalike, ku metali i shkrirë ngurtësohet. Kështu do të punohen pjesët të cilat nuk mund të punohen me metodat e tjera të përpunimit, si p.sh. detalet me konfiguracione të ndërlikuara gjeometrike, detale me dimensione të mëdha ose detale me shumë mure anësore. Në anën tjetër nëse punohen me metodat e tjera të përpunimit, p.sh. me farkëtim, frezim ose deformim, do të duhej një energji e madhe për punë dhe një kohë shumë e gjatë, ashtu që metodat e tilla të përpunimit do të bëheshin shumë të shtrenjëta. Përparësia tjetër e përpunimit me derdhje është mundësia e punimit të detaleve makinerike me strukturë homogjene dhe me sforcime të brendshmetë vogla. Për arritjen e formës së kërkuar të detalit (pjesës), metali i shkrirë derdhet në formën (kallëpin) e punuar në rërën e rezistueshme ndaj veprimit të temperaturës, paraprakisht të punuar me ndihmën e modelit (zakonisht prej druri) forma e të cilit duhet të jetë e njëjtë me formën e pjesës që derdhet, kështu fitojmë vëllimin e pjesës që derdhet në zbrazëtirën e rërës. Metali i shkrirë përgatitet në furrat përkatëse për shkrirje. Kur metali i derdhur në formë ngurtësohet, atëherë ai nxirret nga rëra ose forma. Pjesa (detali) i prodhuar quhet copë e derdhur ose detal i derdhur.

Metodat kryesore të përpunimit me derdhje janë:

• Derdhja në forma në rërë • Derdhja guaskore • Derdhja me model të shkrishëm • Derdhja me model nga gjipsi • Derdhja e saktë e shumë detaleve përnjëherë • Derdhja në kallëpe metalike – kokile • Derdhja me presion • Derdhja centrifugale

10.1.1 DERDHJA NË FORMA NË RËRË (KALLËPI ME RËRË)

Me anën e derdhjes së metalit të shkrirë në forma të përgatitura sipas detajeve që kërkohen, fitojmë detaje të ndryshme. Më parë përgatiten modelet që kanë konfiguracionin e detajeve por me përmasa të jashme më të mëdha dhe të brendshme më të vogla, me të cilat merren parasysh shtesat për përpunim të mëtutjeshëm mekanik, si dhe ndikimi i procesit të kristalizimit (kalimi nga gjendja e lëngët në atë të ngurtë). Modeli i tillë zhytet në ambiente plastike ku mbetet gjurma që e quajmë formë, e cila pastaj mbushet me material të shkrirë. Forma krijohet brenda një kornize metalike ose druri të cilin e quajmë kallëp ose kasë. Dheu i lidhur me rërë kuarcore zakonisht përderet si material formues.

Në përgjithësi, procesi teknologjik i derdhjes zhvillohet në disa faza:

- Përgatitet modeli që ndahet në aq pjesë sa mund të bëhet e mundshme shkëputja e tij nga materiali (formues). Në figurën 10.1.1. është treguar detali, modeli i të cilit është i ndarë në dy pjesë. Modelet përgatiten zakonisht prej druri, mirëpo për prodhim në seri të mëdha, përdoren edhe modele metalike nga lidhjet e metaleve me ngjyra ose kombinimet e drurit me metal.

Përgatitjet materiale formues ose plastik (60% rërë kuarcore me 35% argjilë dhe 3-5% qymyr druri pluhur). Rëra kuarcore bënë që forma t'i qëndrojë temperaturave të larta, kurse argjila i lidhë këtë me qymyrin e drurit i cili krijon një pcrozitet të konsiderueshëm. Përdoret edhe leshi i xhamit ose i ndonjë materiali tjetër si material lidhës bashkë me argjilën.

Detali i cili duhet të fitohet me derdhje Modeli

Fig.10.1.1. Detali dhe modeli

1100.. MMEETTOODDAATT EE PPËËRRPPUUNNIIMMIITT TTËË MMAATTEERRIIAALLEEVVEE

1100..11.. PPËËRRPPUUNNIIMMII MMEE DDEERRDDHHJJEE


- Bëhet formimi në kasë duke e vendosur modelin në mesin e kacës e duke e pluhurosur me

grafit dhe pastaj duke e hedhur dhe ngjeshur materialin formues. Në njërin krah të modelit vendoset një shufër metalike që e përbën kanalin kryesor të

rrjedhës së metalit të shkrirë. Në fazën e katërt hiqet modeli nga forma duke i hapur kaca, duke e prerë kanalin e rrjedhës

dhe hinkën dhe duke mbyllur prapë kasën. - Hidhet materiali i shkrirë përmes kanalit rrjedhës (faza e pestë). Ky kanal ka rëndësi të

madhe për cilësinë e produktit të gatshëm, kështu që bashkë me disa pjesë të tjera e përbëjnë sistemin e ushqimit të formës me material të shkrirë (shih fig. 10.1.2).

Fig. 10.1. 2. Derdhja e metalit të shkrirë në kallëp: A-modeli; B-kallëpi në rërë; C-derdhja e metalit të shkrirë; D-detali i derdhur

10.1.1.1 OPERACIONET GJATË KALLËPIMIT NË RËRË Operacioni më i thjeshtë i kallëpimit është ai për pjesët të cilat nuk kanë vrima dhe

mbështetës për bërthamë, ku sipërfaqja më e madhe e detalit përputhet me rrafshin e mbështetjes, përkatësisht rrafshin që e ndanë kallëpin në dy pjesë.

Shpesh rrafshi i ndarjes së detalit i cili punohet me derdhje ndodhet në mes. Në këtë rast për të bërë tërheqjen sa më të lehtë të modelit nga rëra, modeli punohet më së paku në dy pjesë të cilat lehtë mund të bashkohen (ngjiten).

Në vazhdim do të tregojmë parimin e kallëpimit të një detali, modeli i të cilit përbëhet nga dy gjysmëmodele simetrike. Këto gjysmëmodele bashkohen mes veti me ndihmën e dy kunjave centrues të cilët ndodhen në rrafshin e modelit. Ecuria e kallëpimit është treguar në tabelën 10.1.

Tab.10.1.Ecuria e kallëpimit

Detali i cili duhet të punohet dhe modeli për

përgatitjen e formës

1 Në tavolinë vendoset gjysma e parë e modelit, e pastaj kallëpuesi i rrotulluar për 180O

1

2 Në model hudhet pluhur izolues, e pastaj modeli mbulohet me rërë për model e cila ngjeshet

2

3

Pasi që modeli është mbuluar mirë me rërë për model, kallëpuesi mbushet me rërë plotësuese për kallëpim. Rëra ngjeshet dhe rrafshohet mirë. Me shpues (gjilpërë) bëhet shpimi i disa vrimave – kanaleve për dalje të gazrave që lirohen nga masa e lëngët gjatë operacionit të derdhjes

3

4 Kallëpuesi rrotullohet për 180O

4

5 Vendoset edhe gjysma tjetër e modelit dhe vendoset kallëpuesi tjetër

5


Tab.10.1. Vazhdim

6 Mbi model hudhet rërë për model. Në rërë vendosen shtyllat konike të cilat shërbejnë për punimin e ushqyesëve dhe derdhësve.

6

7 Hudhet rëra për mbushje të kallëpit dhe ngjeshet mirë

7

8

Me kujdes kallëpuesit ndahen njëri nga tjetri si dhe bëhet nxjerrja e shtyllave konike duke bërë goditje të lehta me çekan. Për lehtësim të nxjerrjes së modelit, në të mund të vendoset ndonjë gozhdë.

8

9

Duke e goditur gozhdën e modelit shkaktohen lëkundje të vogla të cilat e lirojnë modelin dhe e lehtësojnë nxjerrjen e tij nga rëra.

9

10

Nxirret modeli nga kallëpuesi i epërm. Pas nxjerrjes së modelit nga rëra pason korrigjimi –përmirësimi i dëmtimeve eventuale të shkaktuara gjatë nxjerrjes së modeli.

10

11 Pason rregullimi i sistemit të derdhjes ashtu që masa e shkrirë të mos bie drejtpërdrejt në kallëp.

11

12

Mbi sipërfaqet e të dy gjysmëkallëpeve hudhet pluhur grafiti me çka pengohet ngjitja e rërës për sipërfaqen e detalit të derdhur. Prap bashkohen kallëpuesit njëri mbi tjetrin. Kallëpi është i gatshëm për derdhje.

12

10.1.2 DERDHJA ME MODEL TË SHKRISHËM

Modeli i cili përdoret për këtë proces punohet nga polistireni (PS). Polistireni fitohet nga stiroli monomer, sipas metodave të ndryshme të polimerizimit, bënë pjesë në polistireni më të vjetra. Si rrjedhim i strukturës së tij amorfe, materia artificiale pa ngjyrë është e çelët (qartë) si qelqi me një shkëlqim brilant të sipërfaqes. Ai mund të jetë i ngjyrosur me të gjitha ngjyrat. Pasi që në gjendje të shkrirë ka aftësi të mire për derdhje, PS është një material i mire për derdhje me spërkatje dhe me këtë metodë përpunohen shumë artikuj të konsumit të gjerë (p.sh. format për ambalazhimin - paketimin e pajisjeve elektronike).

Ne format me modele polistireni modeli lihet brenda në formë dhe gjatë derdhjes polistireni digjet duke i lënë vendin metalit te lëngshëm. Modeli i shkrishëm fitohet me derdhje të polistireni në kokile prej lidhjesh të forta (zakonisht të aluminit). Kokila ngrohet me avuj uji. Për shkak të temperaturës, polistireni zgjerohet (ekspandon) dhe e mbushë tërë hapësirën e formës duke e marrë formën e saj. Konfiguracioni i modelit është i njëjtë me atë te detalit të derdhur të kërkuar (pra si model shërben detali i derdhur prej polistireni e me këtë metode nuk përdoren zemrat). Më pas modeli nxirret nga kallëpi dhe përdoret për derdhje të metalit. Modeli lyhet me një pastë zjarrduruese. Në te pastaj ngjiten rrugët e derdhjes e depozitat. Gjatë formimit në të gjitha anët modeli vishet me përzierje vete ngurtësuese. Përzierja nuk duhet te jetë e nxehet sepse polistireni në 700C fillon të shkrij. Nuk ka nevojë që të bëhen plane ndarjeje. Modeli i punuar nga polistireni përmban rreth 95% flluska ajri dhe ai avullohet me rastin e derdhjes së masës së lëngët në të. Më pas bëhet derdhja e cila duhet të jetë e shpejtë sepse polistireni digjet menjëherë. Gazet e çliruara nga djegia e tij ushtrojnë njëfarë presioni mbi metalin gjatë derdhjes, duke i dhënë atij strukturë më të mirë. Nga praktika ka rezultuar se me këtë mënyrë giza ftohet më shpejtë se sa kur derdhet në forma të njoma, prandaj zakonisht në forma me modele polistireni prodhohen detale prej gize të bardhë. Avantazhi kryesoj i kësaj metode është se detalet dalin me kosto të ulët (nuk përdoren zemra plita formimi, kasa te posaçme etj), por përdorimi i kësaj mënyre formimi është akoma i kufizuar.

Ecuria e derdhjes është:

• Modeli zhytet në përzierje të argjilës (tretje zjarrduruese); kjo bëhet për të fituar një guasë – mbështjellës të fortë përreth modeli.

• Modeli i mbështjellë me guasë vendoset në enë dhe përreth tij mbushet rëra për ta mbajtur në pozitë të rregullt modelin;

• Metali i shkrirë derdhet nga lartë; • Modeli (materiali shkumor) shkrihet dhe avullohet duke i lëshuar vend metalit të

shkrirë për ta mbushë formën e guasës. • Pas ngurtësimit dhe ftohjes, shkatërrohet – thyhet guasa dhe nxirret detali i derdhur.

Ky proces është shumë i lirë dhe me të mund të punohen detale me cilësi të lartë të sipërfaqes dhe me konfiguracion të ndërlikuar. Në këtë rast nuk ka nevojë për punimin e kanaleve për mbushje, kanaleve për ajrosje etj.


Ky proces përdoret për përpunimin e boshteve me gunga të motorit me djegie të brendshme, bllokut të motorit nga alumini, etj.

Në figurën 10.1.3. është treguar derdhja me model të shkrishëm.

Fig.10.1.3. Derdhja me model të shkrishëm (modeli nga polistireni)

10.1.3. DERDHJA NË GUASA – SHELL MOLDING Derdhja në guasa (angl. Shell-molding) quhet edhe Metoda Kroning. Përparësitë e aplikimit

të model pllakave u cekën më lart. Aplikohet në prodhimtarinë serike të detaleve të derdhura. Te kjo metodë përdoren model pllakat për përpunimin e kallëpit. Metoda mbështetet në punimin e shtresës së hollë të përzierjes së rërës së kuarcit dhe

smollës që formësohet sipas modelit. Kjo shtresë pas ngurtësimit e formon guaskën zjarrduruese (kallëpin).

Ky proces është i shpejtë dhe ekonomik si dhe mjaft i përshtatshëm për metale të zeza dhe metale me ngjyrë. Ecuria e punës është treguar në tabelën 10.2.

Tab.10.2. Ecuria e Derdhjes në guasa

1

Punohet model pllaka me model i cili reprodukon gjysmën e formës së detalit të derdhur e cila dëshirohet të punohet. Nëse ka nevojë punohen edhe mbështetësit për bërthama.

1

2 Pllaka me model nxehet në temperaturë rreth 200OC.

2

3

Modeli më parë lyhet me parafinë ose emulsion me qëllim që të fitohet shtresa që e pamundëson ngjitjen, e pastaj model pllaka vendoset mbi njërën pjesë të kallëpit pjesërisht të mbushur me përzierje të rërës së kuarcit dhe smollës. Shtresa ngurtësohet për shkak të temperaturës.

3

4 Kallëpuesi rrotullohet së bashku me pllakën.

4

5 Përzierja bjen mbi model dhe e formon gackën me trashësi disa milimetra.

5

6

Smolla ngurtësohet në rrugë të polimerizimit. Me nxehje të mëtejme në furrë për pjekje në temperaturë rreth 400OC guaska bëhet e fortë, e ngurtë dhe e pashkrishme.

6

7 Guaska ndahet nga model pllaka. Në mënyrë të njëjtë punohet edhe pjesa tjetër.

7

8 Guaskat bashkohen me ndihmën e bulonave, pajisjeve shtrënguese ose ngjitësit dhe formohet kallëpi

8

9

Guaska vendoset në kallëpues dhe mbushet me rërë për mbushje me qëllim të daljes më të lehtë të gazrave.

Gjatë dhe pas derdhjes së metalit smolla digjet, kështu që rëra shpërbëhet dhe detali i derdhur shumë lehtë lirohet nga guaska.

9

Detali i fituar me derdhje Shell Molding ME 477


10.1.4. DERDHJA PRECIZE – MIKRODERDHJA

Derdhja precize ose derdhja me ndihmën e modeleve të shkrijshme përdoret për përfitimin e copave të imëta të derdhura me precizitet të lartë të përmasave dhe sipërfaqeve të pastërta. Detalet e derdhura që fitohen me këtë metodë zakonisht nuk kërkojnë përpunim të më tejshëm.

Modelet e shkrijshme bëhen prej përzierjes së parafinës dhe shtesave të tjera të cilat shkrihen dhe pastaj derdhen në kallëpe metalike. Në tabelën 10.3. është paraqitur ecuria e mikroderdhjes .

Tab.10.3. Ecuria e mikroderdhjes

1 Ndërtohet modeli primar nga tunxhi ose bronza për të punuar formën (kallëpin) për punimin e modelit

1

2 Mbi model derdhet lidhje metalike që ka temperaturë të ultë shkrirjeje (p.sh. ndonjë lidhje e kallajit).

2

3 Pas ngurtësimit fitohet kallëpi përkatësisht kokila.

3

4

Në kokilen e përgatitur injektohet dylli. Në vend të dyllit mund të përdoren edhe masat termoplastike

4

5 Hapet kokila dhe nxirret modeli nga dylli.

5

6 Modeli zhytet në ujë xhami dhe më pas mbështillet me shtresë zjarrduruese dhe bëhet pluhurosja me rërë kuarci

6

7

Kallëpimi bëhet në kutia nga çeliku antikorroziv të cilat mbushen me përzierje të materialeve zjarrduruese që përbëhen nga rëra e kuarcit dhe e materialeve lidhëse sintetike.

7

8 Kallëpi nxehet në temperaturë rreth 100OC. Pas nxehjes modeli shkrihet dhe dyllit rrjedh nëpër vrimën e poshtme.

8

9 Kallëpi është i gatshëm për derdhje.

9


10.1.5. DERDHJA E SAKTË E SHUMË DETALEVE PËRNJËHERË Angl. Investment casting (lost-wax process)

Kjo derdhje përdoret për përpunimin e detaleve me konfiguracion të ndërlikuar dhe që kërkojnë saktësi të lartë të përmasave. Për punimin e formave përdoret dylli ose lënda e ngjashme nga i cili punohen modelet që më pas montohen rreth një shtylle po ashtu nga dylli. Forma e kompletuar më pas zhytet (ose spërkatet) në material zjarrdurues dhe në llaç. Forma nxehet dhe nga ajo nxirret masa e dyllit. Më pas forma përgatitet dhe mbushet me material të shkrirë. Pas ngurtësimit forma shkatërrohet dhe nxirren detalet e derdhura. Procesi teknologjik i derdhjes është treguar në figurën 10.1.4.

Modeli nga dylli

(rrëshira) (1) Përpunimi i

modelit nga rrëshira ose masa plastike

(2) Modelet bashkohen në shtyllë nga rrëshira dhe formohet modeli në formë peme.

(3) Modeli pemë zhytet në tretje nga materiali zjarrdurues dhe veshet me të

(4) Forma (kallëpi) i plotë zhytet në llaq nga rëra e kuarcit dhe formon mbështjellës të fortë.

(5) Forma rrotullohet dhe vendoset në furrë ku nxehet në temperaturë 100OC. Me këtë rast rrëshira shkrihet dhe rrjedh jashtë nga forma dhe krijohet zbrazëtia e saj.

(6) Forma paranxehet në temperaturë të lartë me qëllim të mënjanimit të papastërtive në formë; me shpejtësi sa më të madhe bëhet mbushja e formës së zbrazët me metal të shkrirë; metali i shkrirë ngurtësohet.

(7) Forma (kallëpi) shkatërrohet (thehet) pasi të jetë ngurtësuar metali; detalet e derdhura ndahen nga shtylla

Fig. 10.1.4a. Procesi teknologjik i derdhjes së saktë të shumë detaleve përnjëherë

Legjenda: 1. Injektimi i dyllit ose masës plastike 2. Nxjerrja e modelit të dyllit (ose

plastikës) 3. Montimi i modeleve 4. Zhytja në material zjarrdurues 5. Zhytja në llaq – material qeramike

6. Kallëpi (forma) e përgatitur 7. Shkrirja e dyllit ose masës plastike (rreth

100OC) 8. Derdhja e metalit të shkrirë në formë 9. Thyerja e guaskës së kuarcit dhe nxjerrja e

detaleve 10. Detali dhe modeli

Fig. 10.1. 4b. Procesi teknologjik i derdhjes së saktë të shumë detaleve përnjëherë

a b c

Fig. 10.1.4c. Procesi teknologjik i derdhjes së saktë të shumë detaleve përnjëherë: a-zhytja në material zjarrdurues; b-format e gatshme; c-mbushja e formës me material të lëngët

Shtylla (stiva) nga dylli (rrëshira)


10.1.6. DERDHJA NË KALLËPE METALIKE – KOKILE Në krahasim me derdhjen në kallëpe me rërë (forma me rërë), derdhja në kallëpe metalike

(forma metalike) - kokile i ka disa përparësi teknike, teknologjike dhe ekonomike. Kjo përdoret shumë në prodhimtarinë në seri të mëdha të detaleve të derdhura të trashësive të ndryshme prej 3 deri 100 mm, praktikisht për të gjitha llojet e gizës, lidhjeve të aluminit, bakrit, magnezit, çelikut për derdhje etj.

Pesha e detaleve të derdhura që mund të derdhen në kokile te metalet e lehta dhe me ngjyrë sillet deri në 500 kg. Prej gizës së hirtë nga 1,0 kg deri në disa tona dhe prej çeliku nga 0,5 kg deri në dhjeta tona.

Përparësitë kryesore të derdhjes në kokile janë:

- mundësia e fitimit të detaleve të derdhura me sipërfaqe të pastra dhe gjeometri të saktë, që mundëson përfitimin e detaleve të derdhura me shtresa më të vogla për përpunim me prerje,

- rritja e vetive mekanike dhe të atyre eksploatuese, - zvogëlimi i shpenzimeve të materialit për përzierje kallëpesh dhe bërthamash.

Gjatë ngurtësimit të metalit në kallëpe metalike fitohen copat e derdhura me strukturë metalike kokërrimët dhe shumë kompakte, gjë që ndikon në përmirësimin e vetive mekanike.

Shfrytëzimi i hapësirës së fonderisë është i mirë, ndërsa kushtet e punës janë dukshëm më të volitshme në krahasim me kushtet gjatë derdhjes në kallëpe prej rëre.

Si rezultat i gjithë këtyre është edhe kostoja e ulët e copave të derdhura.

10.1.6.1. KOKILET Kokile quhen kallëpet metalike (format) në të cilat si negativ reprodukojnë formën e

detalit të derdhur. Sipas rregullës kokilet punohen nga çeliku krom-mangan, krom-volfram dhe nga çeliku

special. Për derdhjen e detaleve nga lidhjet e lehta përdoren kokilet nga giza e hirtë e lidhur. Përveç kanaleve me formë konike të cilat shërbejnë për derdhjen e metalit të shkrirë, në

kokile punohen edhe kanalet të tjera të ngushta të cilat shërbejnë për daljen e gazrave dhe ajrit nga kallëpi (fig.10.1.5).

Fig.10.1.5. Kokila për derdhje

Edhe atëherë kur mbushja e kallëpit bëhet bëhet me dorë, të dy pjesët e kokiles duhet të

shtrëngohen me ndihmën e makinave sikurse te derdhja me presion. Që të mundësohet nxjerrja e detalit të derdhur, zakonisht njëra pjesë e kallëpit duhet të

jetë e lëvizshme. Lëvizja e pjesës së lëvizshme të kallëpit duhet të jetë e shpejtë sepse për shkak të fërkimit që shkakton metali i ngurtësuar mund të vjen deri te thyerja e detalit të derdhur të mbyllur në kokile.

Në kokile janë të vendosura sustat që e mundësojnë nxjerrjen e detalit të derdhur. Që të pengohet ngjitja e detalit punues me kokilen, bëhet lyerja paraprake me elemente speciale lyerëse.

10.1.6.2. DERDHJA NË KOKILE ME MAKINA Kallëpet kokile mundësojnë përdorimin e makinave përkatëse për derdhje të shpejtë dhe

efikase të masës së metalit të shkrirë.

Këto makina janë mjaft të shtrenjëta, por ofrojnë shkallë të lartë të saktësisë së përpunimit të detaleve të derdhura.

Detalet e derdhura të punuara në makinat për derdhje kërkojnë më pak operacione gjatë përpunimit final, p.sh. nuk është i nevojshëm pastrimi i sipërfaqeve kontaktuese në copën punuese, nuk ka nevojë të bëhet pastrimi me saçma ose me rërë për pastrim, etj.

10.1.6.3. DERDHJA NËN PRESION Makinat për derdhje me presion ndahen në dy tipe : - makinat për injektim në dhomë (komorë) të nxehtë dhe - makina për injektim në dhomë (komorë) të ftohtë. Te ky proces i derdhjes, mbushja e kallëpit dhe kristalizimi bëhet nën presion. Kjo metodë përdoret kryesisht për derdhje në seri të mëdha të detaleve me gjeometri të

ndërlikuar dhe me mure të holla, e që përfitimi i tyre në kallëpe ose kokile të zakonshme është i vështirësuar sepse metali i shkrirë në kontakt me murin e kallëpit ftohet shpejt dhe e humb lëvizshmërinë e vet dhe për këtë arsye nuk e mbushë mirë kallëpin. Me anë të derdhjes nën presion fitohen detalet e derdhuara që nuk kanë nevojë për përpunim të mëtejmë.

Me këtë metodë fitohen detalet e derdhura nga lidhjet e aluminit siç janë: cilindri i motorit ose në kohë të fundit edhe e bllokut të motorit, kokës së bllokut të motorit etj., që kanë një gjeometri mjaftë të ndërlikuar dhe numër të madh vrimash.

Gjatë derdhjes nën presion nuk mund të përdoren bërthamat e punuara nga rëra dhe përzierja e saj.

10.1.7. Makina me piston dhe me dhomë të nxehtë Masa e metalit të shkrirë nga gota e makinës rrjedhë nën presion nën veprimin e pompës injektuese. Injektimi i metalit të shkrirë bëhet përmes vrimës anësore (fig.10.1.6).


Fig.10.1.6. Derdhja nën presion në dhomën e nxehtë:

1-injektimi i masës së lëngët; 2-nxjerrja e detalit të derdhur. Nën veprimin e pompës me piston, metali i shkrirë hynë në kokilë përmes hinkës e cila

njëherit është edhe vrimë dalëse në të cilën mbetet teprica (1). Në fund me ndihmën e nxjerrësit përkatës, detali i derdhur nxirret nga kokila (2)

10.1.7.1. Makina me dhomë të nxehtë dhe me zhytje Ky tip i makinave me presion nuk posedon piston hidraulik, por në vend të tij shfrytëzon

ajrin e komprimuar (fig.10.1.7). Sifoni i cili mund të rrotullohet rreth aksit të vet mbushet me sasinë e dëshiruar të masës së shkrirë me zhytje në të (1).

Nën veprimin ajrit të komprimuar në sipërfaqen e masës së shkrirë të vendosur në dhomën në formë sifoni injektohet metali në kokilë (2).

Fig.10.1.7. Makina me dhomë të nxehtë dhe me zhytje:

1-mbushja e sifonit me metal të shkrirë; 2-injektimi i masës së shkrirë.

10.1.7.2. Makinat me dhomë të ftohtë Te këto makina masa e shkrirë (metali) është në afërsi të saj dhe për çdo mbushje ajo

merret drejtpërdrejt nga furra për shkrirje (fig.10.1.8). Metali derdhet në dhomën e ftohtë. Quhet dhomë e ftohtë për ta dalluar nga dhomat e tjera, sepse në të vërtetë kjo dhomë nxehet vetëm deri në temperaturën 200-300OC. Kjo temperaturë është e mjaftueshme për të mos u bërë ftohje shumë e shpejtë.

Fundi i dhomës paraqet pistonin e poshtëm i cili duke u lëshuar teposhtë shtypë sustën e saj dhe ia lëshon rrugën masës së lëngët për të hyrë në kokilë. Masa e metalit të shkrirë nën veprimin e shtypësit – pistonit të epërm e mbush zbrazëtirën kallëpuese në kokilë.

Ngritjen e pistonit të epërm e bën pistoni i poshtëm i cili ngritet për shkak të veprimit të forcës së sustës. Gjatë kësaj ngritjeje bëhet edhe largimi i masës së tepërt të metalit.

Fig.10.1.8. makina me dhomë të ftohtë: 1- prurja e metalit të shkrirë; 2-mbushja e kokiles;

3-nxjerrja e detalit të derdhur dhe largimi i masësë së tepërt.

10.1.8. DERDHJA CENTRIFUGALE Ndër llojet e ndryshme të teknologjisë së derdhjes, derdhja centrifugale (fig.10.1.9) zë një vend të veçantë dhe ndryshon nga mënyrat e tjera të derdhjes, sepse procesin e formimit të derdhjes, d.m.th. gjatë mbushjes me metal dhe ngurtësimit të tij (në disa raste të veçanta vetëm gjatë ngurtësimit) forma me metalin rrotullohet dhe i nënshtrohet veprimit të forcave centrifugale.

Nën veprimin e forcave centrifugale dhe tangjenciale lindin një sërë fenomenesh hidrostatike dhe hidrodinamike; ndryshon gjeometria e sipërfaqes së lirë të lëngut metalik, madhësia e presionit të lëngut dhe ligji i shpërndarjes së presionit në shtresë, ndryshojnë forcat e presionit në faqet e enës; rriten forcat e Arkimedit që veprojnë mbi trupat e zhytur në lëng, nga e cila ndryshon shpejtësia dhe trajektorja e daljes mbi sipërfaqe të përbërësve (jometalikë), ndryshon shpejtësia e rrjedhjes së metalit.

Ndryshimi i kushteve hidraulike, gjatë rrotullimit kërkon kushte specifike të mbushjes së formës, të ftohjes dhe kristalizimit të metalit të derdhjeve centrifugale, të ushqimit të derdhjes gjatë tkurrjes etj., që përbëjnë një sërë veçorish teknologjike të derdhjes centrifugale.


Disa prej tyre krijojnë mundësi dhe epërsi ndaj llojeve të tjera të derdhjes. Me anën e derdhjes centrifugale bëhet e mundur derdhja e cilindrave me zgavër (boshllëk) qendrore pa përdorur bërthama gjatësore, derdhja e prodhimeve dyshtresore ose e shumë shtresave, pastrimi intensiv i derdhjeve nga përbërësit jometalikë, mbulimi i sipëfaqes së kallëpeve me një material termoizolues (shtresë), krijimi i formave cilindrike me metodën e rulimit etj.

Në shumë raste, derdhjet centrifugale, për sa u takon vetive, janë në një shkallë me detalet e farkëtuara, ndërsa për shfrytëzimin e koeficientit të metalit, harxhimit të punës, uljes së investimeve dhe zgjatjes së ciklit të prodhimit, ua kalojnë atyre. Nuk duhet të lëmë pa përmendur edhe të metat e derdhjes centrifugale, si psh. derdhja është e ndërlikuar, kërkohen makina speciale, format metalike duhet të kenë qëndrueshmëri të lartë dhe të jenë hermetike pasi presioni i metalit është i madh, format metalike që rrotullohen duhet të ekuilibrohen mirë, kërkohet dozimi i metalit që do të derdhet, të respektohet dimensionimi i rregullt i hapësirës së brendshme të derdhjes, krijohet mundësia e likuacionit të lidhjes së komponenteve sipas peshës specifike etj.

Përdorimi i derdhjes centrifugale ka efekt të madh tekniko-ekonomik sidomos te derdhja e trupave cilindrikë. Në këto derdhje hyjnë tubat e përmasave të ndryshme prej gize, çeliku, metaleve me ngjyë prej lidhjeve të forta etj. Me mënyrë centrifugale mund të derdhen me sukses unaza elastike të pistonave, këmisha cilindri për motor të automobilave dhe traktorëve, lingota çeliku me përmasa të mëdha, unaza të kushinetave etj.

Përveç derdhjes së trupave cilindrikë, në disa raste është i përshtatshëm përdorimi i metodës së derdhjes centrifugale edhe për prodhimin e detaleve të tilla, si yllëza, dhëmbëzorë, disk turbine me fletë (lopate), armatura, prodhime argjentarie etj. Rritja e prodhimit me derdhje centrifugale është gjithmonë në perspektivë. Përdorimi i kësaj metode, ka arritur shkallën më të lartë të saj në prodhimin e tubave prej gize.

a)

b)

Fig.10.1.9. Derdhja centrifugale: a - Derdhja centrifugale e gypit; b- derdhja centrifugale e bombolës

Në figurën 10.1.10 janë paraqitur disa prodhime të punuara me derdhje.

Fig.10.1.10 Prodhime të punuara me derdhje


SHTOJCË


Hyrje Përpunimi i metaleve me deformim, paraqet metodën më të vjetër të përpunimit të metaleve. Me metodën e farkëtimit janë punuar vegla për punë dhe armë për mbrojtje. Për këtë, profesioni i farkëtarit ka qenë shumë i çmuar. Me zhvillimin e mëtejmë të teknologjisë, industrisë dhe shkencës janë shtuar kërkesat për detale që përpunohen me deformim dhe ate në gjendje plastike. Shtimin e prodhimtarisë e ka bërë të mundur përdorimi i teknologjive, veglave dhe makinave të reja më cilësore dhe më produktive. Makinat dhe pajisjet bashkohore për përpunim me deformim janë të shumta. Realizojnë presion specifik shumë të madhë dhe detale me përmasa shumë të mëdha, gjë që bënë të mundur përpunimin e të gjitha metaleve me cilësi dhe precizitet të lartë, në të ftohtë ose të nxehtë. Shkenca e përpunimit të metaleve me deformim është relativisht e re dhe është në zhvillim e sipër. Teoria bashkohore e përpunimit me deformim merret sidomos me përpunimin me deformim plastik duke marrë parasysh shumë faktorë që ndikojnë në të. Përpunimi me deformim përdorim shumë të madh ka në prodhimtarinë serike dhe masive të detajeve që përdoren në amvisëri, makineri, elektroteknikë, aeronautikë, industri ushtarake, kozmike, etj. Me këtë metodë detalit i ipet forma e dëshiruar pa heqje ashkle. Qëllimi i kësaj metode të përpunimit të metaleve është që me minimum mbeturinë dhe numër minimal të operacioneve të fitohen sa më shumë detale cilësore me formë dhe përmasa përfundimtare. Që të mund të përpunohet materiali, ai duhet të sillet në gjendje të rrjedhjes plastike, pra duhet të ngarkohet me ngarkesë mbi kufirin e elasticitetit. Punën dhe forcën për këtë qëllim e realizon makina për përpunim me deformim, ndërsa vegla që ndodhet e vendosur në makinë ia jep formën përfundimtare detalit. Për këtë, për zgjedhjen e drejtë të procesit teknologjik të përpunimit me deformim duhet të kalohet nëpër këto faza:

1. Analiza e procesit teknologjik të deformimit 2. Konstruktimi i veglës dhe 3. Zgjedhja e makinës.

1. Analiza e procesit teknologjik të deformimit Fillon me llogaritjen e raportit në mes të sforcimeve dhe deformimeve nga kushtet e ekuilibrit dhe ato të rrjedhjes plastike. Në këtë mënyrë fitohet forca dhe puna e nevojshme për deformim. Pastaj kalohet në kushtet në të cilat realizohet procesi optimal i deformimit, respektivisht shkalla më e lartë e deformimit dhe numri minimal i operacioneve.

2. Vegla Duhet të plotësoj kërkesat e cilësisë dhe rentabilitetit. Do me thënë vegla duhet të jetë sa më e thjeshtë dhe të përmbaj sa më shumë detale standarde. Kështu realizohet çmimi më i ulët. Por nuk duhet kurrsesi të rrezikohet funksioni, cilësia, saktësia e detalit dhe të shkurtohet jeta e saj.

3. Makina Zgjedhet në bazë të operacionit që duhet të kryhet në të, forcës së nevojshme , energjisë që duhet shpenzuar, hapit, përmasave të detalit dhe parametravë tjerë prodhues. Makina universale mund të përdoret për më shumë operacione, varësisht nga lloji i veglës. Për opercaione të veçanta përdoren veglat dhe makinat e veçanta, që shërbejnë kryesisht vetëm për një operacion.

10.2.1. PËRDORIMI I PËRPUNIMIT ME DEFORMIM Nëse materiali ngarkohet me ngarkesë mbi kufirin e rrjedhshmërisë, atëherë ai deformim është i përhershëm (i pa kthyeshëm dhe i qëndrueshëm), andaj quhet përpunim me deformim plastik, sepse është bërë në gjendje plastike. Mirëpo nëse vazhdojmë ta ngarkojmë edhe më tej, ai do të fillon të zhvendoset deri në ndarje të plotë. Për këtë përpunimi me deformim ndahet në dy grupe kryesore:

1. Përpunim me deformim plastik dhe 2. Përpunim me deformim deri në ndarje të plotë – prerje.

Përpunimi me deformim mund të kryhet në gjendje të ftohtë (në temperaturë të dhomës) ose të nxehtë (në temperaturë të ngritur). Në cilën temperaturë do të kryhet procesi i deformimit varet prej shumë faktorëve: materiali, forma e detalit, përmasat, cilësia e detalit në fillim dhe mbarim të procesit, konfiguracioni, shkalla e ndërlikueshmërisë, mënyra e përpunimit të mëtejmë, konstruksioni i veglës, etj.

Ndarja e materialit bëhet me qëllim të prerjes së materialit ose detalit në pjesë. Prerja – ndarja mund të bëhet sipas konturës së hapur ose të mbyllur.

Varësisht nga trajta e materialit fillestar që punohet me përpunim me deformim kemi: 1. Përpunimin e trupave kompakt (të plotë), 2. Përpunimin e llamarinës (materialit të petëzuar) dhe 3. Përpunimin e masave plastike.

Trupat kompakt përpunohen me • ngjeshje • tejshtytje dhe • farkëtim

Llamarinat përpunohen me: • prerje me gërshërë • prerje të profiluar (stampim-

shtancim) • shpim • përkulje • kuposje • tornim – rrotullim (spinning) • metoda të tjera

1100..22.. PPËËRRPPUUNNIIMMII MMEE DDEEFFOORRMMIIMM PPLLAASSTTIIKK


10.2.2. RËNDËSIA DHE EPËRSITË E PËRPUNIMIT ME DEFORMIM Teknologjia e përpunimit me deformim, është në rritje në krahasim me metodën e përpunimit me heqje ashkle – me gdhendje.

Epërsitë tekniko-prodhuese të përpunimit me deformim janë:

1. Me një hap të makinës prodhohen detale të ndërlikuara të cilat me metodat e tjera nuk do të mund të prodhoheshin, ose për prodhimin e tyre do të nevojiteshin disa operacione të ndërlikuara dhe të shtrenjta.

2. Saktësia e detaleve të përfituara me deformim është e madhe, mund të arrihen tolerime shumë të ngushta.

3. Fitohen prodhime me veti mekanike të larta, e me peshë relativisht të vogël.

Epërsitë ekonomike janë:

1. Shpenzimet e materialit janë të vogla, humbjet janë minimale 2. Me makinë dhe pajisje adekuate mund të arrihet shkallë e lartë e automatizimit të prodhimit. 3. Makinat për përpunim me deformim janë të thjeshta, nuk kërkohet punëtor me kualifikim të lartë 4. Ekziston mundësia e prodhimit të sasive të mëdha me çmim të ulët të prodhimit, etj.

10.2.3. PËRPUNIMI ME NGJESHJE TË LIRË Përpunimi me ngjeshje të lirë (farkëtim të lirë) paraqet atë operacion teknologjik gjatë të cilit lartësia e materialit që përpunohet, zvogëlohet, ndërsa prerja tërthore e tij rritet. Te përpunimi me ngjeshje të lirë nuk përdoren veglat operacionale. Përpunimi me ngjeshje kryhet në presa ose në çekana, me qëllim të përmirësimit të vetive mekanike, eksploatuese etj. të materialit me përpunim me deformim plastik. Gjatë procesit të ngjeshjes së lirë materiali i nënshtrohet shtypjes në mes të dy sipërfaqeve paralele (fig.10.2.1).

Vegla e epërme Materiali që punohet Vegla e poshtme

Fig. 10.2.1. Skema e ngjeshjes së lirë Në këtë rast në sipërfaqet takuese lajmërohet sforcimi tangjencial, i cili e vështirëson procesin e rrjedhjes së lirë të materialit. Në sipërfaqen takuese sforcimi tangjencial përnga vlera absolute është maksimal dhe zvoglohet kah mesi.

Nëse sypozojmë se nuk ekziston fërkimi ( μ=0 ) në mes të sipërfaqeve të materialit dhe veglës, atëherë pas deformimit do të fitojmë prap një trup cilindrik që d.m.th. se cilindri redukohet në cilindër me lartësi më të vogël dhe diametër më të madh (fig.10.2.2. Mirëpo në kushtet reale gjatë procesit të ngjeshjes ekziston fërkimi në mes të sipërfaqeve takuese gjë që shkakton sforcime tangjenciale. Në këtë rast materiali në sipërfaqet takuese do të deformohet më pak se sa në sipërfaqet që gjinden në mes të lartësisë, kështu që sipërfaqet që gjinden më larg prej sipërfaqeve takuese do të deformohen më tepër (fig.10.2.3. Një dukuri e tillë lajmërohet tek të gjitha proceset e ngjeshjes së lirë. Me ngjeshje të lirë mund të punohen detale me seksion të ndryshëm; p.sh. me seksion rrethor, prizmatik, unazor, etj (shiqo fig.10.2.4).

Fig. 10.2.2. Ngjeshja ideale e lirë e materialit (pa fërkim në sipërfaqe): 1-përmasat fillestare; 2-përmasat

momentale (gjatë deformimit); 3-përmasat përfundimtare

Fig. 10.2.3. Ngjeshja reale e materialit (me fërkim në sipërfaqe): 1-përmasat fillestare; 2-përmasat

momentale (gjatë deformimit); 3-përmasat përfundimtare

Fig. 10.2.4. a- ngjeshja e lirë e trupit me seksion prizmatik; b- ngjeshja e lirë

e trupit me seksion rrethor; c- ngjeshja e lirë e unazës (hollimi i unazës)


10.2.4. PËRPUNIMI ME TEJSHTYTJE (EKSTRUDIM) Tejshtytja (ekstrudimi) paraqet procesin e përpunimit me deformim plastik të metalit gjatë të cilit materiali që gjendet në kallëp tejshtytet nën veprimin e forcës nëpër vrimën e kalibruar, (fig.10.2.5.). Përpunimi me tejshtytje bëhet në gjendje të ftohët dhe të nxehtë. Ky lloj i përpunimit me deformim plastik ka përdorim shumë të madh për përfitimin e detajeve me forma të ndryshme si: cilindrike, konike, të shkallëzuar etj. (fig.10.2.6.).

a)

b)

Fig.10.2.5. Procesi i tejshtytjes: a-skema parimore e përpunimit me tejshtytje; b- pamja e veglës për përpunim me tejshtytje

Fig.10.2.6.Detalet e fituara me tejshtytje

Përpunimi me tejshtytje të materialit të nxehtë përdoret për detaje me dimensione të mëdha si dhe për detaje prej lidhjeve (lëgurave) të ndryshme të cilat në temperaturë normale kan plasticitet të vogël (p.sh. alumini dhe lëgurat e aluminit, lëgurat e zingut etj.). Përpunimi me tejshtytje i materialit në gjendje të ftohët bëhet për detale me trashësi relativisht të vogël. Ky përpunim zen një vend të rëndësishëm në industrinë masive bashkëkohore; automobilistike, elektroindustri, makineri e posaqërisht në industrinë ushtarake (p.sh. përpunimi i gëzhojave të fyshekëve dhe projektilet).

10.2.5. PËRPUNIMI ME FARKËTIM - FARKËTIMI NË KALLËP Prodhimi i detajeve të farkëtura në prodhimtarinë bashkëkohore serike dhe masive bëhet në kallëpe (vegla speciale). Në këtë mënyrë arrihet prodhimtaria maksimale me shpenzime shumë të vogla dhe me numër minimal të operacioneve. Në këtë mënyrë fitohen detaje me formë, dimensione dhe karakteristika eksploatuese të njëjta. Kallëpet për farkëtim janë mjaft të shtrenjëtë, prandaj, përdorimi i tyre është i kufizuar me numrin e prodhimeve, përkatësishtë përdoren për seri të mëdha dhe për prodhim në masë. Për farkëtim në kallëpe më së tepërmi përdoren gjysmëfabrikatet me prerje tërthore katërkëndëshe dhe rrethore. Për këtë arsye forma përfundimtare fitohet me disa operacione, e rrallëherë me një operacion të vetëm. Në bazë të aftësive rrjedhëse të materialit, farkëtimi mund të bëhet në kallëpet dy pjesëshe (fig.10.2.7).

Detali që punohet

Vegla e epërme Detali me kurorë Vegla e poshtme

Kurora (pjesa e tepërt)

Vegla e epërme

Detali që punohet

Vegla e poshtme

Fig. 10.2.7. Farkëtimi në kallëp (formë): (1),(a)-faza fillestare; (2),(b)-faza e punës; (3),(c)-faza përfundimtare; d-detali me kurorë (detali me pjesë të tepërt)


Farkëtimi me çekan realizohet me disa goditje. Për këtë arsye për përfitimin e detajit me saktësi të caktuar, të dy pjesët e kallëpit duhet të përputhen plotësisht (goditja bëhet derisa të përputhet pjesa e epërme dhe pjesa e poshtme e kallëpit).

10.2.6. PËRPUNIMI I MATERIALIT ME NDARJE Përpunimi me ndarje paraqet një lloj përpunimi te i cili ndarja e një pjese të materialit nga tjetra bëhet me rrëshqitje reciproke në rrafshin normal të materialit. Kjo rrëshqitje fillon me deformime lokale plastike e përfundon me ndarje (shkatrrim) të materialit në zonën e rrëshqirjes. Në përpunim me ndarje bëjnë pjesë; (fig.10.2.8-1) - përpunimi me prerje (fig.10.2.8-1) - përpunimi me shtancim (fig.10.2.8-2) - përpunimi me shpim (fig.10.2.8-2) - përpunimi me shtancim të pjesërishëm (fig.10.2.8-3)

Fig.10.2.8. Llojet e përpunimit me ndarje : 1-prerja ; 2-shpimi përkatësisht shtancimi; 3-shtancimi i pjesërishëm

10.2.6.1. PËRPUNIMI ME PRERJE Gjatë përpunimit të detaleve të ndryshme nga llamarina më së tepërmi përdoret shpimi dhe shtancimi. Gjatë operacionit të shtancimit si detal i gatshëm merret copa e cila ndahet nga llamarina (1) (fig.10.2.9), kurse si mbeturinë mbetet pjesa tjetër e shiritit (2). Gjatë prerjes si detal merret shiriti i shpuar (3) kurse si mbeturinë detali i nxjerrur (4) (fig.10.2.9).

Fig.10.2.9. Operacioni i shtancimit dhe i prerjes: I-operacioni i shtancimit; II-operacioni i shpimit: 1-detali i shtancuar; 2-mbeturina gjatë shtancimit; 3-detali i gatshëm i shpuar; 4-mbeturina gjatë shpimit (sipërfaqet e vijëzuara paraqesin detalin e gatshëm).

Prerja paraqet atë operacion të përpunimit me deformim, gjatë të cilit bëhet ndarja e materialit sipas një konture të hapur. Procesi i prerjes kryhet në tri faza (fig.10.2.10.). Në fazën e parë (I) materiali nuk e kalon kufirin e elasticitetit për shkak të veprimit të forcës së prerjes (F). Për këtë shkak kjo fazë edhe quhet faza e deformimeve elastike. Në mënyrë që të pengohet çvendosja e materialit, llamarinat shtrëngohen me shtrëngues të posaqëm në të cilët vepron forca e shtrëngimit (Fsh). Me rritjen e forcës së prerjes (F) thika e lëvizshme fillon të depërtoj në material, dhe si rezultat i kësaj rriten sforcimet tangjenciale duke kaluar kufirin e elasticitetit. Me këtë rast lajmërohen deformimet plastike në zonën e prerjes (faza II).

Fig.10.2.10. Fazat e prerjes së materialit: 1- përgatitja; 2-fillimi i deformimit; 2-hyrja e thikës në material; 4- ndarja.

Varësisht nga lloji i thikave që përdoren për prerje dallojmë: - prerjen me thika paralele (fig.10.2.10), - prerjen me thika të pjerrëta (fig.10.2.11), dhe - prerjen me thika diskore (fig.10.2.12)

Fig.10.2.11. prerjen me thika të pjerrëta Fig.10.2.12. prerjen me thika diskore

10.2.6.2. PËRPUNIMI ME SHTANCIM - SHPIM Shtancimi përkatësisht shpimi paraqet operacionin gjatë të cilit materiali ndahet sipas një konture të mbyllur. Për realizimin e një operacioni të tillë është e nevojshme vegla në formë të matricës dhe patricës. Tehet prerëse të matricës dhe patricës duhet të jenë në rrafshe paralele.


Një pozitë e tillë e teheve prerëse mundëson që procesi i ndarjes të kryhet nëpër tërë konturen e mbyllur. Dallimi në mes të shtancimit dhe shpimit qëndron në atë se tek shtancimi materiali që ndahet paraqet detalin kurse materiali tjetër që mbetet paraqet mbeturinë (shkart), për derisa tek shpimi materiali që ndahet paraqet mbeturinë (shkart) kurse materiali që mbetet paraqet detalin (materialin e punes), (shiqo fig.10.2.13).

Fig.10.2.13. Dallimi në mes shtancimit dhe shpimit: përpuniumi me shtancim (a) dhe me shpim

(b) Përpunimi i detaleve të vogla dhe të mesme me anë të shtancimit bëhet kryesisht prej llamarinave në formë shiritore. Gjatë kësaj duhet patur kujdesë në largësinë (distancën) në mes të detaleve që fitohen si dhe largësisë së detaleve dhe pjesëve të skajshme të shiritit. Në figurën 10.2.14 janë paraqitur disa detale të punuara me shtancim dhe shpim të llamarinës.

Fig.10.2.14. Detale të punuara me shtangim dhe shpim

10.2.7. PËRPUNIMI ME PËRKULJE Përpunimi me përkulje është operacion i përpunimit me deformim plastik, me të cilin përpunohen llamarinat, profilet, gypat etj. Me këtë përpunim fitohen detalet me forma të ndryshme, si; llamarinat e profiluara, tamburët, gypat spiralë etj. Për përkuljen e detaleve të ndryshme përdoren veglat e formuara (kallëpet) në të cilat bëhet formësimi. Në fig. 10.2.15. është treguar skema parimore e përpunimit me përkulje në vegël me formën “V” (fig.10.2.15 a) dhe e përkuljes së lirë nën kënd të drejtë (fig.10.2.15b), kurse në figurën 10.2.16 janë treguar disa forma të fituara me lakim.

a)

b)

Fig.10.2.15. Paraqitja skematike e përpunimit me përkulje: a-përkulja në veglën “V”; b-përkulja e lirë nën kënd të drejtë

Fig.10.2.16. Disa forma të fituara me lakim.


Ndër operacionet e rëndësishme të përpunimit me përkulje bëjnë pjesë përkulja rrethore (fig.10.2.17) dhe drejtimi i llamarinës (fig.10.2.18). Përkulja rrethore e materialit zakonisht bëhet me ndihmën e tre.

Fig.10.2.17. Përkulja rrethore me tre cilindra

10.2.8. DREJTIMI I MATERIALIT Drejtimi i llamarinave dhe i profileve bëhet sepse gjatë transportit mund të ndodhë lakimi (deformimi) i llamarinave dhe i profileve. Drejtimi i llamarinave, bëhet në gjendje të ftohtë, duke kaluar ato nëpër makinën drejtuese (stacion drejtimi) 3 deri 5 herë. Kjo shkakton deformimin plastik dhe drejtimin e llamarinave. Te makinat e tilla (fig.10.2.18), cilindri i epërm, duhet të afrohet ose të largohet nga cilindri i poshtëm në varësi nga nevoja.

Fig.10.2.18. Skema e makinës për drejtimin e llamarinës: 1-rregullatori i cilindrit të epërm; 2-cilindri i

epërm; 3-llamarina që drejtohet; 4-cilindri i poshtëm; 5-elektromotori; 6-reduktori.

10.2.9. PËRPUNIMI ME KUPOSJE Kuposja e thellë (fig.10.2.19) është një proces i përpunimit të materialit (në gjendje të ftohët, e në raste specifike edhe në gjendje të nxehtë) me deformim plastik, me qëllim që nga pllaka e rrafshët (rondela) të punohen detale të formave të ndryshme.

Patrica (shtypësi)

Forca shtrënguese

Unaza shtrënguese

Matrica

Diametri i rondelës Diametri i patricës

Trashësia e rondelës

Fig. 10.2.19. Skema e kuposjes së thellë Me kuposje përpunohen detale të ndryshme të cilat përdoren në industri si dhe në jetën e përditshme p.sh. pjesët e automobilave (dyert, krahët, tavani, trarët, rezervuarët etj) për amvisni (enët, pjesët për shporet, frigorifer, ambalazha etj). Meqenëse me kuposje të thellë në gjendje të ftohtë përmisohen vetit mekanike të materialit, atëherë ky proces me të madhe përdoret në aeroteknikë. Në varshmëri të mardhënies në mes të lartësisë dhe diametrit të detalit të punuar kuposja mund të kryhet me një operacion (fig.10.2.20) ose disa operacione. Për çdo operacion duhet të punohet vegla përkatëse, prandaj edhe numri i operacioneve duhet të zvoglohet në minimum.

Fig.10.2.20. Kuposja e detalit me një operación: a-skema e përpunimit me kuposje (para

kuposjes dhe pas kuposjes); b-materiali para kuposjes (1) dhe pas kuposjes (2).


Në figurën 10.2.21. janë treguar disa detale me formë të rregullt gjeometrike.

Fig.10.2.21. Detalet me formë të rregullt gjeometrike të punuara me kuposje.

10.2.10. PËRPUNIMI ME RROTULLIM – TORNIM (SPINNING) Me këtë metodë punohen detale të ndryshme të formës cilindrike. Për këtë qëllim përdoren vegla dhe pajisje speciale të cilat e mudësojnë rrotullimin e rondelës dhe dhënien e formës (fig.10.2.22.). Para fillimit të përpunimit, rondela duhet të lubrifikohet për të zvogëluar fërkimin në mes sipërfaqes që punohet dhe veglës formuese.

Fig. 10.2.22. Procesi i përpunimit me rrotullim (spinning): 1- vendosja, centrimi dhe shtrëngimi i rondelës; 2-dhëinia e formës me vegël formuese; 3-përfundimi i përpunimit.

SHTOJCË

Fig.SH. *.*. Detale të punuara me rrotullim (spinning)


SHTOJCË

Can Manufacture Figure 16.31 The metal-forming processes involved in manufacturing a

two-piece aluminum beverage can.

Përpunimi i kanaqeve të pijeve.

Cylindrical method of thread forming & Reciprocal method of thread forming

Përpunimi i filetave


Figure 14.11 (a) Heading operation to form heads on fasteners, such as nails and rivets.

(b) Sequence of operations to produce a typical bolt head by heading. Përpunimi i kokave të bulonave, ribatinave, etj.

Cilindrimi


Figure 20.41 Roll forming of a continuous channel section: (1) straight rolls, (2) partial

form, (3) final form.

FIGURE 6.21 Two illustrations of roll forging (cross-rolling) operations. Tapered leaf springs and knives can be made by this process using specially designed rolls. Source:

After J. Holub.

Figure 13.14 (a) Production of steel balls by the skew-rolling process. (b) Production of steel balls by upsetting a cylindrical blank. Note the formation of flash. The balls made

by these processes subsequently are ground and polished for use in ball bearings. Cilindrimi

Cilindrimi i pllakave dhe shiritave


Cilindrimi (kalibrimi) i telave

Figure 14.10 (a) Schematic illustration of the coining process. The earliest coins were made by open-die forging and lacked precision and sharp details. (b) An example of a

modern coining operation, showing the workpiece and tooling. Note the detail and superior finish that can be achieve in this process. Source: Courtesy of C & W Steel

Stamp Co., Inc.

Shtypja e monedhave metalike me përpunim me deformim


Figure 14.5 (a) through (c) Stages in impression-die forging of a solid round billet. Note the formation of flash, which is excess metal that is subsequently trimmed off (see Fig. 14.7). (d) Standard terminology for various features of a forging die.

Figure 14.9 Comparison of closed-die forging with flash (left side of each illustration) and precision or flashless forging (right side) of a round billet. Source After H. Takemasu, V. Vazquez, B. Painter, and T. Altan.

Figure 19.17 Flashless forging: (1) just before initial contact with workpiece, (2) partial compression, and (3) final punch and die closure.

Çekani

Veglat për farkëtim me dorë

Figure 14.17 Schematic illustration of the principles of various forging machines. (a) Mechanical press with an eccentric drive; the eccentric shaft can be replaced by a crankshaft to give the up-and-down motion to the ram. (b) Knuckle-joint press. (c) Screw press. (d) Hydraulic press.

Makinat për përpunim me deformim


Hyrje Përpunimi i metalit me prerje ka filluar në kohët e lashta, kur njeriu me pajisje primitive me dorë, ka rrotulluar copën punuese, të cilës ka dëshiruar t’i japë formën e caktuar (fig.10.3.1). Pjesët e materialit nga copa e punës i ka larguar me instrument të formësuar nga guri. Në shekullin XII kemi pajisjet e para, diçka më të përsosura, të cilat mund të mirren si paraardhëse të makinave tornuese dhe makinave shpuese të sotme.

Fig.10.3.1. Makina e parë tornuese e drurit

Gjysmëprodhimet e përfituara me farkëtim ose me derdhje, për t’u kthyer në detale të

gatshme, i nënshtrohen përpunimit me prerje (me heqje ashkle) në makinat metalprerëse. Heqja e ashklës bëhet në sajë të lëvizjeve të instrumentit prerës ose gjysmëprodhimit që punohet.

Parimi themelor i përpunimit me prerje mbështetet në depërtimin e instrumentit metalprerës në material. Gjatë kësaj materiali ndahet në dy pjesë ose hiqet materiali i tepërt. Në procesin e prerjes ndikojnë shumë faktorë të cilët analizohen në teorinë e prerjes. Tipet dhe përmasat e makinave metalprerëse janë të shumta. Në varësi nga karakteri i punimeve dhe lloji i instrumenteve metalprerëse që përdoren, këto makina ndahen në shumë mënyra. Në këtë rast do përmendim ndarjen sipas procesit të përpunimit, ku kemi:

- makinat tornuese - makinat zdrukthuese - makinat shpuese - makinat frezuese - makinat tërheqëse (përshkuese) - makinat retifikuese, etj.

10.3.1.TORNIMI DHE MAKINAT TORNUESE Tornimi bëhet në makina tornuese me përdorimin e instrumenteve metalprerëse të cilat quhen thika për tornim. Në makina tornuese përpunohen kryesisht pjesët cilindrike, konike ose të profiluara, gjatë përpunimit të të cilave pjesa bën lëvizjen kryesore, ndërsa ato ndihmëse i bën instrumenti prerës. Operacionet kryesore të përpunimit me tornim janë (fig.10.3.2 dhe fig.10.3.3):

- tornimi gjatësor - tornimi ballor - tornimi i sipërfaqeve të profiluara. - tornimi i sipërfaqeve konike - hapja e filetave në torno - prerja e kanaleve tërthore - rrëzimi i teheve, - shpimi i vrimave gjatësore‐aksiale - zgjerimi i vrimave gjatësore, - retifikimi me përdorimin e pajisjeve ndihmëse dhe gurit retifikues, - prerja e materialit etj.

Fig.10.3.2. Operacionet e ndryshme të përpunimit me tornim: a‐rrëzimi i tehut; b‐hapja e kanaleve

tërthore ose e prerjes së plotë të materialit; c‐ hapja e filetave; d‐zgjerimi i vrimës gjatësore; e‐ shpimi i vrimës gjatësore; f‐ retifikimi i sipërfaqes së jashtme.

1100..33.. PPËËRRPPUUNNIIMMII MMEE PPRREERRJJEE


Fig.10.3.3. Tornimi i sipërfaqes së profiluar, sipërfaqes gjatësore dhe sipërfaqes tërthore

Përveç sipërfaqeve të përmendura, në torno mund të përpunohen edhe sipërfaqe të profiluara me formë mjaftë të ndërlikuar (fig.10.3.4.)

Fig.10.3.4. Përpunimi me tornim i sipërfaqeve të profiluara

10.3.1.1. INSTRUMENTET METALPRERËSE PËR TORNIM – THIKAT PËR PRERJE Instrumentet metalprerëse (thikat) që përdoren për përpunim në torno janë të llojllojshme dhe mund të jenë të standardizuara ose të punuara për raste speciale. Më së

tepërmi përdoren thikat standarde të cilat kanë kënde të caktuara prerëse. Në figurën 10.3.5 janë treguar disa instrumente (thika) për përpunim me tornim.

Fig.10.3.5. Instrumentet (thikat) për përpunim me tornim

Instrumentet metalprerëse‐thikat mund të punohen nga materialet e forta siç janë çeliqet për instrumente ose nga materialet e forta të sinteruara dhe ato mineralo‐qeramike. Pjesa prerës e instrumentit ose tehu i instrumentit metalprerës mund të jetë nga materialet e forta dhe atë në formë të pllakave (fig.10.3. 6) të cilat mund të ngjitura (fig.10.3.7 a) ose të përforcuara në kokën e thikës (fig.10.3.7 b), të cilat mund të ndërrohen pas konsumimit ‐ hargjimit.

Fig.10.3.6. Pllakat prerëse

Fig.10.3.7. Thika me pllaka presëse dhe momenti i prerjes së materialit dhe heqja e ashklës;

a‐thika me pllakë të ngjitur; b‐thika me pllakë të përforcuar.


10.3.1.2. MAKINAT TORNUESE

Makinat tornuese të cilat përdoren për përpunim me tornim mund të grupohen në mënyra të ndryshme. Gryupet kryesore të tornove janë:

- Tornot e thjeshtë - Tornot universalë - Tornot ballorë - Tornot vertikalë - Tornot kopjues - Tornot revolverë - Tornot gjysmëautomatikë dhe automatikë, dhe - Tornot specialë.

Në figurën 10.3.8 është treguar torno universale dhe pjesët kryesore të saj, kurse në figurën 10.3. 9 torno automatike.

Fig.10.3.8.Torno universale

Fig.10.3.9. Torno me dirigjim numerik

10.3.2. SHPIMI DHE MAKINAT SHPUESE

Mënyra e përpunimit mekanik me anë të shpimit paraqet njërën ndër metodat më të përhapura të përpunimit në makina metalprerëse. Format bazë që mund të arrihen me shpim janë vrimat cilindrike (vrimat e tejpertejme ose vrimat qorre) në materiale të ndryshme.

Përpunimi me shpim mund të bëhet me shpim të plotë (të tejëpërtejm), me shpim deri në një thellësi të caktuar (vrima qorre) dhe me zgjerim të vrimave më parë të shpuara. Shpimi bëhet me rrotullim të instrumentit metalprerës (burgia‐puntoja, zgjeruesi, alezatori) dhe me lëvizje drejtvizore të tij në drejtim të thellësisë së vrimës), gjatë së cilës materiali që shpohet mbetet i palëvizshëm (fig.10.3.10 dhe fig.10.3.11).

Fig.10.3.10. Operacioni i shpimit

K-Lëvizja kryesore; N-Lëvizja ndihmëse Fig.10.3.11.Momenti i shpimit me

punto

Ndër operacionet kryesore të të shpimit mund të numërohen (Fig.10.3. 12): a ‐ zgjerimi i vrimës; b‐hapja e filetos; c‐zgjerimi i vrimës deri në një thellësi; ç‐rrëzimi i buzëve të vrimës; d‐shpimi i vrimës qendërzuese; e‐rrafshimi i ballit të vrimës

a b c

ç d e

Fig.10.3.12. Operacionet e tjera të shpimit: a - zgjerimi i vrimës; b-hapja e filetos;

3-zgjerimi i vrimës deri në një thellësi; ç-rrëzimi i buzëve të vrimës; d-shpimi i vrimës qendërzuese; e-rrafshimi i ballit të vrimës


Shpimi realizohet në makina shpuese të cilat mund të jenë të formave dhe

konstruksioneve të ndryshme. Ato mund të jenë: të thjeshta, universale, gjysmëautomatike dhe automatike. Në figurën 10.3. 13 është treguar makinës shpuese dhe skema e makinës. Për realizimin e

operacionit të shpimit janë të domosdoshme instrumentet, pajisjet dhe veglat shtesë (fig.10.3.14).

a. b.

Fig.10.3.13. Makina shpuese

Fig.10.3.14 Instrumentet dhe pajisjet e ndryshme që përdoren gjatë shpimit

10.3.3. ZDRUKTHIMI DHE MAKINAT ZDRUKTHUESE Makinat zdrukthuese (fig.10.3.15) shërbejnë për të hequr shtresa të holla metali dhe për

të përfituar sipërfaqe të sheshta horizontale, vertikal, të pjerrëta etj. si dhe kanale me profile të ndryshme. Instrumenti metalprerës i cili përdoret në makina zdrukthuese bënë lëvizje drejtvizore vajtje‐ardhje, kurse gjysmëprodhimi fiksohet në tavolinën e makinës dhe bënë lëvizje ndihmëse tërthore drejtvizore.

Fig.10.3.15. Makina zdrukthuese: 1-tavolina; 2-instrumenti; 3-mbajtësi i instrumentit; 4-koka mbajtëse; 5-koka e shkallëzuar; 6-korniza; 7-elektromotori; 8-bazamenti; 9-dorezat për zhvendosje.

Në mesin e opracioneve më të përdorshme të zdrukthimit janë (fig.10.3.16): ‐hapja e kanalit; ‐ përpunimi i dhëmbëzorit; ‐rrafshimi i sipërfaqes horizontale; ‐zdrukthimi i sipërfaqes vertikale; ‐shkallëzimi, etj.

a. b. c.

ç. d. e.

Fig.10.3.16. Disa opracione të zdrukthimit; a-zdrukthimi i kokës katrore; b- zdrukthimi i kanalit; c-hapja e kanalit të formës “V”; ç-hapja e kanalit rrëshqitës; d-përpunimii dhëmbëzorit; e-përpunimi i levës së dhëmbëzuar.


10.3.4. FREZIMI DHE MAKINAT FREZUESE Frezimi është proces i përpunimit me prerje me të cilin arrihet cilësi e lartë e sipërfaqes së përpunuar. Instrumenti metalprerës quhet frez dhe rrotullohet rreth boshtit të vet, kurse gjysmëprodhimi përparon në mënyrë drejtvizore. Frezi përbëhet prej shumë teheve prerëse. Në figurën 10.3.17 janë treguar disa freza. Makina në të cilat bëhet frezimi, quhen makina frezuese (fig.10.3.18).

Fig.10.3.17. Frezat për përpunim me frezim.

Fig.10.3.18. Makina frezuese Disa nga opracionet e frezimit që më së tepërmi përdoren, janë paraqitur në figurën 10.3.19.

a b c ç

d e Fig.10.3.19. Disa opracione të frezimit: a-Fezimi rrethor; b-frezimi i formësuar; c-hapja e kanalit; ç-prerja; d,e-frezimi i sipërfaqes së rrafshët;


10.3.5. RETIFIKIMI DHE MAKINAT RETIFIKUESE Retifikimi është proces i përpunimit me prerje me të cilin arrihet cilësi e lartë e sipërfaqes së përpunuar. Instrumenti metalprerës që përdoret për retifikim quhet guri retifikues dhe rrotullohet rreth boshtit të vet, kurse gjysmëprodhimi përparon në mënyrë drejtvizore. Disa operacione të përpunimit me retifikim janë treguar në figurën 10.3. 20. Makina në të cilën bëhet retifikimi quhet makinë retifikuese (fig.10.3.21), dhe në të mund të bëhet retifikimi në sipërfaqeve të ndryshme (fig.10.3.22).

Retifikimi periferik i sipërfaqeve të rrafshta Retifikimi periferik i sipërfaqeve cilindrike

Retifikimi ballor i sipërfaqeve të rrafshta Retifikimi periferik i sipërfaqeve të brendshme

Formësimi i gurit retifikues Retifikimi i sipërfaqeve të profiluara

Fig.10.3.20. Disa operacione të retifikimit

Fig.10.3.21. Makina retifikuese

Fig.10.3.22. Retifikimi i sipërfaqeve të ndryshme


10.3.6. PËRSHKIMI OSE TËRHEQJA Përpunimi me përshkim (tërheqje) përdoret në prodhimin në seri dhe në masë. Ai zëvendëson (me prodhimtari të lartë) zdrukthimin, frezimin e profiluar dhe punimet e pastra të sipërfaqeve të brendshme.

Prodhimtaria në procesin e përshkimit është 8 – 10 herë më e lartë se në frezim duke siguruar në të njëjtën kohë saktësi e ashpërsi sipërfaqësore më të mirë.

Karakteristikë themelore e procesit është instrumenti (përshkuesi ose tërheqësi) i cili përbëhet prej një numri relaticisht të madh të dhëmbëve.

Lëvizja e prerjes është drejtvizore e vazhduar dhe kryhet nga instrumenti. Përshkuesi (tërheqësi) (fig.10.3. 23, është instrument me shumë dhëmbë dhe duke pasur

çmim të lartë, përdoret për qëndrueshmëri të rritura.

Fig.10.3. 23. Parimi i përshkimit me përshkues

Pjesët kryesore të përshkuesit janë (fig.10.3.24.):

- Bishti, me të cilin instrumenti tërhiqet; - Qafa, e cila lidh bishtin me pjesën udhëzuese të përshkuesit; - Pjesa udhëzuese, që udhëzon dhëmbin e parë të përshkuesit në vrimën e copës të hapur

paraprakisht me tornim, shpim, etj. - Dhëmbët për përpunim të ashpër, që heqin pjesën kryesore të shtresës së punimit; - Dhëmbët për përpunim të pastër; - Dhëmbët kalibrues, të cilët realizojnë punimin përfundimtar të sipërfaqes; - Fundi, i cili përveç anës konstruktive, shërben edhe për mbështetjen e tërheqësit pas

daljes nga copa të dhëmbit të fundit kalibrues.

Fig.10.3.24. Përshkuesi dhe pjesët kryesore të tij

Në figurën 10.3. 25 janë treguar sipërfaqe që mund të punohen me përshkim, kurse në figurën 10.3.26

përshkues të ndryshëm.

Fig.10.3. 25 Forma të ndryshme sipërfaqesh të brendshme dhe të jashtme që mund të punohen me përshkim

Fig.10.3. 26. Përshkues të ndryshëm


SHTOJCË


Hyrje

Me saldim kuptojmë procesin e bashkimit të detaleve ose të elementeve të konstruksioneve metalike në mënyrë të pazbërthyeshme; me anë të ngrohjes së detaleve në vendin ku do të bëhet bashkimi, deri në gjendje të shkrirë ose deri në gjendje plastike duke bërë ose mosbërë shtypjen e detaleve që saldohen. Pas ftohjes së metalit, fitohet një lidhje e pazbërthyeshme. Me përdorimin e saldimit në prodhim, jo vetëm që ngritet prodhueshmëria, por arrihen edhe efekte të tjera: konstruksioni lehtësohet për 15‐20%, zhduket dyfishimi i llamarinave, zvogëlohen gjithnjë e më tepër nevojat për profile të ndërlikuara, lehtësohet transporti, shpejtohet montimi, rritet qëndrueshmëria, sigurohet hermetizimi, etj. Saldimi po ashtu e shkurton afatin e ndërtimit‐investimeve, pajisja është relativisht e lirë dhe e thjeshtë për përdorim dhe mirëmbajtje, aftësimi i fuqisë punëtore bëhet më shpejt etj. Për këtë arsye sot saldimi gjeti përdorimin e tij prej punëtorisë më të thjeshtë e deri te ndërtimi i fluturakeve kozmike. Duhet theksuar se 70% të konstruksioneve metalike sot bëhen me saldim. Për arritjen e përparësive ekonomike të lartpërmendura, konstruksioni duhet të pësojë ndryshim (p.sh. ndaj atij me ribatina), sepse, në të kundërtën, mund të arrihen efekte negative. Kështu p.sh., nëse bashkësia me ribatina (fig.10.4. 1.a), zëvendësohet me atë me saldim (fig.10.4. 1.b), jo vetëm që nuk është arritur kurrfarë epërsie, por ekziston mundësia të jetë keqësuar gjendja e konstruksionit. Zëvendësimi i drejtë do të ishte ai në figurën 10.4.1.c.

Fig.10.4. 1. Zëvendësimi i bashkësisë me ribatina me atë me saldim: a-bashkimi me ribatina; b-zëvendësimi me saldim-i gabuar; c-zëvendësimi me saldim-i drejtë

10.4.1. METODAT E SALDIMIT Ndarja e proceseve të saldimit mund të bëhet në shumë mënyra në varësi nga faktorët që ndikojnë. Kështu p.sh., mund të ndahen në saldimin me shtypje ose me nxehje, saldimi me ose pa material plotësues, etj. Sipas standardit ISO 4063 metodat e saldimit janë klasifikuar:

1. SALDIMI ME HARK ELEKTRIK 11 Saldimi pa gaz mbrojtës 111 Saldimi me hark elektrik me elektrodë të mbështjellë 112 Saldimi nën veprimin e forcës së rëndesës (graviteti) 113 Saldimi me elektrodë metalike të zhveshur 114 Saldimi me elektroda të mbushura me pluhur 115 Saldimi me tel të mbështjellë 118 Saldimi me elektrodë të shtrirë 12 Saldimi me hark elektrik nën mbrojtjen e pluhurit 121 Saldimi me tel nën mbrojtjen e pluhurit 122 Saldimi me shirit nën mbrojtjen e pluhurit 13 Saldimi me hark elektrik nën mbrojtjen e gazit 131 Saldimi me elektrodë shkrirëse (të shkrijshme) nën

mbrojtjen e gazit inert 135 Saldimi me elektrodë shkrirëse (të shkrijshme) nën

mbrojtjen e gazit aktiv 136 Saldimi me elektrodë të mbushur nën mbrojtjen e gazit aktiv 14 Saldimi me elektrodë joshkrirëse) të pashkrijshme nën

mbrojtjen e gazit 141 Saldimi me elektrodë të volframit nën mbrojtjen e gazit inert 149 Saldimi nën mbrojtjen e hidrogjenit atomik 15 Saldimi me plazmë 18 Metodat e tjera të saldimit 181 Saldimi me hark elektrik me elektrodë të karbonit 185 Saldimi me hark të rrymave shtjellore (rrotullues) 2 SALDIMI ME ELEKTROREZISTENCË 21 Saldimi pikëzor 22 Saldimi tegelor 23 Saldimi relievor 24 Saldimi shkëndijor 25 Saldimi ballor me shtypje 29 Metodat e tjera të saldimit me elektrorezistencë 291 Saldimi me elektrorezistencë me frekuenca të larta 3 SALDIMI ME GAZ 31 Saldimi me oksigjen dhe gaz që digjet 311 Saldimi me oksigjen dhe acetilen 312 Saldimi me oksigjen dhe propan 313 Saldimi me oksigjen dhe hidrogjen 32 Saldimi me ajër dhe gaz që digjet 321 Saldimi me ajër dhe acetilen 322 Saldimi me ajër dhe propan 4 SALDIMI NË GJENDJE TË NGURTË -

SALDIMI ME SHTYPJE 41 Saldimi me ultratingull (ultrazë) 42 Saldimi me fërkim 43 saldimi me farkëtim 44 Saldimi me energji të madhe mekanike 441 Saldimi me eksplodim 45 Saldimi difuziv 47 Saldimi me gaz dhe shtypje 48 Saldimi në të ftohtë

7 METODAT E TJERA TË SALDIMIT 71 Saldimi me termite 72 Saldimi nën zgjyrë 73 Saldimi elektrogazor 74 Saldimi induktiv 75 Saldimi me rreze drite 751 Saldimi me laser 752 Saldimi me hark reflektues 753 Saldimi me rreze ultrakuqe 76 Saldimi me tufë elektronesh 77 Saldimi me goditje 9 NGJITJA E FORTË DHE E BUTË 91 Ngjitja e fortë 911 Ngjitja me rreze ultrakuqe 912 Ngjitja me gaz 913 Ngjitja në furrë 914 Ngjitja me zhytje 915 Ngjitja në banjo kripërash 916 Ngjitja induktive 917 Ngjitja me ultratingull 918 Ngjitja me elektrorezistencë 919 Ngjitja difuzive 923 Ngjitja me fërkim 924 Ngjitja në vakuum 93 Metodat e tjera të ngjitjes 94 Ngjitja e butë 941 Ngjitja e butë me rreze ultrakuqe 942 Ngjitja e butë me gaz 943 Ngjitja e butë në furrë 944 Ngjitja e butë me zhytje 945 Ngjitja e butë në banjo kripërash 946 Ngjitja e butë induktive 947 Ngjitja e butë me ultratingull 948 Ngjitja e butë me elektrorezistencë 949 Ngjitja e butë difuzive 952 Ngjitja e butë me havia 953 Ngjitja e butë me fërkim 954 Ngjitja e butë në vakuum 96 Mënyrat e tjera të ngjitjes së butë 97 Ngjitja salduese 971 Ngjitja salduese me gaz 972 Ngjitja salduese me hark elektrik

1100..44.. PPËËRRPPUUNNIIMMII MMEE SSAALLDDIIMM


10.4.1.1. LLOJET E BASHKIMEVE ME SALDIM DHE TEGELET E SALDUARA

Sipas pozicioneve të detaleve që saldohen, llojet e saldimit mund të jenë (tab.1.):

ballore (ballë për ballë), në kënd, në formë T, të palosura (me mbivënje të fletëve), nëpër buzë

Tab.1. Pozicionet e saldimit

Ballor Në kënd Në formë “T” E palosur Nëpër buzë

Shtr

irë

Hor

izon

tal

Vert

ikal

Mbi

kok

ë

10.4.1.2. ELEMENTET E BASHKËSIVE TË SALDUARA

Gjatë saldimit të bashkësive të e salduara dallojmë këto terma: Materiali bazë është materiali nga i cili janë të punuara detajet, të cilat me saldim duhet të bashkohen. Metalet më të njohura që i hasim gjatë saldimit janë çeliqet, alumini dhe lidhjet e tij, bakri dhe lidhjet e tij, mangani, nikli, kromi, molibdeni, etj. Prej të gjitha këtyre materialeve më së tepërmi përdoret çeliku që paraqet lidhjen e hekurit dhe karbonit. Materiali plotësues, zakonisht është teli për saldim (te saldimi me gaz, nën mbrojtjen e gazit inert ose aktiv, nën pluhur) ose elektroda për saldim (saldimi me hark elektrik). Materiali

plotësues para procesit të saldimit nuk i përket pjesëve që saldohen, por gjatë procesit të saldimit shkrihet dhe merr pjesë në formimin e tegelit. Bashkësia e salduar, është tërësia e formuar me saldimin e dy apo më shumë detajeve. Kanali i saldimit, quhet vendi i parapërgatitur në materialin bazë, me qëllim të arritjes së saldimit cilësor. Format dhe dimensionet e kanaleve për saldim janë të përcaktuara me standard, ndërsa disa elemente të kanalit janë treguar në figurën 10.4.2.

Fig.10.4.2. Elementet e kanalit: 1‐faqja e kanalit; 2‐rrënja e kanalit; 3‐rrënja e mprehtë e kanalit; 4‐rrënja e topitur e kanalit; 5‐

hapësira dritë; 6‐topitja e rrënjës; 7‐hapësira e kanalit; 8‐gjerësia e kanalit; 9‐këndi i kanalit; 10‐këndi i pjerrësisë së kanalit Tegeli i salduar, është vendi i materializuar i bashkësisë së salduar që formohet me ngurtësimin e materialit të shkrirë gjatë procesit të saldimit. Tegeli përbëhet prej një apo më shumë shtresash Shtresa e tegelit është materiali i ngurtësuar i materialit bazë dhe plotësues që formohet me vetëm një kalim. Në figurën 10.4.3, është paraqitur tegeli dhe shtresa e salduar, ndërsa në figurën 10.4.4 janë paraqitur elementet e bashkësisë së salduar.

a b

Fig.10.4.3. Tegeli dhe shtresat e teglit: a‐tegeli ballor; b‐tegeli këndor

Fig.10.4.4. Elementet e bashkësisë së salduar: 1‐materiali bazë; 2‐fytyra e tegelit; 3‐fytyra e rrënjës; 4‐rrënja e tegelit; 5‐tegeli; 6‐zona kalimtare; 7‐zona e ndikimit të nxehtësisë; 8‐kufiri i zonës së shkrirë; 9‐thellësia e tegelit; 10‐mbilartësia e tegelit; 11‐gjerësia

e tegelit; 12‐trashësia e tegelit; 13‐trashësia e tegelit të regjeneruar


10.4.1.3. POZICIONET E SALDIMIT

Saldimi i bashkësive mund të bëhet në pozita të ndryshme (fig.10.4.5).: 1. të shtrirë‐horizontale (1) 2. horizontale‐vertikale (në mur), (2) 3. mbi kokë (3) 4. vertikale (nga poshtë‐lart (4) dhe nga lart‐poshtë (5) dhe

Saldimi në pozitë të shtrirë ‐ horizontale (1) është më i lehti, sepse metali i shkrirë për shkak të forcës së gravitetit kalon në tegelin e materializuar. Saldimi në pozitë vertikale (4) është më i vështirë se saldimi horizontal, sepse metali i shkrirë për shkak të ndikimit të forcës së gravitetit tenton të rrjedh nga krateri. për këtë arsye saldimi vertikal duhet të bëhet me hark sa më të shkurtër. Me qëllim të pengimit të rrjedhjes së metalit preferohet që elektroda të lëvizë nga poshtë lartë. Saldimi vertikal mund të realizohet në dy mënyra: nga poshtë‐lartë (4) dhe nga lart‐poshtë (5). Saldimi horizontal në rrafshin vertikal (2) është më i vështirë se ai i shtrirë për shkak të rrjedhjes së materialit të shkrirë nën veprimin e forcave të gravitetit. Saldimi mbi kokë ose saldimi tavanor (3) është saldimi më i vështirë në teknologjinë e saldimit për shakak të rrjedhjes së materialit të shkrirë nën veprimin e forcave të gravitetit. Gjatë saldimit nga poshtë‐lart (4), harku elektrik ndizet në pikën më të ultë të tegelit. Pasi të formohet krateri me masën e lëngët, elektroda lëvizet ngadalë lartë dhe anash, ashtu që harku elektrik të formohet njëkohësisht në materialin bazë dhe në metalin e shkrirë. Pas lëvizjes lartë të elektrodës, metali i shkrirë ngurtësohet dhe formon bazën në të cilën do të mbështeten (depozitohen) pikat e metalit të shkrirë. Kjo më pas e lehtëson procesin e saldimit, sepse metali i shkrirë do të shtresohet mbi tmetalin e ngurtësuar. Në këndi i mbajtjes së elektrodës është 45 deri 50O ndaj horizontales, do të mundësohet rrjedhja e mirë e zgjyrrës nga tegeli. Gjatë saldimit të tegelit nga lrtë‐poshtë (5), harku elektrik ndizet në pikën më të lartë të tegelit, me që rast elektroda fillimisht do të ketë pozitë normale në sipërfaqen e tegelit (nën këndin 90O). Pastaj, pas formimit të kraterit dhe fillimit të rrjedhjes së pikave të metalit të lëngët duhet të ndryshojë këndi i mbajtjes së elektrodës (këndi i mbajtjes zvogëlohet) ashtu që bëhet shkrirja e materialit bazë dhe plotësues. Elektroda lëvizet ngadalë teposhtë, duke mbajtur çdoherë harkun e shkurtës dhe duke i mbajtur pikat e metalit të shkrirë që të mos bijnë nga tegeli. Kjo është metodë më e vështirë dhe kërkon aftësim të mirë të saldatorit. Përdoret në vende të papërshtatshme (të ngushta) ose kur nevojitet thellësi e vogël e tegelit (p.sh. saldimi i llamarinave të holla). Gjerësia e tegelit gjatë saldimit nga poshtë‐lartë, nuk duhet të jetë më e madhe se 1,5 deri 2 diametra të elektrodës.

1‐elektroda; 2‐materiali bazë; 3‐ tegeli; 4‐lëvizja kah masa e shkrirë; 5‐lëvizja e elektrodës normal në drejtimin e saldimit; 6‐lëvizja në kahje të saldimit; 7‐rrafshi i pozitës së elektrodës

1‐materiali bazë; 2‐elektroda; 3‐ tegeli; 4‐lëvizja në kahje të saldimit; 5‐lëvizja e elektrodës normal në drejtimin e saldimit; 6‐lëvizja kah masa e shkrirë; 7‐rrafshi i pozitës së elektrodës

1‐materiali bazë; 2‐elektroda; 3‐ tegeli; 4‐lëvizja në kahje të saldimit; 5‐lëvizja e elektrodës normal në drejtimin e saldimit; 6‐rrafshi i pozitës së elektrodës

Fig.10.4.5. Pozitat e saldimit të pllakave: 1-saldimi horizontal; 2-saldimi horizontal-vertikal; 3-saldimi mbi kokë; 4-saldimi vertikal poshtë-lartë; 5-saldimi vertikal lartë-poshtë.


10.4.2. MATERIAL SHTESË PËR SALDIM Me material shtesë nënkuptojmë të gjitha materialet që përdoren gjatë saldimit, të cilat me materialin bazë formojnë tegelin e salduar. Materiali shtesë përdoret, jo vetëm gjatë saldimit, por edhe gjatë regjenerimit. Në materialin shtesë bëjnë pjesë: materiali plotësues (teli), elektroda, pluhuri, gazrat dhe shkrirësit e ndryshëm. Lloji dhe forma varen nga materiali bazë dhe procesi i saldimit. Përdorimi gjithnjë më i madh i saldimit në të gjitha fushat e industrisë, ka kushtëzuar zhvillim shumë të shpejtë të materialit shtesë në mënyrë që ai t'i plotësojë kërkesat e nevojshme. Për t'u lehtësuar zgjedhja dhe përdorimi i tij është bërë edhe standardizimi (ISO, DIN, EN, j). Elektrodë - do të quajmë detalin e qarkut elektrik, i cili shërben për ndezjen dhe djegien e harkut elektrik (teli i pa mbështjell dhe i mbështjell te saldimi me hark elektrik me dorë), ndërsa te saldimi me gaz, materialin plotësues, i cili ka formë të shufrës do ta quajmë shufra për saldim ose teli për saldim. Materialin që shërben për ta plotësuar kanalin e përgatitur da ta quajmë material plotësues, ndërsa pluhurat, gazrat dhe shkrirësit e ndryshëm do t’i quajmë material ndihmës. Në figurën 10.4.6 është treguar materiali shtesë dhe plotësues për saldim

Fig.10.4. 6. Materiali shtesë dhe plotësues për saldim: 1-elektroda për saldim me hark elektrik me

dorë; 2-teli për saldim nën mbrojtjen e gazit inert dhe aktiv, 3-materiali shtesë për saldim nën mbrojtjen e pluhurit; 4-teli për saldim

10.4.3. PAJISJET PËR SALDIM Për saldim të bashkësive të salduara nevojiten aparate dhe pajisje përkatëse për realizimin e saldimit, siç janë: aparate për saldim me dorë, aparate dhe pajisje për saldim të mekanizuar, aparate dhe pajisje për saldim të automatizuar. Aparatet janë të shumë llojshme dhe ato zgjedhen në varësi të llojit të metodës së saldimit, p.sh. aparate për saldim me hark elektrik me dorë fig.10.4.7), pajisja për saldim me gaz (fig.10.4.8), makinat për saldim më elektrorezistencë (fig.10.4.9, etj.

Fig.10.4.7.Aparatet për saldim me hark elektrik

Fig.10.4. 8. Pajisja për saldim me gaz (oksigjen dhe acetilen):1-bombola për acetilen (C2H2); 2-bombola për oksigjen (O2 ); 3-lidhësja për lidhjen e shishës për muri; 4-gypat; 5-flakëhedhësi për saldim; 6,7,8-rregullatorët e sasisë dhe shtypjes së gazrave

Fig.10.4.9. Aparatet për saldim me elektrorezistencë


10.4.4. PËRDORIMI I ROBOTËVE NË LËMINË E SALDIMIT Për shkak të përdorimit gjithnjë e më të madh të saldimit në industri dhe në jetën e përditshme, është paraqitur nevoja e automatizimit dhe e përdorimit të robotëve në lëminë e saldimit. Kështu në industrinë automobilistike përdoren robot për saldim me hark elektrik dhe me saldim me elektrorezistencë (fig.10.4.10).

Robotët për saldim me hark elektrik me dorë

Robotët për saldim me elektrorezistencë

Fig.10.4.10. Robotët për saldim

SHTOJCË

Fig.*.1. Procesi i saldimit të detaleve të ndryshme

UNIVERISTETI I PRISHTINËS

Fakulteti i Inxhinierisë Mekanike

Dr.sc.Hysni Osmani

MMAATTEERRIIAALLEETT MMEEKKAANNIIKKEE

-- PPJJEESSAA EE DDYYTTËË--

(vetëm për përdorim intern të studentëve)

1010

00%A

2020

3030

4040

5050

6060

7070

8080

9090

100%B100

Prishtinë, 2009/2010

Literatura

1. Prof.dr.Nexhat Boshnjaku, Njohuri materialesh të makinerisë, Universiteti i Kosovës, Prishtinë, 1980.

2. Hysni Osmani, Materialet Mekanike – Provat e materialeve, 2004

3. William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering: An Introduction, 6th Edition, 2003.

4. Dr. sc. Hysni Osmani, Përpunimi termik, Univeristeti i Prishtinës, Prishtinë, 1999.

5. B. Baholli, I. Hoxha, V. Nika, G. Demiraj, E. Lamani, Struktura dhe përpunimi termik i metaleve, Universiteti i Tiranës, Fakulteti i inxhinierisë mekanike dhe elektrike, Tiranë, 1986.

6. Dr.sc. Bajrush Bytyçi, Dr.sc.Hysni Osmani, Mr.sc.Nexhat Qehaja, MATERIALET E MAKINERISË, tekst për shkollat e mesme teknike, Libri shkollor, Prishtinë, 1998.

7. Termička obrada čelika “A”, “B”, Metalbiro, Zagreb 1978.



10. Mladen Franz, Mehanicka svojstva materijala, Sveuciliste u zagrebu, Fakultet Strojarstva i Brodogradnje, Zagreb, 1998.

11. William F. Smith, Javad Hashemi, Foundations of Materials Science and Engineering, 4th ed., 2006, McGraw‐Hill.

12. Hwaiyu Geng, Manufacturing Engineering Handbook, 2004, McGraw‐Hill.


14. Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid, Manufacturing Processes for Engineering Materials, 5th ed., 2006, by Pearson Education.

15. Gian Mario Paolucci, Leksione të metalurgjisë, VëlI.1, botimi i 2 të, Verona, Itali, 2006.

16. Gian Mario Paolucci, Leksione të metalurgjisë, VëlI.2, botimi i 2 të, Verona, Itali, 2006

17. Herrmann Schumann, Heinrich Oettel, Metallographie, 14 Auflage, WILEY-VCH, 2005,


19. FUNDAMENTALS OFMODERNMANUFACTURING:MATERIALS, PROCESSES, AND SYSTEMS Third Edition, 2007.

20. Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials, Elsevier 2006

21. CRC materials science and engineering handbook / [edited by] James F. Shackelford, William Alexander.—3rd ed., 2001.

22. Material science, S.L. Kakani and Amit Kakani, New Delhi, 2004. Published by New Age International( P) Ltd.,

SHU

MË

ZIM

I, M

OD

IFIK

IMI D

HE

ND

RY

SHIM

I I T

EK

STIT

TË

MO

S B

ËH

ET

PA

AU

TO

RIZ

IMIN

E A

UT

OR

IT

Documents

Materialet Mekanike 2009_2010 - Pjesa e DYTE _per Studente