1

DEFORMABILITATEA

BIOMATERIALELOR METALICE

Prof.habil.dr.ing. Brânduşa GHIBAN

1

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREȘTI

FACULTATEA DE ȘTIINȚA ȘI INGINERIA

MATERIALELOR

2

Biomaterialele

Un biomaterial este orice material sintetic care este utilizat

pentru a restabili sau înlocui funcţia unui ţesut şi care vine în

contact cu fluidele fiziologice în mod continuu sau intermitent.

Această definiţie exclude materialele utilizate pentru

realizarea instrumentelor chirurgicale sau dentare.

Un biomaterial trebuie să îndeplinească anumite condiţii:

să fie biocompatibil (să nu producă efecte nocive: toxice,

alergice, cancerigene asupra ţesuturilor vii);

să fie stabil biochimic (să nu sufere procese de degradare

în timp, în contact cu mediul fiziologic);

să aibă proprietăţi mecanice asemănătoare cu cele ale

ţesutului substituit, pentru a putea prelua în condiţii optime

funcţia mecanică a acestuia. Aceasta impune o anumită

rezistenţă la rupere, uzură, oboseală, forfecare, etc.

DUPĂ TIPUL DE

MATERIAL

Metale şi aliaje Înlocuiri ale articulaţiilor, plăci

pentru oase, şuruburi implantate,

implanturi dentare

Materiale Ceramice implanturi dentare,

implanturi de șold

Materiale Polimerice Suturi, vase de sânge, articulaţia

şoldului, ţesuturi moi, nas, altele

Materiale Compozite Implanturi articulare, valve pentru

inimă

3

4

BIOMATERIALE METALICE

OTELURI INOXIDABILE

ALIAJE DE COBALT

ALIAJE DE TITAN

ALIAJE NOBILE

ALIAJE DE MAGNEZIU

ALIAJE CU MEMORIA FORMEI

PROPRIETĂŢILE IDEALE ALE UNUI MATERIAL

METALIC PENTRU REALIZAREA UNUI IMPLANT

5

Material metalic ideal

Prelucrabilitate ridicată

Preţ de cost scăzutRezistenţă ridicată

la uzură

Modul de elasticitate

ridicatDensitate mică

BiocompatibilitateRezistenţă mare

la coroziune

Metale nobile: Ta, Ni, Pt, Au

Oţel inoxidabil Aliaj de cobalt

Aliaj de magneziu

Material Avantaje Dezavantaje Exemple

Metale şi aliajeoţel inoxidabiltitanaliaj de cobaltaur

Caracteristici mecanice ridicateDuctilitate

Susceptibilitate la coroziuneApariţia deformaţiilor în timp

Înlocuiri ale articulaţiilor, şuruburi, plăci osoase, implanturi dentare

Materiale polimericenylonsiliconteflondacron

Elasticitatefabricabilitate

Susceptibilitate la degradareDensitate scăzută

Suturi, vase de sânge, ureche, nas, ţesuturi moi

Materiale ceramiceoxid de aluminiucarbon

hidroxiapatita

Biocompatibilitate mare, bioinerţieRezistenţă la compresiune

FragilitateObţinere dificilăLipsa elasticităţii

StomatologieImplantologie

Materiale compoziteCarbon pirolitic- fibre de carbon

DuritatePosibilitate de modelare

Obţinere dificilă Implant de articulaţie, valve ale inimii

6

Avantaje şi dezavantaje ale utilizării diferitelor clase de biomateriale

BIOMATERIALELE

ACOPERĂ TOATE

CLASELE DE

MATERIALE – METALE,

CERAMICE,

POLIMERI

7

IDENTIFICAŢI

ADEVĂRATELE

BIOMATERIALE

PRINTRE TOATE

APLICAŢIILE DIN

“ROBOTUL UMAN”

8

9

procesul de prelucrare a biomaterialelor metalice care

constă în modificarea formei şi dimensiunilor unor

semifabricate, în scopul obţinerii formei finale a pieselor,

sub acţiunea unor forţe cu acţiune lentă sau rapidă, fără

însă a distruge integritatea structurală a materialului.

Deformarea

plastică a

biomaterialelor

metalice

Sub acţiunea unor forţe exterioare, deformaţiile pot fi:

Deformaţii

elastice

Deformaţii

plastice

nepermanent

deformaţiile al căror efect asupra formei,

dimensiunilor, structurii şi proprietăţilor

materialului încetează în momentul anulării

forţei exterioare care le-a produs.

permanent

deformaţiile precedate de deformaţii elastice

si odată produse, efectele lor se păstrează şi

după încetarea acţiunii forţei care le-a

provocat.

Deformaţii

anelasticenepermanent deformaţii care dispar în timp după

îndepărtarea forţelor care le-au produs.

10

Comportarea corpurilor sub acţiunea unor tensiuni externe sau interne este descrisă cu

ajutorul curbelor tensiune - deformaţie, convenţionale sau reale, determinate de regulă la

solicitările statice de tracţiune, torsiune, etc.

Curba caracteristică tensiune-deformaţie obţinută la tracţiune

Legea Hooke

[N/m2] [MPa]

domeniul

elastic

Domeniul de deformare

plastică uniformă

Domeniul de deformare

plastică neuniformăîn domeniul elastic

în domeniul plastic

K- coeficient de rezistenţă,

n- coeficient de ecruisare

E- modul de elasticitate longitudinală, [MPa],

reprezintă o măsură a elasticităţii (rigidităţii) unui

material. Se determină din panta regiunii liniare a

graficului tensiune-deformaţie

Comportarea unui material la deformare plastică depinde de temperatura la care are loc

deformarea plastică. Dacă deformarea plastică se face la temperaturi mai mici decât o anumită

temperatură, numită temperatură de recristalizare, toate modificările de structură produse prin

deformare se menţin, deformarea numindu-se deformare plastică la rece. Dacă deformarea

plastică se face la temperaturi mai mari decât temperatura de recristalizare, avem deformare

plastică la cald. Temperatura de recristalizare se determină din

TR= k Ttrelaţia Bocivar

k- constantă care depinde de puritatea materialului

k=0.2-metale pure

k=0,7-soluţii solide

k=0.3÷0.4-metale pure tehnice, eutectice

11

Curba caracteristică

tensiune-deformaţie

obţinută la tracţiune

Tensiunea corespunzătoare punctului A senumeşte limită de proporţionalitate = tensiunea până la care tensiunea şi deformaţia sunt direct proporţionale.

Tensiunea corespunzătoare punctului B se numeşte limită de elasticitate, comportarea materialului până în acest punct fiind elastică.

Tensiunea din punctul C, la care practic începe deformarea plastică (curgerea), se numeşte limita de curgere = tensiunea necesară pentru a produce o deformaţie permanentă egală cu 0,2%.

Tensiunea din punctul D reprezintă tensiunea maximă pe care o poate suporta materialul fără să se rupă, purtând numele de rezistenţa la rupere (Rm). La tensiuni mai mari decât Rm, materialul se rupe.

Principalele puncte pe diagrama tensiune-deformaţie sunt:

12

La scara atomică, deformarea plastică a materialului

metalic se realizează prin deplasări ireversibile ale unor

pachete de atomi în raport cu altele, prin două mecanisme :

Reprezentarea schematica a

deformarii plastice prin alunecare

MECANISMELE DEFORMĂRII PLASTICE

1. Alunecarea pachetelor de atomi în interiorul grăunţilor cristalini se realizează pe

plane de mare densitate atomică, numite plane de alunecare. Pe aceste plane, alunecarea

se realizează după direcţii de mare densitate atomică, numite direcţii de alunecare.

alunecare

maclare

13

2. Maclarea reprezintă o forfecare locală a reţelei cristaline sub acţiunea sarcinii

aplicate, care determină o rearanjare a poziţiilor atomilor, astfel încât regiunea

maclată devine din punct de vedere cristalografie imaginea în oglindă a restului

cristalului . Planul care delimitează zona maclată de restul cristalului poartă

numele de plan de maclare.

Datorită orientării cristalografice diferite în zona maclată faţă de restul

cristalului, maclele se vor comporta diferit la atacul cu reactivi metalografici.

Acestea vor apărea la microscop sub forma unor benzi subţiri delimitate de planele

paralele şi nuanţate diferit în raport cu restul cristalului.

Reprezentarea schematica a deformarii plastice prin maclare

14

Deformarea plastică la rece a materialelor metalice determină modificări structurale:

Deformarea plastică la rece

1. Schimbarea formei şi

dimensiunii grăunţilor

2. Schimbarea orientării

spaţiale a grăunţilor

3. Schimbarea structurii

fine (la nivelul reţelei

cristaline) a fiecărui

grăunte

Modificarea

proprietăţilor

fizico-mecanice

1. Creşterea limitei de

curgere, a rezistenţei la

rupere şi a durităţii

2. Scăderea

proprietăţilor de

plasticitate

(alungire, stricţiune)

3. Ecruisarea

materialului odată cu

creşterea gradului de

deformare plastică

înaintea

deformării plastice

după

deformarea plastică

Grad de

deformare

15

În practică, pentru obţinerea simultană a formei şi a anumitor

proprietăţi ale unor produse metalice se pot aplica diferite metode de

deformare plastică la rece:

laminare forjare extrudare

ambutisare

trefilare

întindere încovoiere

16

Deformarea plastică la cald

În timpul deformării plastice la cald,

materialul se ecruisează, dar datorită

vitezei mari de difuzie, la aceste

temperaturi, ecruisajul este repede

înlăturat prin recristalizare, astfel încât

materialul rămâne permanent în stare

plastică .

Reprezentarea schematică a evoluţiei formei şi

dimensiunilor grăunţilor cristalini în timpul

deformării plastice la cald prin laminare

1. Nu apare niciun fel de durificare, în consecinţă gradul de deformare plastică poate fi aproape nelimitat.

2. Se pot elimina unele defecte de turnare sau se pot minimaliza efectele lor, deci are loc com-pactizarea materialului prin sudarea golurilor de la turnare (sufluri, microretasuri), care serealizează prin difuzie.

3. La temperaturi înalte, metalele cu reţea hexagonal compactă permit deformări mult mai mari decât prin deformarea la rece.

4. Răcirea este mai rapidă la suprafaţă decât în centrulprobei, deci suprafaţa vaprezenta o granulaţie mai finădecât centrul, şi proprietăţidiferite.

Particularităţi ale deformării

plastice la cald

Influenţa temperaturii asupra proprietăţilor

mecanice ale biomaterialelor metalice deformate

17

Recristalizare cumulativă

Recristalizare primarăRestaurare

18

Deformabilitatea biomaterialelor metaliceDeformabilitatea metalelor şi aliajelor caracterizează capacitatea acestora de a se deforma

permanent fără ruperea legăturilor atomice. Mărimea gradului de deformare posibil de aplicat

unui material dat fără ca să apară fisuri sau ruperea acestuia în timpul deformării, în condiţii

de temperatură şi viteză de deformare date, este în general, considerat ca fiind

deformabilitatea acestuia.

Având în vedere că deformabilitatea unui

material se exprimă prin gradul de deformare la

care apar primele fisuri, respectiv ruperea

acestuia rezultată dintr-o încercare mecanică

standard sau una specifică procesului de

deformare industrială, este necesar să se

evidenţieze procesul ruperii care, pentru toate

procedeele industriale de deformare plastică ca şi

la materialele deformate plastic în aceste procese,

apare sub forma ruperii ductile. Mecanismul

ruperii ductile, analizat pe baza încercării de

tracţiune monoaxială, este dependent de

temperatura şi viteza de deformare, ca în figură.

Se observă că pentru temperaturi de deformare

sub 0,5Tt (sub temperatura de deformare la

cald), apare deobicei ruperea ductilă de tip con-

cupă, iar la deformarea la cald (peste 0,5Tt) este

prezentă ruperea ductilă de forma dublu con.

18

Ruperea ductilă de tip con-cupă

care determină mărimea

deformabilităţii, prezintă trei stadii:

Germinarea porilor are loc de obicei la interfaţa dintre particulele fazei secundare şi matricea metalică sau la

incluziuni din cauza nedeformării particulelor, fapt care forţează matricea metalică din jurul acestora să se

deformeze peste limita normală cu o ecruisare accentuată şi tensiuni mari care conduc la separarea interfeţei

matrice particulă sau la fisurarea acesteia. Ca urmare deformabilitatea este pregnant dependentă de mărimea şi

densitatea particulelor fazelor secundare.

Ruperea ductilă prin creşterea şi coalescenţa porilor apare în două moduri:

1.prin smulgere determinată de creşterea porului în planul de rupere normal la axa tensiunii principale şi

2.prin creşterea porilor în benzi la unghiuri oblice faţă de planul de rupere, sub influenţa deformaţiilor

unghiulare, mod de rupere ductilă prezentă la procesele de deformare pentru care frecarea sau alte condiţii de

deformare produc deformaţii neomogene sub forma benzilor de alunecare prin care se localizează deformaţia,

cu consecinţe de înmuiere locală a materialului datorată creşterii adiabatice a temperaturii.

19

a. Germinarea (iniţierea) porilor,

b. creşterea porilor,

c. coalescenta porilor si formarea fisurilor.

Factori care influenţează deformabilitatea

Factori de material

o Compoziţia chimică,

o Structura,

o Puritatea

o Evoluţia metalurgică,

o Localizarea deformaţiei

Temperatura la care are loc deformarea

Viteza de deformaţie,

Starea de tensiuni şi deformaţii,

Presiunea hidrostatică,

Frecarea sculă / semifabricat,

Geometria sculă / semifabricat

Factori de proces

20

Aliajele care formează faze secundare în timpul

încălzirii sau răcirii îşi modifică deformabilitatea

atunci cand cea de a doua fază apare

(tipurile V-VIII).

Aliajele cu elemente care formează compuşi

insolubili au o deformabilitate scazută, la acele

temperaturi (III), dar dacă aceşti compuşi se

dizolvă prin creşterea temperaturii,

deformabilitatea va creşte (IV).

Metalele pure şi aliajele care au o singură fază

arată o creştere a deformabilităţii prin creşterea

temperaturii (I). La temperaturi ridicate însă,

datorită creşterii grăunţilor, deformabilitatea

acestor materiale poate scădea (II).

21

Metode pentru aprecierea deformabilităţii

biomaterialelor metalice

22

23

Domenii de forjabilitate a biomaterialelor metalice

comparativ cu ale altor material metalice

Deformabilitatea oţelurilor inoxidabile biomedicale

austenitice si superaustenitice: contin maxim 0,15% carbon,

minim 16% crom si suficient nichel si/sau mangan pentru a stabiliza

structura austenitica; adaugarea de nichel in otelurile inoxidabile

imbunatateste deformabiIitatea si sudabilitatea acestora; un adaos

de 8…12% nichel permite inox-ului sa fie laminat, presat, ambutisat

si creste si rezistenta la coroziune;

feritice: contin 10,5….18% crom §i aprox. 0,05% carbon;

martensitice: contin aprox. 13% crom §i procente ridicate de carbon

(chiar peste 1%); sunt cele mai ieftine oteluri inox, dar sunt greu

deformabile si sudabile;

duplex: au continut extrem de inalt de crom (peste 22%) si aprox.

3% molibden; rezista in mediile cele mai corozive;

durificabile prin precipitare: contin ca element de aliere cuprul

(care imbunatateste rezistenta la acizi) si niobiu (care reduce

coroziunea in zona sudurilor); sunt inox- uri scumpe, au costuri

ridicate de prelucrare, dar combina rezistenta remarcabila la

coroziune a otelurilor austenitice cu proprietatile mecanice excelente

ale otelurilor martensitice.

a) otel cu structurã feriticã;

b) otel cu structurã martensiticã;

c) otel cu structurã austeniticã;

d) otel cu structurã austenito-feriticã

24

Tipul

otelurilor

inoxidabil

e

Avantaje Dezavantaje Exemple

EN (AISI)

Austenitice Cele mai utilizate,

rezistenta buna la

coroziune, rezistenta in

conditii criogenice,

deformabilitate excelenta, sudabilitate buna

Ecruisarea poate limita

deformabilitatea, rezistenta

scazuta la coroziuneaprin oboseala

1.4301(304)

1.4401 (316)

Feritice Cost scazut, deformabilitate buna

Rezistenta la coroziune si

deformabilitate mai scazuta decat inox-urile austenitice

1.4016(430)

1.4749 (446)

Martensitice Duritate si rezistenta

mecanicar idicata, durifi

abile prin tratament termic, cost scazut

Rezistenta la coroziune

limitata in comparatie cu

otelurile austenitice,

deformabilitate limitata in

comparatie cu otelurile feritice, sudabilitate cazuta

1.4021 (420)

1.4057(431)

Duplex Rezistenta excelenta la

coroziune, rezistenta

ridicata la coroziunea

prin boseala,rezistenta

mecanica buna in stare calita

Gama de temperaturi in

care pot fi utilizate este mai

restransa decat in cazul otelurilor inox austenitice

1.4501

1.4462

Durificabile

prin

precipitare

Durificabile prin

tratament termic,

rezistenta la coroziune

mai buna decat martensiticele

Greu disponibile, scumpe,

rezistenta la

coroziune,deformabilitate si

sudabilitate restranse in

comparatie cu otelurile austenitice

1.4542(630)

1.4568 (631)

25

Valorile proprietăților mecanice pot fi calculate cu relații de forma:

Simbolurile reprezintă conținutul elementelor în procente, δ este conținutul de ferită (%),

iar d este marimea grăuntelui (mm)

26

Deformabilitatea oţelurilor inoxidabile austenitice

Variaţia rezistenţei la deformare în

funcţie de temperatură pentru diferite

mărci de oţel inoxidabil austenitic,

comparativ cu oţelul carbon (OL37)

Variaţia rezistenţei la deformare în

funcţie de conţinutul în fază α al unui

oţel inoxidabil austenitic AISI 304

Variaţia rezistenţei la deformare în funcţie

de structură (turnată sau deformată în

prealabil) a oţelului inoxidabil austenitic

10TNC180, la diferite temperaturi

Rezistenţa la deformare a oţelurilor inoxidabile austenitice, depinde, în principal, de compoziţia

chimică a oţelului. Între rezistenţa la deformare a mărcilor 10TNC180 (tip 18-8) şi 10NC250 (tip

25-20) există, la diferite temperaturi, diferenţe cuprinse între 10 şi 60 %. O creştere importantă a

rezistenţei are loc şi în cazul alierii oţelului tip 18-8 cu molibden (marca 8TMoNC170). Oţelul de

tip Cr-Mn-Ni-N are o rezistenţă la deformare comparabilă cu cea a oţelului 8TMoNC170 .

• rezistenţa la deformare practic nu depinde de conţinutul în fază α al oţelului inoxidabil,

• indiferent de starea iniţială a oţelului (turnat sau prelucrat plastic), rezistenţa la

deformare rămâne aceeaşi.

27

Deformabilitatea oţelurilor inoxidabile austenitice

Variaţia plasticităţii în funcţie de

temperatura de încercare a diferitelor

mărci de oţel inoxidabil austenitic

Influenţa conţinutului în faza α asupra

plasticităţii oţelurilor inoxidabile austenitice

Variaţia plasticităţii oţelului inoxidabil

austenitic tip 18-8 în funcţie de conţinutul

în faza α şi starea oţelului, turnat sau

deformat plastic

Plasticitatea constituie o caracteristică tehnologică, mult mai sensibilă la variaţia structurii

decât rezistenţa la deformare. Astfel, este cunoscut că prezenţa în oţelurile inoxidabile

austenitice a unei proporţii oarecare de fază α duce la scăderea plasticităţii.

• Spre deosebire de rezistenţa la deformare, structura materialului influenţează asupra

plasticităţii. Astfel, în toate cazurile, plasticitatea oţelului în stare turnată este mai coborâtă

decât în stare deformată. Acest lucru se explică atât prin macrostructura diferită (existenţa la

lingouri a celor trei zone de solidificare) cât şi prin puternica segregare a unor elemente, care

favorizează apariţia unor constituenţi (ca de exemplu faza α) care înrăutăţesc plasticitatea

oţelului.

• O aceeaşi structură (de exemplu, pur austenitică) poate fi obţinută cu oţeluri cu compoziţii

chimice diferite între ele însă, în acest caz, plasticitatea se modifică în funcţie de proporţia şi

natura elementelor de aliere. În general, plasticitatea scade cu atât mai mult, cu cât gradul de

aliere este mai mare). Acest fapt subliniază necesitatea de a realiza deformarea cu viteze mici şi

la temperaturi mai înalte (peste 900 0C).

28

Deformabilitatea titanului şi aliajelor de titan

Titanul este situat în subgrupa IV B a sistemului periodic al elementelor fiind

considerat, la fel ca şi omologii săi superiori zirconiul si hafniul, metal greu fuzibil

datorită temperaturii sale de topire foarte ridicate (1725ºC). Greutatea specifică a

titanului, 4,5 g/cm3, ocupă un loc mijlociu între greutăţile specifice ale celor două

metale principale folosite în industrie, fierul (7,86 g/cm3) şi aluminiul (2,70 g/cm3), de

aceea titanul este considerat metal semiuşor.

29

30

CLASIFICAREA ALIAJELOR DE TITAN

1. După modul de prelucrare

2. După proprietăţi

deformabileturnate

cu plasticitate mare şi rezistenţă medie

suficient de plastice şi cu rezistenţă mare

cu rezistenţă foarte bună la coroziune

cu proprietăţi mecanice deosebite la temperaturi

negative (criogenice)

cu proprietăţi superplastice

cu proprietăţi supraconductoare

cu proprietăţi de memoria formei

31

3. DUPĂ

DOMENIILE

DE

UTILIZARE

Aliaje pentru construcţii

sudate

Aliaje pentru construcţia de autovehicole

Aliaje pentru aviaţie

Aliaje pentru tehnica spaţială

Aliaje pentru industria chimică

Aliaje pentru criogenie

Aliaje pentru aplicaţii

biomedicale

32

4. După structură

Influenţa cumulată a elementelor de aliere în titan

poate fi considerată cu ajutorul coeficienţilor de

echivalenţă în aluminiu (pentru elementele alfagene) şi în

molibden (pentru elementele betagene), utilizând ecuaţiile

EAl = % Al + 1/3 % Zr + 1/3 % Sn + 10 % O

EMo = % Mo +1/5%Ta +1/3,6%Nb+1/2,5%W + ½,5%V + 1,25%Cr +1,25+ +%Ni + 1,7 % Mn + 1,7 % Co + 2,5 % Fe

Aliajele de titan după structură

Alfagene (cu structură )

Bifazice (cu structură +)

Betagene (cu structură )

Ti pur, Ti-5Al-2,5Sn

Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2,5Fe

Ti-15Mo-5Zr-3Al, Ti-12Mo-

6Zr-2Fe

Proprietăţile mecanice ale aliajelor de titan sunt direct legate de structura lor. Astfel, aliajele monofazice sunt

ductile si sudabile, în timp ce aliajele bifazice sunt sudabile, dar cu ductilitate mai scăzută. Aliajele de titan

au plasticitatea mică, dar pot fi prelucrate prin deformare plastică, au temperaturi de tranziţie scăzute si

rezisten ţă la oxidare bună. Aliajele de titan au cea mai mare plasticitate, dar cea mai mică rezistenţă, pe care

o păstrează până la 540◦C. Rezistenţa la temperaturi mari a aliajelor de titan este asociată cu aliajele si

pseudo .

Totusi, când rezistenţa la fluaj nu este un factor

în aplicaţiile la temperaturi ridicate, rezistenţa la

tracţiune a aliajelor au avantaj distinct (fig.a).

În figura se remarcă faptul că până la

temperatura de 425ºC aliajele au rezistenţa

mai mare chiar decât oţelurile de scule, iar

aliajele sau pseudo nu se compară cu aceste

oţeluri din punctul de vedere al rezistenţei

specifice. Aliajele bifazice ( +) sunt mai

rezistente decât aliajele monofazice si pot fi

durificate în continuare prin tratamente termice.

Se pot deforma plastic usor si au rezistenţa mare

la fluaj până la temperatura de 450°C.

Ca urmare a structurii HC a Ti sistemele de alunecare sunt reduse si, ca atare, deformarea la temperaturi sub

882C se efectuează cu dificultate în timp ce la temperaturi ridicate, sistemele de alunecare corespunzătoare Ti

(CVC) sunt în număr mult mai mare si, corespunzător, deformabilitatea materialului crește. Cresterea

temperaturii cât mai aproape de 882C, dar fără a depăsi această valoare, conduce la continua crestere a

plasticităţii titanului si a aliajelor sale. Având în vedere aceste caracteristici structurale ale titanului se

recomandă ca deformarea să se efectueze pe cât posibil în intervalul de temperatură de 1200...800C sau

600...500C pentru produse cu grosime mai mică.

33

În ceea ce priveste proprietăţile tehnologice ale aliajelor de titan, acestea pot fi prelucrate prin toate procedeele

cunoscute de deformare la cald și la rece. Astfel, laminarea se utilizează pentru obţinerea tablelor, benzilor si

ţevilor la cald sau la rece, forjarea liberă se utilizează ca procedeu intermediar pentru producerea

semifabricatelor în vederea distrugerii structurii de turnare, matriţarea pentru producerea de piese destinate

construcţiilor aerospaţiale, extrudarea pentru obţinerea profilurilor, sârmelor și ţevilor, iar tragerea se

utilizează pentru obţinerea barelor, ţevilor și sârmei la rece. In cazul forjării și matriţării se recomandă

aplicarea de grade de deformare unitare mari, dar cu grade de reducere totale mici, pentru a se ţine sub

control procesul de recristalizare. De asemenea, trebuie avut în vedere că la deformarea cu viteze mari, titanul

și aliajele sale nu au timpul necesar pentru recristalizare și ca atare plasticitatea scade. În consecinţă se va

ridica limita superioară a intervalului optim de temperatură pentru deformare prin forjare cu 20...100°C în

funcţie de tipul de aliaj. In ceea ce priveste limita inferioară a temperaturii de deformare la cald, aceasta nu

trebuie sa fie sub 700C, practic pentru toate tipurile de aliaje. In general această temperatură variază între

800 și 850C. Particularitatea aliajelor de titan de a avea o viteză redusă de recristalizate a condus la realizarea

unor tehnologii de prelucrare termomecanică, prin care se ameliorează foarte mult caracteristicile mecanice

fără a fi necesare tratamente termice ulterioare.

In ceea ce priveste procesul de recristalizare al

unor aliaje de titan, s-a constatat că gradul critic

de deformare se situează între 8...12%, fiind

influenţat de condiţiile de deformare si încălzire,

de structura iniţială si de cantitatea si natura

elementelor de aliere.

Plasticitatea titanului si a aliajelor sale scade rapid în prezenţa unui strat superficial oxidat, apărând fisuri, care

pot constitui concentratori de tensiune, care la rândul lor pot distruge piesa prin dezvoltarea fisurilor marginale

spre interiorul acesteia. Fisurile se formează cu precădere la extrudare sau tragere când lubrifiantul nu este

corespunzător, fiind prea vâscos, generând astfel tensiuni de întindere mari. Pentru evitarea formării stratului

oxidat, fragil, de la suprafaţa aliajelor de titan, se recomandă ca încălzirea semifabricatelor înaintea prelucrării

prin deformare să se facă în cuptoare cu atmosferă neutră de argon sau în vid.

34

35

35

36

Curbele de deformabilitate la cald ale principalelor aliaje de titan industriale

36

Plasticitatea aliajelor de titan se apropie de cea a titanului (atât în stare turnată cât şi în stare deformată)

pentru temperaturi superioare valorii de 1000ºC. Caracterul variaţiei = f (tº) este similar pentru aliajele din

aceiaşi grupă structurală (aliaje sau aliaje +), dar diferă de la o grupă structurală la alta (aliajele VT5 si

Ti 371 (Ti-2,7Al-13Sn) şi respectiv aliajele VT3, VT6, VT8).

37

- prin aliere, plasticitatea aliajelor scade, iar gradul de aliere influenţează cu atât mai mult cu cât

este mai joasă temperatura de deformare;

- scăderea plasticităţii, odată cu micsorarea temperaturii, este mai pronunţată la aliajele cu structură

iniţială de turnare decât la cele cu structură de deformare;

- dacă se ia în considerare şi condiţiile în care au fost elaborate aliajele (în cuptoare electrice cu arc

sau cu inducţie), trebuie menţionat că prezenţa carbonului (provenit din electrozi sau căptuşeala

cuptorului) în aliaj dă nastere la carburi de titan fragile, care se dispun sub forma de pelicule sau

cuiburi în jurul grăunţilor si plasticitatea va scădea brusc, în special la structura de turnare şi, în

consecinţă, va fi necesară creşterea temperaturii pentru atingerea maximului de plasticitate;

pentru structura de turnare concentraţii ale carbonului de peste 0,4% produc efectul menţionat, în

timp ce structura de deformare, la aceeaşi concentraţie de carbon, este practic insensibilă;

- scăderea plasticităţii aliajelor ca urmare a prezenţei carbonului în compoziţie este mai intensă,

decât scăderea plasticităţii ca urmare a alierii titanului (în special în starea turnată);

- la reducerea plasticităţii titanului si aliajelor sale pe lângă prezenţa carbonului şi a elementelor de

aliere o influenţă puternică o au şi incluziunile gazoase (oxigenul);

- în lipsa unor elemente dăunătoare, plasticitatea aliajelor în stare turnată, la temperaturi superioare

valorii de 900...1000ºC, este apropiată de cea obţinută la aceleaşi aliaje cu structură de deformare.

- Presiunea de deformare creşte şi datorită măririi gradului de deformare, în special când

temperatura de deformare scade, respectiv spre sfârsitul procesului de deformare, ca urmare a

creşterii suprafeţei de schimb de căldură a produsului deformat. Pe acest considerent se recomandă

ca la temperaturi de deformare ridicate (1000...1100ºC) când rezistenţa la deformare a materialului nu

este prea mare, să se aplice reduceri cât mai mari. Presiunea de deformare creşte si datorită măririi

gradului de deformare, în special când temperatura de deformare scade, respectiv spre sfârşitul

procesului de deformare, ca urmare a creşterii suprafeţei de schimb de căldură a produsului

deformat. Pe acest considerent se recomandă ca la temperaturi de deformare ridicate

(1000...1100ºC) când rezistenţa la deformare a materialului nu este prea mare, să se aplice reduceri

cât mai mari.

38

Modificarea structurii aliajelor bifazice Ti6Al4V în timpul

deformării plastice

Izoterma sistemului ternar Ti-Al-V la 980◦C

În general, în aliajele de titan deformate plastic la rece se formează structuri

fibroase în care particulele de fază α sunt puternic alungite, dar şi structuri

hibride globulare- lamelare sau globulare-fibroase. Microstructura aliajelor bifazice

α + β depinde puternic de viteza de răcire după deformare plastică la cald (în

domeniul β sau α + β) pentru că are loc transformarea polimorfică α →β şi variază

cu proporţiile şi compoziţiile fazelor. Dacă deformarea plastică a aliajelor bifazice

are loc în domeniul β, forma grăunţilor β iniţial echiacşi , variază în funcţie de

gradul de deformare, alungindu-se pe măsura creşterii gradului de deformare.

39

40

Schemele 1-3 de variaţie a formei şi mărimii grăunţilor β de la deformarea

plastică la o temperatură din domeniul β a aliajelor bifazice α + β.

Schemele 4 şi 5 de variaţie a formei şi mărimii grăunţilor β la deformarea

plastică la o temperatură din domeniul β a aliajelor bifazice α + β

În grăunţii mari de β pot apărea benzi de deformare sinuase; în

anumite condiţii de deformare începe recristalizarea dinamică a fazei β

prin apariţia grăunţilor mici (10-30 µm) echiacşi, situaţi mai ales la limitele

grănţilor deformaţi şi ale benzilor de deformare .

40

Schemele 1-6 de variaţie a structurii aliajelor bifazice α+β în cazul începerii

deformării în domeniul β şi terminării deformării în domeniul α + β

Dacă recristalizarea are loc complet, toată microstructura prezintă grăunţi β

mici echiacşi; în procesul răcirii lente de la temperatura de deformare din

domeniul β până la temperatura transformării α → β, grăunţii de β recristalizaţi

cresc (> 100 µm); la temperaturi sub temperatura de transformare α → β, practic,

grăunţii de β nu mai cresc. dacă recristalizarea are loc complet, toată

microstructura prezintă grăunţi β mici echiacşi; în procesul răcirii lente de la

temperatura de deformare din domeniul β până la temperatura transformării α

→ β, grăunţii de β recristalizaţi cresc (> 100 µm); la temperaturi sub

temperatura de transformare α → β, practic, grăunţii de β nu mai cresc.

41

Dacă aliajele sunt deformate plastic în domeniul α + β pot avea loc procesele:

• modificarea proporţiilor fazelor α + β;

• redistribuirea elementelor de aliere dizolvate în cele două faze;

• modificarea dimensiunilor şi formei constituienţilor microstructurali.

La încălzire, după deformare şi parţial în timpul deformării, are loc procesul de

recristalizare în interiorul lamelelor de α şi în interiorul grăunţilor de β. În zonele cu

fază α deformată se observa o structură caracterizată prin subgrăunţi cu limite

clare; la încălzire aceste limite de subgrăunţi se orientează perpendicular pe graniţele

interfazice, obţinându-se o structură de tip “bambus”.

Microstructura aliajului bifazic Ti-6Al-4V deformat plastic la 925◦C

a) recoacere la 950C si recopt în domeniul α + β:

b) recoacere la 950C, 1h, răcire în apă (200:1);

c) recoacere la 900C, 1h, răcire în apă (TEM, 7000:1)

42

ALIAJE TITAN4

3

Procesare

Distrugerea structurii de turnare

Tratament

Diferite viteze de răcire

rapid Lent

Grade mici de deformare

Grade mari de deformare

Raport mare de Soluţie solidă echiaxă

Tratament -

Variaţia temperaturii

mare joasă

Diferite viteze de răcire

rapidă lentă

Influenţa procesării termomecanice asupra obţinerii

diferitelor structuri în aliajele bifazice + de titan

Procesare -

DEFORMABILITATEA ALIAJELOR DE COBALT BIOMEDICALE

Cobaltul şi aliajele pe bază de cobalt sunt folosite în diferite forme, cum ar fi tuburi,

bare, placi, sârme etc. fiind supuse proceselor de lucru la cald urmate de pasi secundari

de procesare pentru a atinge aceste forme. Din moment ce cobaltul are o deformabilitate

slabă în faza HC, se preferă deformarea la cald în faza CFC (temperatura de

transformare din HC in CFC este de aproximativ 420C). Pentru orice altă operaţie la

cald, este necesară înţelegerea modului de curgere a materialului în timpul procesului

de deformare (relaţiile dintre tensiunea , deformaţia , viteza de deformaţie şi

temperature T). In plus faţă de aceasta, este necesară identificarea mecanismelor de

deformare la temperaturi înalte pentru controlul microstructural al piesei în lucru.

Acest lucru este important la fel cum o microstructură deformată la cald este o

necesitate pentru procesele secundare (incluzând atât deformarea plastică cald şi la

rece) ulterioare procesului de prelucrare la cald. In ultima vreme au fost realizate hărţi

de procesare pentru a optimizarea procesului de deformabilitate la cald precum si

pentru a controla microstructura piesei în lucru . Cele mai multe studii pe cobalt au fost

inainte de 1980 si au constituit un articol . Comportamentul cobaltului în faza CFC la

deformarea la cald a fost studiat folosind compresiunea, tensiunea si teste de fluaj.

Jacquerie şi Habraken au raportat prezenţa unor oscilaţii reduse în curbele tensiune-

deformaţie pe durata comprimarii cobaltului in faza CFC în intervalul de temperatura

900÷1200C si o viteza de deformaţie de 3-20s-1. Datele au fost fitate la o ecuaţie de

putere mică pentru a obţine viteza de deformaţie susceptibilă la tensiune. In afară de

aceste studii referitoare la comportamentul general al cobaltului la deformare, datele

referitoare la caracteristicile de deformare ale cobaltului la temperaturi mai mari de 0.5

din temperatura de topire TM par a fi insuficiente. Scopul investigatiilor este de a studia

deformarea la cald a cobaltului asupra unei game largi de temperaturi şi viteze de

deformaţie pentru a optimiza prelucrabilitatea la cald în faza CFC şi pentru a identifica

cea mai înalta temperatură de procesare la care are loc în mod dinamic.44

Compozitiile chimice ale aliajelor de cobalt de turnătorie și deformabile

45

Proprietatile mecanice ale aliajelor pe baza de cobalt

Curbe σ- ε pentru cobalt :

a) mai multe vârfuri,

b) un singur vârf

Cobaltul prezinta două tipuri de comportamente la deformarea plastica la cald

efectuată în domeniul 600-950◦C:

• Un comportament unde tensiunea de curgere ajunge la un maxim urmat de o

diminuare a oscilaţiilor pentru ca la deformaţii mari să se ajungă la starea de

echilibru şi

• Un comportament unde tensiunea de curgere are iniţial un singur vârf urmat de

diminuare, iar la final la tensiuni mari să se atingă starea de echilibru.

(s-1) Valori în MPa

600℃ 700℃ 750℃ 800℃ 900℃ 950℃0.001

0.01

0.1

1

185

244

325

410

115

152

212

274

87

119

167

218

73

99

145

179

52

64

90

122

41

50

74

104

Starea de comprimare a cobaltului în condițiile de test indicate

46

Harta coeficientului de sensibilitate la

deformare a cobaltului în domeniul şi T.

Numerele de pe margine reprezintă valorile lui

m. Cercurile gri sunt condițiile în care apar

vârfurile singulare ale tensiunii. Celelalte date

se referă la vârfurile multiple

Aspectul microstructural al cobaltului după călire de punere în

soluţie la 800℃ şi nedeformat (a), după testare la 0.001 s-1(b),

după testare la 1 s-1(c). Dimensiunea medie a grăunţilor este de

25µ m pentru (a), 52 µ m pentru (b) și 20 µ m pentru (c)

Deformabilitatea cobaltului la cald este favorizată

de recristalizarea dinamică, datorată difuziei

controlate a dislocaţiilor, la care energia de

activare pentru auto difuzie în faza CFC

OSD=270kJ/mol. S-a demonstrat că are loc astfel

creşterea ductilităţii cobaltului cu circa 100%. De

asemenea, datorită recirstalizării dinamice are loc

un comportament invers al mărimii de grăunte ds

la starea de echilibru cu Z(sauD ). Mărimea de

grăunte ds este independentă de mărimea iniţială

a grăunţilor do şi depinde doar de Z. Finisarea

granulaţiei poate fi efectuată la valori mari ale lui

Z (T redus şi ε mărit), în care grăunţii grosolani

vor lua locul la valori reduse a lui Z( T ridicat şi ε

micşorat).

Variaţia parametrului Z funcție

de modului de elasticitate

transversal. Sunt specificate şi

valorile lui Q și n

Variaţia mărimii de grăunte

în stare staţionară funcţie

de parametrul Holoman Z

47

Deformabilitatea unor aliaje biocompatibile de tip CoCrMoTi

Aliaj Temperatura,

C

Deformaţia

maximă de

compresiune

(%)

Modulul de

elasticitate

Young (MPa)

Rezistenţa la

compresiune,

MPa

CoCrMoTiZr 25 13,54916 11058,83335 1890,551

700 3,61018 12307.16821 -

800 4,60873 10341.89010 -

900 4,08804 9927.68520 -

CoCrMoTi4 25 14,5961 9857,23456 1796,560

700 4,16278 9794.77462 -

800 5,23600 8581.72105 -

900 5,07283 11300.56008 -

CoCrMoTi5.5 25 16,35031 13050,48536 1912.317

700 3,45117 12039.31422 -

800 3,96939 10736.34949 -

900 2,51110 16378.95638 -

Deformabilitate la receDeformabilitate la cald

Intervalul optim al temperaturilor de deformare plastică la cald

pentru aliajul CoCrMoTi5.5 este 1150÷1250C; atât din punct de

vedere al rezistenţei la deformare, cât şi al plasticităţii acestuia,

deformabilitatea materialului fiind optimă în acest interval de

temperaturi. La temperaturi mari (de peste 1250C), materialul

începe să îşi piardă integritatea, acest lucru ducând implicit la

scăderea plasticităţii ca urmare a topirii impurităţilor cu punct

de topire scăzut, impurităţi aflate la limitele dintre grăunţi.

48

Deformabilitatea aliajelor de magneziu

Aliajele deformabile cu utilizare în industrie fac parte din următoarele sisteme:

- Mg-Al-Zn, cu: 3,0...9,0 % Al, 0,2...1,5 % Zn şi 0,15...0,50 % Mn;

- Mg-Mn, cu 1,5...2,5 % Mg si 0,15...0,35 % Ce;

- Mg-Zn, cu 4,0...5,5 % Zn si 0,3...0,9 % Zr.49

Deformabilitatea aliajelor de Mg-Al-Zn

plasticitatea aliajelor din sistemul Mg-Al-Zn depinde în mare măsură de

concentraţia aluminiului; astfel în cazul aliajelor cu 3...4 % Al şi 0,2...0,8

% Zn se constată influenţa importantă a vitezei de deformaţie asupra

valorii indicilor de plasticitate. Dacă în cazul deformării dinamice (la un

ciocan de forjă) gradul maxim de reducere realizat este de până la 30%,

în intervalul de temperatură de 350...425ºC, la deformarea statică (la

presă) valoarea deformaţiei este de peste 2,5 ori mai mare, ajungând

până la 80% în intervalul de temperatură de 350...450ºC;

prin creşterea concentraţiei aluminiului în aliaj la 5...7 % si a zincului la

0,5...1,5% se constată o importantă micsorare a plasticităţii; astfel la

deformarea statică, în intervalul de temperaturi de 250...400ºC, gradul

maxim de deformare este de 40...60%, iar în cazul deformării dinamice

gradul de deformare nu depăseste 20...30% într-un interval de

temperaturi mult îngust (325...375ºC);

o în ceea ce priveşte rezistenţa la deformare se constată o scădere practic

liniară a acesteia (exprimată prin rezistenţa la rupere prin tracţiune) în

intervalul de temperaturi 200...450ºC de la valori de 280...320 MPa la

40...50 MPa. S-a stabilit, de asemenea, că atât la magneziu cât si la aliajele

cu 5...7% Al, până la 200oC deformaţia este considerată la rece, iar

pentru aliaje de la 250ºC si pentru magneziu de la 300ºC începe procesul

de micşorare a rezistenţei la deformare, fapt datorat intrării în acţiune, la

temperaturi de 212ºC, a unui nou sistem de alunecare pe feţele laterale ale

prismei hexagonale;

o creşterea în continuare a conţinutului de aluminiu până la circa 9%,

micşorează şi mai mult plasticitatea aliajelor, deformarea acestora

putându-se executa numai în condiţii statice şi într-un interval de

temperaturi cuprins între 340...420ºC, pentru care gradul maxim de

deformare nu depăseste 20...25%.

50

plasticitatea aliajelor din sistemul Mg-Mn este foarte mare

(gradul maxim de deformare atinge valori de 70...80%) într-un

interval relativ larg de temperaturi (300...500ºC) indiferent de

viteza de deformaţie a procesului de deformare. In acest sens se

recomandă ca procesele de deformare la cald să se desfăsoare

într-un interval de temperaturi cuprins între 350...480ºC.

Încălzirea peste 480ºC nu este indicată deoarece există pericolul

apariţiei fenomenului de supraîncălzire, iar temperatura de

sfârsit de deformare nu trebuie coborâtă sub 350ºC pentru a se

asigura aliajului o rezistenţă la deformare relativ redusă.

la temperaturi de 300ºC, aliajele deformate cu grade de reducere

mai mari de 10% au tendinţa mare spre ecruisare. Rezistenţa la

deformarare atinge valori de 240 MPa. De asemenea, creşterea

inclusiv a vitezei de deformaţie face ca procesul de deformare să

corespundă deformării la rece. Creşterea temperaturii la 350ºC

face ca rezistenţa la deformare să scadă de aproximativ 1,5 ori,

ajungând la 155 MPa, ecruisarea dispărând complet;

adausul de Ce în aliajele Mg-Mn schimbă mult comportarea la

deformare a acestora; astfel deformarea aliajelor la temperatura

de 300ºC nu depinde de valoarea reducerii aplicate si nu se

constată apariţia ecruisării; creşterea în continuare a

temperaturii până la 450ºC nu schimbă practic comportarea

acestor aliaje în timpul deformării; datorită tendinţei de

ecruisare relativ slabe a acestor aliaje, temperatura de sfârsit de

deformare poate fi de până la 280...300ºC, această concluzie fiind

valabilă şi pentru cazul aliajelor Mg-Mn fără adaus de Ce.

Deformabilitatea aliajelor de Mg-Mn

51

Deformabilitatea aliajelor de Mg-Zn-Zr

• aliajele din sistemul ternar Mg-Zn-Zr sunt de asemenea

sensibile la variaţia vitezei de deformaţie; astfel, la deformarea

statică, plasticitatea acestor aliaje este foarte mare, atingând

chiar 90% într-un interval larg al temperaturilor de deformare

(200...450ºC), în timp ce la deformarea dinamică plasticitatea

scade de peste 2 ori, fiind de maxim 30...40% într-un interval

de temperatură de 250...400ºC;

• rezistenţa la deformare a aliajelor Mg-Zn-Zr în funcţie de

temperatură si gradul de deformare diferă ca mod de variaţie,

faţă de celelalte tipuri de aliaje; astfel, la 300ºC procesul de

ecruisare conduce la cresterea continuă a rezistenţei la

deformare în funcţie de deformaţia aplicată, în timp ce la

350ºC si grade de reducere de peste 20% apare procesul de

dedurificare si valoarea absolută a rezistenţei la deformare nu

depăseste 120 MPa (fără de circa 200 MPa la 300ºC);

micşorarea în continuare a rezistenţei la deformare pe măsură

ce gradul de reducere creste este consecinţa efectului termic al

deformaţiei, în special la viteze de deformaţie mari.

• In ceea ce priveste intervalul de temperaturi recomandat

pentru desfăsurarea proceselor de deformare la cald se va avea

în vedere că temperatura superioară a intervalului nu va

depăsi 410ºC, datorită tendinţei aliajului la supraîncălzire, iar

temperatura de sfârsit de deformare nu va coborâ sub 320ºC la

deformarea dinamică şi respectiv 280ºC la deformarea statică,

pentru a se asigura totuşi caracteristici de deformabilitate

corespunzătoare aliajului.

52

Regimul termomecanic al laminării aliajelor de magneziu

Temperatura de laminare. Din studiul deformabilităţii aliajelor speciale de magneziu rezultă că laminarea acestor aliaje, la temperaturi de

250ºC sau mai coborâte nu este recomandată ca urmare a apariţiei şi intensificării procesului de ecruisare, cresterea valorilor rezistenţei la

deformare si reducerea plasticităţii. Durificarea aliajelor de magneziu creste pe măsură ce viteza de deformaţie este mai mare. Micsorarea

rezistenţei la deformare şi creşterea plasticităţii are loc, în funcţie de compoziţia aliajelor, de la 300...325ºC în sus, când fenomenul de

ecruisare practic nu mai apare şi în special când deformarea are loc cu viteze mici de deformare (deformare statică).

Gradul total de reducere aplicat produce modificări structurale în aliajele de magneziu si, ca efect, variaţia proprietăţilor mecanice ale

acestora. Se constată că anizotropia maximă cât si scăderea proprietăţilor mecanice ale produselor deformate apar la grade totale de

deformare din intervalul 50...70 %. La grade de deformare de minimum 95% se obţin mult mai uniforme proprietăţile mecanice pe direcţie

longitudinală si transversală, respectiv anizotropia acestora se reduce la minimum, iar nivelul absolut al acestor proprietăţi creste.

Valoarea gradului critic de deformare nu trebuie să depăşească, pentru majoritatea aliajelor de magneziu 10...15%. Spre deosebire de aliajele

de aluminiu, la procesul de recristalizare a aliajelor de magneziu, are influenţă însemnată si viteza de deformaţie. Astfel, la viteze mici de

deformaţie procesul de recristalizare are loc începând cu temperatura de 350ºC pe când la viteze ridicate de deformaţie recristalizarea se

produce la temperaturi mult mai înalte. Pentru obţinerea unor structuri omogene de recristalizare la aliajele de magneziu, se recomandă ca

gradul de reducere pe fiecare etapă (trecere) de deformare să fie mai mare de 15%.

Viteza de deformaţie. Din studiul diagramelor de plasticitate a aliajelor de magneziu rezultă că gradul maxim de deformare, prin care se

apreciază plasticitatea aliajelor, scade odată cu cresterea concentraţiei elementelor de aliere si, în acelasi timp, depinde şi de valoarea vitezei

de deformaţie. Astfel, se poate admite că pentru majoritatea aliajelor industriale de magneziu, gradul maxim de deformare în condiţii

dinamice nu depăseste 30...50%, în timp ce la deformarea statică acelaşi parametru atinge valori de 70...90%. De asemenea, rezistenţa la

deformare variază mult în funcţie de viteza de deformaţie, atingând valori de 1,5...2 ori mai mari în cazul deformării dinamice comparativ cu

deformarea statică.

Viteza de încălzire şi răcire a aliajelor deformate. Valoarea ridicată a conductivităţii termice a aliajelor de magneziu permite încălzirea lor în

vederea deformării cu viteză mare. Se recomandă ca timpul de încălzire al semifabricatelor să fie de circa 1,5...2 min pentru fiecare milimetru

de grosime sau de diametru a acestora, indiferent dacă sunt în stare de turnare (lingouri) sau de deformare.

Durata de menţinere a semifabricatelor în cuptoare la temperatura de încălzire pentru laminare trebuie să fie riguros reglementată având în

vedere că depăsirea valorilor optime conduce la înrăutăţirea proprietăţilor mecanice a produselor deformate, în special ca urmare a tendinţei

de supraîncălzire a acestor aliaje. Răcirea după laminare a aliajelor de magneziu se realizează în aer. Aliajele speciale din sistemul Mg-Mn cu

eventuale adausuri de Ce au plasticitatea mare, atât la deformarea la cald cât si la deformarea la rece si, ca atare, pot fi prelucrate prin orice

procedeu de deformare plastică (laminare, extrudare, forjare). Aliajele speciale cu bază de magneziu din sistemul Mg-Al-Zn-Mn au valorile

rezistenţei la deformare mult mai mari si parametrii de plasticitate mai mici, acestia din urmă micsorându-se continuu pe măsură ce creste

concentraţia aluminiului în aliaj. Aceste aliaje vor trebui deformate prin procedee care pot asigura schema mecanică a deformaţiei cu valori

ridicate ale presiunii hidrostatice, la care eventualele tensiuni de întindere să aibă valori cât mai mici si, de asemenea, cu valori reduse ale

vitezei de deformaţie, cum este cazul extruziunii sau matriţării închise. Aliajele speciale Mg-Zn-Zr fac parte din grupa celor cu plasticitate

redusă si, ca atare, prelucrarea lor se va asigura tot prin scheme mecanice ale deformării caracteristice extruziunii sau matriţării închise.

53

54

Vă mulțumesc pentru atenție!