Tratamente Termice

Curs 1

1. Obiectul i importana Tratamentelor Termice

2. Sistemul Fe-C (proprietile constituenilor structurali rezultai n urma tratamentelor termice)

Obiectul i importana Tratamentelor Termice

succesiune de operaii nclziri, menineri i rciri efectuate n

anumite medii,

cu respectarea unor condiii de: temperatur, durat, vitez de nclzire i

rcire,

aplicate produselor (semifabricate, piese i scule)

pentru a produce modificri n structura materialului acestora

Tratamentul Termic

la schimbarea proprietilor tehnologice, fizico-chimice i mecanice ale produselor.

! scopul tratamentelor termice este obinerea unor anumite structuri, care

s dea produsului proprietile dorite, fr a schimba forma piesei starea de agregare a materialului.

T. T.

Tratamentele termice, procese

tehnologice n urma crora produsele

obin proprieti noi

Schema general a ciclului tehnologic de fabricare a pieselor din oel.

TT incorecte rebutarea produselor

($) >>T.T.

Cunoaterea i executarea corect a

Tratamentelor Termice

Sistemul Fe-C

Fe trei forme polimorfe: Fe , Fe i Fe .

Cubic cu Volum Centrat Cubic cu Fee Centrate

Fierul : reea CVC, parametrul reelei: 2,86 la 20C 2,895 la 800C.

Fierul reea CFC, parametrul reelei: 3,638 la 912C 3,645 la 1000C.

Fierul aceeai reea cristalin ca Fe , distana reticular mrit. fierul este un fier stabil la temperaturi

nalte

fierul are numai dou forme polimorfe ( i ).

Sistemul Fe-C 2 forme: sistemul fier-grafit (sistemul stabil) sistemul fier-cementit (sistemul metastabil)

Punctul critic Semnificaia

A0 Punctul Curie al cementitei, 210-215C

A1 Temperatura transformrii eutectoidei corespunztoare izotermei PSK, 727C

A2 Puntul Curie al feritei, 770C (linia MO)

A3 Temperaturile corespunztoate liniei GOS

A4 Temperatura corespunztoare transformrii

Acem Temperatura corespunztoare liniei SE

Ac1 Temperatura la care ncepe transformarea perlitei n austenit, la nclzire; la oelurile hipoeutectoide ncepe i transformarea (dizolvarea) feritei n austenit, iar n oelurile hipereutectoide a cementitei secundare n austenit.

Ar1 Temperatura de transformare a austenitei n perlit, la rcire; n oelurile hipoeutectoide se termin separarea feritei, iar la cele hipereutectoide a cementitei secundare din austenit

Ac2 Temperatura transformrii magnetice a feritei la nclzire

Ar2 Temperatura transformrii magnetice a feritei la rcire

Ac3 Temperaturile la care se termin transformarea (dizolvarea) feritei n austenit la nclzirea oelurilor hipoeutectoide

Ar3 Temperaturile la care ncepe separarea feritei din austenit, la rcirea oelurilor hipoeutectoide

Accem Temperaturile la care se termin dizolvarea cementitei n austenit, la nclzirea oelurilor hipoeutectoide

Arcem Temperaturile la care ncepe separarea cementitei secundare din austenit, la rcirea oelurilor hipereutectoide

diagrama Fe-Fe3C este caracterizat prin dou tipuri de transformri: a) transformarea eutectic: lichid(4,3%C) Fe3C + (2,11%C)

b) transformarea eutectoid: (0,77%C) Fe3C + (0,02%C)

c) transformarea peritectic: lichid(0,51%C) + (0,1%C) (0,16%C)

727C

1148C

perlit

ledeburit

1487C

Constituent structural un element component al structurii, format

din una sau mai multe faze.

faza este o parte omogen dintr-un sistem (aliaj) care are aceeai compoziie chimic, un tip de reea cristalin, proprieti determinate i care este delimitat de alte pri din sistem printr-o suprafa de separaie bine conturat.

Constituenii structurali rezultai n urma TT

Constituenii alctuiesc arhitectura intern a materialelor metalice:

metalul pur, soluia solid, compusul chimic, amestecul mecanic.

cristale perfect omogene, cu aceeai compoziie chimic

constituent eterogen format din cel puin dou faze, care pot fi oricare din fazele precedente

Diagrama Fe-Fe3C faze sau constitueni omogeni:

austenita, ferita, cementita i grafitul,

constitueni eterogeni: perlita (lamelar sau globular) i

ledeburita.

n diagramele TTT constitueni i faze diferite de

echilibru: martensita de clire,

martensita de revenire,

bainita superioar i inferioar,

troostita

sorbita.

Ferita

Soluie solid de carbon n fierul , cu o reea CVC. Reeaua CVC are locuri interstiiale octaedrice i tetraedrice. !

solubilitatea maxim este de 0,0218%C la 727 C

Austenita

Soluie solid de carbon n Fe , reeaua cristalin CFC. Locul liber din centrul celulei elementare (1,023,68)

creeaz posibilitatea dizolvrii unor cantiti relativ mari de carbon n aceast celul.

solubilitatea maxim este de 2,11%C la 1148 C!

Cementita

Conine 6,67%C => compusul chimic al carbonului cu fierul (Fe3C), numit i carbur de fier.

Reea ortorombic, nu prezint transformri alotropice, este cel mai dur constituent al aliajelor Fe-C (peste 800 HV), nu este plastic, este casant i fragil.

Este stabil la temperaturi < de 727 , n anumite condiii se poate descompune sub 727 n ferit i grafit.

primar

Cementita eutectic

secundar

eutectoid

teriar

lamelar

globular

acicular

n benzi

n plci sau n insule

n reeaDup domeniul i condiiile n care se formeaz Dup aspectul microscopic

Perlita

Amestec mecanic de ferit i cementit. Cele dou faze se separ simultan, n condiii de echilibru, la

temperatur constant (727) din austenita de concentraie eutectoid (0.77% C) la rcire lent.

Dup aspectul microscopic

Lamelar lamele de cementit prinse ntr-o mas de baz de ferit,

la rcirea lent de la temperaturi mai nalte dect temperatura punctului, prin transformarea eutectoid a austenitei

are aspectul unei amprente digitale

Globular sub form de globule ntr-o mas metalic,

se poate obine printr-o recoacere de globulizare (de nmuiere) a perlitei lamelare

are cea mai bun prelucrabilitate prin achiere

n rozet perlit fin cu aspect radial, apare n oelurile nclzite la temperaturi ridicate, temperaturi de la care ulterior sunt rcite n aer

Bainita

Ferit suprasaturat n carbon i carburi globulare fine FexC.

Rezistena ridicat a bainitei se datoreaz dimensiunilor mici ale cristalelor de ferit, dispersiei precipitatelor de

carburi, densitii mari a dislocaiilor i distorsiunii reelei feritei datorit suprasaturrii cu carbon.

Bainit superioar format n apropierea maximului

cinetic (stabilitatea minim a austenitei, tmin)

Bainit inferioar format la temperaturi joase

deasupra punctului Ms, are o structur acicular

asemntoare martensitei

Martensita

Soluie solid de carbon n fierul , suprasaturat

i metastabil.

Principala caracteristic: duritatea ridicat, care depinde practic numai de coninutul n carbon

!

Alte structuri

Troostita de clire amestec de ferit i cementit, extrem de fin

clire moderat, cu o vitez de rcire mai mic dect cea critic

la microscop: sub form de pete negre, sferoidale sau rozete, situate la marginea grunilor (foti austenitici).

duritate de 3540 HRC, tenacitate i plasticitate mai ridicat dect a bainitei.

Troostita de revenire din martensita de revenire sau clire n urma revenirii medii (300500)

amestec de ferit nerecristalizat i cementit parial sferoidizat

Sorbita de clire la o rcire continu mai lent dect ce a troostitei

un amestec de ferit i cementit mai puin fin dect troostita

duritate sub 300 HB, plasticitatea i tenacitate > troostit.

Sorbita de revenire din martensita sau troostita de revenire n urma revenirii nalte (500650)

mbin n modul cel mai favorabil caracteristicile de rezisten mecanic cu cele de plasticitate.

Martensita de revenire din martensita de clire n urma revenirii joase (100250) i asigur oelurilor carbon rezisten la traciune i duritate mari, n dauna tenacitii

valorile alungirii i gtuirii sunt mici.

Gradul de finee a structurilor de tip perlitic distana dintre lamelele de cementit i

ferit, 0, suma grosimii lamelei de cementit i ferit.

Valoarea lui 0 se poate calcula cu relaia:

TE este temperatura de echilibru (Ac); T temperatura la care are loc transformarea n

urma rcirii cu anumite viteze.

Temperatura de subrcire Structura Reprezentare

Valoarea lui 0, m

Duritatea HB

700C Perlit 0,5-0,8 180

650C Sorbit 0,30,4 250

600C Trostit 0,10,2 400

Gradul de finee a structurilor de tip perlitic (schem)

Influena elementelor de aliere

Dac n sistemul Fe-C mai intervine un element de aliere (X), ternar Fe-C-X (15Cr9; 42Cr4 .a.).

Carbonul n oelurile aliate formeaz carburi cu elementele de aliere.

Afinitatea termodinamic (-G) a diverselor elemente pentru carbon:

Si-Al-Cu-Ni-Co-Fe-Mn-Cr-Mo-W-V-Ti-Nbnu formeaz carburi

(nu sunt carburigene)formeaz carburi

(sunt carburigene)

Carburile formate sunt de dou tipuri, n funcie de natura elementului i de coninutul su: cementite aliate: (Fe, X)3C, cu structur

ortorombic; carburi speciale: (Fe, X)mCn; tipurile

principale sunt: M23C6; M6C; M2C; M7C3; MC.

M reprezint unul sau mai multe elemente metalice, carburigene

Ni i Mn sunt elemente gamagene, mresc domeniul

Si, Mo i Cr sunt elemente alfagene reduc domeniul

Modificarea domeniului de ctre

Ni, Mn, Si, Mo, Cr

sfritul primului curs

TRATAMENTE TERMICECurs 2: Operaiile de baz ale TT

1

CUPRINS Operaiile de baz ale T.T. Operaia de nclzire

Transformarea n cursul nclzirilor rapide, fr meninere

Transformarea n cursul nclzirilor cu meninere izoterm

Operaia de meninere Operaia de rcire

Transformri structurale la rcire, CCT; TTT Principiul construirii diagramelor CCT; TTT Aplicaii practice ale diagramelor CCT; TTT

2

OPERAIILE DE BAZ ALE T.T.

Tratamentul Termic ca proces tehnologic de prelucrare la cald a produselor metalice, este constituit dintr-o serie de op. care se execut ntr-o anumit succesiune i care sunt definite i caracterizate prin valoarea unor param. => parametrii tehnologici

Operaiile de baz: Principale (nc.; men; rcire); Auxiliare anterioare (curire, protejare, splare, .a.) Auxiliare ulterioare (curire, ndreptare, control, .a.)

3

OPERAIA DE NCLZIRE

Stabilirea Temperaturii de nclzire tf reprezint temperatura dup care ncepe

operaia de meninere se stabilete n fc. de temp. pc. critice (AC1, AC3,

ACcem) i de tipul TT (recoarece, normalizare, clire, revenire).

Stabilirea Vitezei de nclziren fc. de legile transmiterii cldurii n piesele metalice, tensiunile remanente, utilajele de nc. v. teoretic l.t.c. v. admisibil t.r. v. posibil u.., mediul . mrimea ncrcturii

40-80% din durata total a unui ciclu termic

determin productivitatea

Parametrii:

4

TRANSFORMAREA N CURSUL NCLZIRILOR RAPIDE, FR

MENINERE Influena vit. de nclzire asupra formrii poate fi

studiat cu ajutorul diagramelor de transf. la nclzire continu, obinute cu ajutorul analizei dilatometrice.

Trasate n sist. de coordonate temp. - timp (lg). Curbele reprezint, pentru fiecare vitez de nclzire

indicat n partea de sus a diagramei, diferitele etape ale formrii austenitei n cursul nclzirii.

5

Diagrama de transformare la nclzire

continu a oelului 34 CrMo 4 (0,34 % C;

1,07% Cr i 0,17 % Mo): Ac1, Ac3 temp. de

nceput, respectiv de sfrit a transformrii.

6

TRANSFORMAREA N CURSUL NCLZIRILOR CU MENINERE IZOTERM n practic, austenitizarea se realizeaz printr-o nclzire,

pn la o temperatur determinat, urmat de o meninere la aceast temperatur

cond. optime de austenitizare (t, men), => compromis ntre o omogen i o cu un grunte fin,

cinetica de transformare a feritei i carburilor n austenit, n cursul meninerii izoterme.

Epruvetele sunt nclzite la o temperatur determinat, unde sunt meninute durate diferite; apoi ele sunt rcite rapid i examinate la microscop => diagrame care descriu cinetica transformrii.

7

Timpul, s

Tem

pera

tura

, C

1

23 4

Diagrama de transformare n

condiii izoterme a unui oel eutectoid

normalizat n prealabil la 875C

8

CURBELE DE AUSTENITIZARE ALE UNUI OEL EUTECTOID

C. 1, 2, nceputul, respectiv sfritul transformrii perlitei;

C. 3 sfritul transformrii carburilor,

C. 4 limita dintre austenita neomogen i cea omogen.

Se observ c formarea austenitei continu pe parcursul meninerii i se termin cu att mai repede cu ct temperatura este mai ridicat.

9

OPERAIA DE MENINERE are ca scop egalizarea temperaturii (durata de egalizare

termic ) i desvrirea proceselor de transformare structural (durata de transformare )

Parametrii op. de meninere sunt: temperatura de meninere tf durata de meninere gradul de egalizare (n practic 0,010,5)

Durata de egalizare termic pentru piese cu grosimi mai mici dect 100mm, nclzite n cuptoare cu gaz sau electrice i pentru piese subiri nclzite bi de

sruri este aprox. din durata de nclzire

10

OPERAIA DE RCIRE De modul cum se execut depinde structura care va rezulta

(proprietile produselor) Parametrii:

temperatura iniial tir durata de rcire r viteza de rcire vr

tir temperatura la nceputul rcirii (~tf)tfr temperatura la sfritul rciriitmed temperatura mediului de rcire

11

RCIREA N MEDII CARE I SCHIMB STAREA DE AGREGARE

Reprezentarea schematic a fazelor principale de rcire

Curba de rcire n medii care i schimb starea de

agregareA. CalefaciaB. FierbereaC. Rcire lent

12

TRANSFORMRI STRUCTURALE LA RCIRE

diagramele de echilibru => structurile de echilibru ale aliajelor, apar n urma unor rciri foarte lente

sunt construite n coordonate temp. conc. => nu pot da informaii asupra structurilor n afar de echilibru, => rciri mai rapide

2 metalurgiti americani Davenport i Bain Isothermal transformation diagrams Time-Temperature-Transformation

Diagramele TTT la rcire n condiii izoterme

diagramele Timp Temperatur Transformare 13

PRINCIPIUL CONSTRUIRII DIAGRAMELOR TTTcontinuous cooling transformation (CCT)

14

Reprezentarea schematic a transformrii austenitei la rcire izoterm (temperatura constant tb) D. austenitizare " rcire ct mai

rapid " temp. de transformare stabilit, ti (sub AR1)

ol. eutectoid (0,77 % C ), austenitic (tf = ta=AC1+ (3050)C = 775800C

tb1 (sub AR1) " men. 1, " rcire n ap (tm = 20C)

duritatea HV i structura un alt lot de probe din acelai ol.

eutectoid se rcesc de la ta la tb1 " men. timp mai lung 2 (2

AustenitMartensitPerlit

Construirea diagramelor TTT (CCT)

C. nceput de transf.C. sf. de transf.

Durit

atea H

VPunctul A11234567

16

Curba TTT la rcire izoterm a unui ol. eutectoid

17

Influena elementelor de aliere asupra diagramelor TTT

Diagrama Timp-Temperatur-Transformare (TTT) pentru dou oeluri:linia roie pt. un oel cu 0,4% C n greutate;linia verde pt. un oel cu 0,4% C n greutate i 2% Mn n greutate.

P = perlit,B = bainitM = martensit.

18

Diagrama TTT izoterm a oelului 41Cr4 (42C4) (atlas IRSID, Institut de Recherches

de la Sidrurgie Franaise)

19

Diagrama TTT la rcirea continu a oelului cu 0,25% C; 1,4% Cr; 0,5% Mo; i 0,25% V

20

Diagrama TTT la rcire continu a oelului 42 MnV 7

21

APLICAIILE PRACTICE ALE DIAGRAMELOR TTT

s-au stabilit noi cicluri de tratamente termice, comportnd menineri izoterme la temperaturi convenabil alese;

s-au putut efectua transformri care s duc la obinerea unor structuri uniforme n toat masa piesei, => str. perlitice sau bainitice.

uniformizarea temperaturii n tot volumul piesei, pentru a se evita deformrile i fisurile n timpul transformrii martensitice.

Recoacerea izoterm (perlitic) asigur obinerea de structuri uniforme n tot volumul produselor, cu o durat a ciclului scurt => bun prelucrabilitate, la produsele forjate.

se pot stabili intervale de temperaturi optime, pentru ca durata ciclului s fie minim.

22

RECAPITULARE1. Care sunt operaiile de baz ale T.T.?

Principale (nc.; men; rcire);Auxiliare anterioare (curire, protejare, splare, .a.)Auxiliare ulterioare (curire, ndreptare, control, .a.)

Transformarea n cursul nclzirilor rapide, fr meninereDiagr. de Transf. lanc. Cont.

Transformarea n cursul nclzirilor cu meninere izoterm

Aplicaii practice ale diagramelor CCT; TTT

Diagr. de Transf. lanc. Izoterm

Transformri structurale la rcire, CCT; TTT

3. Operaia de meninere

2. Operaia de nclzire

4. Operaia de rcire

Durata de egalizare termicDurata de transformare

Principiul construirii diagramelor TTT

23

Recoacerea

Curs 31

Se aplic foarte rar

Se aplic frecvent

Se aplic rar

Recoaceri

OmogenizareNormalizarenmuiere (globulizare)DetensionareRecristalizare

2

RECOACEREA DE OMOGENIZARE Uniformizarea prin difuzie a neomogenitilor

chimice, fizice i structurale, rezultate n urma solidificrii n condiii reale a oelurilor.

Neomogenitatea chimic provocat n procesul de cristalizare a aliajului este cunoscut sub denumirea de segregaie

3

Temperatura de omogenizare (tf) se determin, orientativ:

tf = (0,70,9)tsts este temperatura solidusului real al oelului

Diagrama recoacerii de omogenizare

4

Temperatura

Domeniul de temperaturi pentru recoacerea de omogenizare la oeluri

Valorile superioare ale temperaturii pentru aliaje cu tendin redus de segregare interdendritric

cu puncte de topire coborte sau medii

Valorile inferioare ale temperaturii pentru aliaje cu puncte de topire ridicate (cazul oelurilor aliate).

5

RECOACEREA DE NORMALIZARE Scopurile obinerea unei granulaii fine,uniformizarea structurii,anularea structurilor de turnare, deformare plastic la cald,

sudare sau provenite de la tratamentele termice incorect aplicate anterior.

De obicei, se urmrete ameliorarea caracteristicilor mecanice.

R.N. T.T. primar sau final.Suprafeele pieselor prelucrate prin achiere, n cazul oelurilor srace n carbon, sunt, dup

normalizare, de calitate mai bun.

6

7

Deformarea elastic plastic

8

9

10

Modificarea structurii dup recoacerea de normalizare

nainte de normalizare

dup normalizare

Structura unui oel cu 0,25%C dup laminare

dup laminare

dup normalizare dup normalizare

dup turnare

structuri de laminare sau turnare nainte de normalizare i dup aplicarea normalizrii

11

Parametrii tehnologici

12

Diagram de normalizare

TemperaturaR.N. (tf) se alege cu 20

60C peste pct. critice ale oelurilor.Ol. hipereutectoide cu reea

de Fe3C nclzirea se face cu 20 50C peste Accem, rcire rapid n ap sau ulei (clire) R.N. obinuit.

Temperaturi mai mari dect cele indicate n figur nu sunt recomandate deoarece apare pericolul supranclzirii materialului

13

n general temperatura de normalizare pentru majoritatea oelurilor aliate este cuprins ntre 870 900C.

Pentru produse cu seciuni mai mari se recomand ca recoacerea de normalizare s se fac la temperaturi mai mari dect la produsele cu seciuni mai mici

Efectul supranclzirii materialului la

normalizare

14

Viteza de rcire

odat cu cuptorul sau n aer linitit sau ventilat

continu sau n trepte

S se obin structuri normale (apropiate de echilibru).Rcirea se poate executa n dou moduri:

Rcirea continu se execut cu cuptorul pn la circa 600C, apoi n aer (recoacere clasic) sau direct n aer (normalizarea propriu-zis).

15

AplicaiiRN la piese turnate din oeluri carbon i slab aliate, la piesele forjate,

matriate i extrudate din oeluri hipoeutectoide i la unele piese sau construcii sudateOelurile aliate pentru carburare - de tipul CrNi sau CrNiMo,

normalizate la temperaturi mai nalte dect temperatura de carburare.Se reduc deformaiile i se mbuntete prelucrabilitatea.La unele oeluri de carburare CrNi se recomand chiar dou recoaceri

de normalizare pentru a reduce deformaiile.Piese cu seciuni mari sau susceptibile de a avea tensiuni interne:

rcirea pn sub A1 n aer, iar apoi se continu rcirea n cuptor sau n gropi de rcire.Dup prelucrarea la rece a produselor care au fost ecruisate la grade

critice.

16

RECOACEREA DE NMUIERE (GLOBULIZARE)

mbunatirea prelucrabilitii prin achiere (achiabilitatea);

mbunatirea prelucrabiliti prin deformare plastic la rece (deformabilitii)

Obinerea unor structuri corespunztoare pentru tratamentele termice ulterioare.

50% dintre piesele componente ale mainilor i utilajelor se supun prelucrrii prin achiere

sau prin deformare plastic la rece.

17

Scoaterea din uz a sculelor achietoare deformare i uzare progresiv adeziune abraziune.

1. Uzarea prin difuzie: la viteze mari de achiere (temperaturi ridicate),

2. Uzarea adeziune la viteze mici (n special n prezena depunerii pe ti i a contactului discontinuu achie-scul), fiind accentuat de ntreruperile de achiere i de vibraii,

3. Uzarea abraziune: particulele dure de pe suprafaa produsului sau din structura sa (compui definii duri i cu muchii ascuite)

18

Prelucrabilitatea diferitelor structuri metalografice

19

Structura globulizat poate fi caracterizat prin gradul de globulizare (e)

raportul ntre cantitatea de perlit globulizat i perlita total.

pl - este cantitatea de perlit lamelar; pg - cantitatea de perlit globular; ptot - cantitatea total de perlit.

e = 1, ntreaga cantitate de perlit s-a globulizat

20

Structura de perlit globular are cea mai bun prelucrabilitate prin achiere, ntruct tiurile sculei nu trebuie s taie dect ferita, globulele de cementit sunt mpinse la o parte sau smulse n cursul achierii, fr s fie tiate de scul ca la perlita lamelar.

Perlita globular poate fi prelucrat mult mai bine i prin deformare plastic la rece, ntruct curgerea materialului este realizat de masa de baz feritic.

Structura de perlit lamelar este necorespunztoare pentru prelucrarea prin deformare plastic la rece (ndoire, ambutisare, bordurare, presare, rsucire) deoarece prin deformare, lamelele de cementit se rup i produsele pot s se fisureze.

R.G. este necesar s fie aplicat la toate oelurile naintea deformrii la rece: a tablelor, benzilor i srmelor.

21

Cementita globular n masa de baz feritic este structura cu cea mai mic energie intern din sistemul Fe-Fe3C.

O astfel de structur se poate obine din toate celelalte structuri perlit, bainit, martensit prin meninere suficient la o temperatur aflat imediat sub Ac1

Trecerea pe aceast cale a structurilor cu energie intern mai mare n structur globular de energie intern minim, se realizeaz prin intermediul mecanismelor de

precipitare coagulare dizolvare reprecipitare

22

austenitizat la 800 meninut la 710

austenitizat la 777 i meninut la 660.

austenitizat la 850 i meninut la 685

austenitizat la 830 i meninut la 66023

Metode de globulizare nclzirea (640680C), meninere lung (612 ore) rcirea

recoacere sub-critic

nc. puin peste Ac1, 20 70C meninere 15 ore rcire f. lent (vr = 15 30C/h) pn sub Ar1 (cca. 650C); rcire n aer

nlocuire rcirii lente cu mai multe pendulri de scurt durat n jurul intervalului critic Ac1 Ar1.

recoacere pendular

mbuntire clire la martensit +

revenire nalt la perlit

24

Lamelele de cementit se transform, treptat, sub influena tensiunii superficiale existente la limita ferit-cementit, n globule;

Cementita globular n masa de baz feritic are cel mei mic potenial energetic.

n timpul nclzirii pn la A1 are loc o mbogire n carbon a feritei i a capacitii de dizolvare a carbonului, de la 10-6% C la temperatura ambiant, la 0,021%C la 727C.

25

Procesul de fragmentare a lamelelor de cementit

ferit n perlit cementit n perlit

lamel de perlit

nceputul globalizrii

26

se folosete temperatura de la prelucrarea la cald, piesele meninndu-se la temperatura de 600 700C pn la terminarea transformrii (50 80 minute).

se face austenitizarea piesele se rcesc brusc ntr-o baie de sare cu temperatura de 600 700C, se menin 50 80 minute, apoi se rcesc n aer.

27

1

2

Relaia ntre prelucrabilitate i

forma perlitei

28

RECOACEREA DE DETENSIONARE

reducerea la minim a deformaiilor din timpul tratamentelor termice ulterioare

dup prelucrrile prin achiere

Scopul reducerea tensiunilor remanente din produs, fr ai modifica sensibil proprietile

Se elimin apariia fisurilor (n cazurile extreme)

tensiunilor remanente

29

deformare plastic la cald turnare

nclziri i rciri neuniforme

sudare

tratamente termice

prelucrri mecanice cu ndeprtri masive de

materialmeninerea n medii corozive

Tensiunile Remanente se

formeaz

30

Tensiunile Remanente

Tensiunile Funcionale

deformarea sau chiar ruperea pieselor n

care acioneazEste indicat s se procedeze la reducerea lor imediat dup ce apar

31

Tensiunile remanenteprin dilatarea sau contracia neuniform, diferenelor de temperatur pe seciunea sau volumul produsului;

prin modificrile de volum specific n urma transformrilor structurale;

prin aciunea mecanic a procedeelor de prelucrare

tensiuni structurale

tensiuni termice

tensiuni mecanice

32

n funcie de domeniul de

extinderetensiuni de ordinul

sau gradul

RIIIRIIRI

33

Tensiunile interne de gradul I, (tensiuni macroscopice), acioneaz n volumul ntregului produs sau n poriuni macroscopice ale acestuia (mai muli gruni): tensiunile termice, structurale i mecanice.

La o intervenie din afar n echilibrul forelor i momentelor apar ntotdeauna modificri dimensionale macroscopice.

Variaia tensiunilor termice la rcirea unui materialDeformare plastic:

a) deformarea propriu zis; b) distribuia tensiunilor mecanice

34

Tensiunile interne de gradul II: tensiunile termice care apar n materiale bifazice ca urmare a diferenei dintre coeficienii de dilatare a celor dou faze

Tensiunile termice ntr-un material bifazic, cauzate de diferena coeficienilor de dilatare ale celor dou faze

Dup rcire la temperatura T1 < T0, grunii de tip A se vor contracta mai mult dect cei de tip B. Deoarece trebuie s se pstreze coeziunea la limita dintre gruni, n direcia longitudinal apar tensiuni de ntindere n grunii A i de compresiune n grunii B.

35

Tensiunile de ordinul III (microtensiuni) apar la nivelul reelei cristaline i cuprind tensiunile create de:

atomii de substituie (Si, Mn, Ni, Cr, Fe); atomii de interstiie (C, N, B), dislocaii, limite de gruni particule precipitate ntr-o soluie solid.

36

37

Cauzele apariiei tensiunilor de ordinul III: 1-vacane, 2-atomi proprii interstiiali, 3-atomii de substituie strini, 4-atomi strini interstiiali, dislocaie 1-strat de atomi strini monoatomic, 2-limit de grunte cu unghi mare

38

Recoacerea de detensionare

39

Parametrii recoacerii de detensionare

Temperatura de nclzire este de 400650C , R.D. este un tratament subcritic, reducerea la minim a tensiunilor interne, fr s produc modificri de structur bazate pe transformarea polimorf .

Temperatura maxim de detensionare a produselor de oel este, teoretic, punctul A1.

Temperatura minim de detensionare se alege n funcie de gradul de detensionare dorit, depind, de regul, valoarea de 400C.

40

Durata de meninere este de 13 ore.Durata de egalizare termic se alege n funcie de

dimensiunea caracteristic a produsului (m = 2g; g grosimea maxim de perete a piesei, mm).

Viteza de nclzire: cu vitez mic pentru a se asigura scderea limitei de curgere uniform pe toat seciunea produsului. v ~ 10100C/h, n funcie de calitatea oelului, de forma i dimensiunile produsului.Vitezele reduse de nclzire , pn la 200 250C, cnd

produsele sunt fragile.Se recomand regimul de nclzire odat cu cuptorul n

special la piese cu sensibilitate mare la fisurare.

41

Viteza de rcire: cu vitez redusNerespectarea regimului de rcire creterea tensiunilor, cu

toate c ceilali parametrii tehnologici au fost coreci. vr 50 100C/h asigur o micorare corespunztoare a

tensiunilor interne Pentru evi, table i piese cu seciunea transversal uniform,

rcirea se poate face n aer Pentru piese cu forme complexe se recomand rcirea n

cuptor

42

Prelucrarea anterioarCondiiile recoacerii de detensionare Prelucrarea

ulterioarnclzire Meninere Rcire

Turnare nclzire lent pn la 550-650C

1h/25 mm de grosime maxim a seciunii, dar nu mai puin de 1h.

Cu cuptorul pn la 200-300C, apoi n aer.

Prelucrri mecanice de degroare

Sudare nclzire lent pn la 600-800 ----

Forjarenclzire lent sau rapid pn la 650-700.

Prelucrri de degroare

Degroare prin achiere 400 550Prelucrri de prefinisare sau finisare

Finisare prin achiere 120 200 2 48 h Aer Finisare sau superfinisareDeformare plastic la rece cu necesitatea pstrrii pariale a ecruisrii

350 400 10 30 min. Aer ----

Clire la martensit cu necesitatea pstrrii duritii ridicate

150 200 1 2 h Aer Prelucrri de finisareRevenire cu rcire rapid pentru evitarea fragilizrii de revenire nalt

400 450 1h/25 mm de grosime Aer sau cuptorPrelucrri de finisare

43

Intervalele de temperaturi pentru principalele recoaceri aplicate oelurilor carbon

44

CLIREA N VOLUM

CLIREAmartensitic (durificare)

se aplic la majoritatea oelurilor; unele aliaje neferoase (bronzuri cu aluminiu, aliaje pe baz de titan, etc.)

de punere n soluie se aplic n gen. al. neferoase (Cu, Mg etc.) oeluri austenitice, feritice, etc.

Clirea n volum const n nclzirea i meninerea produselor la

temperaturi superioare punctelor critice ale oelului, n aa fel nct s se produc

transformarea polimorf a fierului i s se obin austenit,

austenita rcit cu vitez suficient de mare pentru ca transformarea invers s se produc fr difuzia fierului i a carbonului, cel puin parial.

Dup clire structura rezultat va fi: martensita n cazul absenei totale a difuziei; bainita cnd difuzia are loc parial.

n cele mai multe cazuri se urmrete obinerea

structurii martensitice

Clirea martensitic n volum (vr > vcr) aduce piesele ntr-o stare structural caracterizat prin prezena unui constituent dur i n afar de echilibru martensita pe o adncime ct mai mare i a unor tensiuni interne astfel distribuite nct s evite fisurarea i deformarea

excesiv.

se urmrete obinerea unei structuri martensitice n tot volumul produsului,

clire ptruns sau n volum,

se urmrete numai clirea straturilor superficiale

clire superficial

CLIRE

PARAMETRII TEHNOLOGICI Temperatura final (tf)

Duratele de nclzire () i de egalizare (eg)

Durata de transformare (tr)

Mediul de nclzire

Viteza de rcire (mediul de rcire)

n funcie de calitatea oelului oel carbon

hipoeutectoide 20C peste Ac3; hipereutectoide 20C peste Ac1;

oeluri aliate depinde de temp. de dizolvare a carburilor

Temperatura final

temperatura optim de clire

duritatea dup clire

cantitatea de austenit rezidual

Influena coninutului de carbon asupra temperaturii i rezultatelor clirii

oelurilor carbon.

Duratele de nclzire () i de egalizare (eg )

depind, n primul rnd, de grosimea produselor ( 1 min. / mm grosime a piesei )

Durata de transformare (tr)

trebuie s asigure ca o cantitate suficient de carbon s treac n austenit.

numai carbonul dizolvat n austenit determin duritatea martensitei, nu i carbonul care se gsete n carburile nedizolvate.

La nclzirea unui oel carbon eutectoid, dizolvarea carburilor se termin

la 740C, dup circa 5 ore,

la 760C dup 15 minute,

la 780C dup 5 minute

la 820C dup un minut

fr ns ca repartizarea carbonului n austenit s fie

uniform

Duratele de meninere prea mici

dizolvare incomplet a carburilor,

transformarea n treapta perlitic,

martensita nu ajunge la duritatea maxim, datorit cantitii mici de carbon dizolvate.

Durate de meninere prea lungi martensit grosolan rmne o cantitate mare de austenit rezidual.

Mediul de nclzireTrebuie s asigure protecia mpotriva

oxidrii decarburrii

Pentru nclzirea pieselor n vederea clirii se utilizeaz:

cuptoare nclzite electric sau cu gaz; bi de sruri; strat (pat) fluidizat vidul (presiunea 10-2 torr).

Atmosferele controlate se aleg n funcie de compoziia chimic i n primul rnd n funcie de coninutul

de carbon al oelurilor clite

atmosfere controlate

(endoterme, exoterme)

Viteza de rcireTrebuie s:

asigure obinerea unei structuri cu proporie maxim de martensit evite apariia unor tensiuni interne prea mari, care ar provoca deformarea sau chiar fisurarea pieselor.

Pentru obinerea structurii martensitice este necesar ca:

n intervalul de stabilitate minim a austenitei (650 400C) vitez de rcire mare;

n intervalul MS MF rcirea s se fac cu viteza minim posibil pentru a evita apariia tensiunilor interne.

apa, soluii apoase,

uleiul mineral,

srurile i metalele topite,

aerul (n cazul oelurilor bogat aliate),

stratul (pat) fluidizat,

mediile sintetice

recent mediile gazoase (azot, argon, hidrogen .a.).

MEDII DE CLIREn funcie de clibilitatea oelului:

Mediile de rcire lichide: medii care i modific starea de agregare n timpul rcirii piesei; medii care nu i modific starea de agregare n timpul rcirii piesei.

METODE DE CLIRE Dup condiiile de rcire:

a) clire obinuit, b) clire ntrerupt, c) clire n trepte, d) clire izoterm e) clire sub 0C.

CLIREA SIMPL

Modul de realizare Structura obinut Aplicaii

nc. peste AC3 (ol. hipoeutectoide)

nc. peste AC1 (ol. hipereutectoide)

meninere rcire rapid.

Martensit sau martensit + troostit la oelurile hipoeutectoide. Martensit + carburi + austenit rezidual la oelurile hipereutectoide.

Cea mai rspndit metod de clire.

clirea ntr-un singur mediu de rcire

CLIREA NTRERUPT

Modul de realizare Structura obinut Aplicaiinclzire ca la clirea simpl; Rcirea n dou medii de rcire:

primul cu o vitez mai mare dect cea critic (apa), al doilea cu o vitez mai mic (ulei).

MartensitPiese i scule din oeluri cu coninut ridicat de carbon susceptibile la fisurare sau deformare.

(clire n dou medii)

CLIREA N TREPTE

Modul de realizare Structura obinut Aplicaii

nclzire ca la clirea simpl; Rcirea de la temperatura de austenitizare ntr-o baie avnd temperatura uor superioar punctului MS sau ntre MS i MF; Meninere pentru egalizarea temperaturii n toat masa piesei, fr s nceap transformarea martensitei; Rcirea pn la temperatura ambiant, cnd are loc transformarea martensitic n toat masa.

Martensit sau martensit +

carburi + austenit rezidual.

Piese i scule susceptibile la deformare sau

fisurare la clire

(martempering)

CLIREA IZOTERM

Modul de realizare Structura obinut Aplicaii

nclzire ca la clirea simpl; Rcirea n medii cu temperatura corespunztoare domeniului bainitic, Meninerea pn la terminarea transformrii izoterme a austenitei Rcire n aer.

Bainit superioar sau

inferioar.

Piese i scule cu seciuni subiri,

din oeluri aliate.

CLIREA SUB 0C

Modul de realizare Structura obinut Aplicaii

Rcirea pieselor sau sculelor la temperaturi sub 0C (-20C ... 190C). Martensit

Piese i scule din oeluri rapide, oeluri pentru matrie, oeluri de cementare, oeluri inoxidabile, martensitice, oeluri maraging.

(tratament termic sub 0C, tratament criogenic)

austenit rezidual

CLIREA SUPERFICIALprin inducie

Durificarea prin clire dup nclzire

Clirea dup nclzirea prin inducie

CLIBILITATEA

Clibilitatea este o caracteristic tehnologic a materialului i cuprinde dou aspecte:

adncimea de ptrundere a clirii; duritatea maxim a structurii de clire alctuit numai din martensit.

sau capacitatea de clire, depinde n primul rnd de coninutul de carbon i mai ales de cantitatea de carbon pus realmente n soluie la austenitizare i reinut n martensit n cursul rcirii.

Elementele de aliere intervin foarte puin n modificarea duritii maxime dup clire. Ele influeneaz asupra acestei duriti maxime n toate cazurile cnd au tendina de a forma carburi (Cr, W, V, Mo, etc.) mai dure dect cementita oelurilor hipereutectoide.

DURITATEA MAXIM

ADNCIMEA DE PTRUNDERE A CLIRII

Corespunde grosimii stratului clit, msurat de la suprafaa piesei spre miez pn la o anumit valoare a duritii.

La oelurile de scule se consider ca zon clit, zona martensitic (cu o anumit cantitate de austenit rezidual).

n cazul oelurilor de mbuntire adncimea de ptrundere se consider pn la duritatea zonei semimartensitice, adic format din 50 % martensit i 50 % troostit.

Relaia dintre adncimea de clire i viteza critic de clire: a, a' - adncimi de clire; vc, vc, vc - diferite valori ale

vitezei critice de clire.

Repartizarea duritii i structurii ntr-o pies cilindric: h adncimea de clire; D diametrul piesei; Dm diametrul miezului neclit.

Adncimea de clire de la suprafa, mm

Dur

itate

a, H

RC

HRCcrit.100%HRCcrit.50%

FACTORI CARE INFLUENEAZ CLIBILITATEA

Compoziia chimic Mrimea gruntelui

austenitic Temperatura de

austenitizare Parametrii i

particularitile proceselor tehnologice de elaborare, deformare plastic i tratament termic

Forma i dimensiunile piesei

Structura iniial (structurile lamelare dau o adncime de clire mai mare dect structurile globulare), mediul de rcire, micarea relativ dintre mediul de rcire i pies

METODE PENTRU DETERMINAREA CLIBILITII

Metoda determinrii directe Metoda rupturii Metoda diametrului critic. Metoda rcirii frontale (metoda Jominy)

Indicele de clibilitate J i dou grupe de cifre: Jd HRC sau Jd HV, n care d este distana de la captul rcit, n mm.

EXEMPLE: duritatea oelului va fi de 45 HRC ntr-un punct cuprins ntre 68 mm de la captul rcit: J6/8 45;

duritatea oelului va fi de 35 HRC ntr-un punct situat la 10 mm de la captul rcit: J10 35;

la distana de 5 mm de la captul rcit duritatea are valori cuprinse ntre 4756 HRC: J5 47/56.

Metoda rcirii frontale (metoda Jominy)

Mediul de rcire Viteza de rcire (0C/s) Ap curent la 200C 360Ap curent la 400C 200Ap curent la 500C 60Ap curent la 600C 50Ap curent la 800C 40Soluie NaCl 10% 235Soluie NaCl 15% 270Soluie NaOH 5% 250

Soluie Na2CO3 10% 800Ulei de fusuri 2 60

Ulei de cilindru 24 170Ulei de in 260 280

Emulsii de ulei 70Topituri de sruri 50Topituri de plumb 5

Plci de cupru 60Plci de oel 35

Amestec ap aer cu debit de 20 l/h 1,0

Viteza de rcire n diferite medii de clire

APLICAII PRACTICE ALE CLIBILITII

Pe baza indicelui de clibilitate se poate determina diametrul critic real D0 al oelului n urma rcirii n ap sau ulei

Determinarea diametrul critic ideal D. Determinarea vitezei de rcire n orice punct al unei piese

clite. se msoar duritatea n aceste puncte i pe baza curbei de

clibilitate se afl distana de la captul rcit la care se obine aceeai duritate

Nomogram pentru determinarea vitezei critice de clire.

Determinarea vitezei critice de clire

Determinarea variaiei duritii i structurii pe seciunea pieselor clite

Utilizarea corelaiei dintre curba de clibilitate i dimensiunile piesei pentru determinarea duritii n seciunea piesei (a) sau pentru alegerea oelului pe baz de clibilitate (b).

(a) (b)

Corelaia dintre proba de clibilitate i capacitatea relativ de rcire a mediilor uzuale (a) i epruveta pentru determinarea capacitii de rcire a unui bazin dat (b).

DEFECTE DE CLIRE

Principalele defecte care apar la clire sunt:

oxidarea i decarburarea,

duritatea sczut,

deformaiile i fisurile.

Oxidarea i decarburarea apar n cazul nclzirii n cuptoare fr atmosfer de protecie.

Decarburarea defecte cum sunt: duritate sczut, pete moi, fisuri.

Pentru evitarea lor se recomand nclzirea n cuptoare cu atmosfer controlat, bi de sruri sau cel mai bine n cuptoare cu vid.

Duritatea sczut poate fi local (pete moi) sau n toat masa piesei.

Poate apare din cauza regimului de tratament termic incorect (subnclziri, medii de rcire necorespunztoare etc.).

Alegerea necorespunztoare a materialului i structura iniial pot duce la duritate sczut

Tendina de deformare se determin n funcie de variaia dimensiunilor epruvetelor msurate nainte i dup clire, cu o precizie de 0,01 mm.

Deformarea

Tipuri de epruvete (a, b) pentru determinarea

tendinei de deformare la clire i modul de prelevare pentru

stabilirea influenei fibrajului asupra gradului

de deformare ( c ).

deformaiile sunt mai mari atunci cnd piesa se introduce incorect n bazinul de clire i cnd pe anumite suprafee se

formeaz pungi de vapori, care reduc schimbul de

cldur cu mediul de clire

Exemple de introducere corect a unor piese i scule n mediul de clire

pies rcit uniform

rcire neuniform n partea de jos

deformaiile aprute dup ce piesa s-a

rcit compet

dilatare

comprimare

compresiune

alungire

canelur

fisur dup tratament termic

raz de racordare pentru a evita fisurarea

Deformaii datorate

canelurilor

Canelur

Deformaie datorit canelurii

Rcire rapid

fisuri

Revenirea

Revenirea se aplic ntotdeauna dup clire. nclzirea produselor clite la temperaturi mai mari

de 100C, dar inferioare punctului AC1, meninere la aceste temperaturi i rcire n anumite condiii.

Scopul aplicrii revenirii este de a atenua nivelul tensiunilor interioare, de a reduce din duritate i a mri tenacitatea.

Consideraii generale

n cursul revenirii are loc difuzia atomic a carbonului (i azotului), a fierului i a elementelor de aliere.

n urma acestor procese au loc modificri structurale care determin modificri ale proprietilor i a strii de tensiuni.

Structura de clire, care se afl n afara echilibrului, va fi nlocuit, n funcie de temperatura de nclzire i durata de meninere, cu o structur mai apropiat de echilibru.

Revenirea este un tratament termic final i n funcie de proprietile mecanice necesare n exploatarea produselor, se stabilesc parametrii tehnologici.

Temperatura de revenire = 200C; 350C; 500C; 690COLC45 clit

KCU/HRC 6,2/56; 6,3/49; 22/39; 65/20KCU/HRC 3/60

Dup clire, structura este format din martensit i austenit rezidual

sunt structuri nafara echilibrului, n urma nclzirii i meninerii n structuri mai apropiate de echilibru.

Stadiile revenirii

1. 80160C, precipitarea unei faze bogate n carbon: M M + ,

2. 230280C, descompunerea austenitei reziduale: A B

3. 160400C, formarea i creterea cristalelor de cementit: , F3C

4. 400700C, coagularea i sferoidizarea cristalelor de cementit.

n fc. de temp. patru stadii:

100150C, C are tendina de a prsi locurile pe care le ocup n reeaua de martensit.

C se aeaz pe dislocaiile reelei cristaline.

130C 250300C, precipitarea carburilor de tranziie (Fe2C) i (Fe2,4C) la marginea maclelor de martensit deformarea reelei cristaline

Primul stadiu

Carbura form de plcue subiri cu grosimea de ordinul a ctorva straturi de atomi i sunt coerent legate de reeaua soluiei a martensitei.

Datorit separrii (precipitrii) carburilor are loc o reducere treptat a gradului de tetragonalitate a martensitei, iar pe curba dilatometric se nregistreaz o contracie.

Curba dilatometric a revenirii

austenit CFC2 celule de austenit

martensit

atomi de Featomi de Cinterstiii octaedrice

martensit

% Carbon n austenit

axa a

axa c

tvc cfc

cfc

Atomi de carbon prini pe axa c a reelei tvc

Par

amet

rul r

eel

ei (

)

(a) Celula elementar a martensitei (tvc) se dezvolt din celula elementar a austenitei (cfc) fr difuzie.

(b) Influenta coninutului de carbon asupra gradului de tetragonalitate (c/a) al martensitei.

230 i 280C i este caracterizat n principal de descompunerea austenitei reziduale la oelurile carbon cu peste 0,5% C i la cele aliate cu peste 0,4% C.

Austenita rezidual se poate transforma izoterm, cu formarea de bainit inferioar, sau se poate transforma n martensit de revenire.

Stadiul al doilea

280 400C este caracterizat de formarea i creterea cristalelor de cementit.

Se continu separarea treptat a carbonului din soluia solid, cresc particulele de carburi, are loc un nceput de coagulare a acestora prin dizolvarea celor de dimensiuni mai mici i creterea celor de dimensiuni mai mari.

Se micoreaz gradul de tetragonalitate a martensitei i se micoreaz volumul

Carburile intermediare de tranziie FexC, (Fe2C, Fe2,4C, etc.) se transform n cementit.

Stadiul al treilea

400700C se caracterizeaz prin continuarea coalescenei i sferoidizrii cristalelor de cementit, proces ce ncepe n al doilea stadiu dar se desfoar cu vitez maxim n acest ultim stadiu.

Dimensiunile particulelor de carburi ajung la aproximativ 3 m, iar n ferit se produce o recristalizare specific ce duce la formarea unor gruni mici echiaxiali.

Stadiul al patrulea

Temperatura de revenire se alege n funcie de caracteristicile mecanice impuse piesei, tiind c duritatea piesei clite scade o dat cu creterea acestei temperaturi, iar tenacitatea crete.

n funcie de temperatur se deosebesc trei tipuri de reveniri

Parametrii tehnologici ai revenirii

Revenirea joas ntre 100 i 250C. Duritatea scade cu 13 uniti HRC. Se aplic pieselor i sculelor din oeluri cu coninut

ridicat de carbon n scopul pstrrii duritii ridicate, avantajoas pentru rezistena la compresiune, ncovoiere i uzare.

Exemple: piese de uzare carburate sau carbonitrurate i clite, piese de uzare clite superficial, scule achietoare i de tiere la rece din oeluri carbon (OSC-uri ) i slab aliate, scule de msurare i verificare, .a.

Revenirea medie: 300 i 450C Se aplic pieselor cu rezisten la uzare medie (de

exemplu pentru maini agricole) i a componentelor elastice (arcuri, discuri elastice, segmeni de reglare a uleiului, buce elastice pentru dispozitive de strngere, .a.).

Revenirea nalt: 450650C Se aplic la numeroase piese de rspundere

(organe de maini n micare) care trebuie s ntruneasc att caracteristici de rezisten static i la oboseal ct i caracteristici de plasticitate i tenacitate ridicate

Exemple: osii, axe, arbori drepi i cotii, roi dinate, fuzete, biele, etc.

Clirea urmat de revenire nalt poart denumirea de MBUNTIRE

mbuntirea este un tratament aplicat, n general, oelurilor de construcie cu un coninut mediu de carbon (0,3 0,5 %C) care asigur proprieti specifice.

n urma mbuntirii cresc foarte mult proprietile la solicitri dinamice (reziliena).

mbuntirea poate fi att un tratament final ct i unul primar.

Se folosete ca tratament final, nainte de prelucrrile mecanice, n cazurile cnd piesele de form complicat trebuie s aib o rezilien ridicat i dup prelucrrile mecanice, n cazurile cnd nu se poate aplica clirea din cauza deformaiilor posibile i a pericolului apariiei fisurilor.

Ca tratament termic primar se utilizeaz naintea unor tratamente de suprafa (clirea superficial, nitrurarea).

n anumite cazuri acest tratament se utilizeaz i pentru mbuntirea prelucrabilitii oelurilor hipoeutectoide preponderent feritice.

deformarea la rece clirea + revenire la 680-700C

prelucrare prin achiere a unui oel de carburare, clire + revenire la 550-590C asigur o bun prelucrabilitate.

Tratament subcritic, a crui temperatur nu depete, de regul, 650C, regimul de nclzire este cel cu temperatur constant a cuptorului, fixat cu circa 10C peste temperatura de revenire aleas sau calculat.

Durata de revenire

se poate face teoretic oricum, deoarece procesele urmrite se desfoar n cursul nclzirii i meninerii, de aceea se prefer rcirea cea mai comod i mai economic, n aer linitit, cu unele excepii legate de rcire care se vor prezenta la fenomenul de fragilitate.

Rcirea

n practic se constat c la unele oeluri, n anumite intervale de temperatur, dup o rcire lent apare o scdere marcant a tenacitii i n special a rezilienei

Fenomenul poart numele de fragilitate la revenire

fragilitate ireversibil sau fragilitate la temperatur joas (200 400C) fragilitate la albastru sau la 350C

fragilitate reversibil sau la temperaturi nalte (450 550C) boala lui Krupp

Fragilitatea la revenire

Modificarea rezilienei oelurilor n funcie de temperatura de revenire i de viteza de rcire ulterioar:

I - rcire lent, II - rcire rapid, III fragilitate

ireversibil,

IV- fragilitate reversibilTe

naci

tate

, KC

U

Temperatura C

Cul

orile

de

reve

nire

1100 galben deschis

1200 alb

1050 galben

980 portocaliu deschis

930 portocaliu

870 rou deschis

810 viiniu deschis

760 viiniu

700 viiniu nchis

650 rou sngeriu

600 rou maroniu

gri 330 gri-albastru 320

albastru deschis 310

albastru albstrea 300

albastru nchis 290

violet 280

rou purpuriu 270

maro roiatic 260

maro glbui 250

galben pai 240

galben 230

galben deschis 220

alb glbui 210

Variaia rezilienei n funcie de temperatura de revenire, pentru un oel cu 0,3%C, 3,5% Ni, 1,7%Cr austenitizat la 850C

Temperatura de revenire, C

Ene

rgia

de

rupe

re la

20

C (

Cha

rpy

V

)

Previziunea prin calcul a duritii dup clire i

revenire

Datele experimentale referitoare la clibilitatea oelurilor programe de calcul pentru a prevedea proprietile mecanice dup clire i revenire.

Pe baza analizei sistematice a diagramelor TTT stabilit curbe care permit s se prevad comportarea oelurilor la clire i revenire n funcie de compoziia chimic i de condiiile de austenitizare.

Schema de calcul n vederea prevederii proprietilor mecanice

Pentru caracterizarea oelului se apeleaz la vitezele critice, oelul putnd fi caracterizat prin trei viteze critice:

v1- viteza critic de rcire martensitic; v2- viteza critic de rcire bainitic; v3- viteza de rcire critic corespunztoare unei

recoaceri.

lg v1 = 9,81- (4,62 %C + 1,05 %Mn + 0,54 %Ni + 0,50 %Cr + 0,66 %Mo + 0,00183 Pa);

lg v2 = 10,17 (3,80 %C + 1,07 %Mn + 0,70 %Ni + 0,57 %Cr + 1,58 %Mo + 0,0032 Pa)

Valorile vitezelor critice se pot calcula n funcie de compoziia chimic i

parametrul de austenitizare Pa (Ch)

TRATAMENTE TERMICETratamente Termochimice

Principii generale

TTCH pe lng modificrile de structur urmresc i modificri ale compoziiei chimice n straturile superficiale.

n urma TTCH se schimb starea de tensiuni i proprietile straturilor superficiale i miezul produselor.

TTCH se aplic n scopul:

creterii duritii superficiale;

creterii rezistenei la uzare;

creterii rezistenei la oboseal

prevenirii aciunii mediilor nconjurtoare la temperatur obinuit i nalt (rezisten la coroziune);

meninerii la valori ridicate a caracteristicilor de plasticitate i de tenacitate ale miezului produselor

TTCH:

se aplic: metalelor (Ti, Mo, W, Nb, Ta, a), oelurilor, fontelor, aliajelor neferoase (cupru-aluminiu)

elementele care difuzeaz pot fi: metale, nemetale

adncimea stratului tratat este n funcie de: durat, concentraia mediului, temperatur i calitatea oelului

TTCH

Cromarea de difuzie Silicierea Zincarea de difuzie Titanarea Borurarea Aluminizarea

Carburarea Nitrurarea

Carbonitrurarea, Nitrocarburarea

Sulfizarea i sulfocarbonitrurarea

Carburarea

Mrirea concentraiei de C la suprafaa unei piese printr-un complex de fenomene fizico-chimice.

nclzire peste punctul A3 (870-950C), ntr-un mediu (solid, lichid sau gazos) capabil s cedeze carbon atomic, meninerea n fc. de adncimea dorit (DC) i rcirea n anumite condiii.

Dup carburare se aplic n mod obligatoriu Tratamente Termice, n general CLIRE i REVENIRE JOAS n funcie de proprietile impuse pieselor.

Fenomene fizico-chimiceReacii ntre componenii mediului de carburare

Transportul spre suprafaa metalic a componenilor care elibereaz carbon

Transferul de carbon la interfaa mediu pies (adsorbie/desorbie)

Difuzia carbonului n matricea metalic

Interaciunea carbonului cu componenii materialului

carbonul (mangal, cocs, crbune de provenien animal) i activatori (carbonaii metalelor alcalino-pmntoase sau alcaline, cloruri)

Compoziia mediului: 75-85% Na2CO3; 10-15% NaCl i 5-10% SiC.

medii naturale, introduse direct n spaiul de carburare gaz de sond etc);

medii produse prin piroliza (disocierea termic, cracarea) unor hidrocarburi lichide, picurate n spaiul de lucru al cuptorului;

medii gazoase formate din endogaz (ca i gaz suport sau gaz de transport) cu adaosuri de gaz natural sau propan, drept gaze active.

Medii de carburare

SOLID

LICHID

GAZOS

Schema unei instalaii de carburare ionic (plasm)

Instalaie industrial de carburare ionic (plasm)

NitrurareaTTCH prin care se mrete concentraia de azot la suprafaa pieselor la temperaturi cuprinse ntre 500 550C.

Rezistent la coroziune bun n: atmosfer umed, apa de reeaua industrial, aburi supranclzii, soluii alcaline slabe

Reduce foarte mult efectul la cresttur (zgrieturile suprafeelor i a rizurilor provocate sculele achietoare)

Diagrama de echilibru

FeN

Proprieti

Duritatea superficial (6001200 HV, fc. de compoziia chimic a oelului),

Crete rezistena la uzare prin frecare i a rezistenei la oboseal la solicitri de ncovoiere i torsiune (2535%).

Nitrurarea n gaz:

Nitrurarea ionic

Caracteristici ale descrcrilor luminescenteSAs spaiul ntunecos Aston LC lumina catodic SC Spaiul ntunecos catodic Hittorf Crookes

LN lumina negativ SF spaiul ntunecos Faraday SA Spaiul ntunecos anodic LA lumina anodic

Schema de principiu a mecanismului nitrurrii ionice (n plasm) propriu-zise

Catod (piesa) -

Anod (carcasa) +

Carbonitrurarea C+Nmrete duritatea; rezistena la uzur, la oboseal, i la presiunea de

contact etc.

n fc. de temperatur,

CN la temperaturi nalte (800900C);

CN la temperaturi medii (700720C);

CN la temperaturi joase (550580C).

n fc. de transformrile care au loc n miez

CN cu transformare n miez (727900C);

CN fr transformare n miez (< 727C).

Sulfizarea i sulfocarbonitrurarea

se aplic dup clirea i revenirea pieselor avantaje:

crete considerabil rezistena la gripare i la uzare a pieselor din oeluri i fonte;

se elimin posibilitile de gripare a suprafeelor la frecarea semiuscat sau chiar uscat i n cazul n care piesele n contact funcioneaz ntr-un mediu cu temperatur nalt;

se mrete rezistena la oboseal;

se micoreaz durata de rodaj .a.

Borurarea B

se urmrete mbogirea stratului superficial n bor scopul mririi duritii superficiale, a rezistenei la uzur (mai ales abraziv) i a rezistenei la temperatur (800900 C).

se poate realiza n medii solide, lichide i gazoase, la temperaturi, de 8501050C cu durata de 110 ore, n funcie de adncime.

Aluminizarea Al

creterea rezistenei la oxidare la temperaturi nalte (pn la 700900C) i la coroziunea atmosferic.

mediu solid amestecuri: 50% aluminiu (pudr), 4949,5% oxid de aluminiu i clorur de amoniu, 0,51,0%.

Piesele se mpacheteaz n amestecul de pulberi, n cutii metalice i se nclzesc la 950-1050C.

La 850C rezult o concentraie n aluminiu de 18%, iar la 1000C 35% Al.

Silicierea SiMediile

solide ferosiliciu

gazos n mufla cuptorului se introduc piesele i pulbere de ferosiliciu.

Dup nclzirea ncrcturii la 9501000C se trece un curent de clor.

meninere difuzie (la 980C, 2 ore 1,4 mm)

Structura stratului soluie solid de Si i Fe.

Crete rezistena la coroziune n acizi (acid azotic i sulfuric), att la temperatura obinuit, ct i la temperatura ridicat, duritatea nu crete.

Stratul silicizat este fragil i nu se prelucreaz prin achiere.

Titanarea Timbogirea cu titan se face pentru mrirea rezistenei oelului

la coroziune.

Titanarea n gaze a tablelor din oel cu coninut mic de carbon ntr-un amestec de cloruri de titan i de hidrogen la 9001000C creterea rezistenei la coroziune i o bun sudabilitate.

Titanarea se poate face i prin electroliz (85% KI+15% KF) cu utilizarea unui anod de titan solubil (densitatea de curent 0,4 0,7 A/cm2) sau prin electroliza obinuit a topiturii (16% K2TiF6 i 86% NaCl) cu o densitate de curent de 95 A/cm2 i tensiune de 36 V.

TT_C1-IntroducereTT_C2-OperatiileTT_C3-RecoacereaTT_C4-CalireaTT_C5-RevenireaTT_C6-TTCH