Modul Studiul materialelorClasa a IX a FTema: Modificarea structurii si a proprietatilor prin tratamente termice

FISA DE DOCUMENTARECalirea si revenirea otelurilor si fontelor

Călirea oţelurilor. Dacă un oţel este încălzit în domeniul austenitei şi, apoi, este răcit rapid, structura sa nu mai este formată din constituenţi normali (ferită, perlită, cementită secundară), ci dintr-un alt constituent cu aspect acidular, numit martensita. Tratamentul termic astfel realizat se numeşte călire la martensita sau, simplu, călire.

Martensita este un constituent dur şi fragil. Duritatea sa este cu atât mai mare cu cât oţelul supus călirii are mai mult carbon. Astfel, oţelul OLC 25 călit are duritatea de numai 45 HRC, otelul OLC45 se căleşte la 60 HRC, iar oţelul OSC 8,1a 64 HRC.

Datorită durităţii mari, martensita este un constituent rezistent la uzură, dar nu rezistă la şoc. De aceea, oţelurile se folosesc cu structură martensitică numai în cazul sculelor şi al pieselor care trebuie să reziste la uzură, fără şoc. În vederea călirii, oţelurile hipoeutectoide trebuie încălzite în domeniul austenitic, la o temperatură cu circa 50°C mai mare decât punctul A3. în schimb, oţelurile hipereutectoide se încălzesc numai deasupra punctului Ax, cu circa 50°C, unde structura lor este formată din peste 90% austenită şi restul cementită secundară. Pentru a se obţine o structură complet martensitică la călire, oţelurile carbon trebuie răcire în apă rece.Transformarea austenitei în martensita se realizează cu o creştere de volum de 0,5 — 1,5% (dependentă de conţinutul de carbon al oţelului). De aceea, la călirea pieselor cu forme neregulate, executate din oţeluri cu conţinut de carbon mare, apar importante tensiuni structurale, care creează pericolul de crăpare. Pentru a se evita aceasta, piesele se introduc în bazine de călire în anumite poziţii (de exemplu, vertical, cu partea mai groasă înainte etc.) şi se agită energic.

d. Revenirea oţelurilor. In stare călită, oţelurile au durităţi mari, însă sunt fragile şi au tensiuni interne importante. în această stare, ele nu pot fi utilizate. De aceea, după călire, întotdeauna se aplică un tratament termic de revenire

• Revenirea este tratamentul termic prin care un oţel călit este încălzit la o temperatură oarecare, sub 727CC, cu scopul de a se realiza o apropiere mai mică sau mai mare de echilibru. Revenirea care se realizează prin încălzire la temperaturi relativ scăzute (150—200°C) se numeşte revenire joasă.

• Revenirea joasă nu modifică structura de călire. Oţelul rămâne martensitic, cu duritate, mare, însă o mare parte din tensiunile interne sunt îndepărtate. De aceea, deseori, această revenire se mai numeşte şi detensionare. Se aplică la piesele şi sculele care trebuie să aibă duritate mare (piese supuse la uzare, scule aşchietoare). Revenirea care se realizează prin încălzire la temperaturi cuprinse între 350 şi 450°C se numeşte revenire medie.

• Revenirea medie modifică structura oţelului călit, în sensul că, în tendinţa de a se apropia de echilibru, martensita se descompune într-un amestec de ferită şi cementită secundară, numită troostită de revenire. Troostita de revenire are duritate mai mică decât martensita (400 — 450 HB) şi se caracterizează prin elasticitate mare. De aceea, revenirea medie se aplică pieselor din oţel care trebuie să fie elastice în exploatare (arcuri, resorturi, bucşe extensibile).încălzirea oţelului călit la temperaturi cuprinse între 450 şi 650°C se numeşte revenire înaltă.

Revenirea înaltă conduce la o apropiere de echilibru şi mai accentuată. Martensita se descompune într-un amestec de ferită şi cementită secundară, care poartă numele de sorbită.

1

Sorbită are duritate mai mică decât troostita de revenire (250—350 HB) şi se caracterizează printr-o asociaţie ideală de proprietăţi mecanice, deoarece este, în acelaşi timp, rezistentă, plastică şi tenace. De aceea, revenirea înaltă se aplică la organele de maşini în mişcare ce trebuie să satisfacă complexul de proprietăţi amintit (arbori, biele, discuri, buloane etc). Tratamentul termic dublu, constituit din călire şi revenire înaltă, se numeşte îmbunătăţire.

e.Călirea şi revenirea fontelor. Piesele din fontă cenuşie se supun mai rar tratamentelor termice de călire şi revenire, întrucât grafitul măreşte pericolul de crăpare la călire. Atunci când se aplică, tratamentul de călire al fontelor constă în încălzire la 850 — 900°C şi răcire în ulei. Revenirea se efectuează în funcţie de scopul urmărit. Astfel, pentru ca piesele să aibă rezistenţă bună la uzură, se aplică revenirea joasă la 200 — 300°C, iar pentru o elasticitate mai bună (de exemplu, la segmenţii de piston) se aplică revenirea medie la 400—450CC. Totuşi structurile de revenire medie ii înaltă nu au proprietăţi superioare celor perlitice, care se pot obţine direct prin turnare.

Rezultate mai bune se obţin prin aplicarea călirii izoterme la bainită (încălzire la 850—900°C şi răcire în baie de săruri la 400°C şi apoi în aer), prin care se realizează durităţi de peste 350 HB şi deci o rezistenţă mare la uzură.

2