138

CAPITOLUL 9 PREDETERMINAREA STRUCTURII CUSATURII SI

ZIT

9.1. Modificări structurale la sudareUrmărirea problemelor legate de modificările structurale la sudare este

importantă din punct de vedere al influenţelor pe care structura le are asupra proprietăţilor îmbinărilor sudate.

La un material de bază şi material de adaos date, structura este determinată de ciclu termic parcurs la sudare, ciclu termic ai cărui parametrii pot fi modificaţi în limite largi prin măsuri tehnologice (modificând tehnologia modificăm structura şi deci însuşirile îmbinării).

Pentru stabilirea structurii obţinute după sudare există mai multe căi grupabile în două clase:

1. căi directe - bazate pe metode metalografice - cele mai exacte - dar nu se pot aplica decât după sudare şi nu dau o vedere de ansamblu asupra diferiţilor factori ce pot intervenii.

2. căi indirecte - bazate pe metode de predeterminare a structurii, mai puţin exacte, dar care pot fi aplicate înainte de sudare şi se poate stabili influenţa diferiţilor factori în vederea optimizării procesului tehnologic.

Aceste căi de predeterminare se bazează pe suprapunerea pe o diagramă, a datelor ciclului termic la sudare, sau a corelării unor diagrame determinate pentru un anume tip de ciclu termic cu compoziţia metalelor intrate rezultând informaţii asupra structurilor.

Deoarece sunt mult diferite condiţiile în care au loc modificările structurale în cusătură şi ZIT ele vor fi tratate separat.

9.2. Predeterminarea structurii cusăturii

Structura cusăturii este diferită de o structură de turnare astfel încât doar într-o aproximaţie grosolană putem asimila cusătura cu un material turnat. Acest lucru este evidenţiat de constatarea că la aceeaşi compoziţie chimică, limita de curgere σc şi rezistenţa la rupere σr a materialului cusăturii sunt mai mari decât la materialele în stare turnată, datorită structurii mult mai fine în cazul sudării.

Prin normalizarea unei cusături se realizează insă ca efect nedorit o scădere semnificativă a rezistenţei la rupere şi a limitei de curgere de aceea în cazul unei îmbinări sudate ce este supusă ulterior unui tratament termic de normalizare electrodul trebuie în aşa fel ales astfel încât cusătura să aibă σ c şi σr

mai mari decât cele corespunzătoare materialului de bază, cu rezerva necesară determinată de scăderea lor în urma unui tratament termic.

Cataloagele moderne indică pentru materialul depus caracteristicele

139

mecanice în stare brută şi după tratamentul termic.

9.2.1. Diagrama SchaefflerÎn cazul cusăturilor metoda indirectă de predeterminare a structurilor se

bazează curent pe utilizarea diagramei Schaeffler.Această diagramă permite corelarea compoziţiei chimice cu structura

cusăturii în stare brută, neafectată prin tratament termic sau ciclu termic determinat de straturile ulterioare.

Pentru a lua în considerare multitudinea de componenţi chimici posibili ca elemente de aliere, acestea sunt grupate în două clase:

- elemente austenitizante (gamagene) (Ni);- elemente feritizante (alfagene) (Cr).Pentru utilizarea diagramei se stabilesc relaţii pentru:• Niechiv; ce grupează toate elementele gamagene (Ni, C, N2, Mn, Co,

B);• Crechiv; ce grupează toate elementele alfagene (Cr, Mo, Al, Ti, Nb, Ta,

Si).Având în vedere că activitatea diferitelor elemente din cele două clase nu

este identică cantitativ, în relaţia Cre şi Nie diferite elemente sunt afectate printr-

un factor de activitate care poate avea valori diferite după diferiţi autori, de aceea la stabilirea Cre şi Nie, trebuie menţionată formula de calcul folosită

pentru determinarea Cre şi Nie.

Diagrama originală a lui Schaeffler foloseşte următoarele relaţii:Cre=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb

Nie=Ni+30C+0.5Mn[9.1]

În relaţia 9.1 simbolurile elementelor reprezentând concentraţia lor procentuală.Diagrama Schaeffler este prezentată în figura 8.1.

Fig. 9.1. Diagrama Schaeffler

140

În diagrama Schaeffler prezentată în fig.8.1. s-au folosit următoarele notaţii: A: austenită; Fe: ferită; M: martensită.

Liniile diagramei despart domeniile de existenţă a diferitelor faze sau combinaţii de faze. Domeniile A+Fe şi A+Fe+M au introduse şi linii pentru o proporţie constantă de ferită.

Utilizare diagrama SchaefflerCunoscând compoziţia chimică a cusăturii se calculează Cre şi Nie,

valorile obţinute constituind coordonatele unui punct în diagrama Schaffler determinând astfel structura cusăturii.

Exemplu: Punctul, a, evidenţiază că structura cusăturii este în întregime austenitică. Orice compoziţie chimică este dată însă în limitele unor toleranţe astfel încît se calculează valorile [Cre min, Nie min], [Cre min, Nie max], [Cre

max, Nie min], [Cre max, Nie max] obţinându-se un dreptunghi b c d e - ce

conţine toate punctele componente diferitelor compoziţii chimice în limitele admise.

Luarea în considerare a dreptunghiului caracteristic este importantă mai ales în situaţia când punctul corespunzător compoziţiei nominale se găseşte în vecinătatea unei linii a diagramei. Astfel încât, pentru punctul a, ţinând cont de variaţiile posibile admisibile pentru Cre şi Nie aparţinând dreptunghiului

caracteristic, structura este fie A+15%Fe, fie A+M.Aceste structuri pot avea însuşiri mult diferite din punctul de vedere care

ne interesează şi de cele mai multe ori se pune problema restrângerii extinderii dreptunghiului caracteristic astfel încât în cusătură să nu apară structuri nedorite.

9.2.2. Diagrama DeLongIndicaţiile obţinute cu diagrama Schaeffler sunt aproximative dar

suficient de exacte în practică cu excepţia zonei bifazice (A+10%Fe) unde eroarea absolută de indicare a procentajului de Fe poate fi de ±4%Fe, ceea ce este foarte mult în raport cu procentajele admise curent pentru Fe în anumite cusături.

Din acest motiv, ulterior a fost stabilită o diagramă mai precisă, aşa numita diagramă De Long, figura 9.2.

Formulele de determinare a Cre şi Nie sunt aceleaşi ca la diagrama

Schaeffler doar că la Nie se adaugă factorul 30N.

În domeniul A+Fe liniile caracteristice sunt trasate de regulă din 2 în 2 şi nu au înscrise procentele de ferită δ ci un indicator de ferită (FN). Pentru a scoate în evidenţă că nu este vorba de procente absolute de ferită δ corelaţia FN-Fe δ este prezentată in tabelul 8.1:

Tabel 9.1FN 0 2 4 6 8 9 12 14 16

141

F% 0 2 4 6 7,6 9,2 10,7 12,3 13,8

Fig 9.2. Diagrama De Long

9.2.3. Drepte de diluţie Un domeniu de aplicare al diagramei Schaffler este acela de stabilire a

compoziţiei chimice necesare pentru materialul de adaos în cazul unor îmbinări eterogene astfel încât în cusătură să se evite formarea anumitor structuri.

În acest caz se ţine cont de faptul că de regulă cusătura este obţinută prin amestecarea materialului de adaos topit cu materialul de bază topit, cu compoziţii chimice diferite.

Se recurge la folosirea dreptei diluţiilor ce uneşte punctele caracteristice compoziţiei chimice nominale pentru fiecare material în parte (material de bază şi material de adaos) ţinându-se cont de coeficientul de participare al materialului de bază şi al materialului de adaos.

Exemplu: Folosind un electrod austenitic corespunzător punctului, b', din diagrama Schaeffler din fig. 9.1. se sudează pe un oţel carbon corespunzător punctului a'. Pe dreapta ab împărţită în 100 de părţi se poziţionează începând din b' valorile coeficientului de participaţie a materialului de bază (0-100%).

Dacă δ =50% punctul caracteristic este g, de structură (A+M).Evitarea structurii martensitice se face recurgând la calea indicată de

diagramă adică mutarea punctului b' în b'', modificând compoziţia nominală a materialului de adaos (exces de aliere) metodă folosită curent în îmbinările eterogene (la sudarea oţelurilor placate, pentru a evita apariţia unor constituenţi structurali nedoriţi).

9.2.4. Zonarea diagramei SchaefflerÎntr-o primă aproximaţie diagrama Schaffler determină domeniul de

142

existenţă a principalelor clase ale oţelurilor aliate prezentate în figura 9.3, şi anume:

- Austenitice;- Austenito-feritice (0-10%Fe);- Martensitice;- Feritice;- Martensito-feritice.

Diagrama Schaffler permite astfel schematizarea principalelor dificultăţi ce apar la sudarea acestor clase distincte de oţeluri prin zonarea acestei diagrame:

Fig. 9.3. Zonarea diagramei Schaeffler

Zona I, ce cuprinde oţeluri pur austenitice la care problema principală la sudare este fisurarea la cald a cusăturii;

Zona II, ce cuprinde oţeluri austenitice şi A+F cu conţinut mare de Fe δ - fragilizează cusătura prin apariţia fazei σ .

Zona III, ce cuprinde oţeluri feritice, la care principala problemă este fragilizarea datorită creşterii intense a granulaţiei cu ocazia parcurgerii ciclului termic la sudare;

Zona IV, ce cuprinde oţeluri martensitice şi ferito-martensitice, ce ridică probleme privind fisurarea la rece.

9.3. Predeterminarea structurilor din zona de influenţă termomecanică

Asemănător studiului structurii cusăturii, în determinarea structurilor în ZIT se folosesc:

- metode directe, metode metalografice;- metode indirecte, de predeterminare a structurii.În ordinea crescătoare a preciziei informaţiilor pentru predeterminarea

structurilor din zona de influenţă termomecanică se folosesc următoarele diagrame:

9.3.1. Diagramele de echilibru

143

Stabilite în condiţii extrem de diferite faţă de condiţiile existente la sudare, aceste diagrame se folosesc îndeosebi când apar probleme legate de tratamente termice clasice ale îmbinărilor sudate. O asemenea diagramă, în cazul particular al oţelurilor carbon este prezentată în fig. 8.4.

În fig. 9.4 a, curba I reprezintă variaţia temperaturii maxime (TM) a

ciclului termic parcurs la sudare. Fig.9.4 b, reprezintă o porţiune dintr-o diagramă simplificată Fe-C în

care s-a introdus valoarea concentraţiei particulară C1 pentru oţelul sudat, fig.

9.3 c, diferitele fâşii din ZIT şi cuprinde:

Fig. 9.4. Modul de determinare a structurii ZIT folosind diagrama de echilibruTl – temperatura punctului lichidus; Ts – temperatura punctului solidus; Tsi – temperatura de

supraîncălzire; A3, A1 – temperaturi de transformare în stare solidă;

1. Fâşia topirii incomplete, fâşia încălzită până la temperatură maximă cuprinsă între solidus şi lichidus. Datorită unui interval de solidificare (Tl-Ts) şi

nu a unei temperaturi de solidificare, nu se poate vorbi de o linie de fuziune.Structura fâşiei 1 este mixtă şi cuprinde:- porţiuni topite;- porţiuni cu structură caracteristică de supraîncălzire;Aici are loc un intens transfer de masă prin difuziune între cusătură şi

ZIT si este o fâşie predispusă la fisurare la cald.În unele situaţii poate reprezenta o zonă slabă din punct de vedere al

caracteristicilor de rezistenţă şi tenacitate.2. Fâşia de supraîncălzire, conţine material ce a fost încălzit peste o

anumită temperatură convenţională dar mai mică decât temperatura solidus.

PT C

t

t ( log )

1 1

0

1

144

Această temperatură convenţională mai mare decît AC3 şi corespunde

temperaturii de la care în sus se înregistrează o creştere intensă a grăunţilor de austenită, creştere datorată migrării prin difuziune a limitelor grăunţilor ce determină o micşorare a tenacităţii materialului (micşorarea rezilienţei la temperaturi scăzute, micşorarea alungirii la rupere).

Mărirea grăunţilor determină şi o stabilizare a lor (în sens termodinamic) şi deci creşte tendinţa de subrăcire rezultând o structură mai depărtată de echilibru (de călire).

Acelaşi material, răcit cu aceiaşi viteză de răcire în domeniul austenitic are o duritate (fragilitate) mai mare cu cât grăuntele iniţial a fost mai mare.

În afară de temperatura maximă atinsă (factor predominant) procesul de creştere al grăunţilor de austenită este influenţat şi de timpul de menţinere peste temperatura de supraîncălzire.

În vederea surprinderii globale a efectelor cumulate TM-tmenţ, se

introduce noţiunea de parametru de austerizare (estimator al condiţiilor de austenizare a materialului),P, determinat de relaţia 9.2 în care:

[9.2]

T- temperatura de austenitizare [K];C- constanta de material (depinde de căldura de activare a procesului de

creştere a grăunţilor);t- timp de menţinere;t0- unitatea de timp;

Parametrul de austenitizare este temperatura echivalentă la care trebuie menţinut materialul timp de o secundă pentru a obţine o aceiaşi stare de austenizare ca în cazul ciclului termic real.

Ciclul termic real se înlocuieşte cu un ciclu fictiv caracterizat de:- temperatură constantă, egală cu temperatura maximă a ciclului termic

real, TM;- timp convenţional de menţinere, tM;I- ciclul termic real;II- ciclul termic fictiv, echivalent.

145

Fig. 9.5. Echivalarea ciclurilor termicePentru determinarea parametrului de austenitizare corespunzător ciclului

real, în relaţia lui P, pentru t se introduce valoarea fictivă tM (durata de

menţinere la temperatura echivalentă TC).

Valoarea TC se determină prin relaţia 8.3, în care:

TM-TC=T=TM2/ (n•C) [8.3]

C=H/ (n•R);H- cădura de activare;R - constanta gazelor perfecte; n - logaritmul neperian al lui 10.Pentru oţeluri carbon şi slab aliate C are valoarea 54•10-3.În anumite condiţii de compoziţie chimică şi viteză de răcire în câmpul

austenitic rezultă o structură particulară Widmanstätten, caracterizată prin aceea că pe un front de grăunţi grosolani apare o reţea de ferită amplasată la limita grăunţilor anteriori de austenită şi ace grosolane de ferită ce pătrund în suprafaţa ocupată anterior de suprafaţă de A, care se întretaie sub unghiuri preferenţiale incluse în masa perlitică.

Această structură (cu slabe însuţiri de tenacitate) apare la oţeluri cu >0.25%C, motiv pentru care la la OCS conţinutul de carbon C<0.25%.

Fragilizarea în această zonă se poate produce datorită existenţei condiţiilor pentru crearea unor soluţii suprasaturate la răcire din care se vor separa precipitate.

Procesele de supraîncălzire favorizează menţinerea în această fâşie chiar după răcire la temperatura camerei a unei mici cantităţi de austenită reziduală.

Funcţie de compoziţia chimică şi însuşirile oţelului apar forme caracteristice de variaţie a durităţii în această fâşie, fig. 9.6 şi fig. 9.7, în care:

HV- duritate Vickers;TM- temperatura maximă a ciclului termic;

TS- temperatura punctului solidus;

TSI- temperatura convenţională de supraîncălzire;

146

Fig. 9.6. Variaţia durităţii la viteza de răcire constantă

Fig.9.7. Variaţia durităţii la temperatura maximă constantă

Viteza de răcire a fost constantă evidenţiată prin t8/5=ct

Curba, I, evidenţiază o creştere monotonă a durităţii cu creşterea temperaturii maxime. Creşterea temperaturii determină creşterea grăunţilor, deci creşte înclinarea spre subrăcire şi crescând temperatura se dizolvă mai multe faze distincte (carbonitruri) ce determină creşterea conţinutului de carbon.

Curba II, evidenţiază un maxim apoi duritatea scade pe măsură ce ne apropiem de linia de fuziune datorită austenitei reziduale.

Influenţa vitezei de răcire la o temperatură TM=ct

Curba I corespunde oţelurilor la care în domeniul uzual al lui t8/5 duritatea nu depinde de viteza de răcire, ceea ce însemnă că prin modificarea vitezei de răcire nu se obţin modificări importante ale structurii.

Curba II evidenţiază că într-un domeniu al lui t8/5 duritatea se menţine

ridicată, apoi scade substanţial ceea ce însemnă că la asemenea oţeluri se poate modifica structura respectiv însuşirile îmbinării sudate prin modificări ale parametrilor tehnologici.

În concluzie, fâşia de supraîncălzire este o zonă cu o susceptibilitate mare la fisurare la rece fără a fi exclus total pericolul fisurării la cald.

3. Fâşia de normalizare, corespunde fâşiei în care materialul, în

147

parcursul ciclului termic, a fost încălzit peste AC3 dar sub temperatura

convenţională de supraîncălzire. (AC3+100÷200o). Materialul acestei zone are o

structură mai fină, cu bune însuşiri de tenacitate (fineţea structurii este determinată de creşterea vitezei de răcire).

4. Fâşia transformării incomplete cuprinde material încălzit între AC1 şi AC3. Această fâşie va avea o structură tipică asemenea unui material ce a

suferit o recoacere incompletă.Particularităţile ciclului termic la sudare pot face ca formaţiunile iniţiale

de perlită transformată în austenită, datorită timpului scurt avut la dispoziţie, să nu poată ceda prin difuzie carbonul către masa înconjurătoare, astfel încât, în aceste zone, să avem o concentraţie locală în carbon mai mică decât concentraţia eutectoidă, dar mai mare decât concentraţia în carbon a aliajului.

La răcire apar formaţiuni martensitice, evidenţiate prin valorile foarte mari ale microdurităţii în diferite puncte.

De asemenea, la răcire, în zone în care nu se întâmplă acest lucru apar în structură grăunţi iniţiali mari de ferită ce nu s-au transformat în austenită, alături de colonii de formaţiuni fine de Fe+Pe, obţinute prin transformarea la răcire a austenitei care apucat să se formeze.

Această fâşie are însuşiri de tenacitate mai slabe decât fâşia de normalizare.

5. Fâşia neaustenizată cuprinde material încălzit sub AC1.

Structura şi caracteristicile mecanice ale acestei zone depinde de starea iniţială a materialului şi de compoziţia chimică a acestuia.

Astfel, dacă iniţial materialul a fost ecruisat, fâşia încălzită peste temperatura convenţională de recristalizare scoate în evidenţă apariţia grăunţilor echiaxiali cu tendinţă de creştere.

În zonele în care recristalizarea nu s-a desăvârşit apare o structură mixtă de grăunţi alungiţi nerecristalizaţi, alături de grăunţi recristalizaţi. În această fâşie scade duritatea şi rezistenţa, în schimb creşte tenacitatea.

Întrucât recristalizarea afectează în general zonele 1,2 şi 3, tehnologia de sudare trebuie astfel concepută încât lăţimea acestor zone să fie minimă.

Dacă materialul se găsea iniţial în stare îmbunătăţită (călire+revenire) în fâşia neaustenitizată se poate produce o deconsolidare a materialului ce a fost încălzit la sudare până la o temperatură superioară temperaturii de revenire a materialului supus sudării.

În această zonă scade σ r, σ c şi creşte rezilienţa.

Dacă oţelul conţinea soluţii suprasaturate în unele fâşii reîncălzite sub AC1 pot apare precipitate, care în anumite condiţii pot determina fragilizarea

materialului (supraîmbătrânire).Lăţimea zonei influenţei termo-mecanice poate fi calculată şi de obicei

ea este în jur de 3-3.5 mm, distanţă pe care se găsesc toate fâşiile considerate.

148

Rezultă de aici dificultatea determinării distincte a însuşirilor fiecărei fâşii. O cale modernă care poate produce epruvete omogene, cu lăţimi suficient de mari şi în starea structurală corespunzătoare diferitelor fâşii este folosirea simulatorului de cicluri termice.

Informaţiile obţinute din studiul diagramelor de echilibru sunt valabile pentru condiţii mult diferite faţă de cele întâlnite la sudare. Ele nu dau nici o informaţie despre influenţa vitezei de încălzire şi răcire asupra diverselor structuri ce apar în ZIT şi nici asupra constituenţilor formaţi în treapta benitică sau martensitică şi nici a proporţiilor acestora.

Nici folosirea diagramelor de descompunere izotermă a austenitei subrăcite, la care se ţine seama că în cazul răcirii continue (cum este cazul la

sudare) temperatura stabilităţii minime a austenitei subrăcite este cu cca. 55oC mai mică iar timpul de transformare de 1.5 mai mare nu măreşte în suficientă măsură precizia de determinare a structurii, motiv pentru care se recurge la utilizarea diagramelor T.T.T.C.9.3.2. Utilizarea diagramelor T.T.T.C.- timp, temperatură, transformare - răcire continuă

Deoarece pentru un oţel dat, configuraţia diagramelor T.T.T.C. depinde foarte mult de condiţia în care s-a făcut austenitizarea, pentru a fi utile la predeterminarea structurilor din ZIT, ele trebuie stabilite pentru condiţiile de austenitizare realizate în diferite fâşii din ZIT. Diagrama T.T.T.C., figura 8.8 prezentată în continuare va fi corespunzătoare pentru:

- oţel carbon (0.13% C, 0.26% Si, 0.56% Mn);

- valabilă pentru fâşia în care P=1100oC;- t=300 s;

- vî=5oC/s.

Fig.9.8. Diagrama TTTC

149

V1,V2,V3,V4,V5 - viteze de răcire (V1>V2>V3>V4>V5); Hv1, Hv2, ... , Hv5 – valorile durităţii obţinute în cazul vitezelor de răcire v1...v5; α - indică momentul începerii transformării austenitei în ferită; β - indică momentul începerii formării perlitei; χ - indică sfârşitul formării perlitei;δ - indică momentul începerii formării structurilor de tip bainitic; ε - momentul începerii formării martensitei.

Peste această diagramă suprapunem curbele de răcire corespunzătoare vitezelor de răcire de la V1 la V5.

Curba I corespunde unei răciri cu viteză mare, V1. Până în punctul 2 nu se produce nici o transformare, deci nu se produc modificări ale structurii. În punctul 2, când temperatura este egală cu MS, din austenita subrăcită se separă

primele formaţiuni de martensită a cărui proporţie creşte când temperatura scade, proces ce se termină la atingerea temperaturii Mi, 3. Sub această

temperatură structura este integral martensitică cu mici cantităţi de austenită reziduală.

Micşorând viteza de răcire la V2, la atingerea liniei ( δ ) în punctul 4, din austenita subrăcită se separă primele formaţiuni de structură intermediară bainitică, proces ce se încheie în, 5, când începe transformarea austenitei rămase în martensită, proces ce se încheie în 6.

Structura obţinută este martensită+bainită+austenită reziduală, cu

duritatea HV2, cu o structură bainitică şi (100-a) structură martensitică.

Micşorând viteza de răcire la valoarea V3, în punctul 7, din austenită subrăcită se obţine ferită, al cărui procentaj creşte până în 8, când încetează formarea feritei şi începe formarea structurii intermediare bainitice, proces ce se termină în punctul, 9, când începe formarea martensitei care se termină în punctul 10.

Micşorând viteza la V4 în punctul 11 începe formarea feritei. În punctul 12 începe să se formeze perlita. La temperatura camerei structura va conţine ferită plus perlită [d%Fe+e%Pe].

La scăderea vitezei de răcire rămân aceiaşi constituenţi cu o creştere a proporţiei de ferită şi scădere a proporţiei de perlită.

Astfel încît, cunoscând compoziţia chimică a materialului sudat şi având diagrama T.T.T.C. în anumite condiţii de austenitizare, se poate stabili structura unei fâşii din zona influenţată termomecanic şi unele însuşiri mecanice (duritatea) dacă se cunoaşte viteza de răcire.

Dacă vrem să obţinem o structură şi o anumită duritate, din diagramă rezultă viteza de răcire ce trebuie asigurată în ZIT pentru atingerea scopului propus.

Cu viteza de răcire se determină principalii parametrii tehnologici ai procesului tehnologic de sudare (energia liniară, temperatura de preîncălzire).

La o compoziţie chimică dată poziţia liniilor din diagramă este influenţată de condiţiile de austenitizare astfel:

150

Odată cu creşterea temperaturii de austenitizare sau duratei de menţinere se obţine o deplasare a liniilor către dreapta şi în jos, scoţând în evidenţă faptul că prin creşterea temperaturii de austenitizare se micşorează valoarea vitezei critice de călire martensitică (cea mai mică viteză de răcire la care se obţine o structură total martensitică).

Această metodă prezintă dezavantajul că pentru stabilirea structurii a “n” fâşii din zona de transformare sunt necesare “n” diagrame T.T.T.C., câte una pentru fiecare valoare a parametrului de austenitizare, P, corespunzător fâşiei respective.

Dificultăţile legate de posedarea unor asemenea colecţii de diagrame pentru diferite condiţii de austenitizare, precum şi precizia insuficientă au făcut necesară folosirea diagramelor structurale la sudare.

9.3.3 Utilizarea diagramelor structuraleDiagramele structurale la sudare sunt trasate în coordonatele temperatura

maximă TM, pe ordonată şi logt8/5 pe abscisă, fig. 9.9. Se foloseşte t8/5, pentru că la un proces tehnologic dat, t8/5, este constant în toate fâşiile ZIT-lui, în care temperatura maximă a ciclului termic a depăşit 8500C.

Utilizare:Ridicând o perpendiculară la axa absciselor în dreptul valorii particulare

a lui t8/5, t1, se poate citi toată succesiunea de structuri din ZIT cu însuşirile lor, având în vedere că tot câmpul diagramei este subîmpărţit prin linii de delimitare I şi II a domeniului de existenţă a diferitelor structuri, (M+B+F), în plus fiind înscrise şi indicatori pentru diferite însuşiri (HV, KCU) Curbele izodure Hv1, Hv2, Hv3 şi Hv4 reunesc între ele toate punctele corespunzătoare aceleaşi valori a durităţii înscrisă pe curbă. (linie întreruptă).

In figura 9.9 s-a notat cu R, regiuni cu o anumită valoare a temperaturii de tranziţie a rezilienţei, (R1 –R6).

Fig. 9.9 Diagramă structurară (PTR)

Utilizarea diagramei structurale se poate face în două moduri:

151

1. Cunoscând condiţiile particulare ale configuraţiei geometrice şi a procesului tehnologic de sudare se determină valoarea t1 a timpului de răcire

t8/5. Informaţiile obţinute prin intersecţia t1 cu diagrama structurală sunt

următoarele:Fâşia din ZIT a cărei temperatură este sub T1 are o structură

ferită+bainită de duritate HV4.

Fâşia următoare încălzită peste T2 are o structură bainită+martensită,

duritatea crescând de la HV3 la HV2 şi apoi la HV1

Temperatură de tranziţie corespunzătoare lui T2 este R5.Fâşia încălzită peste T6 dobândeşte o structură pur martensitică cu

temperatură de tranziţie a rezilienţei de valoare R2.2. Dată fiind structura şi însuşirile pe care trebuie să le aibă diferitele

fâşii din ZIT, cu ajutorul diagramelor structurale se poate determina valoarea nominală a lui t8/5 necesar, din care, pentru cazul particular dat, se pot calcula

principalii parametrii ai procesului tehnologic de sudare (Is, vs, To).

Diagramele structurale arătate sunt caracteristice pentru fiecare oţel şi ele trebuie determinate experimental de la caz la caz, cu ajutorul simulatorului de cicluri termice.