STIINTA SI INGINERIAMATERIALELOR

CURS 7

TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE.TRATAMENTE TERMICE APLICATE OTELURILOR. TRANSFORMARI IN OTELURI LA INCALZIRE. TRANSFORMARI IN OTELURI LA RACIREA DIN DOMENIUL

AUSTENITIC.DIAGRAMELE TTT ŞI TRC.

TEORIA TRATAMENTELOR TERMICETratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi si raciri in anumite conditii pentru imbunatatirea unor proprietatiprin modificarea structurii.

Clasificare: 1. Dupa pozitia TT in procesul tehnologic de fabricatie

Preliminare, Intermediare, Finale

2. Dupa tipul mecanismelor din timpul tratamentului2.1 TT propriu-zise Recoaceri

CaliriReveniri

2.2 T Termochimice

2.3 T Termofizice T. termomecaniceT. termomagnetice

TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE-DIFUZIA-(General): Modificarea pozitiei atomilor / ionilor in solide, lichide sau gaze;

Numai pentru grupuri mari de atomi (ioni)

Heterodifuzia – determinata de un gradient de concentratieAutodifuzia

Mecanisme:Inlocuire reciprocaPrin internoduriCiclicaPrin vacante

Majoritatea transformarilor din materiale (solidificare, transformari in stare solida, recristalizare,...): cu difuzie

Transformare cu difuzie: necesita un timp mai lung de desfasurare

TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE-DIFUZIA-Coeficient de difuzie: numarul de atomi care difuzeaza printr-o suprafata unitara perpendiculara pe fluxul de atomi, intr-o secunda, la un gradient de concentratie unitar

Tipuri de difuzie: Superficiala IntergranularaIn volum

Qs < Q i < Qv` Ds > Di > Dv

RTQa

eDD-

´= 0

TRATAMENTE TERMICE APLICATE OTELURILORPunctele critice ale oţelurilor- la incalzire: Ac Ac1, (Ac2), Ac3, Accem- la racire: Ar Ar1, (Ar2), Ar3, ArcemAr3, Arcem: inceputul separarii fazei proeutectoideAc3, Accem: sfarsitul dizolvarii fazei proeutectoideA1: temperatura eutectoida

(+ c / r = inceput / sfarsit dizolvare / separare faza proeutectoida)

Transformari in oteluri la incalzire

Transformarea P-A: la temperaturi peste Ac1 (practic: 30 – 50°C peste A1)

Transformari in oteluri la incalzireEreditatea otelurilor: tendinta de crestere a grauntilor de

austenita la incalzire

Ereditate fina (oteluri aliate, in general)grosolana (oteluri nealiate)

Graunte Initial imediat dupa transformarea P – AReal in conditii practiceEreditar obtinut in conditii standard

(~930°C)

Transformari in oteluri la incalzire;Ereditatea otelurilor

a – otel cu ereditate grosolana; b – otel cu ereditate fina

Transformari in oteluri la incalzire;Defecte ca urmare a incalzirii otelurilor

1. Supraincalzirea = obtinerea unei structuri grosolane (fragile)

Oteluri hipoeutectoide supraincalzite;a – racite lent; b – racite mai rapid (struct. Widmanstatten)

Transformari in oteluri la incalzire;Defecte ca urmare a incalzirii otelurilor

Structuri Widmanstattenin otel hipereutectoid

Structura Widmanstatten in otel hipoeutectoid

x 150 x 200

x 150

Transformari in oteluri la incalzire;Defecte ca urmare a incalzirii otelurilor2. Oxidarea = formarea de oxizi la suprafata pieselor;3. Decarburarea = scaderea continutului de carbon in stratul

superficial

Straturi:I – decarburat complet (F)II – partial decarburatIII – materialul de baza (P + F)

Transformari in oteluri la incalzire;Defecte ca urmare a incalzirii otelurilor4. Arderea = formarea de pelicule intergranulare groase de oxizi

urmare a incalzirii apropiate de linia solidus

X 150

Transformari in oteluri la racirea din domeniul austeniticRacire:

Izoterma scadere brusca a temperaturii pana la un palier de mentinere izoterma

Continua scadere continua a temperaturii pana la temperatura ambianta cu o viteza de racire,

caracteristica mediului de racire

Transformari in oteluri la racirea din domeniul austeniticTransformarea perlitica: A – P

La racire continua lenta (maximum aer) sau izoterma (550 – 700°C) – CU DIFUZIE

Structurile perlitice: Ferita + Cementita !!!

Gradul de finete creste cu viteza de racire(scaderea temperaturii de mentinere izoterma)

In ordinea cresterii vitezei de racire:Perlita lamelara grosolana (de echilibru)Perlita sorbitica (fina)Troostita (cea mai fina perlita)

Transformari in oteluri la racirea din domeniul austeniticTransformarea martensitica: A – M Martensita = solutie solida suprasaturata de C in Feα rezultata prin

racirea brusca a austeniteiTetragonalaDura, rezistenta, fragila

Caracteristicile transformarii:

Rapida (ordinul 10-7 s)FARA DIFUZIECompozitia chimica a M – identica cu a AM e orientata precis in raport cu A (plane habitale) Ireversibila la oteluri (reversibila la alte aliaje)In interval de temperatura (Ms – Mf)A nu se transforma integral in M (ramane austenita reziduala)

Transformari in oteluri la racirea din domeniul austeniticTransformarea bainitica: intermediara intre transformarile

perlitica si martensitica

Bainita = amestec mecanic de ferita suprasaturata cu carbon si carburi care nu au ajuns la stadiul de cementita

Se produce izoterm: Bainita superioara la 400 – 450°C, asemanatoare troostiteiBainita inferioara la 300 – 350°C, asemanatoare

martensitei (de revenire)

DIAGRAMA TTT(transformare – temperatura – timp)

Prin racire izoterma se pot obtine structuri perlitice (gradul de finete creste cu scaderea temp.)bainitice

Martensita se obtine numai la racire continua (brusca)

Modalitati de realizare a racirii izoterme (a, b) si continue (c)

DIAGRAMA TTT(transformare – temperatura – timp)

Tipurile de structuri obtinute prin racirea izoterma a austenitei

DIAGRAMA TTT(transformare – temperatura – timp)

Analiza cineticii transformarilor - prin curbe cinetice de transformare:procentul transformat din structura = f (timp)pentru o temperatura de mentinere izoterma

DIAGRAMA TTT(transformare – temperatura – timp)

• Diagrama TTT –determina tipurile de structuri obtinute la o anumita temperatura de mentinere izoterma si dupa o anumita durata de timp

DIAGRAMA TTT(transformare – temperatura – timp)Liniile diagramei TTT: linia de inceput de transformare

linia de sfarsit de transformarelinia inceputului transformarii martensitice

(la racire brusca)

Domeniile in diagrama TTT:

austenitic (la stanga liniei de inceput de transformare)perlitic (la dreapta liniei de sfarsit de transformare, peste 500°C)bainitic (la dreapta liniei de sfarsit de transformare, 300 - 450°C)de transformare (intre liniile de inceput si de sfarsit de transformare)martensitic (+austenita reziduala)(sub Ms, numai la racire continua)

DIAGRAMA TTT(transformare – temperatura – timp)

Diagrame TTT pentru oteluri hipoeutectoide (a) si hipereutectoide (b)

DIAGRAMA TTT(transformare – temperatura – timp)

Diagrama TTT pentru un otel aliat cu elemente care genereaza carburi solubile in austenita

DIAGRAMA TRC (transformare la racire continua)

Prin racire continua se obtinstructuri perlitice (gradul de finete creste cu viteza de racire) martensita

DIAGRAMA TRC (transformare la racire continua)

DIAGRAMA TRC (transformare la racire continua)Vitezele critice:

viteza critica inferioara(curba tangenta la linia de sfarsit al transformarii)

= viteza minima la care apare martensita in structura

viteza critica superioara(curba tangenta la linia de inceput al transformarii)

= viteza minima la care intreaga structura este martensitica (+austenita reziduala)

Intrebari de autoevaluare1. Ce tip de tratament termic este recoacerea de recristalizare? Dar

cea de maleabilizare?2. Ce este difuzia?3. Ce este coeficientul de difuzie? Cum variază cu temperatura? 4. Care tip de mecanism de difuzie necesită cea mai mică energie de

activare? Dar cea mai mare?5. Definiţi punctele critice Ac1, Ac3, Accem;6. Definiţi punctele critice Ar1, Ar3, Arcem;7. Care este faza proeutectoida intr-un otel cu 0.6%C?8. Care sunt etapele transformării austenitice?9. Ce este ereditatea oţelurilor? Care este deosebirea între ereditatea

fină şi cea grosolană?10. Ce este supraîncălzirea? Când apare?11. Ce este oxidarea? Dar decarburarea? Cum se evită?12. Ce este arderea oţelurilor?13. Ce sunt structurile de tip perlitic? Care sunt acestea?

Intrebari de autoevaluare14. Ce este martensita?15. Care sunt caracteristicile transformării martensitice?16. Ce este bainita? Care sunt tipurile de bainită? Ce caracteristici au?17. La ce tip de racire se obtine martensita? Dar bainita?18. Care sunt coordonatele unei curbe cinetice de transformare?19. Prin ce difera diagrama TTT de cea TRC?20. Ce structura au otelurile racite izoterm inaintea intersectarii liniei de inceput de transformare? Dar inaintea intersectarii liniei de sfarsit de transformare?21. Definiti vitezele critice.22. Ce structura are un otel racit din domeniul austenitic cu o viteza mai mica decat cea critica inferioara?23. Ce structura are un otel racit din domeniul austenitic cu o viteza mai mica decat cea critica superioara?24. Un otel eutectoid este racit de la 750ºC cu o viteza peste cea critica superioara. Ce se va intampla cu austenita?