130802922 inox austenitic

Upload: riciu-roxana

Post on 16-Oct-2015

157 views

Category:

Documents


6 download

DESCRIPTION

130802922 Inox Austenitic

TRANSCRIPT

  • 1

    I. OTELURI INOXIDABILE Conventional, au fost denumite oteluri inoxidabile, aliajele Fe-C-Cr, care contin cel putin 12% Cr si au o participare sub 0,1% C. Continutul de 12% Cr confera otelurilor

    proprietatea de a se acoperi de un strat pasiv alcatuit in principal, din oxizi de crom si este

    aderent, dens, impermeabil si putin solubil, fapt care-l face rezistent in multe medii agresive.

    Otelurile inoxidabile isi datoreaza proprietatea de baza, rezistenta la coroziune,

    fenomenului de pasivare bazat pe formarea unui film protector pe suprafata produselor.

    Acest film aderent, continuu si implicit, protector (un oxid in majoritatea cazurilor) este stabil

    si se pastreaza timp indelungat in multe medii. Aceasta stare de pasivitate a otelurilor

    inoxidabile, se datoreaza prezentei cromului si se obtine la o concentratie de 12% Cr,

    concentratie de la care otelul devine inoxidabil feritic (martensitic), in functie de continutul

    de carbon.

    S-au creat diverse marci de oteluri inoxidabile, adaugand aliajelor Fe-C-Cr diverse

    elemente de aliere ca: nichel, molibden, mangan, cupru, titan, niobiu, siliciu, bor, aluminiu,

    care au ca scop marirea rezistentei la coroziune si imbunatatirea proprietailor mecanice si

    fizice.

    I.1. CLASIFICAREA OTELURILOR INOXIDABILE Elementele de aliere ale otelurilor au ca scop principal marirea rezistentei la coroziune si imbunatatirea proprietatilor mecanice si fizice. Aceste elemente de aliere pot fi

    alfagene (Cr, Mo, Si, Ti, Nb), care maresc domeniul de existenta al solutiei solide () si

    gamagene (C, Ni, Mn, N) care maresc domeniul de existenta al solutiei ().

    Structura otelurilor depinde de participarea elementelor cu caracter alfagen si

    gamagen din compozitia lor. Cromul si nichelul sunt elemente reprezentative pentru

    elementele alfagene, si respectiv gamagen, structura otelurilor inoxidabile fiind afectata de

    raportul dintre echivalentul in crom si echivalentul in nichel: ECr si ENi.

    ECr = Cr + Mo + 1,5 Si + 0,5 Nb

    ENi = Ni + 30 C + 0,5 Mn + 30 Ni

    unde: - Cr, Mo, Si, Nb - reprezinta continutul procentual al acestor elemente;

    - Ni, C, Mn, N - reprezinta continutul procentual al acestor elemente;

  • 2

    Tinand cont de aceste relatii de calcul ale echivalentelor, structura otelurilor

    inoxidabile, in cazul racirii rapide, va fi cea prezentata in diagrama Schaeffler.

    Fig.1.1. Diagrama Shaeffler

    Daca se tine seama si de influenta temperaturii de laminare a otelurilor, relatiile de

    calcul ale echivalentelor ENi si ECr vor fi :

    ECr = Cr + 3 Si + Mo

    ENi

    = Ni + 21 C + 0,5 Mn + 11,5 N

    si diagrama Schaeffler se va transforma si va avea aspectul din figura de mai jos:

    % ENi

    32

    24

    16

    8

    0 0 8 16 24 32 40 %ECr

    A

    A+M

    0%F

    5%F

    10%F

    20%F A+F

    % ENi

    32

    24

    16

    8 0 8 16 24 32 40 %ECr

    A A+M

    F+M

    0%F

    5%F 10%F

    20%F

    40%F 80%F

    100%F

  • 3

    Fig.1.2. Diagrama Schaeffler

    In cazul microalierii cu titan si niobiu se recomanda folosirea relatiilor:

    ECr = Cr + 3 Si + Mo +10 Ti (sau + Nb)

    ENi = Ni + 0,5 Mn + 21 C

    unde:

    - C = 0,03%

    - Ti= Ti - 4[(C-0,03)+N];

    - Nb= Nb - 8[(C-0,03%)+N].

    In functie de raportul ECr/ENi

    E

    , se pot obtine diverse structuri ale otelurilor inoxidabile.

    Cr/E STRUCTURA Ni F M A F+M M+F A+F A+M A+M+F

    0,041,6 0,12 0,18 1,64 212 413 418 425

    Clasificarea otelurilor inoxidabile se face in functie de matricea structurala[16]: 1. Oteluri inoxidabile martensitice 2. Oteluri inoxidabile feritice 3. Oteluri inoxidabile austenitice.

    1. Oteluri inoxidabile martensitice se caracterizeaza printr-un continut ridicat de crom, 1217% si continut mai mare de carbon, peste 0,1%C. In unele cazuri procentul de

    carbon atinge valorile 0,40,5 si mai rar valoarea 1,0. Pentru a le mari rezistenta la oxidare

    la cald, li se adauga siliciu, iar pentru marirea tenacitatii sunt aliate cu 24% Ni. Unele

    calitati ale otelurilor martensitice contin si adaosuri de titan. In functie de continutul de

    carbon si crom, aceste oteluri se clasifica in mai multe grupe.

  • 4

    2. Oteluri feritice se caracterizeaza printr-un continut de 0,10,35% C si 1530% Cr. Acestea sunt oteluri monofazice si deci nu sufera transformari structurale la incalzire si

    racire. La anumite concentratii de carbon si crom, pot aparea partial transformari structurale

    martensitice.

    Otelurile inoxidabile feritice prezinta o rezistenta la coroziune superioara celor

    martensitice si un pret de cost mai mic decat cele austenitice.

    Prin asocierea diverselor elementelor de aliere ale otelurilor feritice, s-au creat

    diverse marci de oteluri, care prezinta o structura pur feritica, sau o structura feritico-

    martensitica. Prin adaugarea diverselor elemente de aliere ca: Ni, Cu, Al, Mo, Ti, Nb si

    reducerea continutului de carbon se imbunatateste comportarea metalurgica la sudare si

    permite prelucrarea lor prin presare la rece.

    3. Oteluri inoxidabile austenitice se caracterizeaza printr-un continut scazut de

    carbon (C

  • 5

    2. Oteluri austenitice Cr-Ni-Mo sunt oteluri austenitice 18-8 Cr-Ni carora li se

    adauga 24% Mo, cu scopul de a mari rezistenta la coroziune in solutii de acid sulfuric,

    cloruri sau acizi organici.

    Cresterea rezistentei la coroziune a otelurilor Cr-Ni-Mo se poate face prin adaos de

    12% Cu sau 24% W si a stabilizatorilor Ti si Nb. Continutul de carbon al acestor oteluri

    trebuie sa fie foarte mic (C

  • 6

    INFLUENTA CROMULUI

    Cromul este un element alfagen care adaugat in fier, contribuie la reducerea

    domeniului , care se restrange sub forma unei bucle. Participarea cromului in otelurile

    inoxidabile este de minim 12%.

    Fig.3.3.1. Diagrama Fe-Cr

    Analizand diagrama Fe-Cr rezulta ca sub temperatura de 1400C, in functie de %Cr,

    pot fi delimitate doua domenii:

    - Cr < 13% - aliaje cu structura partiale sau totala , care pot suferi transformarea

    , prin racire lenta sau rapida;

    - Cr > 13% - peste aceasta limita, aliajele sunt feritice si nu pot fi supuse

    tratamentelor termice..

    Trebuie mentionat ca in aliajele, care au o compozitie de 45% Cr, poate apare faza ,

    care precipita pe limita grauntilor de ferita, conferindu-i aliajului fragilitate.

    In aliajele Fe-C-Cr, influenta cromului este de maniera asemanatoare cu cea

    prezentata la aliajele Fe-Cr, dar cu alte domenii de existenta ale fazelor , si in plus apar

    si carburi de crom de tipul cementitei aliate (FeCr)3C si carbura aliata CrxCy.

  • 7

    Cromul mareste rezistenta otelurilor la coroziune atat la temperatura ambianta, cat si

    la temperaturi inalte, acesta crescand odata cu cresterea continutului de Cr; de la 12 % Cr

    in sus, otelurile in prezenta unui mediu oxidant se pasiveaza spontan.

    Cromul mareste si rezistenta otelurilor la temperaturi inalte; cu cat continutul de Cr

    este mai ridicat cu atat mai mare este rezistenta otelurilor la oxidare la temperaturi ridicate.

    Deoarece cromul formeaza carburi (Cr23C6) in oteluri, sub forma de solutii solide,

    creste duritatea si fragilitatea otelurilor.

    INFLUENTA NICHELULUI

    La otelurile inoxidabile austenitice si la unele oteluri inoxidabile martensito-feritice,

    nichelul este alaturi de crom, principal element de aliere. Participarea nichelului in otelurile

    inoxidabile este de minim 8%, pentru cele cu structura austenitica (clasa Cr-Ni) sau de

    46%, pentru otelurile cu structura martensitica sau martensito-feritica.

    Nichelul se dizolvain Fe si-i extinde domeniul de existenta, actionand asupra

    coborarii temperaturilor punctelor critice de transformare.

    Nichelul provoaca un important histerezis de transformare la incalzire-racire, fapt ce

    conduce la aparitia domeniului bifazic +. La concentratii de 6080% Ni, apare

    suprastructura FeNi3

    Aceasta suprastructura se dizolva in faza la temperaturi mai mari de 773K.

    a carei prezenta nu s-a constatat in otelurile aliate cu nichel.

  • 8

    Fig.3.3.2. Diagrama de echilibru Fe-Ni.

    In aliajele Fe-C-Ni, influenta nichelului este asemanatoare cu cea de la aliajele Fe-Ni,

    in plus favorizand descompunerea cementitei si aparitia grafitului.

    Adaugarea de nichel in otelurile cu peste 12% Cr, are ca efect aparitia unor structuri

    diferite, ca urmare a actiunii gamagene a nichelului, dar caracterul inoxidabil se pastreaza.

    In conditii speciale (respectiv, prin racire rapida) este suficient ca la otelurile cu 18%

    Cr si mai putin de 0,5% C, adaugarea de 4% Ni sa conduca la obtinerea unei structuri

    primare austenitice la temperatura ambianta.

    Efectul gamagen al nichelului este si mai pronuntat daca % Ni creste la 8%. In

    sistemul Fe-C-Cr-Ni, la 18% Cr si 8% Ni, domeniul are o extindere completa pana la

    temperatura ambianta, chiar la racire lenta, daca se mentine continutul de carbon sub

    0,02%.

    Proprietatile de rezistenta ale otelurilor Ni austenictice scad la cresterea continutului

    de nichel insa plasticitatea si tenacitatea se maresc foarte mult, au o mare capacitate de

    ecruisare, influenteaza puternic coeficientul de dilatare liniara a fierului.

    Nichelul mareste rezistenta otelurilor la coroziunea in aer, apa de mare si acizi.

    Se poate aprecia ca nichelul, provoaca in otelurile inoxidabile Cr-Ni doua fenomene

    importante:

    a. extinderea domeniului austenitic si marirea stabilitatii austenitei;

    b. stabilizarea fazei (FeCr) la temperaturi ridicate si aparitia ei la concentratii mai

    mici in crom, comparativ cu otelurile inoxidabile aliate numai cu crom.

    In acest fel, a luat nastere clasa otelurilor inoxidabile austenitice Cr-Ni.

    Cresterea continutului in crom si nichel va produce marirea tenacitatii si

    prelucrabilitatii, prin deformare plastica si la cresterea rezistentei la rupere.

  • 9

    Rezistenta la coroziune a otelurilor inoxidabile Cr-Ni depinde in special de prezenta

    in structura a carburilor de crom, respectiv de faptul daca exista o austenita cu un grad

    mare de omogenizare. Daca carburile de crom se separa la limita grauntilor austenitici,

    rezistenta la coroziune se va inrautati.

    Pentru a obtine oteluri rezistente la coroziune se evita separarea carburilor de crom,

    fie prin aliere cu titan sau niobiu, fie prin modificarea elementelor feritizante, lucru care duce

    la aparitia unei cantitati de 18% ferita, pe langa austenita.

    Otelul sensibilizat, care are in structura si carburi de crom precipitate la limitele de

    graunti, prezinta o mica rezistenta la coroziune, in comparatie cu otelul stabilizat cu titan

    sau niobiu.

    INFLUENTA MANGANULUI

    element gamagen;

    influenteaza puternic diagrama Fe-C, coborand domeniile care corespund punctelor A1

    si A3

    otelurile aliate cu Mn prezinta o mare susceptibilitate de crestere a grauntilor de

    austenita la incalzire;

    ;

    favorizeaza aparitia fragilitatii de revenire; creste temperatura de tranzitie ductil - fragil;

    influenteaza puternic comportarea otelurilor la tratamentul termic de calire si de revenire;

    creste calibilitatea, creste susceptibilitatea la supraincalzire a grauntilor de austenita si

    creste susceptibilitatea la fragilitatea de revenire;

    dupa calire si revenire inalta cresc proprietatile de rezistenta si se micsoreaza

    plasticitatea;

    mareste coeficientul de dilatare termica liniara si micsoreaza conductibilitatea termica si

    electrica;

    nu mareste rezistenta la coroziune.

    AZOTUL: in otelurile Cr-Ni duce la diminuarea continutului de Ni conferindu-le aceeasi structura

    austenitica;

    contribuie la durificarea austenitica, otelurile Cr-Mn-Ni-N prezinta proprietati mecanice

    mai ridicate;

  • 10

    nu se poate administra azot peste 0,4% deoarece apar tendinte spre fragilizare, datorita

    nitrurilor de fier ce se pot separa in timpul exploatarii otelurilor inoxidabile;

    MOLIBDENUL in otelurile Cr-Ni, adaugat in proportie de 1-3% contribuie la ridicarea

    proprietatilor mecanice la cald. Este un element alfagen, care stabilizeaza ferita. Molibdenul

    mareste rezistenta chimica a otelurilor inoxidabile in acizi reducatori si in prezenta ionilor de

    clor.

    WOLFRAMUL este un element alfagen si provoaca o crestere a proprietatilor mecanice la

    temperaturi joase si inalte otelurilor inoxidabile austenitice. Wolframul nu modifica rezistenta

    la coroziune a otelurilor inoxidabile.

    CUPRUL amelioreaza rezistenta la coroziune a otelurilor inoxidabile in unii reactivi. Se

    adauga otelurilor inoxidabile pentru a mari efectul austenitizant al Ni.

    TITANUL SI NIOBIUL au rol alfagen si, datorita afinitatilor fata de carbon, impiedica

    formarea carburilor de crom si saracirea austenitei in acest element. Au rol de stabilizator,

    respectiv de a impiedica precipitarea carburilor de crom in cazul incalzirii de lunga durata a

    otelurilor inoxidabile in intervalul temperaturilor de 673...973K. Se recomanda ca, continutul

    in Ti si Nb sa fie stabilit in functie de continutul in carbon (%Ti=8%C, %Nb=5%C).

    SULFUL, SELENIUL SI FOSFORUL se adauga uneori otelurilor inoxidabile, pentru a le

    usura prelucrabilitatea prin aschiere.

    Pentru a mari rezistenta otelurilor austenitice Cr-Ni la temperaturi ridicate li se

    adauga SILICIU. Adaosurile de siliciu contribuie la suprimarea sensibilitatii la coroziune sub

    tensiune si la ameliorarea comportarii in medii nitrice foarte oxidante.

    4.TRANSFORMARI STRUCTURALE SI PROPRIETATILE OTELURILOR

    INOXIDABILE AUSTENITICE

  • 11

    Modificarile structurale ce se pot realiza in otelul austenitic, prin incalziri si raciri in

    domeniul cuprins intre temperatura ambianta si punctul de inceput de topire, sunt destul de

    nesemnificative cantitativ.

    Incalzirea in domeniul austenitic este insotita de dizolvarea carburilor de crom, peste

    limita de solubilitate, variabila cu temperatura (solvul) si de ulterioara crestere ireversibila a

    grauntelui austenitic. Aceasta crestere nu este atat de accentuata si de periculoasa, ca in

    cazul otelurilor feritice.

    Racirea rapida din domeniul austenitic, mentine structura austenitica metastabila la

    temperatura ambianta, fara sa sufere imbatranirea naturala. Acest tratament cunoscut sub

    denumirea de calire de punere in solutie faciliteaza extinderea domeniului procentului de

    carbon din aceste oteluri la 0,050,15%C.

    Reincalzirea otelurilor in domeniul 500800C duce la precipitarea carburilor de

    crom, cauza cunoscutului fenomen de coroziune intercristalina.

    Atfel, folosirea otelurilor inoxidabile austenitice trebuie facuta deseori cu prudenta,

    datorita metastabilitatii austenitei. Astfel, in anumite conditii, austenita se poate transforma

    in martensita, ceea ce poate provoca modificari insemnateale proprietatilor otelului. In

    conditii severe de functionare sunt necesare tolerante dimensionale stricte, absenta fazei

    feromagnetice, tenacitatea ridicata a cusaturii sudate (atat in metalul de baza, cat si in zona

    influentata termic), cerinte care nu pot fi satisfacute de o austenita metastabila.

    Este cunoscut faptul ca in materialele metalice, martensita se poate forma:

    la racire rapida (de la temperatura de austenitizare, la temperatura ambianta),

    obtinandu-se martensita de racire;

    sub actiunea unor tensiuni, odtinandu-se martensita de tensiuni;

    in timpul deformarii plastice, obtinandu-se martensita de deformare plastica;

    in timpul hidrogenarii catodice.

    In aliajele Fe-Cr-Ni, in urma transformarii martensitice, din austenita metastabila

    (CFC), se formeaza fie faza martensitica (CVC), fie faza martensitica (HC). Compozitia

    chimica a otelului poate influenta aparitia uneia sau alteia din aceste faze, cat si a diferentei

    de energie dintre aceste doua faze.

    Studiile lui Eichelman si Hull au aratat ca nichelul, cromul, manganul, carbonul

    azotul, siliciu si cobaltul (la care s-a adaugat aluminiu, toriu, vanadiu, wolfram) deplaseaza

    la temperaturi mai joase MS

    S-a aratat ca cele doua faze martensitice si sunt faze metastabile, care la

    temperaturi inalte se transforma in faza . Analiza prin raze X a aratat ca transformarea

    , acesta depinzand liniar de compozitia chimica.

  • 12

    inversa martensita are loc in intervalul de temperaturi 150400C, in timp ce

    transformarea martensitei , din otelul 18Cr-8Ni, deformat plastic la rece cu un grad de

    reducere 50%, are loc in intervalul 400800C, cu un timp de recoacere de 20 de ore. Dar,

    in functie de compozitia chimca a otelului s-au identificat si alte temperaturi de transformare

    ale : fie intre 500600C, fie intre 570850C.

    Otelurile inoxidabile austenitice Cr-Ni, au o capacitate de ecruisare prin deformare

    plastica la rece, diferita de cea a celorlalte oteluri inoxidabile, in sensul ca suporta

    deformatii mari, pana la rupere, simultan cu cresterea de circa 2,5 ori a tensiunii.

    Durificarea prin ecruisare depinde de stabilitatea austenitei care, in functie de

    compozitia, stare initiala si conditiile de deformare, poate sa se transforme partial in

    martensita, fapt ce pare sa explice comportarea deosebita a acestor oteluri in cursul

    deformarii plastice.

    O caracteristica mecanica foarte importanta a otelurilor austenitice o constituie

    pastrarea ductilitatii ridicate, la temperaturi foarte joase, apropiate de zero absolut. Aceasta

    proprietate este starns legata de stabilitatea austenitei, care nu trebuie sa sufere

    transformarea martensitica in cursul racirii, ceea ce presupune un continut de nichel cu atat

    mai ridicat, cu cat otelul are mai putin carbon.

    In stare calita, la austenita otelurilor 18-8 cu 0,050,1%C, poseda, alaturi de

    rezistenta la coroziune si proprietati mecanice relativ ridicate:

    R=5565 daN/mm2

    R

    ;

    p o,2=2030 daN/mm2

    A

    ;

    5

    KCU=1030 daJ/cm

    =4060%;

    E=210

    2 5 daN/mm2

    Aceste caracteristici sunt foarte sensibile la microstructura, in sensul ca precipitarea

    intercristalina a carburilor de crom reduce brusc caracteristicile de rezistenta si ductibilitate.

    5. OTELURI AUSTENITICE PENTRU IMPLANTURI Necesitatea utilizarii in chirurgia ortopedica a materialelor metalice din oteluri

    inoxidabile austenitice a condus la stabilirea si intocmirea unor norme specifice.

    .

    Specificatiile de compozitie chimica ale acestor oteluri se situeaza in general in

    limitele valorilor prezentate in tabelul 5.1. Clasa A se refera la otelurile inoxidabile avand o

  • 13

    proportie de maxim 0.08% C, iar clasa B se refera la cele care au un continut in carbon de

    maxim 0.03%.

    Echilibrarea compozitiei chimice pentru a obtine o structura complet austenitica, fara

    separari de ferita, impune orientarea continuturilor de Cr, Ni, Mn, Si, Mo in anumite limite.

    Totodata aceasta orientare tine cont si de celelalte efecte pe care compozitia chimica le are

    asupra caracteristicilor mecanice si fizice ale otelurilor inoxidabile austenitice.

    Tabel 5.1. Specificatiile de compozitie chimica a doua oteluri

    inoxidabile, din clasa A, respectiv clasa B

    Element Clasa A (%)

    (316)

    Clasa B (%)

    (316L)

    Carbon max. 0.08 max. 0.03

    Mangan max. 2.00 max. 2.00

    Siliciu max. 1.00 max. 1.00

    Fosfor max. 0.025 max. 0.025

    Sulf max. 0.015 max. 0.015

    Crom 16.0-19.0 16.0-19.0

    Nichel 12.0-16.0 12.0-16.0

    Molibden 2.0-3.5 2.0-3.5

    Cupru max. 0.5 max. 0.5

    Fier rest rest

    Comitetul ASTM F-4, care se ocupa cu studiul materialelor pentru implant chirurgical,

    a precizat specificatii standard pentru cele 3 sisteme de materiale folosite:

    * otelurile inoxidabile austenitice,

    * aliajele Co-Cr,

    * titanul pur si aliajele de titan.

    In tabelul 5.2. sunt date compozitiile a 3 tipuri de oteluri inoxidabile folosite la

    fabricarea implanturilor chirurgicale: 316, 316L, 317 comparate cu specificatiile standard

    ASTM F 55-66 si F 56-66.

  • 14

    Se observa ca, in general, compozitiile chimice ale celor trei oteluri se incadreaza in

    limitele standard specificate de Societatea Americana pentru Testare si pentru Materiale

    (ASTM).

    Tabel.5.2. Compozitiile a 3 tipuri de oteluri inoxidabile: 316, 316L,

    317 comparate cu specificatiile standard ASTM F 55-66 si F 56-66.

    Element Compozitie

    chimica

    ASTM (%)

    Compozitie

    chimica 316

    Compozitie

    chimica 316L

    Compozitie

    chimica 317

    C max. 0.08 max. 0.10 max. 0.03 max. 0.08

    Mn max. 2.0 max. 2.0 max. 2.0 max. 2.0

    P max. 0.03 max. 0.04 - -

    S max. 0.03 max. 0.03 - -

    Si max. 0.75 max. 1.0 max. 1.00 max. 1.00

    Cr 17-20 16-18 16-18 18-20

    Ni 10-14 10-14 10-14 11-15

    Mo 2.0-4.0 2.0-3.0 2.0-3.0 3.0-4.0

    Proprietatile mecanice selectate ale otelurilor inoxidabile 316, 316L, 317, comparate

    cu specificatiile standard ASTM F 56 66 sunt prezentate in tabelul 5.3.

    Tabel 5.3. Proprietatile mecanice selectate ale oteluri inoxidabile:

    316, 316L, 317 comparate cu specificatiile standard ASTM F 56-66.

    PROPRIETATE PRESCRIPTII ASTM TIP DE OTEL INOX

    Recopt Finisat

    la rece

    Prelucrat

    la rece

    316

    recopt

    316L

    recopt

    317

    recopt

    Rrupere la tractiune 75000 (psi) 90000 125000 85000 78000 90000

    Limita de curgere (psi) 80000 45000 100000 35000 30000 40000

    Alungire (%)

    40 35 12 55 55 50

  • 15

    Duritate Rockwell B95 - - B80 B76 B85

    Otelul inoxidabil de calitate 316L intruneste atat cerintele stabilite de Societatea

    Americana pentru Testare si pentru Materiale (ASTM) cat si cele stabilite de Organizatia

    Internationala pentru Standardizare (ISO), dar trebuie sa intruneasca si specificatiile interne

    ale firmelor producatoare privind compozitia chimica, uniformitatea microstructurii si

    proprietatile mecanice.

    Anumite implanturi, cum ar fi: firul pentru cerclaj, benzile pentru sustinere sunt

    produse din otel inoxidabil 316L prin deformare plastica la rece. Acest lucru necesita

    aplicatii care presupun un maxim de stabilitate a formei.

    Unele implanturi de diametre mici, cum ar fi: firele Kirschner, acele Steinmann si

    suruburile Schantz se pot prelucra la rece pentru a rezista la deformatiile permanente la

    incovoiere.

    Otelul inoxidabil 316L este complet nemagnetic, indiferent de conditiile de obtinere.

    Otelurile inoxidabile austenitice cu maxim 0.08 % C, si cu continut de azot intre

    limitele 0,04-0,06, se pot elabora in cuptoare electrice cu arc, eventual retopite electric sub

    zgura sau cu arc in vid.

    Elaborarea otelurilor inoxidabile austenitice cu maxim 0,03% C se va realiza in

    cuptoare cu inductie in vid, eventual retopite electric sub zgura sau cu arc in vid, urmarindu-

    se in principal asigurarea calitatii superioare a produsului.

    Gradul de durificare, la prelucrarea la rece, este legat de compozitia chimica a

    materialului.

    Printr-un continut de nichel crescut pana la limita superioara permisa de specificatia

    data pentru un anumit material, otelul devine mult mai stabil si prezinta un grad mai scazut

    de ecruisare, pana la o anumita limita. Un continut de Cr de 17-20% si o proportie de

    aproximativ 7% Ni vor conduce la o scadere a gradului de ecruisare.

    In tabelul 5.4 este prezentat efectul prelucrarii la rece, prin gradele de reducere

    realizate, asupra rezistentei la rupere in otelul inoxidabil austenitic tip 316.

    Molibdenul determina o crestere a rezistentei la curgere a otelurilor inoxidabile

    austenitice. Daca tragerea se executa la grade ridicate de reducere, se vor obtine

    proprietati slab magnetice. Totusi, din analiza valorilor obtinute pentru permeabilitatea

    magnetica se accepta ca aceste oteluri sunt nemagnetice.

  • 16

    Tabelul 5.4. Efectul prelucrarii la rece prin gradele de reducere realizate asupra

    rezistentei la rupere in otelul inoxidabil 316

    (%Cr =17.5, %Ni=13.4, %Mo=2.4)

    GRAD DE REDUCERE (%) 0 20.8 45.0 60.8 81.0

    Rezistenta la rupere (N/mm2 836.0 ) 1178.0 1599.0 1780.0 1941.0

    Se observa ca rezistenta la rupere creste cu cresterea gradului de reducere, dar

    scade usor odata cu cresterea continutului de nichel.

    In general, rezistenta la curgere a otelurilor inoxidabile austenitice recoapte utilizate

    frecvent (AISI 304 si AISI 316) este scazuta. Alierea cu azot a devenit o metoda frecvent

    utilizata pentru a mari rezistenta la curgere in astfel de materiale si de aceea a aparut o nou

    generatie de oteluri inoxidabile cu azot. Efectele de durificare obtinute prin adaosuri de azot

    sunt considerate a fi, in general, rezultatul unei durificari puternice a solutiei solide datorita

    azotului.

    6.COMPORTATREA LA COROZIUNE A OTELURILOR INOXIDABILE

    AUSTENITICE Rezistenta deosebita (fata de alte clase structurale de oteluri inoxidabile si/sau materiale metalice) este datorata, evident, formarii si mentinerii pe suprafata metalului, a

    unei pelicule de protectie, care, in anumite conditii de mediu si exploatare, poate fi

    rezistenta chimic si mecanic.

    In conditii deosebite, referitoare la mediu, la materialul metalic si conditiile de

    solicitare, in care pelicula protectoare se poate rupe, apare un fenomen de atac localizat,

    care duce la distrugerea materialului metalic.

    Considerand mediile apoase, otelurile inoxidabile austenitice prezinta urmatoarele

    forme de rezistenta, la diferitele tipuri specifice de coroziune electrochimica : generala,

    localizata, sub sarcina (tenso-fisuranta).

  • 17

    6.1.Comportarea la coroziune generala

    Coroziunea generala se manifesta la contactul otelurilor inoxidabile austenitice cu

    diferite medii agresive pe intreaga suprafata. Mecanismul se bazeaza pe schimbarea

    continua a rolului de anod si catod a diferitelor portiuni de material. Este coroziunea cel mai

    usor de detectat, fie prin pierderea masica (g/m2h), fie prin subtierea peretilor de material

    (mm/an).

    Otelurile inoxidabile austenitice sunt in general rezistenta in medii acide si alcaline,

    cu viteze de coroziune mai mici de 0,1 mm/an. In literatura pentru evaluarea comportarii la

    coroziune generala a otelurilor inoxidabile austenitice se dau tabele de rezistenta la

    coroziune, in care se indica clasa de rezistenta a diferitelor marci de otel inoxidabil, (cu

    conditiile de temperatura, presiune, concentratie a mediului) fie se redau diagrame de

    izocoroziune, care delimiteaza domeniul in zone puternic corodabile si zone imune

    (diagrame construite la viteze de coroziune constante la modificarea parametrilor mediului

    de contaminare).[17].

    Acidul azotic este un mediu care functie de concentratia sa poate deveni puternic

    oxidant. Otelurile inoxidabile austenitice sunt utilizate la concentratii scazute (sub 65%

    HNO3) pana la temperatura de fierbere. La concentratii ridicate si in prezenta agentilor

    contaminati acidul azotic devine mult mai coroziv.

    Acidul sulfuric este un mediu care pune probleme deosebite otelurilor inoxidabile

    austenitice. Acidul in sine nu este nici foarte oxidant, nici foarte reducator, astfel incat

    otelurile inoxidabile sunt pasivate sau activate in masura in care solutia contine agenti

    oxidanti sau reducatori chiar in cantitati mici.

    Un otel inoxidabil este apt sa rezite in acid sulfuric daca reuseste sa-si construiasca

    rapid pelicula sa pasivanta. Cand rezistenta este datorata in intregime unei pelicule

    preexistente exista pericolul ca o depasivare accidentala sa provoace un atac pe care nici

    chiar mediul sau acid nu-l mai poate opri. De aici rezulta importanta aerarii mediului,

    deoarece prezenta oxigenului stabilizeaza conditiile de pasivare, marind intervalul de

    temperaturi si concentratii. Datorita acestui fapt s-au obtinut rezultate diferentiate in

    literatura privind rezistenta la coroziune, in special la temperatura ambianta, la care

    solubilitatea oxigenului este foarte ridicata.

    Rezistenta la coroziune generala in alti acizi, fie organici, fie anorganici este buna

    pentru otelurile inoxidabile austenitice, putandu-se utiliza fara restrictii marcile clasice la

    temperaturi si concentratii ridicate ale mediilor de lucru.

  • 18

    6.2.Comportarea la coroziune intercristalina

    Dezvoltarea initiala deosebita a otelurilor inoxidabile austenitice a fost la un moment

    dat stopata datorita susceptibilitatii puternice a acestor tipuri de oteluri fata de coroziunea

    intercristalina. Spectaculoasele fenomene de coroziune intercristalina care s-au depistat in

    exploatare au fost insa rapid anihilate prin diferite mijloace metalurgice. Ca mod de

    manifestare aceasta coroziune duce la distrugerea selectiva a limitelor de graunti, fara ca

    matricea sa fie atacata.

    In cazul otelurilor austenitice crom-nichel calite, mentinerea izoterma la o

    temperatura cuprinsa in domeniul 500...800C conduce la precipitarea carbonului sub forma

    de carburi (Cr23C6) la limita grauntilor si astfel se produce sensibilizarea otelurilor la

    coroziune intercristalina .

    Precipitarea acestor carburi determina scaderea continutului de crom din masa de

    baza adiacenta (uneori sub 12%Cr) si deci o capacitate de pasivare diminuata. Efectul este

    cu atat mai pronuntat cu cat continutul carbonului in otel este mai mare si el poate fi

    diminuat fie prin scaderea continutului de carbon, fie prin aliere suplimentara cu titan,

    niobiu, molibden, elemente care formeaza carburi.

    De asemenea, cresterea temperaturii si a duratei de incalzire actioneaza in acelasi

    sens, adica favorizeaza precipitarea. Acest aspect este prezentat in figura 6.1 in care,

    curbele includ domeniile de sensibilizare la coroziune intercristalina intr-o solutie de

    CuSO4+H2SO4

    , la fierbere (test Strauss).

    Nu toate mediile corosive conduc la un atac intergranular la aceste oteluri

    susceptibile la acest tip de coroziune.

    Fenomenul de sensibilizare poate sa apara si in timpul sudarii otelurile austenitice in

    zona de influenta termica, in care temperatura atinge zona intervalului critic de

    sensibilizare.

    T[C]

    1000

    900

    800

    700

    600

    500

    1 2

    3

    Otel inox austenitic sensibilizat Otel inox austenitic stabilizat Otel inox austenitic

  • 19

    Fig.6.1. Diagrama temperatura - timp - sensibilitate pentru trei oteluri

    austenitice Cr-Ni, calite de la 1050C

    Un tratament termic de calire de punere in solutie permite dizolvarea carburilor de

    crom si deci reduce sensibilizarea la coroziune intercristalina.

    Mediile care determina manifestarea coroziunii intergranulare sunt numeroase, cele

    mai importante fiind :

    a) solutiile sulfurice in prezenta sarurilor cuprice; b) amestecurile sulfo-nitrice, c) amestecurile fluoro-nitrice; d) solutiile de acid azotic, cu diferite concentratii.

    Coroziunea intercristalina a fost observata si in prezenta apei de mare, a petrolului

    brut, a solventilor de cloruri si chiar a diferitelor medii alimentare (sosuri, condimente,

    vinuri).

    Mijloacele metalurgice cele mai sigure si cu aplicatie intensiva la scara industriala,

    pentru evitarea coroziunii intergranulare a otelurilor inoxidabile austenitice sunt :

    scaderea continutului de carbon si azot;

    folosirea elementelor stabilizatoare;

    realizarea tratamentelor termice de calire de punere in solutie si / sau stabilizare;

    alierea suplimentara cu diferite elemente, in functie de agresivitatea mediului;

    folosirea unor inhibitori pentru micsorarea agresivitatii mediilor de lucru.

    Principalele dificultati privind tratamentul de punere in solutie (de exemplu, dupa

    sudura), sunt :

  • 20

    temperatura prea ridicata ce trebuie atinsa pentru punerea in solutie a carburilor de crom si pentru favorizarea difuziei cromului in zonele saracite de la

    limitele de graunte, ca urmare a precipitarii intergranulare, cu deformarile

    ulterioare ale pieselor;

    racirea rapida necesara tratamentului; oxidarea suprafetei in timpul tratamentului (cu necesitatea de a reface starea suprafetei prin procedee de decapare, sablare);

    imposibilitatea efectuarii tratamentelor termice, datorita dimensiunilor globale ale piesei imbinate prin sudura.

    6.3.Comportarea la coroziune sub tensiune

    Coroziunea sub tensiune este un atac care se produce datorita actiunii simultane a

    mediului coroziv si a tensiunilor (care pot fi interne sau externe) si supun la tractiune

    materialul respectiv. Acesta forma de corziune se manifesta in cazul otelurilor inoxidabile

    austenitice prin fisuri transgranulare, de regula perpendiculare pe directia solicitarilor, restul

    suprafetei expuse fiind practic neatacata.

    Comportarea la coroziune sub tensiune depinde de trei factori :

    1. factori metalurgici (compozitia chimica si starea materialului metalic);

    2. factori legati de mediu;

    3. tensiunea de solicitare.

    Mediul coroziv are un rol predominant in aparitia si propagarea fisurilor.Cele mai

    agresive medii care determina coroziunea sub tensiune a otelurilor inoxidabile austenitice

    sunt : medii clorurate, medii caustice si hidrogenul sulfurat.

    Actiunea mediilor clorurate se explica prin distrugerea filmului protector pasiv de pe

    suprafata otelului, determinand aparitia coroziunii locale (in puncte). Susceptibilitatea la

    coroziune sub tensiune cauzata de prezenta clorurilor apare in domeniul de pH = 3...8.

    Susceptibilitatea otelurilor inoxidabile austenitice la coroziune sub tensiune, in medii

    clorurate este redata sugestiv in figura de mai jos :

    Tensiune

    [MPa]

    560

    310-314

  • 21

    Fig.6.2. Curbe =f() pentru diferite marci de oteluri inoxidabile

    supuse la coroziune sub tensiune.

    6.4.Coroziunea pitting (in puncte)

    Metalele a caror rezistenta buna la coroziune se datoreaza prezentei unui film subtire

    pasiv sau unui film protector pe suprafata pot fi susceptibile la atacul pitting cand filmul se

    rupe local si nu se mai reface.

    Pittingul poate fi definit ca un caz limita de coroziune localizata, in care o zona mica

    este atacata in timp ce suprafata metalica ramane neafectata; aceasta definitie este

    aplicabila si in cazul altor procese implicate: dezincarea, coroziunea in crevasa sau atacul

    selectiv, care pot conduce la coroziunea pitting, desi mecanismele acestor trei procese sunt

    diferite.

    Desi multe forme de atac puternic localizat, inclusiv pittingul pot fi deseori in legatura

    cu anumite heterogenitati asociate sistemului metal-mediu, pittingul se poate produce si in

    sistemele care aparent sunt lipsite de heterogenitati, dar mediul agresiv contine anumiti ioni,

    cum este Cl-. Se poate considera ca, in timp ce coroziunea in crevasa poate aparea in cele

    mai multe solutii de electrolit, pittingul va aparea pe suprafata metalului expusa solutiei

    agresive numai daca anumiti ioni sunt prezenti in solutie. Astfel, otelul inoxidabil 18-8, daca

    nu prezinta coroziune in crevasa, va prezenta pitturi in solutie stagnanta de clorura de

    sodiu, care apar dezordonat pe suprafata metalului; daca ele prezinta coroziune in crevasa,

  • 22

    pittingurile vor fi localizate in interiorul crevasei, iar viteza de dezvoltare a pittingului va fi

    mai mare decat in cazul precedent. Pe de alta parte, pe suprafata otelului nu va aparea

    coroziunea pitting daca acsta este introdus de exemplu, in solutii de sulfat de sodiu.

    Coroziunea in crevasa si pittingul au o serie de caracteristici comune, pittingul fiind

    considerat frecvent ca o coroziune in crevasa in care pittul isi formeaza propria lui crevasa;

    totusi, in timp ce heterogenitatile macroscopice cauzeaza atacul preferential pentru

    coroziunea in crevasa, pittingul este determinat de particularitati microscopice sau

    submicroscopice ale filmului pasiv. Astfel, otelul austenitic, aliajele de Al, Ni, Cu pot fi toate

    susceptibile la atacul pitting in anumite conditii de mediu si coroziune. Aparitia pittingului

    demonstreaza foarte bine modul in care defectele cristaline pot afecta integritatea filmului

    superficial si astfel comportarea la coroziune.

    In figura 6.3 sunt prezentate diferite tipuri de coroziune in puncte, care pot varia de

    la semisfera intr-o suprafata polizata, in care atacul cristalografic este complet suprimat,

    pana la puncte de atac pe planele cristalografice care se corodeaza cu viteza cea mai mica.

    Fig. 6.3. Aspecte ale coroziunii pitting.

    O mare parte dintre factorii considerati la coroziune in crevasa se afla in aceeasi

    relatie si cu coroziunea pitting, adica: suprafata anodica mica - suprafata catodica mare,

    diferente in concentratia reactantului catodic, formarea catalitica de acid in interiorul cavitatii

    etc., dar sunt si alte diferente distincte care trebuie considerate.

    Pittingul poate aparea intr-un numar mare de metale si aliaje. Astfel, otelul inoxidabil

    Fe-17Cr este mai susceptibil la coroziunea pitting in solutie de cloruri decat Fe-18Cr-8Ni,

    care la randul sau este mai susceptibil decat Fe-18Cr-8Ni-3Mo, iar titanul este superior

    tuturor acestor oteluri. Totusi, nu se poate generaliza tendinta unui aliaj la coroziune pitting

    si fiecare sistem trebuie analizat individual. Astfel, coroziunea pitting a unor oteluri

    inoxidabile va aparea in solutii care contin anioni de Cl, B (dar nu si de I, F), in schimb nu

    apare in prezenta unui oxianion ca NO3-, SO42-

    Pittingul se poate produce intr-un domeniu larg de pH si de potential; totusi, in toate

    cazurile, potentialul metalului trebuie sa fie in interiorul regiunii pasive, astfel incat cea mai

    .

  • 23

    mare parte a suprafetei sa se afle in zona pasiva. Mai mult, potentialul redox al solutiei

    trebuie sa depaseasca o anumita valoare critica pentru ca pittingul sa se initieze. In solutii

    neutre, acest potential este atins prin prezenta oxigenului dizolvat, dar cationii metalici

    oxidanti, FeCl2, CuCl2, HgCl2 cu potential redox mai mare decat potentialul critic conduc

    mai rapid la atacul pitting decat oxigenul dizolvat. Din acest motiv, FeCl3

    Influenta pH-ului solutiei asupra potentialului critic de pitting (E

    este utilizat in

    testele de acest gen. De asemenea, solutiile stagnante favorizeaza formarea pittingurilor in

    timp ce solutiile in miscare tind sa-l suprime.

    In general, coroziunea pitting se poate imparti in doua stadii: initiere si propagare. In

    timpul initierii pitingului, filmul pasiv se rupe si nu se mai reface. In initiere se propaga,

    deobicei, foarte rapid. Desi neelucidat, stadiul de initiere pitting pe aliajele de aluminiu are

    loc in momentul in care ionii de clor penetreaza filmul de oxid pasiv prin difuzie, pe la

    defectele de retea, Mc Bee si Kruger arata ca acest mecanism poate fi aplicabil si la

    mecanismul de initiere a pittingului pe fier. Pe de alta parte, Evans sugereaza ca un pitt

    este initiat in punctele de pe suprafata in care viteza de dizolvare a metalului este

    momentan mare, avand ca rezultat atragerea spre acest punct a anionilor agresivi si

    producerea locala a unui mediu favorabil de dizolvare ulterioara, adica un proces auto-

    catalitic, similar cu cel care opereaza in stadiul de propagare. Acest punct de vedere a fost

    sustinut si de altii, deoarece nu este evident faptul ca un pitt ar fi initiat intr-un defect sau

    discontinuitate a filmului pasiv. Acest model, in particular, sugereaza influenta puternica a

    structurii metalurgice asupra integritatii filmului pasiv si, astfel, asupra susceptibilitatii la

    coroziune in pitting.

    O caracteristica a coroziunii pitting pentru un numar mare de metale este potentialul

    critic de pitting care este de fapt cel mai negativ potential la care se initiaza si se propaga

    unul sau mai multe pittinguri sau cel mai pozitiv potential care are ca rezultat scaderea

    curentului datorat pasivarii intregii suprafete. El nu poate fi privit ca un parametru fix,

    depinzand de metoda utilizata pentru deteminarea lui.

    Potentialul critic de pitting, pentru un anumit tip de aliaj depinde de concentratia in

    ioni de clor a solutiei, de concentratia in anioni inhibitori si de temperatura solutiei. Situatia

    prezentata se complica insa daca exista o perioada de inducere a pittingului, ceea ce

    inseamna ca tendinta la coroziune pitting pentru un aliaj nu poate fi determinata precis pe

    baza testelor potentio-statice de scurta durata. Timpul de incubatie va scadea cu cresterea

    potentialului si va creste o data cu concentratia ionilor de clor.

    c) pare a fi destul de

    controversata. S-a observat de catre unii cercetatori, de exemplu, ca Ec creste o data cu

  • 24

    cresterea pH-ului in solutiile acide, in timp ce altii nu au observat practic nici o manifestare.

    In solutiile alcaline, totusi Ec devine mai pozitiv o data cu cresterea pH-ului datorita pasivarii

    induse de ionii OH-.

    In schimb, influenta temperaturii solutiei pare a fi mai precisa: la cresterea

    temperaturii, se produce scaderea semnificativa a lui Ec

    1. calirea de punere in solutie;

    .

    In practica, multi factori metalurgici par a influenta coroziunea pitting, de exemplu

    deformarea plastica la rece cu grade mari creste susceptibilitatea la pitting a otelurilor

    inoxidabile austenitice, in timp ce alierea cu Mo o reduce. Pittingul este mai frecvent pe

    suprafete rugoase decat pe cele netede. Otelurile austenitice inoxidabile sunt mai

    susceptibile la pitting daca ele au fost mentinute un timp scurt in domeniul temperaturii de

    sensibilizare. In general, o suprafata metalica, cu cat este mai omogena, cu atat mai buna

    este rezistenta filmului la pitting. S-a observat ca pitturile in otelurile inoxidabile austenitice

    sunt initiate fie la limita de graunte, fie la anumite incluziuni de sulfuri. Aceste efecte sunt

    generate de defecte cristaline, de structura metalurgica si compozitia si afecteaza grosimea,

    rezistenta, solubilitatea, porozitatea filmului pasiv si deci susceptibilitatea acestor filme la

    pitting.

    7.TRATAMENTE TERMICE SPECIFICE OTELURILOR INOXIDABILE

    AUSTENITICE Otelurile inoxidabile austenitice au un anumit raport intre echivalentul elementelor

    alfagene si echivalentul elementelor gamagene, care determina la temperatura ambianta,

    structura formata din austenita stabila. Se precizeaza ca in austenita apar separari fine de

    carburi de crom, molibden, titan, niobiu, diverse eutectice, precum si cantitati mici de ferita

    .

    Tratamentele termice specifice otelurile inoxidabile austenitice sunt:

    2. recoacerea de detensionare; 3. recoacerea de sensibilizare la coroziune. Toate acestea au ca scop principal, cresterea rezistentei la coroziune a otelului

    austenitic sau cunoasterea temperaturilor critice la care apar sensibilizari la coroziune.

    7.1.Calirea de punere in solutie

  • 25

    Este un tratament termic cu aplicatie larga si are ca scop principal, marirea

    rezistentei la coroziune a otelurilor inoxidabile austenitice.

    Temperaturile de incalzire sunt cuprinse intre 9001200C, frecvent utilizate fiin

    valorile de 10001100C, care asigura si cele mai bune proprietati mecanice acestor oteluri.

    Durata de mentinere la temperatura de incalzire, depinde de natura si dimensiunile

    pieselor. Orientativ, se recomanda durate de mentinere de 35 min/mm din grosimea piesei.

    Racirea pieselor se face cu viteza mare (in apa), fapt care evita precipitarea

    carburilor si permite obtinerea austenitei cu grad mare de omogenizare. Pentru piese cu

    grosimea de perete mai mica de 2 mm, se poate face o racire rapida in aer.

    7.2. Recoacerea de detensionare

    Are ca scop reducerea tensiunilor interne si marirea rezistentei la coroziune, in

    special coroziunea sub tensiune.

    In principiu, recoacerea de detensionare se face la temperaturi mai mici sau egale cu

    450C sau la temperaturi mai mari de 850C, cu durate de mentinere stabilite in functie de

    dimensiunile si natura materialului (10 min/mm), urmate de raciri lente. Se va avea grija ca

    parametrii tehnologici ai acestei recoaceri sa nu favorizeze separarea carburilor de crom,

    deoarece se inrautateste rezistenta la coroziune a otelului.

    Se pot aplica variantele tehnologice pentru recoacerea de recristalizare indicate in

    figura:

    2

    4 3

    1

    1000

    480

    300 425

    T [C]

    1200

    1000

    800

    600

    400

    200

    0

    Timp [min]

    200

    1120

    90020

    aer aer

    aer aer

  • 26

    Fig.7.1. Variantele tehnologice privind recocerea de recristalizare aplicate otelurilor

    inoxidabile austenitice.

    Recoacerea de detensionare se aplica tinand seama de conditiile si de modul cum

    este folosit materialul, cu deosebire la imbinarile sudate.

    Otelurile care lucreza in conditii severe (medii puternic corozive, solicitari mecanice

    puternice), vor fi supuse unui ciclu de recoaceri dupa variantele 1 si 2, din figura de mai sus

    sau dupa varianta 1 urmata de o calire de punere in solutie. La otelurile stabilizate (cu

    adaos de titan sau niobiu), se aplica varianta 2 sau varianta 1 ori se aplica una din aceste

    variante, urmata de o calire de punere in solutie. Asemenea recoaceri se recomanda a fi

    aplicate si intre operatii, pentru refacerea capacitatii de deformare plastica a otelului.

    Pentru stabilitate se recomanda varianta 4 din figura 7.1.

    Pentru detensionarea partiala a otelurilor nestabilizate se recomanda recoacerea

    dupa varianta 3, iar pentru otelurile stabiliate se aplica varianta 4.

    Se mentioneaza ca recoacerile dupa variantele 3 sau 4, conduc la cresterea limitei

    de elasticitate.

    Incalzirea la temperaturi ridicate (variantele 1 si 2), asigura recristalizarea,

    detensionarea si dizolvarea carburilor de crom, obtinandu-se o austenita cu grad mare de

    omogenitate. Exista pericolul cresterii granulatiei si a formarii feritei si in consecinta, vor

    trebui alese temperatura si durata de mentinere in functie de compozitia chimica a otelului.

    Temperetura si gradul de deformare aplicat influenteaza marimea grauntelui

    austenitic (fig.7.2).

    1100

    1200

    1300

    5 10 25 %

    Temp [C]

    Marime graunte

    x103 [m2]

    4

    3,2

    2,4

    1,6

    0,8

  • 27

    Fig.7.2. Influenta temperaturii si gradului de deformare plastica asupra recristalizarii

    unui otel inoxidabil austenitic.

    7.3. Recoacerea de sensibilizare

    Acest tip de tratament termic se aplica otelurilor inoxidabile austenitice, cu scopul de

    a determina intervalul critic de temperaturi, in care se prezinta sensibilizare la coroziune, in

    special cea intercristalina.

    Pentru toate otelurile din aceasta categorie, recoacerea de lunga durata in intervalul

    450800C, cu racire in aer sau in apa, provoaca separari ale carburilor de crom la limita

    grauntilor austenitei si creste pericolul aparitiei coroziunii intergranulare si eventual, scad si

    proprietatile mecanice.

    Recoacerea de detensionare se aplica tinand seama de conditiile si modul cum este

    folosit materialul, cu deosebire la imbinarile sudate.

    Pentru fiecare marca de otel inox austenitic sunt contruite diagrame TTS

    (temperatura, timp, sensibilizare) care arata intervalul de temperaturi critice si duratele de

    mentinere, in care apare o sensibilizare mai mare la coroziunea intercristalina. Diagrama

    TTS a unui otel 18%Cr-10%Ni-0,1%C (fig 7.3) arata ca tratamentele termice efectuate in

    stanga curbei 1, maresc rezistenta la coroziune intercristalina.

    T[C]

    1200

    1100

    1000

    900

    800

    700

    600

    500

    Dezagregarea grauntelui

    Precipita M23C6

    T1

    T2

  • 28

    Fig.7.3. Diagrama TTS pentru otelul austenitic 18%Cr-10%Ni-0,1%C.

    Temperatura maxima la care apare coroziunea intercristalina este T1=900C, iar

    temperatura la care apare dezagregarea grauntelui este T2=720C.

    Timpul minim pentru aparitia precipitarii carburilor M23C6

    este de circa 0,03 ore, la

    temperatura de 660C. De aceste date se tine seama la aplicarea regimurilor de tratamente

    termice.

    Dupa recoacerea de sensibilizare, sunt afectate si proprietatile mecanice ale

    otelurilor inox austenitice. In figura 7.4, se remarca cresterea duritatii si o scadere a

    rezilientei otelului sensibilizat prin tratament termic.

    KCU [daJ/cm2]

    40

    30

    20

    10

    Duritate [HB] 220 200 180 160

    400 500 600 700 800 900 Temperatura [C]

    HB

    KCU

  • 29

    Fig.7.4. Influenta recoacerii de sensibilizare asupra duritatii si

    rezilientei otelului inox austenitic.

    Efectul alterarii duritatii si rezilientei va fi mai mare, pe masura cresterii continutului

    de carbon in otel.

    I. OTELURI INOXIDABILE