C3

4.Caracteristici tehnologice de tratament termic.Caracteriticile tehnologice de tratament termic sunt mrimi caracteristice unui material metalic cu o anumit compoziie chimic i aflat ntr-o anumit stare structural i ale cror valori sunt luate n consideraie la stabilirea condiiilor de nclzire i de rcire prin care diferitelor produse din materialul metalic respectiv le sunt conferite prorpieti prescrise, prevenindu-sedeformarea iremediabil i fisurarea. Aceste mrimi sunt exprimate prin valori ale temperaturii, vitezei de nclzire sau vitezei de rcire precum i prin valori ale unor caracteristici cinetice ale diferitelor transformri la nclzire sau la rcire sau ale unor efecte ale acestor transformri i n primul rnd ale tensiunilor interne i consecinele lor. Dintre caracteristicile tehnologice de tratament termic utilizate n mod curent menionm: Punctele critice Susceptibilitatea la supranclzire Clibilitatea i capacitatea de clire Susceptibilitatea la deormare i fisurare 4.1 Punctele critice Punctele critice ale trasformrilor de faz n stare solid au, n diagramele de echilibru a sistemelor binare, coordonate temperatura i compoziia chimic. n acest caz, temperatura acestor puncte poate fi determinat ducnd verticala de concentraie, pe diagram, n punctul corespunztor aliajului studiat. n practic, materialele folosite au, n mod obinuit, o compoziie chimic complex. n acest caz valorile punctelor critice sunt influenate sensibil de natura, numrul i concentraia elementelor nsoitoare i de aliere. Ele sunt determinate n mod experimental n condiii de nclzire i rcire stabilite convenional (2 C/min.) cu ajutorul metodei dilatometrice. Prin prelucrarea statistic a rezultatelor determinrilor experimentale, s-au stabilit urmtoarele formule pentrul calculul punctelor critice, n cazul oelurilor: AC1 = 723 14 ( Mn + Ni ) + 22 ( Si + Cr ) AC3 = 854 180 C 14 Mn 18 Ni + 45 Si + 1,7 Cr pentru C = 0,3 0,6%, Mn 2%, Si 1%, Cr 1,5%, Ni 3,5% i Mo 0,5%. MS = 520 320 C 45 Mn 30 Cr 20 Ni + Mo + Cu 5 Si

4.2 Susceptibilitatea la supranclzire Soluiile solide stabile la temperaturi ridicate i care n timpul rcirii se descompun prin transformri polimorfice, eutectoide sau martensitice sau prin separare de faze secundare ca urmare a scderii solubilitii solvatului, au n timpul acestor transformri caracteristici cinetice i morfologice dependente de forma i mai ales de dimensiunile cristalelor formate n timpul nclzirii. Granulaia soluiei solide i n primul rnd dimensiunile i uniformitatea dimensional a grunilor cristalini depind de temperatura la care se face nclzirea i de durata meninerii la aceast temperatur precum i de viteza cu care se face nclzirea.

a. b. Fig. 1 Influna temperaturii (a) i a duratei de meninere (b) asupra mrimii gruntelui de austenit din oeluri. Curbele corespund diferitelor compoziii chimice Aceast dependen este denumit susceptibilitate la supranclzire deoarece, n cazul oelurilor, nclzirea se face de regul la temperaturi superioare punctului critic (AC1, AC3 sau ACcem). n cazul oelurilor se manifest n modul cel mai sensibil aceast interdependen, fiind introdus ca o caracteristic structural granulaia austenitic ereditar, termen care sugereaz prin analogie cu procese biologice, influena unui ansamblu de factori care au acionat la formarea, deformarea i transformarea n stare solid a structurii.

Fig.2 Definirea ereditii granulare n cazul oelurilor

Folosirea granulaiei austenitice ereditare ca o caracteristic a comportrii oelului n timpul tratamentului termic este justificat att de influena specific a factorilor menionai asupra oelurilor de aceeai marc, dar provenind din arje diferite sau prelucrate anterior n mod diferit ct i de faptul c cinetica i morfologia transformrilor la rcire lent (recoaceri) sau rapid (cliri) sunt puternic influenate de granulaia austenitei. Pentru a caracteriza i compara diferite arje sau mrci de oeluri din aceeai grup (pentru cimentare, pentru mbuntire, pentru scule) condiiile de nclzire (temperatur, vitez, durat) se aleg n mod convenional constante i cu mult superioare punctelor critice menionate. Granulaia austenitic format n condiii de nclzire specifice unui anumit tratament termic se numete granulaie (austenitic) efectiv sau real i ea nu constituie ca atare o caracteristic tehnologic de tratament termic a oelului respectiv, deoarece factorul ereditar se manifest tocmai prin formarea unor granulaii diferite pentru oeluri de mrci i arje diferite. Pentru oeluri de diferite clase, mrci i arje, susceptibilitatea la supranclzire se exprim grafic sub forma unor diagrame de variaie a granulaiei austenitice n funcie de temperatura de nclzire la viteze i durate de nclzire constante, n funcie de durata meninerii la temperaturi i viteze constante precum i n funcie de viteza de nclzire la temperaturi i durate de meninere constante. Utilitatea susceptibilitii la supranclzire se justific prin cunoaterea temperaturii minime de la care, prin nclzire cu o anumit vitez i meninere cu o anumit durat, se produce creterea accentuat a granulaiei austenitei. Folosind acest rezultat, temperatura de nclzire pentru un anumit tratament termic se alege la o valoare inferioar celei la care se produce creterea accentuat a granulaiei austenitice. 4.3 Clibilitatea i capacitatea de clire Clibilitatea. Clibilitatea martensitic. Clibilitatea este o caracteristic tehnologic de tratament termic i reprezint capacitatea unui oel de a se cli. Ea se exprim prin adncimea de ptrundere a clirii la rcirea ntr-un anumit mediu. Clibilitatea natural sau capacitatea de clire se msoar prin duritatea maxim pe care o poate realiza un oel prin clire, respectiv prin duritatea structurii complet martensitice. Aceast duritate depinde, aproape exclusiv, de coninutul n carbon al martensitei. Pentru determinarea experimental a clibilitii se recurge la metoda clirii frontale. n cadrul metodei se folosete o prob de dimensiuni standard care se nclzete parial la temperatura de clire a oelului cercetat i, apoi se rcete frontal cu un jet de ap

n poziie vertical. Ca urmare a modului de clire, viteza de rcire pe nlimea probei variaz n limite foarte largi, de la 330C/sec. la 1,5mm la captul rcit cu ap, pn la 2C/sec. la gulerul de sprijin. n mod corespunztor vor varia i structura i duritatea pe lungimea probei. Dup rcire, proba este polizat pe generatoare i se determin duritatea HRC, cu rezultatele obinute ridicndu-se curba de clibilitate n coordonate duritate distana de la captul clit. Cunoscndu-se duritatea semimartensitic a oelului, se determin distana de la captul clit pe care se obine aceast duritate, respectiv distana semimartensitic (d50M). diametrul critic de clire este cel mai mare diametru al produsului care rcit n mediul respectiv va avea pe toat seciunea structur martensitic. Diametrul critic ideal reprezint diametrul critic al produsului care se clete ptruns ntr-un mediu care asigur o vitez de rcire infinit. Diametrul critic ideal este exprimat ntr-o expresie matematic, ca un produs de factori exprimnd cantitativ influena diferitelor elemente dizolvate n austenite: Di = K fE K influena coninutului de carbon i punctajului mrimii gruntelui austenitic; fE produsul factorilor de multiplicare ai elementelor de aliere. n general clibilitatea crete cu creterea coninutului de carbon i de elemente de aliere dizolvate n austenit, cu creterea mrimii gruntelui austenitic i cu creterea gradului de puritate al oelului. Principalii factori de influen pot fi luai n considerare cantitativ cu ajutorul unor relaii deduse prin regresie matematic. Astfel, se poate construi curba de clibilitate a unei arje de oel, pe intervalul d = 6 40 mm de la captul clit, folosindu-se relaia: HRC(d) = (88-0,005d2) C + (35Mo+19Cr+16Mn+6,3Ni+5Si) - (16 d 1,3d)-0,5N-2 n care: - d este distana de la captul rcit (d = 6 40 mm); - C, Cr, Ni, Mn, Mo, Si procente de carbon i de elemente de aliere; - N punctajul mrimii de grunte (N= 2 11). 4.4 Susceptibilitatea la deformare i la fisurare Sub aciunea tensiunilor termice i structurale care se formeaz n timpul nclzirii i al rcirii pentru tratamente termice, se produc modificri ale formei i dimensiunilor produselor metalice sau finisri ale acestora. Mrimea i distribuia tensiunilor precum i amploarea modificrilor de form i dimensiuni i probabilitatea de producere a finisrii

depinde de forma i dimensiunile produselor, de condiiile de nclziree dar i de compoziia chimic i de unele caracteristici tehnologice de tratament termic ale materialului metalic i n primul rnd de susceptibilitatea la supranclzire i de clibilitate. Pentru a se compara ntre ele diferite grupe de materiale metalice n primul rnd oeluri i oeluri din aceeai clas dar de mrci diferite se folosesc epruvete cu anumite forme i dimensiuni (fig.3).

Fig.3 Exemplu de epruvet utilizat pentru testarea susceptibilitii la deformare i fisurare

Condiiile de nclzire i de rcire sunt stabilite n mod convenional ca i numrul tratamentelor termice care se aplic. Deoarece cele mai ample modificri de form i dimensiuni i cele mai frecvente fisurri se produc prin aplicarea clirii martensitice, condiiile de nclzire i rcire se stabilesc avnd n vedere acest tratament termic. Ca expresie a susceptibilitii la deformare se folosesc valorile absolute i semnul variaiilor diferitelor dimensiuni ale epruvetei, iar ca expresie a susceptibilitii la finisare proporia de epruvete care se fisureaz prin aplicarea unui anumit numr de nclziri i de rciri.