îmbunătăirea performan elor sculelor din o eluri înalt aliate prin

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAȘOV FACULTATEA DE ȘTIINȚA ȘI INGINERIA MATERIALELOR CATEDRA DE UTILAJ TEHNOLOGIC ȘI STIINȚA MATERIALELOR

Ing. Nicoleta TORODOC

ÎMBUNĂTĂŢIREA PERFORMANŢELOR SCULELOR DIN OŢELURI

ÎNALT ALIATE PRIN PROCEDEE NECONVENŢIONALE DE TRATAMENT TERMIC ŞI TERMOCHIMIC

Rezumatul TEZEI DE DOCTORAT

IMPROVEMENT OF THE PERFORMANCE OF TOOLS MADE OF HIGH SPEED STEELS BY UNCONVENTIONAL HEAT AND

THERMOCHEMICAL TREATMENT PROCEDURES

Abstract of the PHD. THESIS

Coordonator ştiinţific:

Prof. dr. ing. Ioan GIACOMELLI

Brașov

Ing. Torodoc Nicoleta Rezumatul tezei de doctorat

2

2011

D-nei/lui……………………………………………………………………………….

COMPONENŢA Comisiei de doctorat

numită prin Ordinul Rectorului Universităţii Transilvania din Braşov Nr. 4213/27.09.2010

PREȘEDINTE: Prof.univ.dr.ing. Mircea Horia ȚIEREAN

Universitatea Transilvania din Braşov CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC: Prof. univ. dr. ing. Ioan GIACOMELLI Universitatea “Transilvania” din Braşov REFERENŢI ŞTIINŢIFICI: Prof. univ. dr. ing. Adrian DIMA

Universitatea Tehnică ”Gheorghe Asachi” Iași

Prof. univ. dr. ing. Rami ȘABAN Universitatea “Politehnica” din București

Prof.dr.ing.Virgil GEAMĂN Universitatea “Transilvania” din Braşov Data, ora și locul susținerii publice a tezei de doctorat: Joi, 23. 06. 2011, ORA 1100, Sala W III 4, Catedra UTSM, str. Universității nr. 4. Eventualele aprecieri şi observaţii asupra lucrării vă rugăm să le transmiteţi în timp util pe adresa de e-mail: [email protected]


3

Pag. Teză

Pag. Abstract

Introducere 5 5 Motivaţia tematicii tezei de doctorat 5 5 Capitolul 1. Stadiul actual al cercetărilor în domeniul tratamentelor termice și termochimice ale oţelurilor de scule înalt aliate

1.1. Oţeluri şi scule din oţeluri înalt aliate 9 7 1.2. Influenţa elementelor de aliere 13 1.3. Clasificarea oţelurilor de scule înalt aliate și domenii de utilizare

15

1.4. Solicitarea sculelor din oțel rapid 19 1.4.1. Solicitarea la temperatură 19 1.4.2. Solicitarea la uzare 22 1.4.3. Solicitarea mecanică 24 1.5. Durabilitatea oțelurilor rapide 26 1.5.1 Rezistența la cald 26 1.5.2. Stabilitatea la revenire 28 1.5.3. Rezistența la uzare 30 1.6. Tratamente termice specifice 33 1.6.1. Recoacerea oţelurilor de scule înalt aliate 33 1.6.2. Călirea oţelurilor de scule înalt aliate 37 1.6.3. Revenirea oţelurilor de scule înalt aliate 39 1.7. Tratamente termochimice specifice oţelurilor de scule înalt aliate

41

1.7.1. Sulfocianizarea 41 Capitolul 2. Considerații teoretice privind transformările în stare solidă la oțeluri.

2.1. Termodinamica transformărilor de fază 46 9 2.1.1. Principiile termodinamicii 46 2.1.2. Difuzia în metale. Legile difuziei 53 2.1.3. Coeficientul de difuzie în practică al azotului şi carbonului la nitrocarburare

58

2.2. Mecanisme de transformare a soluțiilor solide 62 2.2.1.Variația solubilității în stare solidă 63 2.2.2. Componente cu modificaţii alotropice 67 2.2.3. Descompunerea eutectoidă a soluţiilor solide 69 2.2.4. Alte mecanisme de descompunere a soluţiilor solide 71 2.2.4.1. Formarea suprastructurii în soluţiile solide 71 2.2.4.2. Formarea unui compus definit dintr-o soluţie solidă 72 2.2.4.3. Descompunerea unui cristal de soluţie solidă în două feluri de cristale de soluție solidă cu compoziții diferite

73


4

Capitolul 3. Materiale, dispozitive şi instalaţii utilizate la încercări.

3.1. Materiale metalice alese, compoziţie, mărci 75 10 3.2. Utilaje folosite la tratamentele termice şi termochimice 77 3.2.1. Instalaţie utilizată la tratamentul termic de călire şi revenire în vid

77

3.2.2. Instalaţie utilizată la efectuarea tratamentului termochimic de oxinitrocarburare în plasmă

78

3.2.3. Instalaţie de tratament termic în câmp magnetic alternativ

79 12

3.2.4. Aparatura utilizată la testele de uzare ale eşantioanelor din oţel rapid nitrurate și oxinitrocarburate în plasmă

86 14

3.2.5. Aparate auxiliare şi instrumente de măsură şi control 79 15 3.2.6. Echipamente de investigare a eșantioanelor din oțel rapid tratate termic și termochimic

90

3.3. Obiectivele cercetării 93 15 Capitolul 4. Studii și cercetări experimentale privind aplicarea unor procedee moderne de tratament termic și termochimic.

4.1. Tratamente termice în vid 94 15 4.1.1. Consideraţii generale despre tratamentul termic în vid 94 15 4.1.2. Călirea și revenirea în vid a oţelurilor rapide 96 4.2. Tratamente termochimice în plasmă 105 16 4.2.1. Nitrurarea în plasmă a oțelurilor Rp3 şi Rp5 106 16 4.2.2. Nitrocarburarea în plasmă 118 4.2.3. Oxinitrocarburarea în plasmă a oţelurilor Rp3 şi Rp5 128 21 4.3. Tratamente termice în câmp magnetic 142 27 4.3.1. Consideraţii privind câmpul magnetic 142 4.3.2. Tratamentul termic de revenire în câmp magnetic 146 27 4.4. Revenire ciclică 153 29 4.5. Influenţa unor factori externi asupra transformărilor la revenire în oţelurile rapide

156

4.6. Testarea durabilității sculelor din oțel rapid 163 Capitolul 5. Concluzii, contribuții originale și diseminarea rezultatelor

5.1. Concluzii generale 171 31 5.2. Contribuţii proprii 175 33 5.3. Direcţii de cercetare în viitor 177 34 5.4. Diseminarea rezultatelor 178 35 Bibliografie 180 36 Curriculum Vitae 190 40


5

INTRODUCERE

MOTIVAŢIA TEMATICII TEZEI DE DOCTORAT

Tema de cercetare propusă în cadrul tezei corespunde unui domeniu în continuă

expansiune şi anume cel al tratamentelor termice şi termochimice neconvenţionale.

Ţinându-se cont de evoluţia tehnico-economică, realizarea unor astfel de procedee, reprezintă

o contribuţie la progresul tehnic, devenind preocupări importante atât pentru producţia

industrială cât şi pentru activitatea de cercetare ştiinţifică.

Vor fi studiate unele tratamente termice neconvenţionale care au deja o aplicabilitate

practică sau tind să fie aplicate pe scară din ce în ce mai largă la nivel semiindustrial sau

industrial: tratamente termice şi termochimice în vid, în plasmă şi tratamente în câmp

magnetic.

Sunt demne de luat în considerare și aspectele legate de protecția mediului industrial

deoarece se cunoaște faptul că emisia poluanților în atmosferă în timpul tratamentelor termice

și termochimice are loc sistematic prin canale și spații de evacuare și accidental datorită

următoarelor cauze:

- defecțiuni și neetanșeități la cuptoare;

- utilizarea unor procese poluante;

- utilizarea unei instalații învechite și deschise (băi de săruri, cuptoare încălzite cu gaze);

- lipsa instalațiilor de reducere a noxelor (de depoluare și neutralizare);

- degajări de fum, datorită lipsei instalațiilor de spălare a pieselor ce se scot de la bazinele de

călire în ulei.

Principalii contaminanți ai aerului sunt: CO, CO 2 , NH 3 , CH 4 , SO 2 , NO, formaldehide,

particule în suspensie, funingine, solvenți, azbest, vapori, ulei, etc.

În cadrul tezei se mai analizează bazele teoretice, alegerea parametrilor tehnologici specifici

tratamentelor termice și termochimice, domeniile de aplicabilitate, precum şi influenţa acestor

factori asupra caracteristicilor tehnologice, fizico-mecanice şi durabilităţii în exploatare.

Evidenţierea aplicării tratamentelor termice moderne analizate se va face în raport cu

tratamentele clasice, atât sub aspectul calităţii produselor, cât şi al productivităţii şi

consumurilor energetice şi tehnologice.

Introducerea pe scară tot mai largă a automatizării proceselor tehnologice de prelucrare

a materialelor metalice şi nemetalice, a folosirii regimurilor de aşchiere intensivă etc, este

însoţită de creşterea solicitărilor la care sunt supuse diversele scule. De aceea, cunoaşterea


6

temeinică a caracteristicilor tehnologice şi de exploatare a diverselor oţeluri de scule utilizate

în practică, în vederea folosirii raţionale a acestora, trebuie să stea în atenţia specialiştilor

termişti şi sculeri.

Fenomenele fizice care însoţesc prelucrarea prin aşchiere, impun materialului din care

este confecţionată partea activă a unei scule aşchietoare următoarele proprietăţi:

- rezistenţă mecanică, în special la eforturile de compresiune sau încovoiere, suficientă

pentru a suporta eforturile de aşchiere;

- duritatea să fie superioară durităţii materialului de aşchiat;

- termostabilitate, ceea ce reprezintă capacitatea materialului de a-şi menţine proprietăţile

mecanice, în special duritatea şi rezistenţa la încovoiere în urma încălzirii şi menţinerii la o

anumită temperatură (temperatura de stabilitate); depăşirea temperaturii de termostabilitate

provoacă transformări structurale ireversibile, cu scăderea pronunţată a calităţilor mecanice;

În plus, acestor materiale li se mai cere o bună călibilitate, prelucrabilitate prin aşchiere

ridicată, conductibilitate termică suficientă pentru asigurarea evacuării rapide a căldurii

degajate în procesul de aşchiere, preţ de cost scăzut, etc.

Transformările în stare solidă care se produc în timpul aplicării tratamentelor termice sau

termochimice implică transferuri de masă şi energie care conduc la modificări ale microstructurii

şi implicit ale proprietăţilor materialului. De asemenea în timpul aplicării tratamentelor termice,

prin transferurile de masă şi energie se produc modificări ale stării de tensiuni din material.

Mulțumirile mele se adresează în primul rând domnului Prof.dr.ing. GIACOMELLI

IOAN, coordonatorul științific al prezentei teze pentru sprijinul și recomandările valoroase

conferite cu profesionalism pe întreaga perioada de doctorat. A fost un privilegiu deosebit sa

pot lucra sub îndrumarea domniei sale.

O serie de cercetari experimentale s-au efectuat prin intermediul Consiliului Național al

Cercetării Științifice din Învătămantul Superior, ce a considerat eligibil și a aprobat

finanțarea proiectului de tip TD nr.101/01.10.2007.

Sunt onorată că am putut colabora cu o echipă de profesioniști desăvârșiti, colegi

metalurgi fascinati la rândul lor de tratamentele termice. Sunt profund recunoscătoare pentru

înțelegerea acordată și permanenta stimulare în finalizarea Tezei, în finalizarea acestui proiect

de o asemenea anvergură Dl. Adrian COCONEL (IG WATTEEUW ROMÂNIA S.R.L.)Heat

Treatment Manager, Dl. ing. tehnolog Bogdan BORCEA ( STABILUS BRAȘOV), D-na

ing.dipl. Iuliana Roxana NISTOR și colectivului dinamic de la Hidrojet Breaza.


7

Mulțumiri pentru suport concret și îndrumări dl. dr. matem. Valentin Marian STAMATE

(Universitatea Transilvania din Brașov) și asist. univ. mat. Bogdan MUNTEANU de la

Catedra de Științe Fundamentale Facultatea de Management Aeronautic (Academia Forțelor

Aeriene "Henri Coandă" Brașov).

Profesorului Mario ROSSO – (Centrului de Studiu pentru Metalurgie şi Ingineria Materialelor

din cadrul Universitatii din Torino Italia), îi sunt recunoscătoare pentru sprijinul acordat la

realizarea parțială a tratamentelor termochimice în plasmă.

Multumiri dl. Dr. Jörg KASPAR ( Abt. Füge- und Randschittechnologien Fraunhofer – Institut

für Werkstoff - und Strahltechnik Dresda Germania), dl. Strul MOISA și dl. Zvi HOOPER

Universitatea Ben-Gurion Israel, Prof. Dionezie BOJIN pentru ajutorul oferit la obținerea

micrografiilor și observațiile sale pertinente.

Multumiri dl. Ing. Marius FLANGEA ( BodyCote) pentru sprijinul permanent la realizarea

tratamentelor în vid și d-lui Dr. Ing. Zoltan KOLOZSVÁRY de la societatea Plasmaterm S.A.-

Tg. Mures.

Cu deosebit respect mulțumesc profesorilor Catedrei Utilaj Tehnologic și Știința Materialelor

pentru sugestiile utile primite pe parcursul realizării tezei. Membrilor din Comisiile de evaluare

a referatelor și rapoartelor le sunt recunoscătoare pentru aprecierile constructive.

Mulțumesc colegilor doctoranzi alături de care mi-am desfașurat activitatea la Catedră pentru

colaborare și sprijin.

Mulțumesc părinților și surorilor mele pentru rabdarea, încrederea, sprijinul și suportul moral

oferit pe parcursul perioadei de doctorat. Această lucrare le este dedicată cu multa dragoste.


8

Capitolul 1. Stadiul actual al cercetărilor în domeniul tratamentelor termice și termochimice ale

oțelurilor de scule înalt aliate.

Tehnica modernă de prelucrare prin aşchiere este condiţionată de rigori clare privind calitatea şi precizia suprafeţei prelucrate şi nu în ultimul rând, de eficienţa economică a prelucrării, impune condiţii severe sculelor aşchietoare, si astfel este firesc ca atenţia cercetătorilor să se îndrepte cu precădere spre oţelurile de scule care să răspundă acestor deziderate.

Alegerea corectă a oţelului şi a tratamentului termic pentru numeroasele tipuri de scule este posibilă numai având o clasificare corespunzătoare, atât a sculelor, cât şi a oţelurilor folosite la confecţionarea lor.

Caracterizarea diverselor oţeluri de scule se face în baza ultimelor cuceriri în domeniul ştiinţei metalurgice, ca şi pe seama a numeroase date practice rezultate din experienţa uzinelor producătoare de oţeluri de scule. 1.1. Oţeluri şi scule din oţeluri înalt aliate.

Cerinţele impuse sculelor în procedele de aşchiere, devenite tot mai pretenţioase din punct de vedere al preciziei şi productivităţii prelucrării, nevoia de menţinere a calităţilor de aşchiere şi a dimensiunilor tăişurilor așchietoare ale sculelor în condiţii de solicitare şi temperatură ridicată în zona de aşchiere au impus elaborarea unor oţeluri cu calităţi superioare, cu stabilitate ridicată la cald şi rezistenţă la uzare sporită [15, 23, 27, 84]. Acestea sunt oţelurile înalt aliate pentru scule – oţelurile rapide – a căror utilizare foarte extinsă pentru fabricarea sculelor aşchietoare este bine cunoscută.

Fig. 1.1.

Scule executate din oțel rapid [143].

Oţelurile rapide se disting între oţelurile pentru scule aşchietoare şi pentru tăiere şi deformare

la rece prin valori ridicate ale rezistenţei la cald şi rezistenţei la uzare. Alierea cu conţinuturi ridicate de Cr, W, Mo şi V, la care se adaugă şi Co are ca scop tocmai să asigure, după călirea martensitică şi revenirea repetată pentru transformarea austenitei reziduale, valori ale acestor caracteristici de


9

exploatare ce permit ca în timpul lucrului scula să reziste la puternice solicitări la cald şi la uzare [28, 69].

Temperatura părţii active ajunge până la (600...610) °C sau chiar (610…650) °C datorită regimului de lucru specific aşcherii rapide (viteza mare de aşchiere, dimensiunea aşchiei) şi durităţii materialului prelucrat (260-280) HB şi chiar (280-320) HB. Denumirea de oţeluri rapide provine de la regimul intens de aşchiere (viteză mare de aşchiere) la care pot lucra sculele executate din aceste oţeluri, tocmai datorită faptului că rezistenţa la cald asigură menţinerea durităţii la valori destul de ridicate (peste 60 HRC) pentru a permite continuarea aşchierii, iar rezistenţa la uzare asigură prevenirea modificării geometriei părţii active.

Capitolul 2.

Considerații teoretice privind transformările în stare solidă la oțeluri.

2.1 Termodinamica transformărilor de fază în stare solidă.

Orice transformare fizică sau chimică este însoțită de trecerea energiei dintr-o formă în alta. La transformările în stare solidă ale metalelor și aliajelor, căldura, precum și alte forme de energie exterioară (dinamică, magnetică, electrostatică, etc.) aplicate sistemului termodinamic se regăsesc sub formă de energie internă; aceasta este capabilă să învingă energia potențială a legăturilor interatomice, provocând deplasări în matrice. Aceste deplasări conduc la modificări în structură dar și în privința caracteristicilor mecanice, fizice, chimice. Transformările pot fi reversibile când sistemul trece în ordine inversă prin aceleași stări ca și în transformarea inițială, sau ireversibile, când sistemul nu parcurge aceleași stări, iar starea finală nu mai este identică cu starea inițială.

Stările sistemului termodinamic se exprimă prin două tipuri de mărimi: - mărimi extensive ca: volum, energia internă, entalpie, entropie, care depind de cantitatea de substanță (masă, număr de moli); - mărimi intensive ca: volum molar, temperatură (mărimi care nu depind de conținutul de masă al sistemului).

2.1.1. Principiile termodinamicii.

Aceste stări sunt caracterizate și definite prin principiile termodinamicii. - Principiul I al termodinamicii, introduce noțiunea de energie internă și entalpie: ∆U=Q + L (2.1) Variația energiei interne ∆U se datorează schimbului de căldură Q și lucrului mecanic L cu exteriorul. La încălzirea în condiții izobare: Lext= P (V2-V1) (2.2)

∆U=Qp- p∆V (2.3)

dar: U+ p∆V = H și poartă denumirea de entalpie (2.4)

rezultă: Qp=H2-H1= ∆H (2.5)

sau: ∆H=∆U+p∆V (2.6)

și H=U+pV (2.7)

în cazul în care se consideră transformarea izocoră (∆V=0)

rezultă: ∆U=Qv (2.8)


10

Se știe că: Qv=cv∆T [J/kg] sau Qv=Cv∆T [J/kmol] (2.9)

iar: Qp = cp∆T sau Qp = Cp∆T (2.10)

La încălzirea izobară, entalpia molară crește iar la răcire scade, conform relației:

dH=dQp=Cp∆T [J/kmol] (2.11)

sau ∆H=H2-H1= CpdTT2

T1

∫ (2.12)

Pentru intervale mari de temperatură variația Cp cu temperatura se calculează astfel:

Cp=a+bT-cT2 (2.13)

unde a,b,c, sunt constante dependente de material.

Entalpia de încălzire a unei substanțe devine:

∆H = CpdTT2

T1

∫ =a(T2 − T1) + b(T2 − T1)

2+ c

1

T2

−1

T1

(2.14)

În cazul proceselor cu transformare de fază, necesarul de energie este mai mare, intervenind așa-numita căldură latentă de transformare, numită și entalpie de transformare.

Capitolul 3

3. Materiale, dispozitive şi instalații utilizate la încercări

3.1. Materiale utilizate, compoziţie, mărci

Mărcile de oţeluri rapide româneşti sunt simbolizate de la Rp1 la Rp11. Aceste tipuri de oţeluri sunt standardizate conform STAS 7382-88 și SR EN ISO 4957.

Dintre oţelurile rapide amintite, s-au luat spre studiu următoarele mărci (tabel 3.1): utilizate pe scară largă în producţia de scule, cu compoziția chimică determinată în vederea experimentărilor. Tabel 3.1. Compoziția chimică a oțelurilor supuse studiului

Compoziţia chimică % Nr. Crt.

Denumirea

oţelului C W Cr V Mo Si Mn Co P S

1. Rp3 (1.3355)

0.72 17.7 3.9 1.2 0.45 0.35 0.42 0.37 0.025 0.02

2. Rp5 (1.3343)

0.80 6.33 4.2 1.9 5.25 0.35 0.37 0.35 0.025 0.02

Din bara cu secţiunea pătrat cu latura de 30 mm din oţel rapid Rp3 (1.3355), şi bara din

oţel rapid Rp5 (1.3343) cu φ 23 mm, prin debitare şi rectificare s-au obţinut probe cu înălţimea de 12 mm fig. (3.1).


11

Fig. 3.1. Probe din oţel rapid recoapte

Fig .3.2.

Epruvete din oțel rapid pentru încercarea de tracțiune

Fig. 3.3

Epruvete de reziliență realizate din oțel rapid Rp3 și Rp5

În literatura internaţională de specialitate [17, 29, 123, 124, 135, 142] aceste oţeluri se regăsesc cu denumirile prezentate în tabelul 3.2:


12

Tabel 3.2. Echivalența dintre denumirile oțelurilor rapide românești și denumirile

internaționale

Nr. crt. România STAS

Anglia BS

Franța AFNOR

Germania DIN

Rusia GOST

USA AISI

1 Rp3 BT1 HS 18-0-1 1.3355 R18 T1 2 Rp5 BM2 HS 6-5-2 1.3343 R6M5 M2

3.2.3. Instalaţie de tratament termic în câmp magnetic alternativ.

În principiu o instalaţie de tratament în câmp magnetic este construită din două părţi distincte cuplate funcţional, după scopul urmărit: cuptorul pentru încălzire în câmp magnetic şi bobinele generatoare de câmp magnetic.

Ţinând cont de condițiile speciale în care se desfăşoară tratamentul termomagnetic al oţelurilor rapide, la executarea instalaţiei s-au avut în vedere câteva aspecte specifice şi anume:

- temperatura în zona de lucru trebuie menţinută constantă pe toată durata procesului de tratament ceea ce necesită montarea unui ansamblu termoregulator-senzor de temperatură, de mare precizie, nefiind admise abateri ce ar putea influenţa rezultatele tratamentelor termice;

- temperatura la care se desfaşoară tratamentul impune măsuri suplimentare de protecţie termică a bobinei în timpul lucrului. De asemenea în cazul unui aport suplimentar de căldură, instalaţia are prevăzute două ventilatoare, care asigură răcirea bobinelor şi a componentelor electronice;

- controlul timpul efectiv de tratament; - deoarece undele electromagnetice pot avea o acţiune perturbatoare asupra

aparatelor din vecinătatea instalaţiei, s-a recurs la acoperirea interiorului instalaţiei cu tablă de oţel dublu-decapată cu rol de ecran;

Fig. 3.7. Imagine de ansamblu a instalaţiei


13

Temperatura din interiorul cuptorului este programată cu ajutorul termoregulatorului

cu afişaj digital (în partea inferioară a ecranului acestuia-valoare setată) iar în partea superioară este temperatura înregistrată de senzor la un anumit timp (valoare curentă). Deoarece și timpul de menţinere reprezintă un parametru important pentru tratamentul de revenire în câmp magnetic, pentru programarea acestuia se utilizează un releu de timp.

Fig. 3.11. Circuitul electric al instalației

Părţi componente: - senzorul de temperatură cuplat cu termoregulatorul; - releul de timp; - butonul luminos cu reţinere; - releul de control; - ventilatoarele; - două disjunctoare monopolare de 16 A (siguranţe fuzibile), cu rol de protecţie a

întregului sistem folosite pentru a preîntâmpina efectele unei supratensiuni în circuit.

Releu control Disjunctoare

(Siguranţe fuzibile) Ventilator

Senzor de temperatură Releu de timp

Buton luminos cu menţinere pe

toată durata tratamentului

Termoregulator


14

3.2.3.2. Modul de funcţionare al circuitul electric al instalaţiei:

În momentul conectării la sursa de curent, cuptorul începe să încălzească reperele din oţel până la temperatura setată de termoregulator. Când a fost atinsă valoarea temperaturii de lucru, releul de timp cronometrează în sens invers durata de menţinere dată. Când timpul de menţinere s-a epuizat, butonul luminos se stinge, iar releul de control decuplează rezistenţa cuptorului de la sursa de curent. Simultan cu acţiunea termică, bobinele conectate la altă sursă de curent, generează un câmp magnetic a cărui intensitate depinde de tensiunea curentului ce poate fi reglată cu ajutorul unui autotransformator. Cu ajutorul unui comutator prevăzut la instalație, la tratamentul tratamentul termic de revenire se poate utiliza câmpul generat doar de o bobină, de două, trei sau toate patru simultan.

3.2.4. Aparatura utilizată la testele de uzare ale eşantioanelor din oţel rapid nitrurate și

oxinitrocarburate în plasmă

Scopul acestei încercări tribologice este de a determina uzura probei din oțel înalt aliat tratat termochimic în plasmă.

Partea principală a sistemului tribologic este cea destinată fixării pinului (realizat din CW), cea de încărcare şi proba.

În interfața software se introduc date privind felul probei, viteza de rotație a acesteia calculată în funcție de viteza de zgâriere dorită, valoarea încărcării aplicate și timpul efectiv de încercare în secunde.

Fig 3.14. Componentele pin on disk

Săgeata de culoare neagră indică zona în care este fixată proba, săgeata de culoare roşie indică locul unde se aplică diverse forţe şi săgeata de culoare galbenă indică micrometrul necesar reglării, acesta stabilind diametrul urmei pinului pe probă. Sub suportul de încărcare cu greutatea ce se aplică, este locașul vârfului (pin-ului); acesta este componenta care va zgâria pe suprafața probei, care este pusă în mișcare de rotație.


15

3.2.6. Echipamente de investigare a eșantioanelor din oțel rapid tratate termic și

termochimic:

Difracția de raze X – XRD, (X-RAY DIFFRACTION) - a fost realizată cu difractometrul tip RIGAKU, model D/Max 2100 H, echipat cu catod tip Cu-Kα, lungimea de undă λ=0.154184 nm, (fig. 3.18).

Fig. 3.18. Difractometrul cu raze X.

Parametrii de lucru principali, tensiune – intensitate: 40KV - 28 mA.

3.3. Obiectivele cercetării:

- studii asupra oțelurilor de scule înalt aliate; - evidențierea importanței tratamentelor termice și termochimice asupra caracteristicilor de exploatare; - abordarea unor tehnologii neconvenționale (moderne) de tratament termic și termochimic aplicabile oțelurilor rapide; - studii teoretice și experimentale privind procesele de difuziune în oțelurile rapide; - cercetări asupra rezistenței la uzare a oțelurilor rapide (pe epruvete și scule) tratate termic și termochimic prin procedee neconvenționale; - studii asupra structurilor obținute la oțelurile rapide tratate neconvențional și corelarea cu proprietățile mecanice.

Capitolul 4 Studii și cercetări experimentale privind aplicarea unor procedee moderne de tratament termic și termochimic.

4.1.Tratamente termice în vid.

4.1.1.Consideraţii generale despre tratamentul termic în vid .

Vidul: un spaţiu (incintă) în care să nu se găsească nici o moleculă de gaz (vid absolut); vidul absolut este o noţiune teoretică. Practic prin vid se înţelege un mediu gazos aflat la o presiune mai mică decât cea atmosferică [42, 60, 62, 68].


16

Afirmaţia că vidul este de fapt un amestec de gaze la o presiune p < p0 se bazează pe faptul că

la un vid înalt există încă cca 3,25 • 1010 3

molec

cm. Neutralitatea se bazează pe faptul că spre

deosebire de aer, de exemplu, concentraţia în gaze active este foarte mică.

4.2. Tratamente termochimice în plasmă Fenomenele de uzare, oboseală şi coroziune sunt factorii principali care duc la ieşirea din

uz a unei scule. Toate aceste fenomene nedorite însă au o trăsătură comună: ele se produc preponderent sau în exclusivitate în straturile superficiale ale sculelor.

Din aceste considerente reiese însemnătatea deosebită care se acordă cercetării proceselor fizico-chimice ce au loc în straturile superficiale, precum şi a tehnologiilor de obţinere a acestor straturi. Problemele de duritate, uzură şi oboseală sunt rezolvate prin folosirea, în majoritatea cazurilor, a unor tratamente termice şi termochimice care permit obţinerea proprietăţilor necesare de exploatare datorită transformărilor ce au loc în oţeluri la încălzirea – răcirea lor [11, 16].

4.2.2. Nitrocarburarea în plasmă

Este un procedeu asemănător nitrurării, cu deosebirea că în atmosfera rarefiată se introduce suplimentar metan. Prin difuzia concomitentă a carbonului și azotului se urmărește obținerea unor caracteristici superioare ale stratului și mărirea eficienței procesului de difuzie, în comparație cu nitrurarea simplă.

În subcapitolul 2.1.2. s-a aratat particularizarea legilor difuziei pentru carburare respectiv nitrurare. Aceste relații nu sunt valabile pentru nitrocarburare. Pentru a determina coeficientul de difuzie pentru nitrocarburarea oțelurilor rapide, am plecat de la datele practice obținute de mine, conform tabelului 4.7 și figurii 4.20. În tabel sunt calculate valorile coeficientului de difuzie pentru oțelul rapid Rp3 la două temperaturi de regim la nitrocarburare.

Tabelul 4.7. Date obținute practic la tratamentul termochimic de nitrocarburare și utilizate

la calculul coeficientului de difuzie Nr. crt

Marca

oțelului

t

[°C]

T

[K]

x

[cm]

τ

[s]

D·10-7

[cm2/s]

_ D·10-7

[cm2/s]

0,048 7200 1,600

0,080 14400 2,222

0,125 21600 3,617

1. 570 843

0,137 28800 3,259

2,674

0,044 7200 1,344 0,075 14400 1,953

0,107 21600 2,650

2.

Rp3

560 834

0,126 28800 2,756

2,176


17

Fig. 4.20 Influența temperaturii și duratei de menținere asupra grosimii stratului

nitrocarburat

Coeficienții de difuzie medii pentru fiecare x și τ s-au calculat utilizând legea I a lui Fick (considerând adâncimea utilă de difuziune), și anume:

τ2

2x

D = (4.9)

cunoscând relația generală a coeficientului de difuziune:

RT

Q

eAD−

⋅= (4.10) și căutând o relație între mărimile D și T se utilizează o dependență de forma:

T

B

eAD−

⋅= , unde s-a notat R

QB = (4.11)

Pentru calcularea coeficienților A și B se logaritmează relația de mai sus:

eT

BAD lglglg −= (4.12)

și făcând substituțiile:

YD =lg ; XT

=1

(4.13)

se obține ecuația liniară

AeBXY lglg +−= (4.14) și în continuare

meB =− lg și nA =lg sau e

mB

lg−= și n

A 10= (4.15)

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0 2 4 6 8 10

Timp τ [ore]

Gro

sim

e s

trat

[mm

]

570 [°C]

560 [°C]


18

rezultă:

nmXY += (4.16) Folosind metoda celor mai mici pătrate se determină valorile lui m și n. Această metodă apreciază dreapta care trece prin cele doua puncte determinate experimental (tabelului 4.7 și figurii 4.20) de coordonate Xi și Yi. Ecuația dreptei care trece prin punctele Xi și Yi este:

)( XXmYY −=− (4.17)

mXYmXY −+= (4.18) rezultă:

22)(XX

YXXYm

−

⋅−= (4.19)

xmyn −= (4.20) și calculând numeric: m = - 6,289 (4.21)

n = 0,888 (4.22) iar: B = 14526,4975 (4.23) A =1 00,888 =7,727 (4.24)

și cunoscând R=1,987 cal/atom·grad·g (4.25) și Q=RB=2,886·104 (4.26)

și calculând coeficientul de difuziune

T

B

eAD−

⋅= (4.27) pentru diverse temperaturi de regim la nitrocarburare, rezultă:

iT

i eD

4975,14526

727,7−

⋅= (4.29)

Nitrocarburarea s-a efectuat în amestecul de gaze conținând 50% CO+25% NH3+ 25%N2, la temperatura de regim de 570 °C, temperatura corespunzând temperaturii de revenire a oțelului rapid. Nitrocarburarea s-a efectuat pe probe din oțel Rp3 și Rp5 tratate termic final în prealabil. Acest tratament termic a constat dintr-o călire în ulei de la 1260 °C pentru Rp3 și 1190 °C pentru Rp5 și două reveniri consecutive de 1,5 ore fiecare.


19

În tabelul 4.8 se prezintă unele date privind nitrocarburarea. Tabel 4.8 Parametrii tehnologici ai operației de tratament termochimic de nitrocarburare în

plasmă

Tabel 4.9. Grosimea de strat relizată la tratamentul termochimic de nitrocarburare în plasmă

la diferite durate de menținere

Tratamentul termochimic de nitrocarburare în plasmă

Grosimea de strat [mm]

Marca

Oțel

2h 4h 6h 8h

Rp3 0,0048 0,0080 0,125 0,137

Rp5 0,0039 0,0074 0,0101 0,124

După efectuarea tratamentului termochimic de nitrocarburare în plasmă a fost determinată duritatea la suprafață iar datele au fost centralizate în tabelul 4.10.

Tabel 4.10 Valorile durității la suprafață pentru reperele din Rp3 și Rp5 nitrocarburate în

plasmă timp de 6 ore la temperatura de 570 °C.

Marca oțel

Tratament termic

Tratatament termochimic

Atmosfera

Presiunea

[torr]

Temp [°C]

Rp3 Călire în ulei de la 1260 °C și 2 rev.1,5 h

Rp5 Călire în ulei de la 1190°C și 2

rev.1,5h

Nitrocarburare în plasmă

50% CO + 25% NH3 +25% N2

1,5

570

Marca oțelului nitrocarburat în plasmă la

570°C, 6h

Duritatea la suprafață (Vickers, 500 p / HV0.5)

Media

Rp3 1219 1409 1256 1303 1192 1228 1333 1294 1274 1228 1274 Rp5 1303 1334 1323 1293 1323 1344 1294 1293 1304 1303 1311


20

Fig.4.21 Oțel Rp3 nitrocarburat în plasmă, secțiune transversală

a- privire de ansamblu 200 µm

b- detaliu 100 µm

Fig.4.22 Oțel Rp5 nitrocarburat în plasmă, secțiune transversală

a- privire de ansamblu 200µm

b- detaliu 100 µm

După cum se poate observa din microstructurile prezentate anterior, stratul nitrocarburat este conturat clar. El este alcătuit din zona de difuzie de culoare închisă. La o durată de menținere de 6 ore zona combinațiilor abia începe să se formeze, în condițiile de tratament aplicate, ea se mărește treptat peste această durată de menținere. Din punct de vedere practic zona combinațiilor trebuie să fie foarte îngustă sau să lipsească, deoarece ea este fragilă, putând să creeze dificultăți în exploatarea sculelor. Duritatea mai mare a stratului nitrocarburat (de 1400-1500HV) dă o foarte bună rezistență la uzare și în același timp marește rezistența la oboseală. Rezistența la oboseală crescută este pusă pe seama tensiunilor de compresiune ce se generează în strat prin formarea fazelor secundare și difuziei carbonului și azotului în matricea stratului. Microscopia electronică a materialului de bază scoate în evidență și aici structura mai fină a oțelului Rp5 față de Rp3. Constituenții metalografici sunt martensita și carburile.


21

În miez, masa de bază este martensita (α - Fe ) în care se găsesc dizolvate elementele de aliere (Cr, W, Mo, V). De asemenea se constată prezența carburilor și cementitelor aliate. În stratul de difuziune structura este mai complexă, pe langă constituenții miezului fiind prezente nitrurile; aportulde carbon din strat a condus la diversificarea carburilor complexe de wolfram (Fe2W2C, Fe4W2C ).

4.2.3. Oxinitrocarburarea în plasmă a oțelurilor Rp3 și Rp5

Conceptul de clean product îndeamnă la acțiuni directe de modificare a tehnologiilor neconforme, înainte ca acestea să producă reziduuri care pun în pericol mediul, sau să cheltuiască fonduri pentru epurarea apelor, gazelor sau a altor subproduse tehnologice [9, 42].

Datorită acestor factori, am testat o metodă ecologică, cea a oxinitrocarburarii în plasmă.

Prin aplicarea tratamentului de îmbogățire în C, N2 și O2 a sculelor se urmărește creșterea duratei de viață în exploatare, a rezistenței la uzare, gripare, coroziune, etc. Datorită acestor aspecte precum și a consumurilor materiale mai mici, durata mai mică a procesului este mai avantajoasă oxinitrocarburarea în comparație cu nitrurarea. De asemenea la temperaturile de regim subcritice rezultă deformații neînsemnate, față de carburare, carbonitrurare. În sistemul Fe-N-C la temperaturi subcritice domeniul fazei epsilon este mai larg față de cel Fe-N. Astfel este posibilă obținerea acestei faze la temperaturi și concentrații de N2 mai scăzute. Prezența oxigenului (provenit de la o componentă gazoasă oxidantă - vapori de apă, dioxid de carbon) scade activitatea carbonului în amestecul gazos sub nivelul limitei de formare a funinginei (pericol care există și la presiuni sub cea atmosferică) și ușurează difuzia azotului în metal.

În cadrul Universității din Torino Italia, la “Centrul de Studiu pentru Metalurgie şi Ingineria Materialelor”, pe eşantioanele realizate din oţel rapid supus studiului s-au efectuat tratamentele de oxinitrocarburare în plasmă. Oxinitrocarburarea s-a efectuat la temperaturile de 490 și 580 °C, după călire și o revenire, aplicată probelor din oțel rapid. Aceasta s-a efectuat în amestecul gazos de la nitrocarburare, iar spre sfarșitul perioadei de menținere s-a introdus și un gaz ce conține oxigen (vapori de apa ). Condiţiile de tratament pentru oxinitrocarburarea în plasmă a oţelurilor Rp3 şi Rp5 sunt prezentate în tabelul 4.7

Tabel 4.7 Temperatura și timpul la care s-a efectuat tratamentul de oxinitrocarburare

în plasmă pentru oțelurile Rp3 și Rp5

Tratament termochimic final (oxinitrocarburare în plasmă) Proba

din oţel

rapid

Tratament

termic Temperatura

[°C]

Timp

[min]

Rp3-S1

Rp5-S2

Călire și

revenire

490 45

Rp3-S3

Rp5-S4

Călire și

revenire

580 120


22

Tratamentul termochimic trebuie însă efectuat cu atenţie pentru că duritatea foarte mare este însoţită de o fragilitate marită, sculele, în special cele cu tăişuri fine deteriorându-se cu uşurinţă.

În faza de oxidare contribuie la formarea stratului de oxizi. Stratul de difuziune la oxinitrocarburare (fig. 4.31) pe langă cel caracteristic nitrocarburării mai conține în partea exterioară și o zonă de oxinitruri și oxizi.

Asupra probelor s-au efectuat încercări de uzare de tip “pin on disk”, prezentate în tabelele 4.8, 4.9, 4.10: Rezultatele variațiilor masice în funcție de lungimea de uzare sunt redate în diagramele prezentate în figurile 4.20, 4.21, 4.22 și 4.23. Tabel 4.8 Lungimea de uzare 0-1000 m.

Proba din oţel Prima cântărire A doua cântărire Diferenţa Rp3-S1 oxinitrocarburat în plasmă,

temp 490[°C], timp 45 min

89,7012 89,7007 0,0005 Rp3-S3

oxinitrocarburat în plasmă, temp 580[°C], timp 120 min

89,3241 89,3237 0,0004 Rp5-S2


56,5303 56,5300 0,0003 Rp5-S4


61,1926 61,1924 0,0002

Timp 4824 s Distanţă 1000,23 m

Încărcare 20 N Diametru 22 mm

Tabel 4.9. Lungimea de uzare 1000-1500 m.

Proba din oţel Prima cântărire A doua cântărire Diferenţa

Rp3-S1 oxinitrocarburat în plasmă, temp 490[°C], timp 45 min

89,7007 89,7006 0,0001 Rp3-S3

oxinitrocarburat în plasmă, temp 580[°C], timp 120 min 89,3237 89,3232 0,0005

Rp5-S2 oxinitrocarburat în plasmă, temp 490[°C], timp 45 min 56,5300 56,5295 0,0005

Rp5-S4 oxinitrocarburat în plasmă,

temp 580[°C], timp 120 min 61,1924 61,1922 0,0002


23

Timp 2412 s

Distanţă 500,12 m Încărcare 20 N Diametru 22 mm

Din analiza testelor de uzare, putem concluziona că probele din oţel rapid tratate termochimic în plasmă posedă o suprafaţă mai compactă cu duritate mai ridicată şi cu o rezistenţă la uzură mai mare, factori care sunt esenţiali în utilizarea eficientă a oţelului de scule înalt aliat.

Toate încercările tribologice au demonstrat o bună rezistență la uzare [consumul vizibil al vârfului foarte dur, realizat din carbură de Wolfram a suferit și el o uzură].

20 30 40 50 60 70

0

500

1000

1500

2000

HSS2 Fe,Cr-oxide (Fe3O

4)

Fe,W-carbide (Fe3W

3C)

Surface layer

Matrix:

(α-Fe, Fe3W

3C)

Fe

4N

Inte

nsity [arb

.units]

2 Theta

Fig. 4.25 Oțel Rp3 oxinitrocarburat 45 min. la 490 ºC.

Difractie de raze X


24

20 30 40 50 60 70

0

500

1000

1500

2000 Fe

3O

4

Fe3W

3C

Fe

3N

Surface layer

Matrix:

(α-Fe, Fe3W

3C, (Fe,V)C)

Sample 2B

Inte

nsity [arb

.units]

2 Theta

Fig. 4.26 Oțel Rp5 oxinitrocarburat 45 min. la 490 ºC.

Difractie de raze X

Fig. 4.29 Oțel Rp3 oxinitrocarburat 2h la 580 ºC.Miez.

Analiza EDS


25

Fig. 4.30 Oțel Rp5 oxinitrocarburat 2h la 580 ºC. Miez ,

Analiza EDS

În stratul de difuziune se constată existența a două zone distincte:

la exterior o zonă subțire de culoare neagră constând din oxizi și imediat sub aceasta cea de

a doua cu structură obișnuită a nitrocarburării (fig 4.31).

Fig. 4.31 Oțel Rp3 oxinitrocarburat 2h la 580 ºC.


26

Zona exterioară de culoare închisă conferă produselor un aspect comercial plăcut,

iar pe de altă parte, datorită unei porozități se îmbibă cu lichidul de ungere-răcire

contribuind la micșorarea coeficientului de frecare.

Structura miezului ilustrată prin imagini SEM, relevă în oțelul Rp3 aglomerări de

carburi primare, precum și precipitate foarte fine de faze secundare, formate atât în timpul

revenirii cât și al tratamentului termochimic.

Fig. 4.32 Oțel Rp5 oxinitrocarburat 2h la 580 ºC.

Oțelul Rp5 prezintă o structură mai uniformă și mai fină a fazelor precipitate, de

unde și valori mai mari ale rezistenței la rupere și rezilienței.

Acest aspect se observă pe materialele testate de mine, putând fi cazuri particulare, dar

relevă importanța majoră a aspectului structural asupra caracteristicilor de exploatare a

sculelor.

De asemenea indică necesitatea acordării unei atenții sporite tuturor etapelor succesive de

prelucrare a materialului; ereditatea acestuia joaca un rol esențial asupra performanțelor în

exploatare, ea manifestându-se chiar și după mai multe prelucrări succesive mecanice și

termice.


27

4.3.Tratamente termice în câmp magnetic.

4.3.1.Consideraţii privind campul magnetic

Utilizarea câmpurilor magnetice la tratamentele termice datează din anii 1920 – 1930 când E. Herbert a arătat ca oţelurile se durifică suplimentar în cursul îmbătrânirii şi că recoacerea fontelor poate fi accelerată prin suprapunerea unui câmp magnetic de intensitate constantă. De aici s-a dedus că energia câmpului magnetic poate interveni în bilanțul energetic global al transformărilor în stare solidă, modificând în mod corespunzător termodinamica, mecanismul şi cinetica transformărilor şi prin acesta structura şi proprietăţile mecanice ale oţelurilor şi fontelor [5, 32, 64].

Cercetătorii din domeniu atribuie rezultatele obţinute nu atât câmpului magnetic propriu zis cât fenomenului de magnetostricţiune datorat acestuia.

Magnetostricţiunea definită ca variaţia dimensională a unui material fero sau ferimagnetic sub acţiunea unui câmp magnetic (efect Joule) depinde de mărimea şi direcţia câmpului magnetic exterior, de material, de tratamentul termic aplicat anterior şi de temperatură.

Creşterea vitezei de germinare sub acţiunea câmpului magnetic exterior modifică cinetica transformării, în sensul creşterii vitezei globale de transformare şi al reducerii duratei de transformare. Aceasta acţiune catalitică a câmpului magnetic are un rol important în procesul formării structurilor produselor de transformare şi deci influenţa asupra proprietăţilor aliajelor. Astfel, câmpul magnetic micşorează proporţia de austenită reziduală la călirea oţelurilor de scule [72, 86, 129].

Reducerea conţinutului de austenită reziduală s-a observat şi la oţelurile rapide, revenirea în câmp magnetic grăbind dezintegrarea austenitei reziduale şi transformarea suplimentară a acesteia în martensită.

4.3.2. Tratamentul termic de revenire în câmp magnetic

Din punct de vedere practic este recomandabil să nu se folosească câmpul magnetic la ambele tratamente (călire şi revenire) ci numai unul dintre ele, deoarece cele mai bune rezultate în ceea ce priveşte păstrarea condiţiilor de bază pentru durificarea oţelului se pot obţine fie prin călire obişnuită şi revenire în câmp magnetic, fie prin călire în câmp magnetic şi revenire în absenţa câmpului [32, 68, 72].

Tabelul 4.13

Parametrii utilizaţi la încălzire Răcire Nr crt

Proba din oţel

Tipul tratamentului Presiune Temp Timp Mediu 10-2torr 870 ºC 40 min Călire în vid 0.2-0.3 torr 1260 ºC 9 min

Azot purificat

1. Rp3

Revenire în câmp magnetic

- 560 ºC 1x1h 2x 1h 3x 1h

-

Călire în vid 10-1 torr 1190 ºC 7 min Azot 2. Rp5 Revenire în câmp magnetic

- 560 ºC 1x1h 2x 1h 3x 1h

-

La tratamentul termic de revenire în câmp magnetic se urmăreşte aplicarea câmpului magnetic la toate fazele acestuia: încălzire, menţinere, răcire, cu posibilitatea variaţiei, atât a


28

intensităţii câmpului magnetic, a temperaturii de încălzire, cât şi a duratei de menţinere la această temperatură. Probele din oțel rapid Rp3 și Rp5 au fost tratate în instalația realizată în cadrul tezei ce a fost prezentată în detaliu la capitolul 3. În tabelele 4.14, 4.15, 4.16 sunt prezentați parametrii tratamentului termic de revenire în câmp magnetic.

Tabelul 4.14

Parametrii utilizaţi Nr. crt

Proba din oţel

Tipul tratamentului

termic

Inducția câmpului magnetic

B[T] II bobine

Tensiunea [V]

Temp ºC

Timp Duritate [HRC]

1. Rp3

120 560 2 x 1 h 64

2. Rp5

Revenire în câmp

magnetic

76·10-3

120 560 2 x1 h 63,5

Tabelul 4.15


Proba din oţel

Tipul tratamentului

termic


B[T] III bobine

Tensiunea [V]

Temp ºC

Timp Duritate [HRC]

1. Rp3

120 560 2 x 1 h 64,5

2. Rp5

Revenire în câmp

magnetic

114·10-3

120 560 2 x 1 h 65

Tabel 4.16


Proba din oţel

Tipul tratamentului

termic


B[T] IV bobine

Tensiunea [V]

Temp [ºC]

Timp

Duritate [HRC]

1. Rp3

220 560 1 h 64

2. Rp5

Revenire în câmp

magnetic

198·10-3 220 560 1 h 64,5


29

Sub influenţa simultană a fenomenului de magnetostricţiune a fazei feromagnetice şi a variaţiei temperaturii, se ajunge la apariţia, în oţel, a unui mare număr de neregularităţi structurale, motiv pentru care se modifică densitatea dislocaţiilor, în sensul măririi acesteia, ajungându-se în final, la mărirea rezistenţei materialului [5, 80 ,125].

În cazul revenirii joase, aplicarea câmpului magnetic are drept consecinţă atât accelerarea transformării austenitei reziduale în martensită cât şi creşterea procentului de martensită transformată. De asemenea tratamentul termomagnetic final poate conduce la scăderea nivelului tensiunilor remanente [86].

Analizând datele din tabelul 4.23, putem observa la tratamentul de revenire în câmp

magnetic (2x1h la 560°C) că la o inducție a câmpului de 76·10-3 [T], utilizând numai două bobine din cele patru și la o tensiune de 120 V, duritățile obținute sunt de 64 HRC pentru Rp3 și 63,5 HRC pentru Rp5.

Din tabelul 4.24, reiese că la o inducție a câmpului magnetic de 114·10-3 [T], dezvoltată de 4 bobine și timpul efectiv de tratament de 3 x 1h, duritățile au înregistrat valorile cele mai mari: 64,5 HRC pentru Rp3 și 65 HRC pentru Rp5 în contextul în care duritățile după călire în vid au fost de 61 HRC pentru Rp3 și 60,5 HRC pentru Rp5.

4.4. Revenirea ciclică.

S-a arătat marea importanță pe care o prezintă pentru oțelurile rapide operațiile de revenire. Practic, proprietățile speciale ale sculelor din oțel rapid necesare în exploatare se datoresc în măsură covârșitoare modului în care s-a efectuat această ultimă parte a ansamblului de operații de tratament termic. Cele două sau trei operații de revenire au drept scop reducerea cantității de austenită reziduală și transformarea martensitei de călire în martensită de revenire; în același timp se urmărește și reducerea într-o oarecare măsură a fragilității.

Transformarea austenitei reziduale are loc aproape pe întreaga durată a ciclului de revenire, adică în timpul menținerii izoterme la temperatura de încălzire, dar şi în timpul răcirii la temperatura ambiantă. În aceste două perioade au loc procese de precipitare din ssγ, scăderea stabilității austenitei și transformarea respectivă.

Cunoscând cele de mai sus, s-a încercat scurtarea apreciabilă a duratei revenirilor, cu obținerea acelorași rezultate sau chiar mai bune prin aplicarea ``revenirii ciclice.``Astfel s-a fracționat operația de revenire în 6-7 cicluri cu durate de 10 minute la 560°C, după fiecare încălzire și menținere s-a făcut răcirea la temperatura ambiantă. În tabelul 4.19 se arată această succesiune și duritatea HRC după fiecare etapă.

Tabelul 4.19

Parametrii regimului termic/Duritate HRC Marca otelului

Duri tate

rev 1 rev2 rev3 rev 4 rev5 rev6

Reziliența [KCU]

Rp 5 60,5

560°C,10′ 61

560°C,10′ 63

560°C,10′ 64,5

560°C,10′ 65

560°C,10′ 65

560°C,10′ 64,5

4,82

Acestui tip de tratament termic s-au supus și epruvete de reziliență, în secţiune patrata și crestătură în U.

Din cele de mai sus se constată următoarele: cu creșterea numărului de cicluri termice are loc o ușoară creștere a durităţii, ca urmare a transformării austenitei reziduale.


30

Fig. 4.46. Diagrama de tratament termic la revenire ciclică

După 4-5 cicluri duritatea a rămas constantă, iar după a 6 -a a avut loc o uşoară scădere a acesteia. Se presupune că după cca. 5 cicluri a avut loc transformarea aproape integrală a austenitei reziduale, eventual doar o cantitate de 4...6 % care se păstrează în mod obișnuit. Scăderea uşoară a durităţii după al 6-lea ciclu arată că în condiţiile date, transformările la revenire au luat sfârșit.

În figura 4.47. sunt prezentate microstructurile probelor din oțel rapid Rp5 supuse operației de revenire ciclică.

Fig 4.47 Oțel Rp5 călit în vid și supus revenirii ciclice

Structura oțelului astfel tratat este constituită din martensită și carburi, este uniformă, fină ceea ce are efecte benefice asupra proprietăților tehnologice și de exploatare.

De asemenea se mai poate observa o ușoară structură dungată (cu șiruri de carburi) provenită de la materia primă folosită, structură care nu se poate înlătura prin tratament termic. Această structură însă provine de la deformarea plastică a semifabricatului, reprezintă un fibraj care nu deranjează, chiar mărește rezistența mecanică de-a lungul materialului.

Încercarea de reziliență a evidențiat o valoare ușor mai mare față de tratamentul obișnuit. Probabil că durata mai scurtă a unui ciclu determină separări de faze secundare mai fine; la următoarele cicluri se formează noi germeni care de asemenea nu au timp să crească prea mult.

Făcând un bilanț al duratei de desfășurare a revenirii în cele două variante obișnuită și respectiv ciclică se deduce:

- durata unei reveniri obișnuite: 1,5 ore x 3 rev= 4,5 ore=270 min. - durata unui ciclu: 40 min x 6=240 min. Pe lângă scăderea duratei totale a operației de revenire apare și avantajul unei mai bune

rezistențe la șocuri a sculelor, evidențiat prin încercarea de reziliență.


31

Capitolul 5

Contribuții şi concluzii

5.1.Concluzii generale

Teza de față are drept scop evidențierea importanței ce trebuie acordată tratamentelor termice aplicate sculelor, tehnologii care determină în măsură covârșitoare durabilitatea acestora în exploatare.

Multitudinea operațiilor tehnologice de tratament termic aplicate în industrie confirmă cele de mai sus. În acest context găsirea de noi modalități de îmbunătățire a performanțelor sculelor reprezintă o preocupare continuă atât a specialiștilor din industrie cât şi a cercetătorilor.

Pe lângă tehnologiile cunoscute de tratament termic capătă o tot mai mare răspândire şi așa numitele „tehnologii neconvenționale” sau moderne. Prin utilizarea acestora pe scară tot mai largă devin şi acestea „convenționale”. Cu toate acestea există în permanență posibilități de îmbunătățire a lor, atât din punct de vedere al utilajelor și aparaturii cât şi al domeniilor și condițiilor de aplicare. În acest fel, treptat se completează cunoștintele în domeniu, care răspândite în practica industrială contribuie la creșterea calității produselor dar şi a calității vieții.

Pe lângă avantajele ce se realizează dpdv tehnic trebuie avute în vedere şi alte aspecte, ca de exemplu:

- consumul de energie; - impactul asupra mediului; - condițiile de muncă, etc. Acestui ansamblu de condiții îi corespund procedeele moderne de tratament termic și

termochimic, procedee studiate și aplicate în lucrarea de față. Studiile efectuate au scos în evidență următoarele: - tratamentele termice în vid ale sculelor din oțeluri aliate conduc la avantaje tehnice și

economice, ceea ce face ca ele sa fie aplicate pe scară din ce în ce mai largă; -reziliența oțelurilor tratate termic în vid este mai mare cu 15...20% față de tratamentul

termic obișnuit; -tratamentele termochimice în plasmă, îmbină avantajele tratamentelor termice în vid

cu cele ale tratamentelor termochimice de nitrurare, oxinitrocarburare; adică pe lângă creșterea însemnată a rezistenței la uzare se îmbunătățește și rezistența la șocuri;

-studiile tribometrice sunt necesare pentru evidențierea performanțelor în exploatare atât a oțelurilor de scule cât şi a tratamentelor termice și/sau termochimice aplicate;

- transformările de revenire a oțelurilor rapide pot fi stimulate prin aplicarea unor câmpuri energetice exterioare; în acest sens s-a dovedit utilitatea câmpurilor electromagnetice.

Dintre acestea mai eficient este câmpul electromagnetic alternativ. O intensitate mai mare a câmpului provoacă o transformare mai rapidă și mai intensă;

-experimental s-a dovedit că perioadele de răcire de la temperatura de revenire au o influență cel putin egală cu durata menținerii la temperatura de încălzire pentru transformarea austenitei reziduale;

- la aplicarea câmpului magnetic, temperatura de regim are o mare importanță; o uşoară depășire a temperaturii optime are o influență negativă asupra durității, depășire care la revenirea obișnuită are un efect aproape neglijabil.

- pentru scule de dimensiuni mici, efectuarea “revenirii ciclice” se recomandă fiind susceptibilă de energie şi creștere a productivității.


32

Din studiile și cercetările efectuate asupra durabilității în exploatare a sculelor așchietoare rezultă următoarele:

- față de tratamentul termic obișnuit (considerat de referință) variantele propuse au dat rezultate mai bune;

- tratamentul termic în vid, realizează o structură mai compactă, mai uniformă și mai fină îmbunătățind rezistența la șocuri, încovoiere și uzare; sculele au o durabilitate sporită și ca urmare la aceste burghie nu s-au înregistrat ruperi în timpul încercărilor;

- tratamentul termochimic de temperatură joasă efectuat de asemenea la presiuni scăzute îmbunătățește comportarea în exploatare, ce se manifestă atât în perioada de rodaj cât și în zona uzării de regim;

- tratamentul termochimic de nitrocarburare s-a dovedit de asemenea benefic pentru durabilitate; astfel burghiele nitrocarburate, în comparație cu cele de referință au avut o comportare mai bună cu cca 50%; această creștere a durabilității se manifestă până la îndepărtarea prin uzare a stratului de difuziune.

- tratamentul de revenire în câmp magnetic ulterior călirii în vid se dovedește util din punct de vedere al durabilității în exploatare. Consider că prin aplicarea câmpului electromagnetic alternativ în timpul revenirii, are loc finisarea martensitei nou formate precum și formarea de carburi secundare fin dispersate, o astfel de structură se comportă mai bine la solicitările din exploatare a diverselor tipuri de scule așchietoare.

În toate etapele proceselor de tratament termic are loc dizolvarea în masa de bază a unor cantități însemnate din elementele de aliere (Cr, V, Mo, W) ceea ce îi conferă materialului rezistență la cald; această dizolvare a avut loc atât în fazele anterioare de prelucrare cât și la tratamentul termic de călire; particula precipitată, supusă analizei este o carbură complexă, conținând pe lângă Cr și W și Mo, sau este un conglomerat ale carburilor aferente.

Pentru cazul tratamentelor termochimice in plasmă (nitrurare, nitrocarburare, oxinitrurare) difracția de raze X a evidențiat diferențe majore între stratul de difuziune și materialul de bază.

În materialul de bază, după cum s-a văzut și în imaginile de microscopie optică, există soluția solidă alfa (martensita) și carburi, în special de W și complexe.

Microscopia SEM din zona miezului arată în general structura alcatuită în principiu din două faze: matricea de soluție solidă alfa (martensita) și faza de carburi, cu cele două proveniențe, primară și secundară. Se constată ca în structura oțelului Rp5 carburile sunt mai fine decât la oțelul Rp3.

Pe baza diferențelor structurale au fost scoase in evidență deosebirile dintre probe în ceea ce privește comportamentul mecanic (încercări de tracțiune, reziliență, teste de durabilitate ale burghielor elicoidale).

Astfel la probele din oțel Rp5 au rezultat reziliențe mai mari și rezistențe la rupere de asemenea mai bune în comparație cu probele similare din oțel Rp3. Oțelul Rp5 având mai puțin W se formează mai puține carburi de W, fiind parțial înlocuite cu carburi de Mo și V mai fine structural.


33

5.2. Contribuții proprii

Activitatea în cadrul elaborării tezei de doctorat s-a desfășurat atât prin studii teoretice cât și experimentale. Acestea au avut ca rezultat o serie de contribuții proprii din care amintesc:

- determinarea experimentală a compoziției chimice a celor două oțeluri supuse studiului;

- determinarea analitică a structurii oțelurilor considerate; - realizarea unui studiu privind gradul de utilizare al oțelului înalt aliat de scule în

raport cu ponderea folosirii plăcuțelor dure; - realizarea unei instalații complexe de tratament termic în câmp electromagnetic

alternativ; - realizarea cuptorului pentru tratamentul termic de revenire în câmp electromagnetic; - realizarea dispozitivului de reglare şi măsurare automată a temperaturii în spațiul de

lucru; - stabilirea parametrilor regimului de tratament termic de revenire in câmp magnetic; - studierea și elaborarea unei tehnologii noi de revenire ciclică a oțelurilor rapide,

având ca rezultat o reducere cu 10...30% a duratei tratamentului termic; - s-a evidențiat efectul favorabil asupra caracteristicilor mecanice ale oțelurilor rapide a

revenirilor multiple; - studierea efectelor câmpurilor magnetice aplicate peste cel termic la revenirea

oțelurilor rapide Rp3 și Rp5; - evidențierea creşterii sensibilității la supraîncălzire în timpul revenirilor, în cazul

câmpului electromagnetic. - determinarea experimentală a microdurității eșantioanelor tratate termic și

termochimic; - studiile asupra structurilor obținute la oțelurile rapide tratate termic și termochimic prin diferite procedee moderne (tratament în câmp magnetic, nitrocarburare, oxinitrocarburare, revenire ciclică, etc) prin analize metalografice, SEM, difractometrie cu raze X; - studierea rezistenței la uzare a burghielor din oțel rapid tratate după diferite procedee;

- evidențierea efectelor pozitive ale tratamentului în câmp magnetic și în vid; - aplicarea unei metode eficiente de măsurare succesivă a uzurii burghielor pe fața de așezare a acestora; - stabilirea unei relații de calcul a coeficientului de difuziune pentru oțelul Rp3 la diferite temperaturi de nitrocarburare; - s-a evidențiat influența sensibilă a gradului de dispersie a carburilor din masa de bază asupra caracteristicilor mecanice; - s-a confirmat posibilitatea obținerii unei reziliențe mai mari în condițiile unui conținut mai mare de carbon (oțelul Rp5 față de Rp3); temperatura de austenitizare mai mică conduce la dizolvarea unei cantități mai mici din elementele de aliere, deci o matrice mai puțin dură și ceva mai plastică. - evidențierea influenței intensității câmpului magnetic asupra transformărilor la revenirea oțelurilor rapide.


34

5.3. Direcții de cercetare în viitor

Prin prezenta teză de doctorat am încercat să aduc unele precizări privind câteva din operațiile mai recente de tratament termic și termochimic ale oțelurilor de scule rapide, Rp3 și Rp5.

Studiile și cercetările efectuate justifică rezultatele obținute, interesul de care se bucură aceste procedee de tratament termic; de asemenea consider că încercările mecanice și de durabilitate efectuate contribuie într-o modestă măsură la îmbogățirea cunoștințelor în domeniu.

În același timp consider că sunt benefice cercetării viitoare în cazurile: - tratamente termice în câmp magnetic, cu precizarea parametrilor de lucru în diferite

cazuri concrete (felul oțelului, felul sculelor, dispozitivele și aparatele disponibile, etc.) - studii privind precizarea domeniilor de aplicare și a condițiilor de efectuare a

tratamentului termic denumit în lucrare „revenire ciclică”. - aprofundarea studiilor privind tratamentele termochimice neconvenționale ale sculelor din oțeluri rapide, atât d.p.d.v. al tehnologiilor cât și al investigațiilor privind rezultatele; - cercetări privind durabilitatea în exploatare și a altor tipuri de scule tratate neconvențional (freze, tarozi, filiere, etc); - continuarea cercetărilor privind transformarea austenitei reziduale la revenirile ciclice, respectiv în timpul răcirii de la temperatura de regim.


35

5.4. Diseminarea rezultatelor [1] N.TORODOC, I.GIACOMELLI, M.STOICANESCU “Studies on annealing into the

magnetic field of high-speed steel” ModTech International Conference - New face of TMCR, Modern Technologies, Quality and Innovation - New face of TMCR Chisinau, Republic of Moldova, 25-27 May 2011, - Cotație ISI [2] N.TORODOC, M.STOICANESCU, I.GIACOMELLI “The cyclical annealing applied to

high-speed steels”, 7th International Conference on Materials Science and Engineering, Brasov 24 – 26 February 2011 - BRAMAT 2011 - Cotație ISI [3] E. ENE, N. TORODOC, A. ZARA“Vacuum influence of heat treatment on high speed

steel characteristics”, 7th International Conference on Materials Science and Engineering - Brasov 24 – 26 February 2011 BRAMAT 2011 - Cotație ISI [4] N. TORODOC, I. GIACOMELLI, B. BORCEA, “Simulation of the final heat treatment

process of the tool steel C70W2”, Metalurgia International, BRAMAT 2009, pag. 181-ISI [5] N. TORODOC, I. GIACOMELLI, “Special heat and thermochemical treatments of high

speed tools steel”, pag. 107, 17-th International Metallurgical and Materials Conference, Metal 2008, 13-15.05.2008 Czech Republic, Tanger-ISBN 978-80-254-1987-8. [6] M. ROSSO, I. PETER, N. TORODOC, I. GIACOMELLI, D. MATTAVELLI, “Studio

del processo di solfonitrocarburazione in plasma applicato ad acciai rapidi, T1 e M2”. 22 Convegno Nazionale Trattamenti Termici Salsomaggiore, 6-8 maggio 2009 [7] N. TORODOC, I. GIACOMELLI “Contribution of heat and thermochemical treatments

to the improvement of the performances of high speed steels tools” - Advanced Technologies and Materials , pag. 234 - 236, Vol I ISSN 1843-5807 [8] N.TORODOC, I. GIACOMELLI, „Influence of external factors upon the transformations

at tempering in high speed steel”- Congresul Internaţional de la Iasi în Stiinţa si Ingineria Materialelor, 20-27 mai 2007. pag. 291, Buletinul Institutului Politehnic din Iasi, Tomul L III (LVII) Fasc. 4. 2007 Secţia Știinţa si Ingineria Materialelor [9] N. TORODOC, „Ecotehnologia obținerii sculelor din oțeluri înalt aliate”- Sesiunea Internaţională Știinţifică Education and Scientific Research at European Standards, 11-12 mai 2007 I.S.B.N.-978-973-8415-45-4. [10] N. TORODOC, I.Giacomelli, „Studii privind tratamentele termice și termochimice

neconvenționale aplicate oțelurilor de scule”. Sesiunea Internaţională Știinţifică Education and Scientific Research at European Standards, 11-12 mai 2007 I.S.B.N.-978-973-8415-45-4. [11] A. ZARA, R.STOICA, N. TORODOC, B. NOVAC “Aspects of factors affecting laser transformation hardening”, AFASES-2010, The 12th International Conference of Scientific Papers, ISBN-978-973-8415-76-8 [12] E. ENE, A. ZARA, B. NOVAC, R. OPRISAN (cas. STOICA), N.TORODOC, “Characterization tool steels”, AFASES-2010, The 12th International Conference of Scientific Papers, ISBN-978-973-8415-76-8


36

Bibliografie utilizată:

1. 1. Aleksandrovich B. L. Tool Steels and Alloys/ Heat treatment of high-speed steel R6M5, Volume 15, Number 11, 939-941.

2. 2. Akamatsu K., Nakao K. and Matsuo R., On the study of plasma-sulphonitriding by H2S and SF6 gases, Dept. of Materials Science and Engineering, Faculty of Engineering, Kansai University, 3-3-35 Yamate-cho Suita pag. 8564-8680.

4. 3. Babul T., Kucharieva N., Nakonieczny A., and Senatorski J.: Structure and Properties of Nitrocarburized Diffusion Layers Generated on High-Speed Steels Journal of Materials Engineering and Performance Volume 12, Number 6, 696-700, 2003.

5. 4. Baltes L., Cercetări privind tratamentele termomagnetice ale oțelurilor de scule, Teză de doctorat, Brasov, 1998.

6. 5. Baltes L., Olah A., The advantages of the cutting tools unconventionally heat treated, International conference on Challenges in Higher Education and Research in the 21st Century, June 2-5, 2004, Sopol, Bulgaria, ISBN 954-580-158-1, pag. 228-230.

11. 6. Brooks C. R., Principes of the Surface Treatment of Steels, Technomic Publishing, Lancaster, USA, 1992, ISBN-10:08776227967.

12. 7. Bruce A.,Banks I.-Modify Surfaces weit Ions and Arcs.Advanced materials and processes, vol144, nr.6,decembrie,1993.

13. 8. Bunea D., ş.a., Alegerea şi tratamentele termice ale materialelor metalice, Editura Didactică şi Pedagogică R.A., București, 1996.

14. 9. Bunea D., Saban R., Toma V., Studiul si ingineria materialelor, EDP, Bucuresti, 1995.

15. 10. Chaus A. S.On the wear resistance of high-speed steels Journal of Friction and Wear, 2008, Volume 29, Number 1, Pages 24-34.

16. 11. Cherendaa N.N., Uglova V.V., Modification of high-speed steels by nitrogen compression plasma flow: Structure, element composition, tribological properties, Surface and Coatings Technology Volume 200, Issues 18-19, 8 May 2006, Pages 5334-5342.

20. 12. Constant A., Henry G., Charbonnier, J.C.-Principes de base des traitements thermiques et thermochimique de aciers.PYC Edition, Paris, 1992.

21. 13. David R., Gaskell - An introduction to transport phenomena in materials engineering. Publishing Company, New York, 1992.

22. 14. Davis J.R. and Associates, Surface Engineering and wear resistance, ASM International, 2001, ISBN 0-87170-700-4.

23. 15. Davis J.R.-Surface Engineering of Specialty Steels. ASM, Handbook,1999;

25. 16. Druga L., Ghelec E., Badina C. – Direcții de dezvoltare în nitrocarburare.Tratamente termice și ingineria suprafețelor, nr. 3, 2003;

28. 17. Dulamiță T., Oțeluri de scule-proprietăți, tratamente termice, utilizări.- Editura Tehnică-București 1990.

31. 18. Ene E., Zara A., Novac B., R. Oprisan (cas. Stoica), Torodoc N., “Characterization tool steels”, AFASES-2010, The 12th International Conference of Scientific Papers, ISBN-978-973-8415-76-8.

36. 19. Geru N., ş.a., Analiza structurii materialelor metalice, Editura Tehnică,


37

București, 1991. 39. 20. Ghelec E., Drugă L.-Oxinitrocarburarea-tehnologie

ecologică.Tratamente termice și ingineria suprafetelor, nr. 1, 2001. 42. 21. Giacomelli I., Drugă I., Samoilă C., Bot D., Tehnologii neconvenționale

cu transformări de fază, Editura Lux-Libris, Brasov, 2000. 50. 22. Karagoez S, Andren H.: Secondary hardening in high speed steels Publ

by Carl Hanser Verlag GmbH & Co, Muenchen, ISSN: 0044-3093. 51. 23. Karagoz, S. (Yildiz Univ); Liem, I.; Bischoff, E.; Fischmeister,

H.F.:Determination of carbide and matrix compositions in high-speed steels by analytical electron microscopy Metallurgical Transactions A (Physical Metallurgy and Materials Science), v. 20A, n. 12, Dec 1989, p 2695-2701,ISSN: 0360-2133.

53. 24. Klumper H., Hoffmann F., Mayr P.- In-situ monitoring of layer formation, case depth and phase composition during Nitring and Nitrocarburising. Heat Treatment, 1992.

57. 25. Krauss George, Principles of Heat Treatment of Steel, Metallurgy and Technology, ISBN- 13:978-087170108.

60. 26. Kruglov E. P. and Tabolenko P. P.,Vacuum heat treatment of high-speed and corrosion-resistant martensitic steels, Metal Science and Heat Treatment, Vol. 44, Nos. 1 – 2, 2002.

61. 27. Kupalova I. K.,. Zemskii S. V and. Isakov M G:Carbon diffusion in ferrite in high-speed steels Metal Science and Heat Treatment, Volume 15, Number 3, Pages 231-233.

62. 28. Kupalova I. K.: Heat treatment of tools made of high-speed steel using high-temperature tempering, Metal Science and Heat Treatment Volume 33, Number 10, 721-724.

63. 29. Kupalova I. K.Strength and phase composition of high-speed steel R6M5 Metal Science and Heat Treatment, 1982, Volume 24, Number 5, Pages 344-346.

64. 30. Leuca T.. Câmpul electromagnetic şi termic cuplat . Curenţi turbionari, Editura Mediamira, Cluj Napoca, 1996.

68. 31. Metals Handbook, 10 th ed., Vol1, Properties and Solutions, Iron, Steels, and High Performance Alloys, ASM International, Metals Park, Ohio, 1990.

76. 32. Munteanu A., Munteanu D. - Transformări de fază în stare solidă, considerații teoretice și aplicații. Universitatea Transilvania din Brasov, 2003;

83. 33. Popescu N., Stan L. si col. Tratamente termice neconvenționale. Ed.Tehnică Bucuresti, 1990.

84. 34. Popescu V.I., Chiriac C., Oţeluri rapide, Editura Agir, Bucureşti, 2002. 85. 35. Popescu V., ş.a., Cercetări privind influenţa temperaturii şi a vitezei de

deformaţie asupra rezistenţei la deformare a oţelurilor de scule, Metalurgia, (1978)

90. 36. Rosso M., Peter I., Torodoc N., Giacomelli I, Mattavelli D. Studio del processo di solfonitrocarburazione in plasma applicato ad acciai rapidi, T1 e M2. 22 Convegno Nazionale Trattamenti Termici Salsomaggiore, 6-8 maggio 2009.

92. 37. Şaban R., ş.a., Cercetări experimentale privind influenţa modificării structurii primare asupra morfologiei şi distribuţiei carburilor oţelului rapid Rp3 în diferite stări tehnologice de prelucrare metalurgică la cald,


38

Metalurgia, (1990) 93. 38. Samoilă C., s.a. - Tehnologii și utilaje moderne de încălzire în

metalurgie. E.T.Bucuresti, 1986; 100. 39. Șerban C., Materiale metalice, Ed. Lux Libris, Brașov, 2005. 101. 40. Shneiderman A. Sh. Effect of cooling rate during quenching on the

structure and properties of steel R6M5, Metal Science and Heat Treatment, 1991, Volume 33, Number 8, Pages 600-601.

105. 41. Soderberg S. and Vingsbo O: Performance and failure of high speed steel drills related to wear, Uppsala University, Institute of Technology, Box 534, S-751 21 Uppsala (Sweden).

106. 42. Sprânceană F.: Metode și procedee tehnologice, Vol II Tehnologii Moderne, Printech Bucuresti 2006.

108. 43. STAS 4203-74. Metalografie. Luarea și pregătirea probelor metalografice.

109. 44. STAS R 883-82. Încercările metalelor. Tabele comparative ale durităţii. 111. 45. Stoicănescu M., Giacomelli I., Tratamente termice neconvenționale.

Îndrumar de lucrări practice, Universitatea Transilvania Braşov, 2002. 112. 46. Suchanek J., Kuklik V., Influence of Heat and Thermochemical

Treatment on Abrasion Resistance of Structural and Tool Steels, Wear (2008), doi:10.1016/j.wear, 2009.08.003.

113. 47. Suciu V., Suciu M.:Studiul Materialelor Editura Fair Partners 2006. 114. 48. Tarasov A. N., Cutting and shaping tools from nitrocarburized high-

speed steels: a possible alternative to hard-alloy tools, Metal Science and Heat Treatment,Vol. 43, Nos. 3 – 4, 2001.

117. 49. Torodoc N., Giacomelli I., „Influence of external factors upon the transformations at tempering in high speed steel”- Congresul Internaţional de la Iasi în Stiinţa si Ingineria Materialelor, 20-27 mai 2007. pag. 291, Buletinul Institutului Politehnic din Iasi, Tomul L III (LVII) Fasc. 4, Secţia Stiinţa și Ingineria Materialelor.

118. 50. Torodoc N., Giacomelli I., „Studii privind tratamentele termice și termochimice neconvenționale aplicate oțelurilor de scule”. Sesiunea Internaţională Știinţifică Education and Scientific Research at European Standards, 11-12 mai 2007 I.S.B.N.-978-973-8415-45-4.

119. 51. Torodoc N., Ecotehnologia obținerii sculelor din oțeluri înalt aliate- Sesiunea Internaţională Știinţifică Education and Scientific Research at European Standards, 11-12 mai 2007 I.S.B.N.-978-973-8415-45-4.

120. 52. Torodoc N., Giacomelli I. “Contribution of heat and thermochemical treatments to the improvement of the performances of high speed steels tools” - Advanced Technologies and Materials , pag. 234 - 236, Vol I ISSN 1843-5807.

121. 53. Torodoc N., Giacomelli I., “Special heat and thermochemical treatments of high speed tools steel”, pp 107, 17-th International Metallurgical and Materials Conference, Metal 2008, 13-15.05.2008 Czech Republic, Tanger-ISBN 978-80-254-1987-8.

122. 54. Torodoc N., Giacomelli I., Borcea B., “Simulation of the final heat treatment process of the toolsteel C70W2”, Metalurgia International, BRAMAT 2009, pag 181-cotaţie ISI.

123. 55. Totten G., Steel heat treatment handbook, Taylor and Francis Press, 2006, New York.

124. 56. Totten G.E., Steel Heat Treatment Handbook, Taylor and Francis, Boca


39

Raton, USA, 2007 ISBN 978-0-8493-8455-4. 125. 57. Tsukamoto K., Shimojima H.-Sensivity to Magnetic Field for Bi-Sr-Co-

Cu-O Superconductiv Film,USA,1992. 126. 58. Uglov V.V., Anishchik V.M., Vetushka A.M., Rumyanceva I.N.,

Richter E., Structure and phase transformations of AISI M2 high-speed tool steel treated by PIII and subsequent compression plasma flows of nitrogen, Surface and Coatings Technology 183 (2004) 35–44.

128. 59. Velicu Şt., Sindilă Gh., Bardac D. Contribuţii privind studiul sculelor aşchietoare cu durabilitate mărită, Tehnologii, calitate, maşini, materiale, nr.19, Editura tehnică, 1996.

130. 60. Vermeșan G., Deac V., Bazele tehnologice ale nitrurarii ionice, Editura Universității din Sibiu, 1992.

133. 61. Vincent Joseph, Hardening, tempering, annealing and forging of steel: Including heat treatment of modern alloy steels: a complete treatise on the practical treatment and working of high and low grade steel, WoodworthPublisher: Norman W. Henley; 5th ed. ASIN: B 00086U8F8.

134. 62. Wei S., Zhu J., and Xu L., Effects of Vanadium and Carbon on Microstructures and Abrasive Wear Resistance of high Speed Steel, Tribol. Int., 2006, 39, p 641–648.

135. 63. William E. Bryson , Heat treatment, Selection and Application of tool Steels, Hanser-Gardner Publications, Portland, USA, 2005, ISBN-10: 0831131713.

136. 64. Woods R. H., Lambert B. K., A performance study of plasma source ion-implanted toolsversus high-speed steel tools, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 127/ 128 ( 1997) pp 1004-1007

138. 65. XXX – SR.EN. 10002.1/1995 – Încercarea la tracțiune. 139. 66. XXX- SR.EN 10045.1/1993 – Încercarea la reziliență. 140. 67. Zara A., Stoica R., Torodoc N., Novac B., “Aspects of factors affecting

laser transformation hardening”, AFASES-2010, The 12th International Conference of Scientific Papers, ISBN-978-973-8415-76-8.

141. 68. Zhang X, Wei Liu, Dale Sun, and Youguo LI: The Transformation of Carbides during Austenization and Its Effect on the Wear Resistance of High Speed Steel Rolls, The Minerals, Metals & Materials Society and ASM International 2007.

142. 69. Zimin, Iu.L., Gogolev, A.I.: Mărirea proprietăţilor aşchietoare ale sculelor din oţel rapid, Izv. VUZ-Maşinostroenie, nr.10, p.186-187

143. 70. www.hssforum.com


40

INFORMAŢII PERSONALE Nume TORODOC NICOLETA Adresă Karl-Liebknecht Straße Nr.14 Pirna, Dresden, Germania Telefon 0049-1522-248-2281

0040- 729-07-08-77 E-mail [email protected], [email protected] Cetățenie Română Data și locul naşterii Starea civilă

02.12.1980, Brașov, jud. Brașov Necăsătorită

EDUCAŢIE ŞI FORMARE • Perioada (de la-până la) 01.10. 2005 – prezent • Numele şi tipul organizaţiei de educaţie şi formare

Universitatea „Transilvania” din Braşov,

• Domeniul/sectorul de activitate

Educaţie – cercetare în domeniul Științei Materialelor

• Ocupaţia sau poziţia deţinute

Doctorand Cercetător

• Principalele activităţi şi responsabilităţi

Finalizarea etapelor programului de doctorat şi corelarea cu cercetarea în domeniul Ingineriei Materialelor și a Tratamentelor Termice

• Perioada (de la-până la) 2005-2007 • Numele şi tipul organizaţiei de educaţie şi formare

Universitatea “Transilvania” din Braşov, Facultatea de Știința și Ingineria Materialelor, Catedra Utilaj Tehnologic și Știința Materialelor Masterat - Echipamente și Tehnologii Neconvenționale -în limba engleză.

• Diploma sau certificatul obţinute

Diplomă de Masterat

• Nivelul în sistemul naţional (dacă este cazul)

Studii postuniversitare

C U R R I C U L U M V I T A E E U R O P E A N


41

• Perioada (de la-până la) 2000 – 2005 • Numele şi tipul organizaţiei de educaţie şi formare

Universitatea “Transilvania” din Braşov, Facultatea „Știința și Ingineria Materialelor”, Catedra “Utilaj Tehnologic și Știința Materialelor”.

• Tematica de bază/competenţe acumulate

Știința Materialelor, secția: “Prelucrări Plastice și Tratamente Termice” (acumularea cunoștințelor în domeniu)


Diplomă de Licenţă

• Nivelul în sistemul naţional (dacă este cazul)

Studii universitare

• Perioada (de la-până la) 1995 - 1999 • Numele şi tipul organizaţiei de educaţie şi formare

Liceul Energetic (Colegiul Național „Remus Raduleț”)

• Tematica de bază/competenţe acumulate

Matematică-Fizică secția: Informatică


Diplomă de Bacalaureat

ABILITĂŢI ŞI COMPETENŢE PERSONALE

Publicarea a 12 articole la conferințe internaționale și naționale (cotate CNCSIS), dintre care 8 ca prim autor. 2000-2004 Modulul de Pregătire Psiho – Pedagogică, “Departamentul de Pregătire a Personalului Didactic”, Universitatea “Transilvania” Brașov - Certificat de absolvire. 2005-2008 Doctorand cu frecvență- Cadru didactic asociat - Activități didactice de laborator/seminar/proiect la disciplinele: Tratamente termochimice; Metalurgia pulberilor și materiale compozite; Instalații de încălzire; Agregate și instalații termice; Bazele proceselor de încălzire; Valorificarea resurselor secundare; Echipamente de încălzire și transfer termic.


42

ABILITĂŢI ŞI COMPETENŢE SOCIALE ABILITĂŢI ŞI COMPETENŢE ORGANIZAŢIONALE

Abilități de comunicare și realaționare, spirit de echipă, automotivare, sociabilitate, rezistență la stress. Calitate de Director de proiect - grant de tip TD nr.101/ cod 183, perioada 2007-2008, întocmit în vederea atragerii de fonduri financiare de la Consiliul Național al Cercetării Știintifice din Învațământul Superior” pentru Cercetare Dezvoltare și Inovare. Membru în colectivul de cercetare la Contract CEEX nr. 1713, perioada 2006-2008, cu titlul: Noi materiale compozite pentru aplicații tribologice propus în cadrul Programului CERCETARE DE EXCELENȚĂ, MODUL 1 – Proiecte de Cercetare – Dezvoltare Complex. Coordonator științific al lucrărilor: „Utilizarea titanului și a oxidului de zirconiu la implantul dentar” „Aplicații ale materialelor cu memoria formei în medicină și automatizări”- (Mențiune) prezentate în cadrul Sesiunii Științifice de Comunicări din Mai 2007, Brașov, Catedra UTSM. Participant la Sesiunea de Comunicări Științifice a Școlii Doctorale cu lucrarea intitulată: „Procedee neconvenționale de îmbunătățire a performanțelor sculelor din oțel înalt aliat” (anul 2006). Participant la Sesiunea specială: „Terra Dacica-România Mileniului Trei” cu lucrarea: „Tehnologia de obținere a suportilor catalitici porosi din pulbere metalică”, Academia Forțelor Aeriene „Henri Coanda”- ISSN: 1453-0139, Brașov (anul 2006). Premiul III- la Sesiunea de Comunicări a Cercurilor Științifice Studențesti - 2005” cu lucrările intitulate: ” Elemente de noutate în domeniul protecției mediului industrial” și „Obținerea vopselelor din pulberi metalice”. Organizare Conferința Internațională BRAMAT anii: 2005, 2007, 2009.


43

ALTE LIMBI STRĂINE GERMANA / ENGLEZA • Citit foarte bine, satisfăcător • Scris bine, satisfăcător • Vorbit bine, satisfăcător

APARTENENȚA LA ORGANIZAȚII PROFESIONALE

Membră a Asociației de Tratamente Termice și Ingineria Suprafețelor Membră a Asociației Generale a Inginerilor din România

PERMIS DE CONDUCERE (categorii)

Categoria B

ABILITĂŢI ŞI COMPETENŢE TEHNICE

Operare PC OFFICE, HT-TOOLS, AUTOCAD, SOLIDWORKS - cerificat emis de Universitatea “Transilvania” din Brasov Certificat: „Measuring Systems for the Determination of Thermal and Structural Properties of Materials” firma SARTOROM & NETZCH-2008

îmbunătăirea performan elor sculelor din o eluri înalt aliate prin

Documents