lucrari lab a4

61
PAVEL MUDURA TRATAMENTE TERMICE ÎNDRUMĂTOR PENTRU LUCRĂRI DE LABORATOR ORADEA 2009

Upload: maerinaian

Post on 24-Jul-2015

255 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Lucrari Lab a4

PAVEL MUDURA

TRATAMENTE TERMICE

ÎNDRUMĂTOR PENTRU LUCRĂRI DE LABORATOR

ORADEA 2009

Page 2: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 3

Prof. dr. ing. Pavel MUDURA

TRATAMENTE TERMICE

ÎNDRUMĂTOR PENTRU LUCRĂRI DE LABORATOR

ORADEA 2009

Page 3: Lucrari Lab a4

4 TRATAMENTE TERMICE

CUPRINS

Lucrarea nr.1: STUDIUL MICROSCOPIC AL CONSTITUENŢILOR STRUCTURALI AI ALIAJELOR FIER- CARBON……… ...……..5

Lucrarea nr.2: APRECIEREA REZULTATELOR TRATAMENTELOR TERMICE PRIN MĂSURATORI DE DURITATE…….…………….8

Lucrarea nr.3: IDENTIFICAREA OPERATIVĂ A MĂRCII OŢELURILOR……………………………………..……………......….15

Lucrarea nr.4: DETERMINAREA CANTITĂŢII DE CĂLDURĂ DEBITATĂ DE UN CUPTOR ELECTRIC………………………..22

Lucrarea nr.5: DETERMINAREA TEMPERATURII OPTIME DE AUSTENITIZARE ŞI A VITEZEI OPTIME DE RĂCIRE A OŢELURILOR………………………………………….…..…..…23

Lucrarea nr.6: DETERMINAREA CĂLIBILITĂŢII OŢELURILOR PRIN METODA RĂCIRII FRONTALE………….………………….27

Lucrarea nr.7: PROCEDEE DE CĂLIRE PĂTRUNSÃ ……………………….…32

Lucrarea nr.8: INFLUENŢA TEMPERATURII ŞI DURATEI DE REVENIRE ASUPRA PROPRIETĂŢILOR OŢELURILOR……………………………………………………....36

Lucrarea nr.9: DETERMINAREA CAPACITĂŢII DE RĂCIRE A LICHIDELOR UTILIZATE LA CĂLIREA OŢELURILOR….…….39

Lucrarea nr.10: DEFECTE ALE PRODUSELOR DIN OŢEL SUPUSE TRATAMENTELOR TERMICE……………………………………45

Lucrarea nr.11: TRATAMENTUL TERMIC AL OŢELURILOR

RAPIDE………………………………………………………..….50

BIBLIOGRAFIE…………………………………………………….…………………56

Page 4: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 5

Lucrarea nr.1

STUDIUL MICROSCOPIC AL CONSTITUENŢILOR STRUCTURALI AI

ALIAJELOR FIER-CARBON

1. Scopul lucrării Scopul acestei lucrări este cunoaşterea şi identificarea la microscopul

metalografic a constituenţilor structurali ai oţelurilor şi fontelor. 2. Consideraţii teoretice

Aliajul este un material metalic obţinut prin amestecul intim al unui metal cu alte metale sau metaloide. Deci, aliajul este alcătuit din două sau mai multe specii de atomi şi se poate obţine prin mai multe metode: topire, difuzie, metalurgia pulberilor, etc. Elementele care formează aliajul se numesc componenţi, iar mulţimea tuturor aliajelor formate din aceiaşi componenţi formează un sistem de aliaje.

Faza este o parte omogenă (din punct de vedere fizico-chimic) a unui sistem, mărginită de o altă parte omogenă (fază) printr-o suprafaţă de separare.

Un sistem de aliaje poate conţine următoarele faze: - metalul pur, care se caracterizează prin aceea că are o singură

reţea cristalină, cu un singur fel de atomi şi cristalizează la temperatură constantă;

- soluţia solidă, care este formată din cel puţin două specii de atomi şi care se comportă ca şi cum ar fi identici;

Din punct de vedere al solubilităţii, soluţiile solide pot fi: cu solubilitate nelimitată (solubilitatea lui B în A este totală) sau cu solubilitate limitată (solubilitatea lui B în A este până la o anumită concentraţie).

După locul ocupat de atomii elementului dizolvat, soluţia solidă poate fi: soluţie solidă de substituţie, când elementul dizolvat înlocuieşte atomii elementului de bază, în unele noduri ale reţelei cristaline sau soluţie solidă interstiţială, când atomii elementului dizolvat pătrund între atomii elementului de bază.

- compusul chimic este atunci când între cele două tipuri de atomi se respecta legile valenţei, unul fiind net electronegativ.

- compusul intermetalic este atunci când nu se respectă legile valenţei, componenţii fiind net diferiţi şi aranjamentul posedă unele caracteristici ale compusului chimic.

- amestec mecanic este atunci când atomii de acelaşi fel se atrag mai puternic decât cei diferiţi, rezultând grupări zonale ale celor două tipuri de atomi.

El poate fi: amestec mecanic eutectic când cele două faze solide se separă din soluţie lichidă ;amestec mecanic eutectoid când cele două faze solide se separă din soluţie solidă.

Constituenţii metalografici (structurali) reprezintă aspectele caracteristice pe care pot să le prezinte materialele metalice la microscop. Ei pot fi:

Page 5: Lucrari Lab a4

6 TRATAMENTE TERMICE

-monofazici: soluţii solide, compuşi chimici, compuşi intermetalici, metale pure.

-polifazici: amestec mecanic. Reprezentarea grafică a stării de echilibru a unui aliaj cu doi componenţi,

constă într-o verticală care indică temperatura şi pe care sunt înscrise punctele critice (temperaturile la care se produc transformări).

Dacă pentru un sistem de aliaje formate din doi componenţi, reprezentăm într-un sistem de coordonate temperatura-concentraţie, toate punctele critice corespunzătoare tuturor aliajelor sistemului, obţinem, diagrama de echilibru a sistemului de aliaje respectiv (un sistem de curbe şi câmpuri în cele două coordonate).

Aliajele Fe-C au diagrama de echilibru sub două aspecte : -diagrama fier-cementită (echilibru metastabil) şi este

reprezentată cu line continuă . -diagrama fier-grafit (echilibru stabil) şi este reprezentată cu linie

întreruptă. Sistemul de aliaje fier-carbon prezintă următorii constituenţi structurali: Ferita sau soluţia solidă α, este o soluţie solidă interstiţială a carbonului

în Feα. Ferita dizolvă carbonul în cantitate foarte mică (0,006 %C la temperatura mediului ambiant şi 0,02%C la 727°C).

Faza este o parte omogenă (din punct de vedere fizico-chimic) a unui sistem, mărginită de o alta parte omogenă (faza ) printr-o suprafaţă de separare .

Ferita este un constituent moale (80 [HB]), plastic şi apare la microscop de culoare deschisă .

Austenita sau soluţia solidă γ este o soluţie solidă interstiţiala a carbonului în Fe γ. Ea dizolvă max. 2,11%C la 1148 °C, iar la 727 °C dizolvă 0,77%C.

Austenita este paramagnetică şi în mod normal este stabilă la temperaturi înalte însă, poate fi întâlnită şi la temperatura ambiantă în oţeluri aliate. Ea este moale şi plastică.

Cementita (Fe3C) este un compus chimic cu 6,67% C, dur (800HB) rezistent la acţiunea reactivilor metalografici. La microscop apare de culoare albă (atac cu nital); menţinută timp îndelungat la temperatură ridicată, se descompune în grafit şi ferită. Cementita apare sub trei forme diferite:

-cementita primară –se formează în urma cristalizării primare din topitură (linia CD);

-cementita secundară –precipită din austenită (linia SE,EC); -cementita terţiară –precipită din ferită (linia PQ). Perlita sau eutectoidul diagramei Fe-Fe3C, conţine 0,77% C şi este un

amestec mecanic de ferită si cementită. Proprietăţile mecanice ale perlitei sînt intermediare între cele ale feritei şi cementitei. Se poate prezenta sub două forme : lamelară şi globulară.

Ledeburita sau eutecticul diagramei Fe-Fe3C conţine 4,3% C şi este un amestec mecanic între austenită si cementită, între 727-1148°C şi între perlita şi cementită, sub 727°C.

În cea ce priveşte proprietăţile mecanice, este dură 100HB şi fragilă, la microscop are un aspect zebrat sau punctiform.

Grafitul apare în structura fontelor şi este constituit din carbon pur. El este un constituent moale, fără rezistentă mecanică.

Page 6: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 7

După domeniul în care are loc separarea, grafitul poate fi: primar, eutectic, secundar, eutectoid sau terţiar. După aspectul la microscop, grafitul poate fi: lamelar (la fontele cenuşii), în cuiburi (la fontele maleabile), nodular ( la fontele nodulare ) etc.

Constituenţii structurali prezentaţi mai sus, se obţin prin răciri lente din austenită sau din lichid şi ca urmare se mai numesc şi structuri de echilibru.

În cadrul tratamentelor termice intervin deseori transformări cu grade mari de răcire sau cu viteze mari de răcire, în urma cărora se obţin aşa numitele structuri în afara de echilibru. Acestea sunt :

Martensita – este o soluţie de inserţie suprasaturată a carbonului în Feα [Feα(C) ] şi se obţine la răcire cu viteza mare a austenitei .

Martensita are o reţea cristalină tetragonală cu volum centrat , are o duritate mare ( peste 60 HRC ), la microscop are un aspect acicular.

Bainita este un amestec mecanic de ferită suprasaturată în carbon şi carburi de tip FexC şi se obţine la grade de subrăcire ceva mai mici decât ale martensitei.

Bainita este de două feluri: bainită inferioară, care ia naştere în intervalul 300…350 °C şi bainita superioara, care ia naştere în intervalul 400…450 °C.

Duritatea bainitei este mai mică decât a martensitei ( 45-55 HRC), dar rezilienţa este mai bună.

Troostita este un amestec mecanic de carburi şi ferită cu dispersie mare şi se obţine la răciri în intervalul ( 500…600 °C). Are o duritate de 40 HRC, iar aspectul lamelar nu se diferenţiază la microscopul optic.

Sorbita este un amestec de ferită şi carburi obţinut la răciri în intervalul 600…650 °C, are o structură asemănătoare perlitei, dar lamele sunt mai fine ( 30 HRC).

3. Materiale, aparatura si utilaje : 1) Se confecţionează probe de dimensiunile 12 x 12 x 10 sau Φ12 x 10

din următoarele oţeluri şi fonte: OLC 10; OLC 35; OLC 45; OLC 60; OSC 8; OSC 13; Fc 100; Fc 300; Fc 400; Fgn 370- 17; Fgn 500-7; Fma 35-03; Fmn 35-10; Fmp 55-04.

2) Microscop metalografic. 4. Desfăşurarea lucrării

Se vor studia la microscopul metalografic, atât structurile de echilibru cât şi cele în afară de echilibru, ale aliajelor fier-carbon şi se vor desena în cercuri cu diametrul de 50mm.

5. Interpretarea rezultatelor

Tabelar, se va indica pentru fiecare probă: simbolul aliajului respectiv, compoziţia chimică, structura existentă şi observaţii.

Page 7: Lucrari Lab a4

8 TRATAMENTE TERMICE

6. Întrebări de control

1) Ce este aliajul şi care sunt fazele lui? 2) Care sunt fazele aliajelor fier- carbon şi care este definiţia lor? 3) Care sunt proprietăţile mecanice ale fazelor aliajelor fier- caerbon?

Page 8: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 9

Lucrarea nr. 2

APRECIEREA REZULTATELOR TRATAMENTELOR TERMICE PRIN MĂSURATORI DE DURITATE

1. Scopul lucrării Această lucrare are drept scop cunoaşterea metodelor şi aparatelor

pentru controlul, rezultatelor tratamentelor termice, prin măsurători de duritate, precum şi interpretarea rezultatelor acestor determinări, în vederea emiterii unor aprecieri asupra operaţiilor de tratamente termice.

2. Consideraţii teoretice:

Duritatea reprezintă rezistenţa opusă de material, acţiunii de pătrundere mecanică a unui corp, din exterior.

Modificările structurale, care au avut loc după tratamentele termice aplicate, pot fi apreciate şi prin măsurători de duritate.

Metodele de determinare a durităţii se clasifică astfel: a) metode statice - când duritatea se apreciază prin mărimea urmelor

imprimate, în materialul respectiv, de un corp, de o anumită formă, numit penetrator, sub acţiunea unei forţe definite (viteza de acţionare sub 1 [mm/s]). Din această categorie fac parte metodele: Brinell, Rockwell, Vickhers şi Knoop.

b) metode dinamo-plastice - când duritatea se apreciază prin mărimea urmei lăsată de un percutor. Aceste metode sunt: Baumann, Poldi, Steinruck.

c) metode dinamo-elastice- când duritatea se apreciază prin mărimea înălţimii sau unghiului de ricoşare, metodele: Shore, Reindl Nieberding.

Duritatea se mai poate determina şi prin alte metode mai puţin folosite: metoda zgârierii, metoda rulării cu bile, metoda pilirii, metode magnetice, electrice, etc.

La stabilirea valorilor de duritate printr-o anumită metodă se va ţine seama de erorile specifice metodei respective conform standardelor în vigoare. Determinarea durităţii prin metoda Brinell (oţeluri, fonte, neferoa-se: SR EN ISO 65006-01, PS-03-F-10). Această metodă constă în imprimarea cu o forţă F a unei bile de oţel cu diametru prescris D, perpendicular pe suprafaţa materialului de încercat, un timp dat. Duritatea Brinell [ HB] se exprima prin raportul:

HB = F/S (1)

Unde: F este forţa de apăsare; S - suprafaţa calotei sferice care, reprezintă urma remanentă;

Page 9: Lucrari Lab a4

10 TRATAMENTE TERMICE

Conform mărimilor din figura 1, duritate Brinell va fi:

)dDD(D

FHB22

2

−−= (2)

Valorile durităţii Brinell obţinute cu bile de diferite diametre sau cu sarcini

diferite, nu sunt comparabile între ele. Acest lucru este posibil numai dacă se respectă similitudinea geometrică a urmelor lăsate, lucru ce se realizează dacă raportul F / D2 = cst. = k - grad de solicitare.

Gradul de solicitare (Tab.1) este ales la determinarea durităţii, în funcţie de natura metalului şi de grosimea probei, dintr-un şir de valori standardizate: k = 30; 15; 10; 5; 2; 5; 1; astfel încât diametrul urmei să satisfacă condiţia:

0,25Ds <D< 0,6D (3) În funcţie de diametrul bilei penetrator şi de gradul de solicitare, se

aleg sarcinile de încercare (tabelar). Grosimea minimă a probelor supuse încercării trebuie sa fie de 8 ori

adâncimea urmei. Tabelul 1. Gradul de solicitare pentru diferite materiale

încercate. Gradul de solicitare

K 30 15 10 5 2,5 1

Intervalul acoperit

HB

95,5-600

47,8-300

31,8-200 15,9-100 8-20 3,5-20

Recoman-dat la încercarea materialu-lui

Oţel netratat Oţel turnat Fonte

Cupru Nichel

Bronz Alamă Aliaje uşoare

Aluminiu Magneziu Alamă turnată

Aliaje anti-fricţiune

Plumb Staniu Metale moi

Fig.1 Caracteristicile urmei, lasate de o Bilă, pe suprafaţa de încercat

Page 10: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 11

Tabelul 2 Sarcinile de încercare, în funcţie de diametrul bilei şi de gradul de solicitare

Sarcina F ,[daN] Diametrul bilei

D [mm] K=30 K=15 K=10 K=5 K=2,5 K=1

10 5

2,5 2 1

2943 735,7

5 183,9

4 117,7

2 29,43

1471,5 367,88 91,92 58,86 14,72

981 245,25 61,31 39,24 9,81

490,5 122,63 30,61 19,62 4,91

245,25

61,31 15,30 9,81 2,45

98,1 24,53 6,08 3,92 0,98

Sunt prevăzute duratele de menţinere a sarcinii pentru determinarea

durităţii diferitelor materiale, în standardele materialelor respective. În absenţa acestor indicaţii se recomandă folosirea duratelor de menţinere a sarcinii menţionate în tabelul 3, în funcţie de duritatea Brinell. De asemenea se recomandă păstrarea unei distanţe minime b, între centrele a două urme alăturate şi a unei distanţe minime c între centrul urmei şi marginea probei.

Duritatea Brinell se determină pe cel puţin 3 urme, dacă standardul de produs nu prevede altfel. La fiecare urmă se măsoară două diametre perpendiculare între ele (preferabil cel minim şi cel maxim), cu o precizie de ±25% din diametrul bilei penetrator şi se stabileşte media lor aritmetică. Diferenţa dintre diametrele unei urme trebuie să fie sub 2% din diametrul minim, dacă standardul de produs nu prevede altfel:

Tabelul 3. Timpul de menţinere a sarcinii şi distanţa necesară între urmele Brinell.

Duritatea [HB]

Timpul de menţinere a sarcinii

[s] b c

Peste 100 36-100 10-35 sub 10

10-15 27-33

115-125 170-190

4d 5d 6d 6d

3,5d 4,5d 5,5d 5,5d

- încercarea se execută la o temperatură de 10°…35°C. - suprafaţa piese de încercat trebuie să fie curată, uscată lipsită de

porozităţi sau defecte de suprafaţă. - abaterea de la perpendicularitate a suprafeţei de încercat faţă de axa

penetratorului va fi maxim 2°. În funcţie de diametrul urmei, tabelar se determină valoarea durităţii

Brinell. Până la 100[HB]se va indica cu o precizie de 0,1[HB, iar la durităţi mai mari se va exprima numai prin cifre întregi.

Bilele penetrator pot fi din oţel până la 450[HB] sau din carbură de wolfram pentru durităţi de 450-650[HBW].

Notarea durităţii se face folosind simbolul HB , iar în cazul utilizării unei bile de oţel respectiv, HBW în cazul bilei din carbură de wolfram, urmat de un

Page 11: Lucrari Lab a4

12 TRATAMENTE TERMICE

indice reprezentând diametrul D al bilei penetrator, al doilea sarcina de încărcare [daN], iar al treilea timpul de menţinere a sarcinii [s].

Ex. 270HB 5/750/15 În cazul utilizării unei bile de 10mm diametru, sarcina de 3000daN, timpul

de menţinere 15s, simbolizarea se face numai prin HB durităţi medii şi reduse (piese netratate termic). Determinarea durităţii prin metoda Rockwell (metale: SR EN ISO 6508-1/02, PS-05-F-09). Această metoda este cea mai utilizată pentru că, se execută rapid datorită citirii directe a durităţii.

Un penetrator cu formă dată (con sau bilă) este imprimat sub o sarcină iniţială F0 în materialul de încercat. Dispozitivul de măsurare a adâncimii de penetrare, se aduce la zero şi se aplică pe penetrator supra- sarcina F1. După epuizarea curgerii materialului, vizibilă la dispozitivul de măsurare a adâncimii pătrunderii, prin oprirea practic complectă a mişcării indicatorului se îndepărtează sarcina F1 şi se măsoară adâncimea remanentă de pătrundere a penetratorului în material (figura 2).

Pentru ca durităţilor crescânde să le corespundă valori cifrice crescânde,

se scade valoarea adâncimii de penetrare dintr-o valoare convenţională E, care în funcţie de scara utilizată, are valoarea 100…130. Ca urmare, duritatea Rockwel se va exprimă cu relaţia:

HR=E-e (4) Penetratorul poate fi con de diamant în cazul metalelor dure sau bilă de

oţel, în cazul metalelor mai puţin dure. La noi în ţară sînt standardizate următoarele scări: HRC, HRB, HRF,

HRG şi scările super-Rockwell: HRFT, HRFN. Încercarea se aplică pe suprafeţe plane, neunse, lipsite de oxizi şi

impurităţi şi cu o abatere de cel mult 2°de la perpendicularitate faţă de axa penetratorului. Grosimea pieselor trebuie să fie de cel puţin 10e.

La grosimi mici ale pieselor, se utilizează scările super-Rockwell. La încercările efectuate cu con se păstrează o distanţă de cel puţin 3mm între urme cît şi între urmă şi marginea piesei. La cele efectuate cu bilă, distanţa, dintre centrele a două urme învecinate, trebuie să fie de cel puţin de trei ori diametrul urmei.

La încercarea durităţii pieselor cilindrice sau sferice cu diametru sub 25mm se aplică corecţii din Stas 8251-81.

Fig.2 Principiul metodei Rockwell

Page 12: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 13

Încercarea se face pe o suprafaţă cu o arie corespunzătoare unui diametru de cel puţin 6mm. Duritatea Rockwell se indică cu o precizie de 0,5HR. Încercarea de duritate se face la o temperatură cuprinsă între 10°..35°. Determinarea durităţii prin metoda Vickers (oţeluri, fonte, neferoase: SR EN ISO 6507-1/02, PS-03-F-09). Această metodă se aseamănă în principiu cu metoda Brinell dar, în acest caz penetratorul este din diamant având formă de piramidă dreaptă cu baza pătrată. Deci penetratorul este apărat perpendicular cu viteza redusă şi cu o forţă predeterminată pe suprafaţa materialului de încercat.

HV= F/S=1,8544F/d² (5) Unde: F este sarcina aplicată penetratorului; S- aria suprafeţei laterale a urmei remanente; d- diagonala bazei piramidei remanente. În practică se măsoară lungimea diagonalei cu un microscop de

măsurare sau cu un proiector, iar valoarea durităţii se citeşte din tabele. Această metodă permite o aplicabilitate foarte largă între 10 [HV] şi 1900

[HV] şi se poate aplica şi pieselor subţiri. Grosimea piesei de încercat trebuie să fie de circa 10 ori adâncimea de

pătrundere a penetratorului. Se recomandă păstrarea distanţelor b între centrele urmelor învecinate şi

distanţelor c între centrul urmelor şi marginea piesei la valorile indicate în tabelul 4.

Tabelul 4. Timpul de menţinere a sarcinii şi distanţa admisă între urmele Vickers

Duritatea Vickers

[HV]

Timpul de menţinere a

sarcinii [s]

b

c

Peste100 36-100 10-36 sub10

10-15 27-33

115-125 170-190

2,5d 3,5d 4,5d 5,5d

2,5d 2,5d 3,5d 4,5d

La fiecare urmă se măsoară cele două diagonale şi se face media. Între

cele două diagonale ale aceleiaşi urme se admite o diferenţă de max.2%. Duritatea Vickers se indică cu o precizie de 0,1HV pentru durităţi sub

100HV şi prin cifre întregi la durităţi mai mari. Exemplu de notare: 470 [HV] 5/30 reprezintă duritatea Vickers de 470

determinată cu o sarcină de 49 N aplicată timp de 30 sec. Duritatea se va determina prin cel puţin 3 urme, suprafaţa având o

rugozitate de 0,40. În cazul suprafeţelor curbe duritatea determinată se corectează conform

stas 4924 – 85.( D / d ≤ 50 pentru suprafeţe sferice şi D / d ≤ 25 pentru suprafeţe cilindrice).

Page 13: Lucrari Lab a4

14 TRATAMENTE TERMICE

3. Materiale, aparatură si utilaje Aparatele care se vor utiliza în cadrul acestei lucrări de laborator sunt: -aparate de determinat duritatea după metoda Brinell, Rockwell şi

Vickers fig. 2, fig 3. -instalaţie pentru pregătirea probelor metalografice în vederea

înlăturării straturilor oxidante sau decarburate; -plăcuţe etalon de duritate (Stas 7170 – 80) 4. Desfăşurarea lucrării Aşezarea pieselor la încercările de duritate se va face respectându-se

prescripţiile din stas 7925 – 85. Pentru executarea încercărilor de duritate Rockwell B şi C se efectuează

următoarele operaţii (figura 3): - se aprinde becul de iluminare (2) de la întrerupătorul (8). Maneta de

armare (6) (cea mare) trebuie să fie în poziţie orizontală iar cea de deblocare (5) în poziţie înclinată;

- se aşează epruveta pe platoul de reazem (3) sau pe una din măsuţele de reazem ( după forma şi dimensiunile piesei de încercat);

- se stabileşte contactul între penetrator şi suprafaţa piesei de încercat prin rotirea roţii de mână (4), până ce se stinge becul electric de iluminare semnalizând prin aceasta sarcina iniţială aplicată (F0).

- se apasă maneta de deblocare (maneta mică ) în jos pentru aplicarea suprasarcinii. În acest moment un electromagnet de pe pârghia de transmitere cuplează pârghia cu dispozitivul de indicare, acul indicator al comparatorului fiind pe reperul zero.

În momentul în care suprasarcina este aplicată pe piesa de încercat, se aprinde becul de semnalizare prin acţiunea microîntrerupătorului şi rămâne aprins până când, prin mecanismul automat, se produce descărcarea suprasarcinii de pe piesa de încercat, semnalizându-se astfel durata de menţinere a suprasarcinii, asupra piesei. În momentul începerii descărcării suprasarcinii, acul indicator se deplasează din nou, de astă dată, în sensul acelor de ceasornic, oprindu-se la o poziţie corespunzătoare durităţii piesei. Pe tot timpul de desfăşurare a încărcării şi descărcării prin mecanismul automat, maneta de armare face o mişcare în sus şi nu trebuie împiedicată în această

Fig.3 Aparat pentru determinarea durităţii prin metoda Rockwwell

Page 14: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 15

mişcare. După oprirea manetei rămâne sarcina iniţială aplicată pe piesa de încercat.

Stabilirea durităţii se face prin citirea poziţiei acului indicator pe cadranul gradat în unităţi de duritate Rockwel, după care se coboară platoul de reazem şi se scoate piesa de încercat. Se apasă apoi maneta de armare în jos, iar maneta mică revine în poziţia ei iniţială şi se decuplează legătura între pârghie şi dispozitivul indicator, acul indicator oprindu-se în dreptul reperului zero. Aparatul este pregătit de o nouă încercare.

Pentru determinarea durităţii Brinell şi Vickers se utilizează aparatul din figura 4 care permite utilizarea atât a penetratorului bilă cît şi a penetratorului cu piramidă de diamant. În acest caz se execută următoarele operaţii:

-se montează penetratorul dorit; -se apasă butonul corespunzător forţei alese, la panoul (6); -se cuplează întrerupătorul (7) şi se aprinde becul de iluminare vertical şi

orizontal; -se aşează piesa de încercat pe platoul de reazem sau pe una din

măsuţele de reazem din dotarea aparatului; -se antrenează roata de mână (4) până ce corpul (1) intră în contact cu

suprafaţa piesei, realizându-se astfel fixarea ei; Suprafaţa piesei este proiectată pe gemul mat, unde se află scala

gradată (8). Pentru obţinerea unei imagini cît mai clare se va acţiona dispozitivul (11).

-se apasă butonul de comandă (12) şi penetratorul apasă pe piesă, iar maneta (5) se ridică. Este interzis a se împiedica această mişcare.

-se apasă maneta (5) în jos după timpul corespunzător; -se măsoară urma apărută pe geamul mat, conform recomandărilor

anterioare. 5. Interpretarea rezultatelor Valorile obţinute la determinările de duritate se trec în tabelul 5. Acolo

unde nu este posibilă determinare de duritate cu toate cele trei metode, se vor trece valorile corespunzătoare din tabelele comparative.

Fig.4 Aparat pentru determinarea durităţii prin metodele: Brinell şi Vickers

Page 15: Lucrari Lab a4

16 TRATAMENTE TERMICE

Tabelul 5. Rezultatele determinărilor Nr. crt. Material Tratamentul

termic [HB] [HRC] [HRB] [HV] Concluzii

1 2

2

6. Întrebări de control 1) Definiţia durităţii; 2) Care este principiul metodei Brinell şi cum se notează duritatea? 3) Care este principiul metodei Rockwell şi cum se notează duritatea? 4) Care este principiul metodei Vickers şi cum se notează duritatea?

Page 16: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 17

Lucrarea nr.3

IDENTIFICAREA OPERATIVĂ A MĂRCII OŢELURILOR

1. Scopul lucrări Lucrarea are drept scop cunoaşterea şi executarea practică, de către

studenţi, a metodelor de identificare operativă a mărcii oţelurilor. Pentru confecţionarea diferitelor semifabricate, scule, piese, este strict necesară cunoaşterea mărcii oţelurilor în vederea prelucrărilor mecanice şi a aplicării tehnologiei de tratament termic. În întreprinderile industriale, de obicei, barele de oţel sunt marcate frontal cu ajutorul codului de culori, astfel că după utilizarea lor parţială, rămân porţiuni din aceste bare care nu vor mai fi marcate. Utilizarea ulterioară a acestora, necesită cunoaşterea mărcii otelului respectiv. În acest scop se folosesc unele metode operative pentru identificare.

2. Consideraţii generale Cunoaşterea precisă a unui anumit tip de oţel, este foarte importantă în

stabilirea tratamentului termic care trebuie aplicat. Metoda cea mai precisă pentru determinarea mărcii oţelului este analiza

chimică. Această metodă are dezavantajul că durează foarte mult. Metodele fizico-chimice (fotometrice, spectrofotometrice, poten-

ţiometrice, polarografice) permit reducerea substanţială a timpilor de analiză, datorită aparaturii utilizate.

În ultimul timp, metodele pur fizice tind să înlocuiască celelalte metode; ele au dezavantajul că identificarea calitativă şi cantitativă a elementelor de aliere se face aproximativ. Acest lucru este compensat de numărul relativ restrâns de mărci de oţeluri utilizat într-o anumită întreprindere. De asemenea metodele fizice sînt foarte operative.

La secţiile de tratamente termice, cele mai utilizate metode de control operativ sunt: analiza spectrală ,metoda magnetului şi a unei soluţii de sulfat de cupru, proba de scântei.

a) Analiza spectrală: după încălzirea locală, cu un arc electric, a unui oţel, atomii sub formă de vapori, trec într-o stare excitată, adică trec pe orbite superioare primind energia de excitaţie. La întoarcerea spontană pe orbitele normale, ei emit energia de excitaţie sub formă de radiaţie electromagnetică cu lungimi de undă într-un anumit domeniu, ceea ce formează spectru de emisie care, este caracteristic fiecărui element în parte.

Această metodă presupune existenţa unui aparat numit spectroscop care permite determinarea lungimilor de undă ale radiaţiilor emise de oţelul respectiv, sub acţiunea arcului electric. Tabelar se determină elementul respectiv. Indicarea elementelor de aliere durează aproximativ două minute.

b) Metoda magnetului şi a unei soluţii de sulfat de cupru. Prin încercarea oţelului cu un magnet, ne dăm seama dacă oţelul este feromagnetic sau paramagnetic. Oţelurile, care nu sînt atrase de magnet (paramagnetice), sînt oţelurile care la temperatura ambiantă au structură austenitică. În ţara noastră oţelurile austenitice sînt următoarele: 10TiNiCr180; 12NiCr180;

Page 17: Lucrari Lab a4

18 TRATAMENTE TERMICE

10TiMoNiCr175; MnNiCr180; toate cuprinse în STAS 3583-80. O caracteristică, a acestor oţeluri, este că, răcite în apă de la temperaturi mai mari de 900C°, ele se înmoaie (160-220HB). Încercarea cu sulfat de cupru permite separarea oţelurilor anticorozive (inoxiodabile). În acest scop se prepară o soluţie de sulfat de cupru 10% (25g sulfat de cupru calcinat dizolvat în 250cm³ de apă). Piesele de încercat se curăţă cu hârtie abrazivă (se pilesc sau se polizează) pe o suprafaţă mică 1-2cm², pe care se picură puţină soluţie de sulfat de cupru 10%. Dacă oţelul nu este inoxidabil, apare o pată arămie-roşiatică, iar dacă este inoxidabil, suprafaţa rămâne curată.

Cu ajutorul acestor două metode oţelurile pot fi separate în grupele din tabelul 1.

Tabelul 1. Grupe de oţeluri

Încercare cu Nr.crt.

Grupa oţelului Magnetul Sulfat de cupru

1. Oţel anticorosiv sau refractar aliat cu Cr şi Ni Paramagnetic Nu apare pata

2. Oţel anticorosiv sau refractar aliat cu Cr Feromagnetic Nu apare pata

3. Oţel bogat aliat cu Cr Feromagnetic Pata apare cu

întârziere

4. Oţel austenitic manga-nos cu peste 12% Mn Paramagnetic Pata apare înainte de

2 secunde

5. Celelalte oţeluri (cca. 180 din cele standardizate în ţara noastră)

Feromagnetic Pata apare imediat (înainte de 2 secunde)

c) Metoda scânteilor. Această metodă se bazează pe compararea

formei şi aspectului fasciculelor de scântei desprinse la polizarea piesei din oţelul necunoscut (compoziţie chimică) cu cele ale unor bare etalon a căror compoziţie este bine determinată.

Fig.1 Caracteristicile scânteilor desprinse la polizarea piesei din oţel; raze: 1- întrerupte, 2- cu ramificaţii, 3- cu bifurcare, 4- cu explozii, 5- cu capătul în descompunere, 6- cu capătul în prelungire

a) b) c)

Page 18: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 19

Fascicolul luminos ce se observă la o astfel de încercare diferă de la o grupă de oţeluri la alta, în funcţie de:

-culoarea razelor (roşie, roşie deschisă , albă-gălbuie); -exploziile (sub formă de suliţe, lănci, măciuci, picături); -lungimea şi unghiul fasciculului; -densitatea scânteilor; În figura 1a), se prezintă aspectul schematic al razelor scânteilor în timpul

polizării, iar în figura 1b), se arată formele caracteristice ale exploziilor în mănunchiul de scântei.

În figura 1c) sunt prezentate particularităţile elementelor de aliere la descompunerea scânteii.

Elementele de aliere din oţel influenţează în mod diferit aspectul şi forma scânteilor: unele pot fi observate şi la cantităţi mici, în timp ce altele nu se pot observa numai la cantităţi mari. Elementele de aliere cu temperaturi de topire ridicate, împiedică arderea carbonului. În acest caz scânteile au culoarea roşie închis, iar în loc de linie continuă se observă o linie întreruptă.

Carbonul: -oţelurile nealiate sau slab aliate cu carbon de până la 0,25% dau scântei

slabe, cu mănunchiul lung şi luminozitate clară, exploziile sînt rare, au formă de suliţe, uneori de smoc, se formează mai multe în vârfuri şi mai rar pe raze.

-oţelurile cu 0,25-0,6 %C dau un mănunchi de scântei şi luminos cu explozii în formă de suliţe , lănci şi smocuri la capetele razelor sau la bifurcări de raze.

-oţelurile nealiate şi slab aliate cu peste 0,6% C (oţeluri de scule ) scânteiază foarte puternic formând un mănunchi clar şi luminos cu caracter mai pronunţat decât în cazul precedent.

Deci odată cu creşterea conţinutului de carbon, exploziile devin mai puternice şi mai intense.

Manganul: se poate cunoaşte la un conţinut de peste 0,7% Mn; scânteile sînt mari şi strălucitoare. La oţelurile cu peste 0,8% Mn se pot recunoaşte clar ramificaţiile caracteristice în formă de buchet, foarte deschise la culoare. Numărul ramificaţiilor este mare.

Siliciul: se poate identifica la oţelurile cu peste 0,5% Si şi se observă o îngroşare incandescentă albă-argintie care, apare înainte de explozia carbonului.

În ansamblu, siliciul reduce mult scânteierea, iar fasciculul este format din mai multe linii.

Cromul: peste 1,3% reduce oxidarea aşchiilor incandescente, scânteile se reduc în lungime şi se produc ramificaţii fine.

La peste 1,5% Cr scânteile devin mai scurte şi de culoare roşie-gălbuie până la portocaliu.

Nichelul: influenţează puţin aspectul scânteilor. La peste 1,5% Ni după explozie apare o îngroşare albă luminoasă ( argintie ).

La o apăsare puternică pe piatra de polizor, nichelul dă o scânteie roşie spre cafeniu.

Wolframul: spotul de scântei este mai lung, întrerupe razele, dă o culoare roşie razelor iar exploziile au formă de măciucă. La oţelurile cu 18% W ( Rp3 ), se produc scântei puţine, întrerupte şi de culoare închisă.

Molibdenul: se poate recunoaşte la peste 0,5% Mo. Prezintă la sfârşitul razei o virgulă descendentă de culoare mai roşiatică.

Page 19: Lucrari Lab a4

20 TRATAMENTE TERMICE

Vanadiul: are o acţiune asemănătoare cu a cromului. Pentru executarea practică a probei cu scântei se respecta următoarele

condiţii: - proba etalon să aibă aceeaşi origine cu a produsului. - forţa de apăsare a probei pe polizor să se păstreze constantă pe cît posibil şi egală cu forţa care la un oţel carbon cu 0,2% C ar produce o lungime a scânteilor de 500 mm. - observarea scânteii se va face în fiecare din cele trei raze notându-se următoarele caracteristici: 1.- linia de flux ( culoare, strălucire, număr, lungime);

2.- deschiderile bruşte ale scânteii ( culoare, număr, formă, mărime); 3.- rezistenţa la polizare simţită de mână. - piatra polizorului să aibă o granulaţie şi o duritate medie, viteza periferică de 20-30 m/s, (1200 -1500 rot / min); piatra să fie curată; - camera în care se execută probele cu scântei nu trebuie să fie prea luminoasă; - epruvetele de încercat să nu fie decarburate sau carburate.

3. Materiale, aparatură, utilaje

1. Se va confecţiona un set de etaloane cu toate clasele de oţeluri folosite: ø (26 ÷ 30)x (75 ÷ 100) mm. Pe etalon se va marca calitatea oţelului : OLC 15; OLC 37; OLC 45; OLC 60; OSC 8; OSC 13; 18MnCr10; 21MoMnCr12; 13CrNi30; 35MnSi12; 40Cr10; 41MoCr11; 38MoCrAl09; 56Si17A; 51VCr12A; 20Cr130; 10TiNiCr180; MoCrNi15; Cr120; VCrW85; Rp3; Rp5. 2. Se vor confecţiona un număr egal de probe cu cel al etaloanelor din oţelurile de mai sus, pe care nu se va marca calitatea oţelului, fiind notate cu 1…n. 3. Polizor cu o turaţie de cca. 1200 – 1500 rot / min; 4. Soluţie de CuSO4 10% ; pipetă; hârtie de filtru; 5. Magnet.

4. Desfăşurarea lucrării Se vor examina succesiv etaloanele la probele: magnet, sulfat de cupru şi scânteie. Se vor face precizări legate de influenţa elementelor de aliere. Fiecare student primeşte spre identificare 2…3 probe necunoscute. Rezultatele se trec într-un tabel de forma:

Tabelul 2. Rezultatele determinărilor

Proba cu: Marcaj pe probă Magnet Scânteie Sulfat de

cupru

Marca oţelului

Pentru a obţine rezultate bune la proba de scânteie, este necesar să se îndeplinească următoarele condiţii:

Page 20: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 21

- utilizarea unor etaloane garantate (bare etalon de comparaţie) dintr-o trusă special întocmită. Pot fi utilizate şi capete de bară, marcate de întreprinderea producătoare; piesa să nu fie decarburată sau cementată la suprafaţă, acestea putând da erori în apreciere. La o piesă cementată, stratul superficial conţine 0,8 1,0 %C, caracterul scânteilor va corespunde oţelurilor cu conţinut ridicat de carbon; - piatra de polizor să aibă o granulaţie şi o duritate medie. Viteza periferică să fie de 20-30 m/s (turaţia 1200-1500 rot/min). Piatra de polizor să fie perfect circulară şi să nu aibă altă întrebuinţare. Se va urmări ca ea să fie curată să nu rămână de la polizările anterioare bucăţi de metal între spaţiile intergranulare deoarece acestea ar schimba aspectul scânteilor. - etalonul şi piesa de cercetat să fie apăsate pe piatra de polizor cu aceeaşi forţă şi dacă este posibil în acelaşi timp; piesa de cercetat şi etalonul de comparaţie să fie în aceeaşi stare (naturală, recoaptă sau călită); - camera în care se fac încercările, trebuie să fie slab luminată, pentru a se putea distinge şi aprecia clar forma şi culoarea fasciculului de scântei. Lucrarea practică urmăreşte două aspecte: a) influenţa tratamentului termic asupra aspectului fasciculului de scântei pentru aceeaşi marcă de oţel tratată diferit; b) influenţa compoziţiei chimice asupra imaginii scânteilor. Se vor încerca două seturi de probe etalon, unul din oţeluri nealiate, cu diferite conţinuturi de carbon (şi supuse la acelaşi fel de tratament termic) şi altul de oţeluri aliate de compoziţii diferite. Pe lângă această probă de scânteie, studenţii vor face identificarea oţelurilor şi prin celelalte metode descrise mai sus, iar pe baza rezultatelor obţinute la fiecare metodă se va stabili calitatea oţelului (marca) şi compoziţia chimică. 5. Interpretarea rezultatelor - se va urmări modul de influenţă, asupra scânteilor, a elementelor de aliere şi a cantităţii acestora în oţeluri.

6. Întrebări de control

1) Exemple de mărci de oteluri şi simbolizare; 2) Care este principiul metodei magnetului şi a soluţiei de sulfat de cupru? 3) Care este principiul metodei scânteilor?

Page 21: Lucrari Lab a4

22 TRATAMENTE TERMICE

Lucrarea nr. 4

DETERMINAREA CANTITĂŢII DE CĂLDURĂ DEBITATĂ DE UN C UPTOR ELECTRIC

1. Scopul lucrării Scopul acestei lucrări este cunoaştere evaluării capacităţii de încălzire a

unui cuptor electric în vederea aprecierii cantităţii de piese ce poate fi încălzită într-un anumit timp.

3. Consideraţii teoretice

În vederea realizării tratamentelor termice, piesele trebuiesc încălzite la

anumite temperaturi, un anumit timp. Obişnuit, în practică (mai ales la producţia de serie) se în încălzesc cuptoarele la temperatura prescrisă şi se termostatează, iar apoi se introduc piesele în cuptor şi se menţin timpul prescris. Pentru ca piesele supuse încălzirii să obţină temperatura impusă în timpul respectiv, este necesar ca instalaţia (cuptorul) să furnizeze o cantitate de căldură corespunzătoare. Cunoscând cuptorul şi energia electrică absorbită de la reţea, se poate determina cantitatea de căldură debitată de cuptor, într-un anumit timp. Deoarece din timpul total de încălzire, cuptorul este cuplat la reţea cu intermitenţă numai un anumit timp, în calcule se va tine seama de acest fapt. Dacă se notează: t1 – timpul cât cuptorul este cuplat la reţea (absoarbe energie), în s ; t2 – timpul de pauză al cuptorului (decuplat de la reţea), în s ; t0= t1+ t2 – timpul total, în care cuptorul cedează căldura piesei , în s ; U- tensiunea curentului, citită la voltmetrul cuptorului, în V ; I- intensitatea curentului, citită la ampermetrul cuptorului, în A; P- puterea , în W. Expresia energiei electrice absorbite de la reţea în timpul t1 va fi : ∑⋅⋅= itIUE 1 [ J] (1) Pe durata unei ore se poate determina t1=∑ it1 , fie prin cronometrarea

timpului t1i în decurs de o oră, fie prin cronometrarea timpilor: t1i, t2i într-un interval de timp mai mic de o oră, când t0i=t1i+t2i, utilizând relaţia:

...ttt

....)ttt(t i +++

+++=∑

030201

1312111

3600 [s] (2)

Page 22: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 23

In acest caz, energia absorbită de la reţea în timpul t1, cât cuptorul este cuplat la reţea în decurs de o oră, se va determina cu relaţia:

...ttt

...)ttt(IUE

++++++⋅⋅⋅

=030201

1312113600 [J] (3)

Energia dată de relaţia (3), absorbită de cuptor, sub formă de căldură, poate fi raportată la durata de o oră, astfel:

1000030201

131211

⋅++++++⋅⋅

=...)ttt(

...)ttt(IUEc [kWh] (4)

Ştiind că un 1kWh = 860 kcal , se poate determina cantitatea de căldură debitată de cuptorul electric în timp de o oră, ţinând seama de randamentul cuptorului: cc EQ ⋅⋅η= 860 [kcal/h] (5) Pentru a vedea dacă această cantitate de căldură este suficientă pentru încălzirea piesei în timpul cerut (în exemplul luat , o oră) de la temperatura T1 la temperatura T2, se scrie ecuaţia: )TT(cmQ pp 12 −⋅= [kcal] (6) Unde: Qp este cantitatea de căldură necesară încălzirii piesei, în kcal; cp- căldura specifică a materialului piesei, în kcal/kg°C; m- masa piesei, în kg. Se compară cantitatea de căldură, necesară încălzirii piesei timp de o oră, Qp, cu cea debitată de cuptor timp de o oră, Qc. Dacă cea din urmă este mai mare, tratamentul termic (încălzirea piesei) se poate realiza, asigurându-se calitatea şi productivitatea cerută. Pentru Qp =Qc , se poate calcula cantitatea maximă de piese (o şarjă), care pot fi încălzită de la temperatura T1 la temperatura T2 :

)TT(c

Qm

p

cmax

12 −= [kg] (6)

Pentru timpi de încălzire a piesei, diferiţi de o oră, se poate calcula cantitatea de căldură corespunzătoare, debitată de cuptor, printr-o regulă de trei simplă.

4. Materiale, aparatura si utilaje

Este necesar un cuptor electric (cu rezistenţe ) care este prevăzut cu voltmetru şi ampermetru, un cronometru, calculator de buzunar.

Page 23: Lucrari Lab a4

24 TRATAMENTE TERMICE

4. Desfăşurarea lucrării

În cadrul lucrării se vor determina pe cale experimentală , care este energia electrică absorbită de un cuptor electric, care este termostatat la o anumită temperatură şi care trebuie să încălzească o piesă într- un anumit timp. În acest scop, se măsoară curentul I şi tensiunea U a rezistenţei cuptorului şi se cronometrează timpii t1i şi t2i. Valorile obţinute se trec în tabelul de mai jos şi se fac calculele cerute: t0i, Qc, mmax .

Nr.

citirii t1i t2i t0i U

[V] I

[A] Qc

[kcal/h] Qp

[kcal/h] mmax [kg]

1.

2.

3. . .

5. Interpretarea rezultatelor Se va calcula cantitatea de căldură debitată de cuptorul electric timp de o

oră şi cantitatea de căldură necesară unei anumite piese pentru o încălzire de la o anumită temperatură t1 la o temperatură t2 . Se vor compara cele două cantităţi de căldură şi se vor trage concluziile care rezultă. De asemenea se va calcula cantitatea maximă de piese ce poate fi încălzită între cele două temperaturi.

6. Întrebări de control

1) Dacă se cunoaşte cantitatea de căldură debitată de un cuptor electric,

timp de o oră, care este cantitatea de căldură debitată de acel cuptor, timp de t minute?

2) Care este condiţia ca o anumită piesă să poată fi încălzită cu un cuptor electric în timpul prescris?

3) Care este cantitatea maximă de piese ce pot fi încălzite de un cuptor electric între două temperaturi?

Page 24: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 25

Lucrarea nr. 5

DETERMINAREA TEMPERATURII OPTIME DE AUSTENITIZARE ŞI A

VITEZEI OPTIME DE RĂCIRE A OŢELURILOR 1. Scopul lucrării. Lucrarea urmăreşte aprofundarea, de către studenţi, influenţei

principalilor parametri ai călirii unui oţel (temperatură, viteză de răcire) asupra rezultatelor călirii (creşterea durităţii), precum şi a determinării experimentale a acestor parametri.

2. Consideraţii teoretice

Călirea oţelurilor este un tratament termofizic, care constă într-o încălzire, în domeniul austenitic (deasupra punctelor critice Ac1 şi Ac3), o menţinere şi o răcire, cu viteză mare de răcire. Structura obţinută (martensita, bainita) este o structură înafară de echilibru şi se caracterizează printr-o duritate ridicată. Ca urmare călirea oţelurilor se aplică cu scopul de a le conferi proprietăţi noi: duritate ridicată, rezistenţă la rupere mai mare.

Principalii parametri care determină călirea sunt: a) Parametrii încălzirii: - Ti - temperatura de încălzire; - ti - durata de încălzire. Aceşti parametri se stabilesc ţinând cont de următoarele condiţii:

formarea unei austenite cu un grad cât mai ridicat de omogenitate chimicã şi o granulaţie cât mai fină; prevenirea sau diminuarea deformării permanente; prevenirea fisurării; prevenirea decarburării si oxidării.

a.1) Temperatura de încălzire - se mai numeşte şi temperatură de austenitizare având în vedere că ea corespunde formării austenitei.

Temperatura de austenitizare depinde de punctele critice Ac1 si Ac3 ale oţelului ce urmează a fi călit, astfel pentru:

- oţeluri hipoeutectoide (oţeluri carbon şi aliate pentru îmbunătăţiri): Tf = Ac3+(30÷ 50)°C. (5.1) - oţeluri hipereutectoide (piese şi scule din oţeluri carbon şi aliate): Tf= Ac1+(20÷ 40)°C. (5.2) - oţeluri înalt aliate din clasa ledeburiticã, exemplu: Cr120, Rp1, Rp2,

Rp3, Rp5, Rp9, Rp10. La aceste oţeluri structura masei de bază, după turnare, este formată dintr-o reţea de ledeburită şi carburi pe un fond perlitic sau perlito- feritic. Această structură fragilizează materialul şi face imposibilă utilizarea lui în această stare. Pentru fărâmiţarea şi dispersia reţelei de ledeburită, se recurge la

Page 25: Lucrari Lab a4

26 TRATAMENTE TERMICE

deformări plastice la cald (operaţii de întindere şi refulare alternative). Apoi oţelul se supune unei recoaceri de înmuiere, în urma căreia, structura este alcătuită din perlită globulară care uşurează prelucrarea prin aşchiere. În masa de bază se află particule fine de cementită secundară (CeII) şi cristale de carburi de fier şi de elemente de aliere (W, Mo, Cv, V).

Prin încălziri în vederea călirii se urmăreşte dizolvarea unei părţi a carburilor, pentru a asigura un anumit grad de aliere a austenitei cu C şi elementele de aliere. Astfel, se asigură o călibilitate ridicată, o duritate mare şi mai ales o stabilitate mare a martensitei la 600 °C. Deoarece carburile sînt stabile din punct de vedere termic, pentru dizolvarea lor, sunt necesare temperaturi ridicate care, se stabilesc prin determinări experimentale.

Practic temperatura de austenitizare se determinã astfel: - pentru aliajele standardizate, în tabele, este indicat intervalul

recomandat al temperaturilor de austenitizare ; - când nu există standard referitor la aliajul respectiv, se poate folosi

literatura de specialitate: diagrame de echilibru şi înafară de echilibru, diagrame T.T.T., diagrame C.C.T., etc.

- experimental prin diferite încercări. a.2) Durata de încălzire - reprezintă timpul necesar atingerii

temperaturii finale de către toate punctele suprafeţei piesei. Ea se poate determina prin două metode:

- metoda empiricã - care foloseşte formule deduse experimental şi sunt uşor de utilizat. Precizia acestei metode este satisfăcătoare în anumite condiţii.

- metoda analiticã - se bazează pe legile transmiterii căldurii, care conduc la sisteme de ecuaţii diferenţiale complicate.

b) Parametrii menţinerii: durata menţinerii (tm) este formată din: durata de timp necesară egalizării temperaturii pe secţiunea piesei şi durata necesară terminării transfomărilor structurale prevăzute:

t m = t eg + t tr (5.3) unde: teg este durata de egalizare a temperaturii; ttr - durata necesarã transformărilor structurale. Pentru calculul duratei de menţinere se utilizează formule date

tabelar. c) Parametrii răcirii: - viteza de răcire (vr [°C/s]); Viteza de răcire (vr) este determinată de următorii factori: natura mediului

de răcire, temperatura mediului de răcire, viteza relativă piesă-mediu de răcire. Aceşti factori se stabilesc ţinând cont de următoarele cerinţe şi caracteristici:

- realizarea unei structuri de călire cu o anumitã proporţie de M: 99; 90; 50% pe toată secţiunea piesei sau pe o parte a ei;

- prevenirea fisurării; - diminuarea deformaţiilor; - forma şi dimensiunile piesei, care determină distribuţia tensiunilor

interne; - călibilitatea materialului piesei;

Page 26: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 27

- capacitatea de răcire a mediului. Răcirea unei piese din domeniul austenitic, în vederea călirii, se va

face astfel încât viteza de răcire să fier mai mare decât viteza critică de călire dată de curbele T.T.T. sau C.C.T ale oţelului respectiv.

3. Materiale, aparatură si utilaje

1) Se confecţionează şi se numerotează, un număr de 10 epruvete

identice ca formă şi mărime, din oţelul ai cărui parametri dorim să-i determinăm; 2) Cuptor electric de încălzire, Tmax = 1200 °C; 3) Medii de răcire: apă , ulei, aer pe placă metalică, aer pe placă de

azbest; 4) Hârtie abrazivă cu o granulaţie fină; 5) Aparat Rockwell pentru măsurarea durităţii. 4. Desfăşurarea lucrării

În funcţie de marca oţelului se va stabili intervalul de temperaturi pentru

austenitizare, recomandat. Pentru aceasta este necesară cunoaşterea punctelor critice Ac1 respectiv Ac3 ale oţelului respectiv. Ele se pot lua din tabele sau se pot calcula cu relaţiile:

Ac1 = 727 - 14(Mn+Ni) + 22(Si+Cr) (5.4) Ac3 = 854 - 180C - 14Mn - 18Ni + 45Si + 1,7Cr (5.5) Formulele sînt valabile pentru: C= (0,3÷0,6)%; Mn ≤ 2%; Si ≤ 1%; Ni ≤ 3,5

%; Cr ≤ 1,5 %; Mo ≤ 0,5 %. Compoziţia chimică a oţelurilor este indicată în STAS 880-66; 791-66. Pentru determinarea temperaturii optime de austenitizare, primele cinci

epruvete se vor încălzi la temperaturi diferite, care vor traversa intervalul de temperaturi de austenitizare recomandat pentru otelul respectiv.

Timpul de menţinere va fi acelaşi pentru toate epruvetele (1 minut pentru fiecare mm din diametru), iar răcirea se va face în acelaşi mediu de răcire (apă, ulei).

După răcire epruvetele se şterg cu bumbac, se şlefuiesc pe partea opusă celei numerotate şi li se măsoară duritatea.

Rezultatele se trec în tabelul nr.1. Duritatea maximă obţinuta, cu condiţia absenţei fisurilor epruvetei, ne va indica temperatura optimă de austenitizare. Pentru determinarea vitezei optime de răcire, se vor încălzi epruvetele 6…10 la temperatura optimă de austenitizare şi se menţine aceiaşi durată. Aceste epruvete vor fi răcite cu viteze diferite: în apă, în ulei, pe placă metalică, pe placă de azbest, în apă cu sare 10 %. Se măsoară duritatea şi rezultatele se trec în tabelul 2. Duritatea maximă, în absenţa fisurilor epruvetei, indică viteza optimă de răcire.

Page 27: Lucrari Lab a4

28 TRATAMENTE TERMICE

5.) Interpretarea rezultatelor Tabel 1

Nr. probei

Temp. de încălzire

[°C]

Durata de menţinere

[min] Mediul de

răcire

Duritatea [HRC]

Observaţii

1 2 .

Tabel 2.

Nr. probei

Temp. de încălzire

[°C]

Durata de menţinere

[min] Mediul de

răcire

Duritatea [HRC]

Observaţii

1 2 .

Pe baza datelor din tabele, se vor construi curbele de variaţie a durităţi:

HRC= f(T); HRC= f(vr). Se determină temperatura optimă de austenitizare şi viteza optimă de răcire pentru marca respectivă de oţel.

6. Întrebări de control 1) Care este definiţia călirii otelurilor? 2) Care sunt principalii parametri tehnologici ai călirii şi cum se determină

ei? 3) Care este desfăşurarea lucrării?

Page 28: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 29

Lucrarea nr. 6

DETERMINAREA CĂLIBILITĂŢII OŢELURILOR PRIN METODA RĂCIRII FRONTALE

1. Scopul lucrării

Scopul lucrării este cunoaşterea şi realizarea practică a determinării călibilităţii unui oţel, prin metoda răcirii frontale (metoda Jominy) (SR ISO 642-02, PS-03-F-15) .

2. Consideraţii teoretice Călibilitatea este proprietatea tehnologică a unui oţel, de a se căli pe o

anumită adâncime. Adâncimea de pătrundere a călirii, în interiorul piesei, se măsoară de la suprafaţa răcită, până la zona cu structură semimartensitică ( 50% martensită + 50% alte structuri ).

La răcirea unei piese cilindrice din oţel, în vederea călirii, viteza de răcire variază pe secţiune fiind maximă la suprafaţă şi minimă la miez (figura 1a)).

Un oţel se caracterizează printr-o viteză critică inferioară de răcire, de la care în structură, începe să apară martensita şi o viteză critică superioară de răcire, de la care apare numai martensita. Această viteză critică este determinată de poziţia curbelor CCT a oţelului respectiv: figura1b).

Ca urmare, se observă o dependenţă puternică a adâncimii călite de

viteza de răcire. Viteza de răcire care corespunde zonei semimartensitice, se va nota: V50M. Cu cât această viteza este mai mare, cu atât adâncimea călită este mai mică şi invers. Deci, un oţel se va căli pe o adâncime a cărei puncte se vor răci cu o viteză mai mare sau egală cu viteza semimartensitică.

Călibilitatea depinde de următorii factori: a) Compoziţia chimică a oţelului : creşterea conţinutului de carbon duce

la creşterea călibilităţii pentru oţelurile hipoeutectoide, pentru oţelurile hipereutectoide influenţa conţinutului de carbon asupra călibilităţii depinde de temperatura de încălzire.

Fig. 1 Variaţia vitezei de răcire pe secţiunea piesei (a) şi evidenţierea vitezei critice superioare (b)

Page 29: Lucrari Lab a4

30 TRATAMENTE TERMICE

Elementele de aliere în general, cu excepţia Co, micşorează viteza critică de călire şi măresc corespunzător călibilitatea. Elementele de aliere care formează carburi stabile (V; Ti; Nb) au influenţe diferite în funcţie de temperatura de încălzire.

b) Mărimea grăuntelui real: cu creşterea punctajului granulaţiei, creşte viteza critică de călire;

c) Caracteristicile termofizice ale oţelului : conductibilitate termică, căldură specifică, densitate, difuzivitate termică;

d) Felul şi gradul de dispersie a fazelor nedizolvate la austenilizare; e) Procesele tehnologice de elaborare, deformarea plastică şi tratament

termic; f) Forma şi dimensiunile piesei ; g) Tehnologia călirii: temperatura şi durata de încălzire, capacitatea de

răcire a mediului.

Tabelul 1 Duritatea zonei semimartensitice Duritatea HRC a zonei semimartensitice Conţinutul de

carbon al oţelului % Oţeluri carbon Oţeluri aliate 0,08…0,15 - 27…30 0,16…0,20 29…31 31…34 0,21…0,25 32…34 35…38 0,26…0,30 35…37 39…41 0.31…0,35 38…40 42…44 0,36…0,40 41…43 45…47 0,41…0,45 44…45 48…49 0,46…0,50 46…47 50…51 0,51…0,55 48…49 52…53 0,56…0,60 50…51 54…55 0,61…0,70 52…55 56…58

Stabilirea experimentală a zonei semimartensitice este dificilă fiind

necesare observaţii microscopice. Din acest motiv, practic adâncimea călirii se determină prin măsurători de duritate cunoscându-se dependenţa durităţii zonei semimartensitice de conţinutul în carbon: tabelul 1.

Călibilitatea unui oţel se poate determina prin metoda răcirii frontale (metoda Jominy), astfel: se ia o epruvetă cilindrică din oţelul respectiv, se încălzeşte la temperatura de călire, un timp stabilit. Apoi se realizează, în anumite condiţii stabilite, răcirea frontală cu apă, a uneia din capetele epruvetei şi se măsoară duritatea pe generatoare. Valorile durităţii, astfel determinate, reprezentate grafic în funcţie de distanţa de la capătul răcit, dau curba de călibilitate a oţelului respectiv. Această metodă nu se aplică oţelurilor cu călibilitate foarte redusă sau acelor ce se călesc în aer.

3. Materiale, aparatură şi utilaje 3.1 Forma şi mărimea epruvetei este arătată în fig.2a) prelevare ei se

face conform stas 7324-75. Partea frontală care vine în contact cu apa (Ø25) de

Page 30: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 31

răcire va fi şlefuită la rugozitatea Ra=5 (stas 5730-75). Pe partea opusă epruveta va conţine numărul şarjei de oţel din care a fost prelevată.

3.2 Instalaţia de răcire se compune din (figura 2b)) : suportul 2 de fixare şi centrare a epruvetei 1, faţă de conducta de apă 7, care este prevăzută cu un robinet 8, cu deschidere rapidă.

Instalaţia de răcire trebuie să asigure un jet de apă vertical, care trebuie să atingă, în curgere liberă, înălţimea de 65±5mm, având diametrul de 12,5mm.

Pentru realizarea înălţimii jetului de apă, se poate folosi şi un rezervor 3

care se umple permanent de la o conductă de alimentare 5 şi menţine nivelul de apă constant, cu ajutorul unei conducte de preaplin 6. Temperatura apei de răcire va fi (10÷25) °C.

3.3 Pentru încălzirea epruvetei se va utiliza un cuptor care să asigure o

temperatură de până la cca. 1000 °C. 3.4. Pentru măsurarea durităţii se va folosi aparatul Rockwell, prevăzut

cu un dispozitiv de avans. 3.5 Pentru a verifica dacă epruveta nu a fost revenită superficial, se vor

folosi două soluţii: soluţia A (5 părţi HNO3 - densitate 1,42 şi 95 părţi apă, în volume); soluţia B (părţi egale, în volume, de apă şi HCl- densitate 1,1).

3.6 Maşina de rectificat plan, pentru a rectifica epruveta pe două

generatoare opuse în adâncime de 0,5±0,1mm. 4. Desfăşurarea lucrării Se recomandă ca încălzirea epruvetei să se facă în băi de metale topite,

băi de săruri sau prin împachetare epruvetei în aşchii de fontă, pentru evitarea decarburării.

Epruveta se va încălzi uniform până la temperatura de călire a oţelului respectiv, menţinându-se cca. 30 minute la această temperatură. Apoi epruveta se scoate din cuptor, se fixează în dispozitivul de răcire în poziţie verticală şi se

Fig. 2 Epruveta standardizată (a) şi schema de principiu a instalaţiei de răcire frontală (b)

Page 31: Lucrari Lab a4

32 TRATAMENTE TERMICE

deschide rapid robinetul astfel, jetul de apă, care loveşte frontal epruveta, ia forma de ciupercă.

Timpul maxim de la scoaterea epruvetei din cuptor şi începerea răcirii este de 5 sec. Durata răcirii va fi de minim 10 minute, după care epruveta se poate răci complet în apă.

După călirea frontală, pe partea cilindrică a epruvetei, se şlefuiesc în lungul a două generatoare opuse, două suprafeţe plane, la adâncimea de 0,5±0,1mm. Şlefuirea va fi însoţită de răcire intensă pentru a evita revenirea oţelului.

Pentru punerea în evidenţă a unei eventuale reveniri, epruveta se atacă cu soluţiile A şi B de-a lungul suprafeţelor şlefuite.

Se spală epruveta cu apă caldă şi se introduce în soluţia A menţinându-se până devine neagră; se spală apoi cu apă şi se introduce în soluţia B în care se menţine 2…3 sec. Se spală din nou cu apă caldă şi se usucă în aer. Prezenţa unor pete întunecate pe suprafeţele şlefuite arată că local a avut loc o revenire a materialului. În acest caz se va prelucra o nouă pereche de suprafeţe plane.

Duritatea epruvetei, pe cele două feţe şlefuite, se determină cu metoda Rockwell, cu o sarcină de 1470 N sau prin metoda Vickers cu o sarcină de 294 N.

Duritatea se măsoară începând de la capătul răcit, din 1,5 în 1,5 mm până la distanţa corespunzătoare zonei semimartensitice, iar apoi din 3 în 3 mm până la o distanţă la care duritatea nu mai variază.

Cu valorile medii ale durităţii de pe cele două feţe şlefuite, în funcţie de distanţa de la capătul răcit al epruvetei, se construieşte curba de călibilitate a şarjei respective. Cu ajutorul curbelor de călibilitate a mai multor şarje dintr-o anumită marcă de oţel, se construieşte banda de călibilitate reprezentând domeniul situat între curbele de călibilitate extreme.

5. Interpretarea rezultatelor

Călibilitatea unei mărci de oţel se caracterizează prin banda de

călibilitate. Călibilitatea produselor din marca respectivă se poate exprima prin: -curba de călibilitate; -indicele de călibilitate (Jominy); -diametrul critic Dc; a) Cu ajutorul măsurătorilor efectuate, se va construi curba de călibilitate

pentru şarja respectivă, a unei anumite mărci de oţel. În acest scop în ordonată, se ia 10 mm pentru fiecare 5 HRC sau 50 HV, iar în abscisă, se ia 10 mm pentru distanţa de 5 mm.

b) Indicele de călibilitate se notează cu simbolul Ja/b(c), în care, a este duritatea HRC a zonei semimartensitice a oţelului respectiv (tabelul1); b- distanţa de la capătul răcit, până în punctul în care se măsoară duritatea a; c- duritatea HRC, maximă la capătul răcit.

Exemplu de notare : J47/ 13 (56) pentru oţelul 41CrNi12. c) Diametrul critic Dc se poate determina cunoscând distanţa de la

capătul răcit până la punctul unde se obţine duritatea semimartensitică. În acest scop se foloseşte graficul din figura 3.

Page 32: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 33

Astfel, în cazul oţelului precedent, care are duritatea semimartensitică 47HRC, obţinută la distanţa de 15 mm de capătul răcit, se determină diametrul critic ca fiind 52 mm, la călire în apă şi 35 mm, la călire în ulei.

Rezultatele se vor trece în tabelul de mai jos:

Diametrul critic (Dc)

[mm] Nr.

crt. Sim-bol oţel

Conţi- nutul

de carbon

[%]

Duritatea zonei

semimar-tensitice

[HRC]

Dist. zonei semimartensi-tice de la capătul răcit

[mm]

Duri-tatea maximă la capă-tul răcit [HRC]

Indice-le

Jominy

Ja/b(c) Apă Ulei

1

2

.

6. Întrebări de control

Ce este călibilitatea unui oţel?

1) Care este metoda standardizată de determinare a călibilităţii şi care este principiul metodei?

2) Prin ce se exprimă călibilitatea şi cum se notează?

Fig. 3 Determinarea diametrului critic Dc

Page 33: Lucrari Lab a4

34 TRATAMENTE TERMICE

Lucrarea nr.7

PROCEDEE DE CĂLIRE PĂTRUNSÃ 1. Scopul lucrării

Lucrarea are ca scop deprinderea practică a studenţilor cu procedeele de

călire pătrunsă, care urmăresc obţinerea unei căliri optime (duritate cât mai mare posibil, asociată cu tensiuni interne şi deformaţii minime).

2. Consideraţii teoretice

După cum se ştie, călirea este un tratament termic utilizat pentru

obţinerea unor caracteristici mecanice îmbunătăţite ale oţelurilor: duritate şi rezistenţă la rupere ridicată. Pe de altă parte o dată cu călirea scade tenacitatea materialului şi creşte valoarea tensiunilor interne. Rezultatele de mai sus sunt de obicei antagoniste, din care cauză, se vorbeşte de călirea optimă a unui produs.

Cu ocazia călirii, în funcţie te tipul oţelului, pot apărea următoarele neajunsuri:

- fisurarea piesei; - deformarea piesei; - austenită reziduală în cantitate prea mare; - modificări de volum ulterior al piesei. Intervalul de temperaturi pe care trebuie să-l parcurgă piesa, la răcire,

pentru a se forma martensita, poate fi descompus în subintervalele: TA - MS ; MS – MF ;

unde: TA este temperatura de austenitizare; MS - temperatura de început de transformare martensitică; MF - temperatura de sfârşit de transformare martensitică; Pentru a se obţine o cantitate maximă de martensită, se recomandă ca

temperatura mediului de răcire (Tm) să fie mai mică decât MF . Pentru a micşora tensiunile interne, cu ocazia călirii şi implicit a diminua

riscul de deformare şi fisurare se recomandă ca: - viteza de răcire să fie maximă în intervalul TA - MS ; - viteza de răcire să fie minimă în intervalul MS - MF . Aplicarea practică a recomandărilor de mai sus, se poate face prin mai

multe procedee de călire pătrunsa, în funcţie de particularităţile piesei. a) Călirea obişnuită : piesa austenitizată se introduce în mediul de răcire,

se agită puternic şi este menţinută până la răcirea ei completã. Principalele dezavantaje ale acestui procedeu sunt: - în intervalul de transformare martensitic, viteza de răcire este mare şi ca

urmare tensiunile termice şi structurale au valori mari, existând riscul deformării sau chiar a fisurării piesei.

Page 34: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 35

- metoda nu poate fi aplicată pieselor cu geometrie complexă şi variaţii mari de grosime de perete, care sunt mai susceptibile la deformare şi fisurare.

b) Călirea în două medii. Acest procedeu de călire urmăreşte evitarea tensiunilor interne, care pot duce la fisurarea şi deformarea piesei.

În acest caz, piesa austenitizată se introduce într-un prim mediu de răcire, care va asigura o viteză de răcire mare, astfel încât să nu fie intersectat cotul perlitic sau cel bainitic. În acest mediu de răcire, piesa este menţinută până la atingerea unei temperaturi imediat superioare punctului de început de transformare martensitică (MS). La atingerea acestei temperaturi piesa este transferată rapid, în al II -lea mediu de răcire, care are o viteză de răcire mai mică, astfel că intervalul de transformare martensitică este parcurs cu o vitezã de răcire mai mică. Acest lucru face ca tensiunile interne să fie mai mici.

Dezavantajul acestei metode este că temperatura, la scoaterea din primul mediu de răcire, se apreciază indirect, prin timpul de menţinere în acest mediu (sînt necesare multe încercări).

c) Călirea în trepte. Acest procedeu urmăreşte să elimine dezavantajul celui de mai sus, astfel că piesa austenitizată se introduce într-un prim mediu care este o baie de ulei sau săruri, a cărei temperaturã Tiz este puţin superioarã lui MS. Durata de menţinere în baie, pentru egalizarea temperaturii, nu trebuie să depăşească perioada de incubaţie la temperatura respectivă. În continuare răcirea se face în aer, făcând ca tensiunile interne să fie minime.

Procedeul se aplicã otelurilor carbon şi slab aliate. d) Călirea izotermă. Din punctul de vedere al modului de realizare,

procedeul seamănă cu călirea în trepte, cu deosebirea că menţinerea în primul mediu de răcire asigură desăvârşirea transformărilor structurale, respectiv formarea unei structuri bainitice. Ulterior piesa este răcită în aer.

Procedeul se poate aplica doar pieselor sub 20 mm grosime, respectiv otelurilor aliate a căror diagramã TTT este deplasatã spre dreapta, permiţând răcirea pieselor până la Tiz fără a intersecta cotul perlitic sau bainitic. Ex: arcuri, oţeluri de rulment, piese de mecanică fină.

Acest procedeu are avantajul că, după călire, tensiunile interne lipsesc şi nu se mai aplică tratament termic de revenire.

e) Călirea la temperaturi joase. Procedeul constă în următoarele: piesa austenitizată este răcită într-un prim mediu care are temperatura mediului ambiant, iar apoi este transferată rapid într-un mediu cu temperaturi negative.

Acest procedeu de călire urmăreşte micşorarea cantităţii de austenitã reziduală la piesele călite, şi se aplicã oţelurilor care au punctul de sfârşit de transformare martensitică sub 0°C ( oţeluri carbon cu peste 0,6 % C şi cea mai mare parte a oţelurilor aliate).

Durata de menţinere la temperaturi negative este de 1÷3 ore, după care se reîncălzesc în aer la temperatura ambiantă.

Ca medii cu temperaturi negative se utilizează: zăpada carbonică cu alcool: -(40÷70)°C; zăpada carbonică cu azot lichid: -(100÷120)°C; aer lichid -173 °C; oxigen lichid -180°C; azot lichid - 200 °C.

După călirea la temperaturi joase, se recomandã o revenire joasă. Domeniile recomandate sunt: stabilizarea dimensională a pieselor din

oţeluri speciale ce au o cantitate mare de austenitã reziduală; durificarea oţelurilor rapide; în general pentru eliminarea austenitei reziduale.

f) Călirea cu autorevenire. Acest procedeu prezintă avantajul obţinerii unei durităţi şi rezilienţe, variabile de-a lungul piesei, din care cauză se aplică de

Page 35: Lucrari Lab a4

36 TRATAMENTE TERMICE

obicei sculelor ce lucrează în condiţii de şoc: dălţi, scule de forjă, etc. Procedeul are două variante: 1) se căleşte numai partea activă a piesei, se scoate apoi piesa din

lichidul de răcire şi se aşteaptă reîncălzirea ei, urmărindu-se culorile de revenire. Când s-a obţinut culoarea deschisã se răceşte întreaga piesă.

2) se căleşte întreaga piesă. Partea inactivă revine la temperaturi mai înalte într-o baie de săruri sau plumb, iar partea activă se încălzeşte pe seama căldurii înmagazinate în corpul piesei. Se răceşte întreaga piesă într-un mediu oarecare.

Dependenta dintre culorile de revenire şi temperatură, este redată în tabelul următor:

Tabelul 6.1

Culoare Temperatura de revenire [°C]

Galben pai 220………240

Portocaliu 240………260

Roşu violet 260………280

Albastru 280………300

3. Materiale, aparatură şi utilaje 1) Epruvete din oţel carbon, oţeluri slab aliate şi bogat aliate; 2) Cuptor electric: Tmax = 1200°C; 3) Baie de săruri; 4) Baie de răcire cu apă; 5) Baie de răcire cu ulei; 6) Aparat pentru măsurarea durităţii Rockwell 4. Desfăşurarea lucrării Se vor numerota epruvetele avute la dispoziţie, identificând marca de oţel

respectivă. În continuare se vor stabili parametrii tehnologici ai operaţiilor de călire care se studiază; se va executa practic călirea epruvetelor prin procedeele de călire studiate; se vor determina proprietăţile; se vor analiza structurile obţinute prin fiecare procedeu de călire.

5. Interpretarea rezultatelor

Rezultatele se vor trece în tabelul următor:

Regim de călire Duritatea [HRC] Nr.

crt. Simbol oţel

Procedeu de călire TA

[°C]tm

[min] Mediu I Mediu II

Iniţia- lă

Fina-lă

Obs.

1

.

Page 36: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 37

Se vor prezenta concluziile referitoare la duritatea obţinută, în funcţie de procedeul de călire.

6. Întrebări de control 1) Ce este călirea pătrunsă? 2) Care sunt procedeele de călire pătrunsă? 3) Care este definiţia procedeelor de călire pătrunsă?

Page 37: Lucrari Lab a4

38 TRATAMENTE TERMICE

Lucrarea nr.8

INFLUENŢA TEMPERATURII ŞI DURATEI DE REVENIRE ASUPRA PROPRIETĂŢILOR OŢELURILOR

1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop cunoaşterea modului în care parametrii regimului de

revenire influenţează proprietăţile otelurilor. 2. Consideraţii teoretice În urma tratamentului termofizic de călire, de obicei, structura rezultatã

este formatã din martensită şi austenitã reziduală şi se caracterizează prin: duritate şi fragilitate mare. Această structură nu asigură decât în anumite cazuri (scule, piese, călite superficial) proprietăţile finale impuse piesei. Pentru o modificare convenabilă a caracteristicilor mecanice, scăderea durităţii şi totodată a rezistenţei la rupere şi a limitei de curgere, dar creşterea caracteristicilor de plasticitate şi tenacitate, se aplică tratamentul termofizic numit revenire.

Revenirea este un tratament termofizic ce se aplică după călire şi constă într-o încălzire la temperaturi sub Ac1, o menţinere suficient de lungă pentru a avea loc transformările structurale şi o răcire, de obicei, în aer liniştit. La baza revenirii stă transformarea martensitei la încălzire.

Revenirea se aplică cu scopul reducerii tensiunilor interne şi creşterea tenacităţii oţelului , implicit se reduce şi duritatea piesei călite. În urma revenirii, structura finală este formată din ferită şi carburi foarte fin dispersate.

În funcţie de transformările care au loc şi de structura rezultată, se disting trei tipuri de reveniri:

- revenirea joasă - corespunde acelor parametri tehnologici, care asigură o structurã compusã din: martensită de revenire, carburi ε şi permite transformarea austenitei reziduale; această revenire se aplică acelor piese unde primează duritatea: oţeluri carbon, oţeluri carbon de scule, oţeluri aliate de scule.

- revenire medie: - corespunde parametrilor tehnologici ce asigură o structurã formată din: martensită de revenire cu troostită de revenire sau numai troostită de revenire; are ca scop eliminarea fragilităţii structurii cu caracter martensitic, păstrând totodată o duritate ridicată; ea se aplică oţelurilor slab aliate, oţelurilor pentru arcuri.

- revenire înaltă: - conduce la obţinerea structurii soorbitice de revenire, caracteristică pieselor ce sînt puternic solicitate dinamic; duritatea scade mult, în schimb rezilienţa atinge valori foarte ridicate.

Tratamentul termofizic complex constând dintr-o călire şi o revenire înaltă se numeşte îmbunătăţire şi este caracteristic oţelurilor cu un conţinut în carbon de : 0,35 - 0,65 % şi care se numesc oţeluri de îmbunătăţire.

Page 38: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 39

În cazul otelurilor carbon, domeniile de temperaturi corespunzătoare celor trei tipuri de reveniri sunt:

- revenire joasă: 100 - 350 °C - revenire medie: 350 - 500 °C - revenire înaltă: 500 - 650 °C Cu creşterea temperaturii şi a duratei de revenire, de obicei duritatea

scade, iar rezilienţa creste. Fac excepţie otelurile care prezintă fenomenul numit fragilitate la revenire. La aceste oteluri, revenite în anumite domenii de temperaturi, se constată o scădere a rezilienţei şi a caracteristicilor de plasticitate care, în ansamblu duc la fragilizarea oţelului. În aceste cazuri răcirea, de la temperatura de revenire, se va face cu viteză mare de răcire, iar după revenire se va face o recoacere de detensionare la limita inferioară a intervalului de fragilitate.

3. Materiale, aparatură şi utilaje 1. Se vor utiliza epruvete cu dimensiunile: Ø 20 x 10,sau Ø 30 x 10 şi

epruvete de rezilienţă; de exemplu din OLC 45 STAS 880-80 şi OSC 12 STAS 1700-80, călite la martensită.

2. Încălzirea se va face în băi de încălzire cu ulei, până la 250÷300°C, respectiv în cuptoare electrice cu rezistenţe pentru temperaturi 300 ÷650 °C.

3.Măsurarea durităţii se face cu aparatul Rockwell, iar a rezilienţei cu ciocanul pendul Charpy.

4. Desfăşurarea lucrării

Mai multe epruvete, numerotate, se călesc la martensită. O parte din ele

vor fi supuse revenirii, fiind încălzite toate la aceeaşi temperatură, dar cu durate diferite. Celelalte epruvete vor fi revenite la temperaturi diferite şi menţinute cu aceeaşi durată. Apoi se va măsura duritatea şi rezilienţa epruvetelor revenite.

Rezultatele se vor trece în tabelul de mai jos:

Regimul revenirii Duritatea după călire

Duritatea după

revenire

Rezilienţa KCU

Nr. crt.

Marca de oţel T

[°C]

tm

[min]

Mediu de

răcire [HRC] [HRC] [dj/cm²]

Obs.

1 400 10 2 400 20 3 400 30 4 400 40 1 150 20 2 300 20 3 450 20 4 550 20

Page 39: Lucrari Lab a4

40 TRATAMENTE TERMICE

5. Interpretarea rezultatelor Pe baza rezultatelor obţinute se vor construi curbele de variaţie a durităţii,

funcţie de temperatura de revenire HRC = f(T) precum şi curbele de variaţie a durităţii, funcţie de durata de menţinere: HRC = f (t).

6. Întrebări de control 1) Ce este revenirea? 2) Care este scopul revenirii? 3) Care sunt principalii parametri tehnologici ai revenirii şi cum

influenţează ei proprietăţile mecanice după revenire?

Page 40: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 41

Lucrarea nr. 9

DETERMINAREA CAPACITĂŢII DE RĂCIRE A LICHIDELOR UTILIZATE LA CĂLIREA OŢELURILOR

1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop utilizarea achiziţiei de date cu ajutorul

calculatorului, la studierea răcirilor cu viteză mare a oţelurilor. În acest sens, se va utiliza un program de achiziţie a datelor şi un program de prelucrare a datelor.

2. Noţiuni teoretice Prin capacitatea de răcire a unui lichid se înţelege aptitudinea acestuia

de a extrage căldura dintr-un corp încălzit în prealabil. Pentru determinarea acestei caracteristici a lichidelor, se cunosc mai multe metode, dintre care metoda curbelor de răcire este tot mai mult utilizată în ultimul timp.

Metoda curbelor de răcire. Această metodă se bazează pe obţinerea curbei de răcire (T=f(t)), prin intermediul unui termocuplu cu care este prevăzută o epruvetă metalică, care este răcită cu ajutorul lichidului de testat, după ce în

prealabil a fost încălzită. Utilizând curba de răcire, se determină curba viteză de răcire (vr=f(t)). Astfel de curbe de răcire , obţinute prin metoda răcirii frontale a unei epruvete cilindrice, sunt arătate în figura 1.

Fig.1. Curbele de răcire şi caracteristicile lor: viteza maximă de răcire (vmax), temperatura corespunză- toare vitezei maxime de răcire (Tvmax), viteza de răcire (v350) corespunzătoare temperaturii de început de transformare martensitică (Ms)

Page 41: Lucrari Lab a4

42 TRATAMENTE TERMICE

2.1. Instalaţia experimentală Această instalaţie are ca obiectiv obţinerea curbelor de răcire ale unor puncte din interiorul unei epruvete, încălzită în prealabil şi răcită apoi cu ajutorul unui lichid de răcire, precum şi determinarea unor caracteristici ale acestor curbe.

Pentru aceasta, instalaţia realizează într-o primă etapă încălzirea unei epruvete cilindrice prevăzută cu un termocuplu în interiorul său, răcirea frontală a epruvetei şi înregistrarea în memoria unui calculator a semnalului dat de termocuplu, pe parcursul răcirii. Într-o altă etapă, are loc prelucrarea datelor achiziţionate, obţinându-se curba de răcire şi curba viteză de răcire împreună cu câteva caracteristici ale lor exprimate tabelar. Părţile componente ale instalaţiei sunt : 1- cuptorul electric; 2- subansamblul epruvetă-termocuplu; 3- dispozitivul de prindere a epruvetei; 4- instalaţia de răcire; 5- sistemul de achiziţionare şi prelucrare a datelor.

1) Cuptorul electric. Aşa cum se vede din figura 2 cuptorul (1), încălzit prin intermediul barelor de silită (6), are un orificiu în uşa sa (2) pentru a permite introducerea epruvetei în cuptor şi susţinerea subansamblului epruvetă(5)-temocuplu(3) prin intermediul dopului de azbest (4) .

2) Subansamblul epruvetă-termo-

cuplu. Acest subansamblu are rolul de a menţine contactul dintre epruvetă şi termocuplu pe parcursul încălzirii şi răcirii epruvetei, de a asigura o încălzire uniformă a epruvetei şi de a micşora pierderile de căldură ale epruvetei, în timpul răcirii, prin suprafeţele care nu vin în contact cu lichidul de răcire.

Subansamblul epruvetă-termocuplu este prezentat în figura 3 şi este compus din : epruvetă cilindrică din oţel (1), corp de legătură (2), termocuplu (3), cămaşa epruvetei (4), tub suport (5).

Epruveta. Epruvetele, folosite pentru determinarea curbelor de răcire, sunt diferite ca : material, formă, mărime şi poziţia termocuplului. De altfel aceştia sunt şi principalii factori ai epruvetei ( piesei ) care influenţează procesul de răcire ,

Fig. 3 Subansamblul epruvetă – termocuplu

Fig.2. Subansamblul epruvetă-termocuplu în cuptorul electric

Page 42: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 43

determinând aspectul curbelor de răcire. Tipurile de epruvete , folosite pentru determinarea curbelor de răcire,

trebuie să îndeplinească următoarele cerinţe : -o stare a suprafeţelor perfect controlabilă, pentru a asigura o bună

reproducti- bilitate; - o capacitate calorică suficient de mare şi o conductibilitate termică bună

;- un raport suprafaţă / volum suficient de mare ; - o geometrie uşor de realizat ;

- o constantă de timp termic (mărime ce reprezintă inerţia termică a unui corp) suficient de mare, pentru a se putea neglija constanta de timp a termocuplului ;

- forma, dimensiunile, toleranţele şi stările suprafeţei să fie bine precizate ; Natura materialului epruvetei. Dintre materialele mai des utilizate la confecţionarea epruvetelor folosite pentru determinarea curbelor de răcire , menţionăm: argintul, inconelul, oţelul inoxidabil austenitic, oţelul moale etc. Având în vedere că scopul principal al utilizării epruvetelor confecţionate din aceste materiale este de a face posibilă o interpretare cât mai corectă a curbelor de răcire, se va lua în considerare o premisă formulată la începutul acestui capitol şi anume : curbele de răcire caracterizează cuplul epruvetă-lichid de răcire. Forma şi dimensiunile epruvetei. În ultimul timp pentru determinarea curbelor de răcire s-a impus epruveta de formă cilindrică , a cărei mărime variază în special în funcţie de numărul de termocupluri pe care le conţine. Pentru a facilita corelarea curbelor de răcire cu duritatea obţinută după călire , în încercările experimentale se vor folosi epruvete cilindrice cu diametrul de 25mm şi lungimi cuprinse între 20 – 60 mm. Diferenţele de lungime ale epruvetelor faţă de lungimea maximă se vor compensa modificând lungimea corpului de legătură (2). Epruveta este prevăzută cu o gaură axială φ2, înfundată, pentru montarea termocuplului. Modul de răcire al epruvetei. Răcirea unei epruvete cu ajutorul unui lichid de răcire, poate fi realizată în mai multe moduri : imersare ( scufundare), pulverizare] sau cu ajutorul unui jet de lichid. În cazul răcirii prin imersie în lichide vaporizabile, etapele răcirii au loc simultan pe suprafaţa epruvetei răcite , astfel că schimbul de căldură nu este pur radial, existând şi gradienţi termici axiali care depind de cota (z) în direcţie axială . Ca urmare, va rezulta o duritate variabilă pe generatoare în cazul epruvetei cilindrice imersate vertical . Totodată la răcirea prin imersie apar două neajunsuri : instabilitatea calefacţiei şi dificultatea controlării exacte a vitezei relative lichid-epruvetă , ceea ce face ca răcirea să fie puţin reproductibilă. Pentru a înlătura neajunsurile arătate mai sus şi pentru a se asigura o reproductibilitate cât mai bună a rezultatelor încercărilor experimentale, epruvetele cilindrice se vor răci frontal cu ajutorul unui jet de lichid. Termocuplul , are o grosime de 1,5 mm, o lungime de 250 mm. El este montat în epruvetă, astfel ca punctul său cald să facă contact ferm cu fundul găurii φ2 a epruvetei, aflat la o anumită distanţă h de suprafaţa răcită. Pentru aceasta termocuplul este susţinut de tubul suport (5) şi este apăsat spre epruvetă de un element elastic. 3) Dispozitivul de prindere al epruvetei. Acest dispozitiv va trebui să realizeze prinderea subansamblului epruvetă-termocuplu, asigurând poziţionarea epruvetei în raport cu jetul de lichid, astfel încât epruveta să fie

Page 43: Lucrari Lab a4

44 TRATAMENTE TERMICE

răcită frontal. Dispozitivul de prindere a epruvetei este arătat în figura 4 şi este

format din placa superioară (1) şi placa inferioară (3) , poziţionate prin intermediul distanţierelor (2). Placa superioară susţine ghidajele în coadă de rândunică (4) pe care culisează fălcile de prindere (5) acţionate cu ajutorul butonului (8), prin intermediul pârghiilor (6). Placa inferioară este sprijinită pe diuza (9) care este fixată de colectorul (10). Jetul de lichid poate fi obturat cu ajutorul opritorului (11). Fălcile de prindere care susţin epruveta prin intermediul cămăşii epruvetei, au o mişcare simetrică şi realizează o anumită strângere datorită arcului (7). În acest fel sunt compensate contracţiile cămăşii epruvetei pe parcursul răcirii, epruveta rămânând în poziţie coaxială cu jetul de apă.

4) Instalaţia de răcire . Instalaţia de răcire asigură un jet de lichid vertical cu diametrul de 12,5 mm, care atinge în curgere liberă , prin reglare , diferite înălţimi până la 600 mm. De asemenea această instalaţie asigură lichidului de răcire diferite temperaturi cuprinse între temperatura mediului ambiant şi 250°C. Schema de principiu a instalaţiei este arătată în figura 5 şi cuprinde următoarele părţi componente : bazin (1), pompă (2), conductă de legătură (3), robinet (4),

diuză (5), colector (6), conductă de scurgere (7), încălzitor (8). Epruveta (9), fixată în dispozitivul de prindere (10) , este răcită frontal de jetul de lichid care iese prin diuza (5). Cu ajutorul încălzitorului (8) şi al unui termometru se pot stabiliza temperaturile de lucru ale lichidului de răcire cu o precizie de ±1°C. Pentru aceasta se va porni pompa pe parcursul încălzirii lichidului, oprind jetul de lichid cu ajutorul opritorului ( 11 ), ( fig.5). În acest fel se realizează şi omogenizarea temperaturii lichidului din bazinul (1).

Fig.5 .Instalaţia de răcire pentru dterminarea capacităţii de răcire

Fig. 4 Dispozitiv de prindere a epruvetei

Page 44: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 45

Bazinul, care conţine lichidul de răcire, are un volum de cca.30 l şi este acoperit cu un capac. Atât pereţii cât şi capacul sunt izolaţi termic pentru a menţine cât mai constantă temperatura lichidului de răcire. Pompa hidraulică este încorporată în bazinul instalaţiei de răcire, cu sorbul în punctul cel mai de jos al bazinului. Ea asigură un debit minim de 12 l/min. Instalatia de răcire, cu caracteristicile arătate mai sus, utilizând apă la 20 °C realizează răcirea de la 850 °C la 50 °C, a unui punct al unei epruvete din oţel Φ25 x 25, aflat la 5 mm de suprafata răcită, în cca.180 sec. 5) Sistemul de achiziţie şi prelucrare a datelor. Cele mai bune posibilităţi de măsurare şi urmărire a evoluţiei temperaturii unui punct din interiorul unei epruvete metalice încălzită la temperaturi ridicate, le oferă termocuplul. Semnalul generat de termocuplu este o tensiune care are valori mici şi de cele mai multe ori este afectată de zgomote (semnale perturbatoare). Ca urmare se impune necesitatea ca semnalul dat de termocuplu să fie filtrat şi corectat . Sistemul de achiziţie şi prelucrare a datelor realizează înregistrarea tensiunii generate de termocuplu (semnal analog), pe parcursul răcirii epruvetei, sub formă numerică (semnal digital), iar ulterior prelucrarea acestor date. Schema bloc a acestui sistem este prezentată în figura 7 şi este compus din: termocuplu, bloc conector, interfaţă A/D, calculator şi imprimantă.

Termocuplul are electrozii din Cromel-Alumel (tip K) care asigură o tensiune t.e.m. de cca. 0,04 mV/1°C şi sunt protejaţi de o teacă din oţel în care se găseşte oxid de magneziu care asigură izolaţia lor. Diametrul şi materialul tecii de protecţie plasează acest termocuplu în categoria termocuplurilor cu constantă de timp foarte mică ( < 5 sec. ).

Blocul conector este de tip SCB68 şi face legătura prin intermediul unui cablu ecranat tip SH6868 între punctul rece al termocuplului şi interfaţa A/D putând determina totodată temperatura punctului rece prin intermediul unui senzor de temperatură cu care este prevăzut. Acest bloc conector este ecranat şi este prevăzut cu 16 canale analogice de intrare.

Interfaţa A/D este de tip ATMIO-16XE-50 şi realizează achiziţionarea semnalelor analogice ( tensiuni ) transformându-le în semnale digitale. Ea lucrează pe 16 bits şi are 16 intrări analogice putând realiza până la 20000 de citiri pe secundă, de pe un singur canal sau de pe mai multe canale. Totodată poate lucra cu o amplificare maximă de 100x când realizează o rezoluţie de ±0,003 mV. Alte caracteristici tehnice ale acestei interfeţe sunt arătate în Anexa 1.

Calculatorul. Rolul calculatorului este de a realiza înregistrarea datelor achiziţionate, iar ulterior realizează prelucrarea acestor date: determină curba temperatură – timp, calculează prin derivare numerică curba viteză de răcire – temperatură, totodată calculează valorile unor mărimi caracteristice ale acestor curbe. Pentru aceasta, calculatorul utilizează două grupe de programe : programe de achiziţie a datelor şi programe de prelucrare a datelor.

Epruveta răcită

Termo- cuplu tip K

Bloc conector

Interfaţă A/D

Calculator Imprimare : - T=f(t) - vr =f(T) - tabel

Fig. 6 Schema bloc a principiului încercării

Page 45: Lucrari Lab a4

46 TRATAMENTE TERMICE

Imprimanta este de tip HP6L Laser Jet cu o precizie de 600dpi şi realizează trasarea graficelor şi transpunerea rezultatelor sub forma tabelară pe suport de hârtie.

2.2 Programe de achiziţie şi prelucrare a datelor Calculatorul utilizează două grupe de programe : programe de achiziţie a

datelor – care, înregistrează în fişiere variaţia tensiunii dată de termocuplu pe parcursul răcirii epruvetei şi programe de prelucrare a datelor- care, transformă tensiunile în temperaturi şi realizează cele două grafice care reprezintă curbele de răcire; de asemenea realizează un tabel cu câteva caracteristici ale celor două curbe .

3. Materiale, aparaturã si utilaje 1) termocuplu tip K; 2) bloc conector; 3) placă de achiziţie A/D; 4) calculator +prog. de achiziţie a datelor + prog de prelucrare a datelor; 5) imprimantă; 4. Desfăşurarea lucrării Cu ajutorul calculatorului se rulează programul de achiziţie a datelor şi

cu ajutorul unei brichete, se va încălzi punctul cald al termocuplului până la cca 600°C. Odată cu oprirea încălzirii, se va declanşa achiziţia dastelor care va înregistra răcirea termocuplului (în aer).

Datele achiziţionate într-un fişier, vor fi prelucrate cu ajutorul, programului de prelucrare a datelor obţinându-se curbele de răcire şi tabelul ca date caracteristice.

5. Interpretarea rezultatelor Se va urmări corelarea mărimilor din tabel, cu forma graficelor: curba de răcire şi curba viteză de răcire. 6. Întrebări de control

1) Ce este capacitatea de răcire a unui lichid? 2) Care este principiul metodei curbelor de răcire? 3) Care este principiul achiziţiei de date cu ajutorul calculatorului? 4) Ce este placa de achiziţie A/D? 5) Care este linia de achiziţie a datelor? 6) Ce fel de programe sunt necesare?

Page 46: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 47

Lucrarea nr. 10

DEFECTE ALE PRODUSELOR DIN OŢEL SUPUSE TRATAMENTELOR TERMICE

1. Scopul lucrării Recunoaşterea şi aprecierea defectelor care apar cu ocazia tratamentelor

termice şi stabilirea măsurilor de prevenire şi remediere a lor.

2. Consideraţii teoretice Produsele realizate de om, tind să răspundă într-o măsură cât mai mare

unor cerinţe şi exigenţe strâns legate de progresul tehnico-ştinţific atins la un moment dat.

Măsura în care un anumit produs răspunde anumitor grupe de cerinţe şi exigenţe, legate de un anumit scop, poate fi apreciată prin noţiunea de calitate a produsului respectiv.

Ieşirea din toleranţa admisă, pentru o anumitã caracteristică a unui produs, este caracterizatã prin noţiunea de defect.

Defectele care pot apărea la un anumit reper, în cursul procesului tehnologic, de obicei sînt legate de operaţiile tehnologice pe care le suferă reperul respectiv. Astfel, un anumit reper poate fi afectat de o serie de defecte care, reprezintă abateri de la: forma geometrică, dimensiuni, masă, aspect, compactitate, structură, compoziţie chimică, proprietăţi mecanice şi fizice, permise în: standarde, normele de produs sau documentaţia de execuţie.

Defectele care apar în cursul tratamentelor termice pot fi clasificate după mai multe criterii:

a) după mărimea defectului: - defecte neadmise - sînt acele defecte care duc la declararea piesei

ca rebut. - defecte admise - sînt acele defecte care nu duc la depăşirea

abaterilor prescrise pentru piesa respectivă; - defecte remediabile - sînt defectele care duc la depăşirea abaterilor

prescrise dar, prin diferite acţiuni de remediere, abaterile pot fi aduse sub cele prescrise;

b) după modul de punere în evidenţă: - defecte observabile vizual direct - acestea de obicei pot fi observate

cu ochiul liber sau cu lupa, examinând suprafeţele accesibile ale piesei. Exemplu: fisurile, deformările, finisarea suprafeţei, nuanţa de culoare caracteristică, etc. În acest caz se poate determina: numărul defectelor, mărimea şi forma lor, în urma curăţirii prealabile a suprafeţei piesei şi a unei iluminări corespunzătoare.

- defecte ascunse - sînt acele defecte care de obicei sînt în interiorul piesei sau pe suprafeţele neaccesibile ale piesei. Exemplu: fisurile, defecte de structură, neomogenitate a compoziţiei chimice, etc.

Defectele ascunse pot fi puse în evidenţă prin metode destructive (încercări mecanice, observaţii metalografice, etc.) sau prin încercări

Page 47: Lucrari Lab a4

48 TRATAMENTE TERMICE

nedestructive (controlul cu radiaţii penetrante, controlul cu ultrasunete, controlul magnetic, controlul cu ajutorul curenţilor turbionari, etc.)

c) după natura lor: - defecte fizice: fisuri, deformări, duritate locală scăzută, etc. - defecte chimice: abateri de la compoziţia chimică prescrisă,

neomogenităţi ale compozitiei chimice, decarburare şi oxidare. - defecte de structură: acestea apar ca urmare a unui tratament

termic incorect executat. Ex.: granulaţie grosolană. d) după natura operaţiilor de tratament termic: Defecte cauzate de încălzire şi menţinere: 1. Fisurarea la încălzire - apare în cazul încălzirii, cu viteză

mare de încălzire, a unor piese cu difuzivitate termică redusă sau cu o configuraţie geometrică complexă.

În aceste cazuri fisurile sînt cauzate de tensiunile termice mari si pot duce la rebutarea piesei. Fisurile pot fi evitate prin încãlzirea în trepte.

2. Subîncălzirea - apare atunci când nu se respectă temperatura indicatã în cadrul tratamentului termic respectiv. Ea duce la o structură necorespunzătoare şi acest efect poate fi înlăturat printr-o nouă încălzire corespunzătoare.

3. Material ars - este un defect iremediabil ce constã în deteriorarea materialului în urma unei supraîncãlziri si oxidãri puternice. La microscop se observã oxidarea intercristalinã si o granulatie grosolanã.

4. Decarburarea - este micşorarea conţinutului de carbon al piesei datorită unei durate prea lungi de încălzire într-o atmosferă bogată în: vapori de apă, oxigen, bioxid de carbon şi hidrogen. În acest caz, piesa la suprafaţă are o structură feritică, care poate fi remediată eventual prin carburare sau îndepărtarea stratului respectiv prin prelucrare mecanicã.

5. Structura grosolană - poate fi determinată de menţineri îndelungate la temperaturi normale.

6. Deformarea şi strâmbarea - este cauzată fie de o încălzire cu viteză mare de încălzire, când tensiunile termice depăşesc rezistenţa materialului respectiv la temperatura respectivă şi rezultă deformaţii remanente, fie de aşezarea pieselor în cuptor, când se pot deforma sub propria greutate.

7. Supracarburarea - apare la carburarea oţelurilor de cementare, din cauza mediului de carburare prea energic sau datorită unei menţineri îndelungate. Efectul supracarburării se constată prin prezenţa, în stratul carburant, a unei mari cantităţi de cementită dură şi fragilă sub formă de reţea la limita grăunţilor de perlită. După călire, supracarburarea creează fragilizarea stratului şi apariţia fisurilor.

8. Fragilizarea stratului nitrurat - apare la tratamentul de nitrurare, în cazul suprasaturării în azot a stratului nitrurat, din cauza duratei prea lungi de nitrurare sau a gradului de disociere prea mare a amoniacului.

Defecte cauzate de procesul de răcire 1. Fisurarea - este un defect care duce la rebutarea piesei. Ea

este cauzată de tensiunile interne ce apar la răcire şi care depăşesc rezistenta la rupere a materialului.

2. Deformarea - este un defect care apare şi la răcirea pieselor şi se datorează răcirii neuniforme pe diferitele secţiuni ale piesei, care la rândul lor, cauzează contracţii neuniforme. În cazul pieselor simetrice, aceste contracţii se pot echilibra reciproc dacă şi ele sunt simetrice. Contracţiile nesimetrice,

Page 48: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 49

care apar la piesele simetrice, se datorează modului de scufundare a piesei în mediul de răcire. De exemplu, o piesă tip arbore care, nu va fi introdusă vertical în mediul de răcire, se va deforma, deoarece contracţiile nu vor fi simetrice faţă de axa sa.

3. Petele moi - reprezintă mici porţiuni, pe suprafaţa piesei, cu duritate redusă faţă de restul suprafeţei. Ele se datorează fie mediului de răcire, care nu asigură o răcire uniformă, fie structurii locale a piesei.

4. Fragilitatea de revenire - se manifestă prin valori scăzute ale rezilienţei. Ea apare la oţeluri slab aliate cu Cr, V (în care lipseşte Mo), atunci când răcirea după revenirea înaltă se face prea lent în intervalul 500÷400 °C. Evitarea acestui defect se face prin răcirea cu viteză mare de răcire a acestor oţeluri.

e) după tipul tratamentului termic: - defecte care apar la călire: decarburarea şi oxidarea, petele moi,

fisurile, deformarea pieselor, etc. - defecte ce apar la revenire: fragilitatea la revenire, duritatea

ridicată, duritatea scăzută, deformarea pieselor; Tabelul 1

Etapele fabricării

Factori ce favorizează apariţia deformaţiilor şi

fisurilor

Remedieri posibile

1 2 3 A. Concepţie: - desenul piesei - alegerea oţelului

1. Secţiuni asimetrice; 2. Schimbarea bruscă a secţiunii; 3. Pereţi subţiri; 4. Absenţa racordărilor; 5. Călibilitatea insuficientă, care pre- supune utilizarea unui mediu de răcire energic;

1. Suprimarea sau atenuarea acestor neajunsuri; 2-4. Proiectarea judicioasă; 5. Alegerea judicioasă a oţelului ţinând seama de proprietăţile dorite după călire;

B. Calitatea oţelului

6. Eroare de marcă de oţel; 7. Compoziţie chimică în afara normelor; 8. Prezenţa segregaţiilor; 9. Defecte de suprafaţă;

6. Controlul recepţiilor; 7,8,9. Impunerea de criterii de calitate la comandă. Controale la recepţii.

C. Gama de Fabricaţie: - forjare - uzinare la rece

10. Sensul fibrajului la piesă; 11. Nerespectarea adaosului de uzinare; 12. Cute; 13. Arsură; 14. Decarburare; 15. Sensul laminării la semifabricat; 16. Supraîncălzire; 17. Ecruisare; 18. Tensiuni remanente;

10. Armonizare la concepţie a sensului fibrilajului cu forma piesei; 11,12,13,14,15 Punere la punct a procesului de fabricaţie şi a controlului; 16,17,18. Aplicarea unei recoaceri după forjare; 19. Punerea la punct a controlului fabricaţiei;

Page 49: Lucrari Lab a4

50 TRATAMENTE TERMICE

1 2 3

19. Fisuri superficiale sau interne; 20. Striaţii; 21. Racorduri incorecte; 22. Adaosuri insuficiente sau neuniforme; 23. Condiţii de aşchiere prea severe; 24. Scule prost ascuţite; 25. Sensul de aşchiere în raport cu fibrajul; 26. Conţinutul în sulf; 27. Prezenta tensiunilor remanente;

20,21. Sensibilizarea personalului, aplicarea controlului; 22. Adaptarea dimensiunilor semifabricatului; 23. Prevederea mai multor treceri; 24. Sensibilizarea personalului; 25. Armonizarea fibrajului cu forma piesei; 26. Se va alege cel mai bun compromis: uzinabilitate -risc de defecte; 27. Aplicarea unei recoaceri.

D. Tratamente termice

28. Aşezarea necorespunză- toare a pieselor 29. Încălzirea prea rapidă; 30. Neuniformitatea temperaturii; 31. Atmosferă activă faţă de metal (oxidare, carburare, decarburare); 32. Temperatură de austenitizare incorectă; 33. Durată de încălzire incorectă; 34. Răcire într-un mediu prost ales; 35. Răcire eterogenă; 36. Durată prea lungă între călire şi revenire.

28. Aşezare adecvată; 29. Preîncălzire sau încălzire lentă; 30. Îmbunătăţirea instalaţiei de încălzire; 31. Utilizarea de atmosfere controlate; 32. Respectarea temperaturii de austenitizare a oţelului; 33. Controlul; 34. Schimbarea mediului, dacă călibilitatea oţelului o permite; astfel se revede alegerea oţelului; 35. Agitarea mediului de răcire; 36. Revenirea imediat după călire.

- defecte ce apar la carburare: strat hipercarburat, strat hipocarburat,

neuniformitatea stratului, deformarea piesei, etc. - defecte ce apar la nitrurare: fragilitatea stratului datorită

suprasaturării cu azot. Cauzele principale care favorizează apariţia deformaţiilor şi fisurilor unei

piese de-a lungul procesului de fabricare sînt prezentate în Tabelul 1. 3. Materiale, aparaturã si utilaje 1. Piese cu defecte 2. Lupă de mărire până la 50 x 3. Aparate de măsurat duritatea (HB,HV,HRC)

Page 50: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 51

4. Microscop metalografic 4. Desfăşurarea lucrării Se vor studia principalele defecte care apar la tratamentele termice, cu

exemplificări pe piese, semifabricate existente în laborator. Se va indica materialul fiecărei piese şi unele precizări privind tehnologia de executare a piesei. Se va complecta tabelul nr.2.

Tabelul 2 Caracterizarea defectelor de tratamente termice Codul defec-tului

Marca mate-rialu-lui

Denumi-rea defec-tului

Descrierea defectului

Cauze posibile de apa-riţie a defect.

Posibilitate de remedi- ere a defectului

Schiţa defec-tului

1 2

5. Interpretarea rezultatelor

1. Se vor prezenta concluziile referitoare la cauzele care au produs defectul de tratament termic.

2. Se vor prezenta posibilităţile de evitare a defectelor, alegându-se soluţia cea mai optimă.

6. Întrebări de control

1) Ce este desenul de execuţie al unei piese? 2) Care sunt criteriile de clasificare a defectelor unei piese supuse unui

tratament termic? 3) Care sunt remedierile posibile în cazul defectelor unei piese tratată

termic?

Page 51: Lucrari Lab a4

52 TRATAMENTE TERMICE

Lucrarea nr. 11

TRATAMENTUL TERMIC AL OŢELURILOR RAPIDE

1. Scopul lucrării

Studiul influenţei temperaturii de călire şi de revenire asupra durităţii şi microstructurii oţelului rapid Rp3 stas 7382-80.

2. Principii teoretice

Oţelurile rapide în comparaţie cu oţelurile carbon şi aliate de scule au cele mai bune proprietăţi pentru aşchierea metalelor (rezistenţa la uzură, stabilitate la cald). Aceasta este rezultatul compoziţiei chimice (tab.1)şi al tratamentelor termice care se aplică (tab.2). Oţelurile rapide fac parte din clasa oţelurilor ledeburitice în care natura , mărimea şi distribuţia carburilor (MC, M6C, M23C6, M2C) au un rol important în realizarea ansamblului de caracteristici specifice acestei clase de oţeluri (tab.3 ). După turnare structura oţelurilor rapide se caracterizează printr-o mare neomogenitate şi prin prezenţa unei reţele de carburi ledeburitice. Prelucrarea plastică la cald (obligatorie după turnare) distruge reţeaua de carburi ledeburitice. În stare recoaptă masa de bază este feritică conţinând puţin carbon şi elemente generatoare de carburi, cu excepţia cromului. După călire masa de bază este martensitică îmbogăţită mult în C şi elemente de aliere (tab.4). Tratamentele termice preliminare aplicate semifabricatelor din oţeluri rapide sînt recoacerea şi recoacerea de înmuiere ( tab.5) şi recoacerea de detensionare. Scopurile aplicării recoacerii de înmuiere semifabricatelor ce sînt destinate confecţionării sculelor sunt: obţinerea unei durităţii care să favorizeze realizarea unei prelucrabilităţi bune a oţelului şi realizarea unei structuri uniforme, de granulaţie fină în vederea asigurării unei căliri de calitate. Microstructura oţelului rapid, recopt corect, în condiţii normale, este formată din sorbită (ferită+ carburi eutectoide) +carburi secundare+ +carburi ledeburitice (izolate, de dimensiuni mari). Pentru reducerea tensiunilor produse la operaţiile de prelucrare la sculele cu formă complicată se recomandă aplicarea unui tratament de recoacere de detensionare, fără care, la călire se pot produce deformări sau chiar fisurări. Regimul de recoacere constă din încălzirea lentă până la 650°C, menţinere 2h şi răcire cu cuptorul. Pentru micşorarea rugozităţii suprafeţei sculei fasonate din oţel rapid Rp3 se aplică o călire la 920…950°C cu răcire în ulei sau aer şi apoi o revenire 700-720°C timp de 2-3h. Duritatea care rezultă este de 260…270 HB. Tratamentul termic final constă dintr-o călire martensitică, volumică urmată de revenire repetată şi tratamente termochimice . Temperatura de călire are o mare influenţă asupra proprietăţilor sculelor din oţel rapid şi trebuie riguros respectată. Durata de menţinere trebuie de

Page 52: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 53

asemenea să fie exact determinată . În practică, se stabileşte la oţelurile rapide durata de menţinere în baie care reprezintă suma duratei de încălzire până la temperatura de călire (tî+teg) care depinde de dimensiunile sculelor şi în care timp nu se produce solubilizarea carburilor şi a duratei de austenitizare respectiv durata de menţinere pentru desăvârşirea transformărilor structurale (ttr) care rămâne neschimbată pentru toate dimensiunile. În fig.8 sînt reprezentate duratele de menţinere cu o singură treaptă de preîncălzire sau cu două trepte. Liniile continue indică durata minimă de menţinere pentru o durată de austenitizare de 80 sec. Liniile punctate sînt valabile pentru durata maximă

. F

orm

e de

livr

are

12

-pro

filur

i lam

i-na

te la

cal

d :oţe

l cal

ibra

t; ba

re ş

i blo

curi

forja

te

-pro

filur

i la

min

ate

la c

ald

-oţe

l cal

ibra

t -b

are şi

bl

ocur

i fo

rjate

-pro

filur

i lam

i-na

te la

cal

d

-oţe

l cal

ibra

t -b

are şi

blo

curi

forja

te

Prin

cipa

lele

do

men

ii de

ut

iliza

re

11

Fabr

icar

ea d

e sc

ule

pent

ru

tăie

re ra

pidă

pu

tern

ic s

oli-

cita

te la

uzu

şi

tem

pera

tură

,cFa

bric

area

de

scul

e de

chie

re la

vi

teze

foar

te

mar

i pen

tru

mat

e-ria

le fo

arte

du

reca

:fre

zeFa

bric

area

de

scul

e de

chie

re la

vi

teze

foar

te

mar

i pen

tru

mat

eria

le fo

arte

du

re c

a: fr

eze,

Sta

n-da

rdu

l

10

Sta

s738

2-80

Sta

s 73

82-

80

Sta

s

7382

-80

Ce 9

5,0-

6,0

4,5-

5,

5

-

V 8

2,0-

2,6

1,0-

1,

40

1,0-

1,4

Mo 7

Max

0,

3

Max

0,

30 M

ax 0,

80

W 6

9,0-

10,5

17,0

- 18

,5

17,5

- 19,5

Cr 5

3,8-

4,4

3,82

- 4,

40

3,62

-

4,40

Si 4

0,20

-0,

40

0,30

- 0,

40

0,30

-

0,40

Mn 3

Max

0,45

Max

0,

45

Max

0,45

Com

poziţia

chi

mică

%

C 2

0,9-

1,

0

0,90

- 0,

80

0,7-

0,8

Mar

ca

Oţe

lul

ui 1 Rp1

Rp2

Rp3

Tabe

lul 1

Măr

ci d

e oţ

el ra

pid

Page 53: Lucrari Lab a4

54 TRATAMENTE TERMICE

12

-pro

duse

pl

ate

-pro

filur

i la-

min

ate

la

cald

-oţe

l cal

ibra

t -b

are şi

blo

-cu

ri fo

rjate

-pro

file

lam

inat

e la

ca

ld

-bar

e şi

bl

ocur

i de

forja

re

Pro

file

lam

inat

e la

ca

ld

-bar

e de

fo

rjare

11

Fabr

icar

ea d

e sc

ule

de

aşch

iere

cu

rand

amen

t sa

tisfă

căto

r pe

n-tru

m

ater

iale

cu

durit

ate

ridic

ată

ca: b

urgh

ie s

pi-

Oţe

l rap

id e

co-

nom

ic p

entru

sc

ule

aşch

ieto

are

supu

se la

uzu

pute

rnică

în re

-gi

m m

oder

at,

Oţe

l rap

id e

co-

nom

ic p

entru

sc

u-le

chie

toar

e cu

re

gim

uri d

e aş

chi-e

re

uşoa

re în

ma-

teria

le c

u du

ritat

e m

ică,

ca

: bur

ghie

,

10

Stas

7382

- 80

Stas

7382

- 80

Stas

7382

-80

9 - - -

8

1,7-

2,1

2,25

2,-

50

1,0-

1,25

7

4,80

5,75

- 6,25

2,50

-

2,80

6

6,0-

7,0

2,70

-

3,0

1,0-

1,65

5

3,80

-

4,40

3,80

-

4,5

0,75

-

4,0

4

0,20

-

0,40

0,20

-

0,40

0,10

-

0,40

3

Max

0,4

Max

0,45

0,10

-

0,40

2

0,75

-

0,85

0,95

-

1,3 0,78

-

0,85

1 Rp5

Rp9

Rp1

0

de austenitizare de 15o sec. Această durată nu trebuie în nici un caz depăşită, pentru că se poate deteriora materialul. După călire structura este formată din martensită +carburi+austenită reziduală. Martensita formată are o structură foarte fină astfel încât după aspectul exterior structura pare formată numai din austenită reziduală şi carburi (fig.9). Revenirea are pe lângă efectul de mărire a tenacităţii şi efectul de creştere a durităţii prin durificarea secundară . În urma revenirii austenita reziduală se

Page 54: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 55

transformă în martensită. Datorită cantităţii mari de austenită reziduală (25÷ 30%) şi a `Tabelul 2 Regimurile de tratament termic ale oţelurilor rapide

Recoacere de înmuiere Călire Revenire Marc

a oţelu-lui

Defor-marea la cald

Ti [°C]

Duritatea

[HB]

Ti [°C]

Duritatea [HRC]

Ti [°C]

Duritatea [HRC]

Rp1

Rp2

Rp3

Rp5

Rp9

Rp10

1100- 900

1150- 900

1150- 900

1100- 900

1050- 900

1100- 900

790- 800 830- 800 800 700 840- 770 840- 700 840- 770

240- 300 260- 300 240- 300 220- 270 240- 300 240- 300

1250- 1300 1270- 1010 1150- 1300 1190- 1230 1130- 1020 1100- 1250

60

60

60

62

60

560- 580 560- 500 550- 650 540- 570 520- 530 510- 520

63-66

63-66

63-66

63-68

64-68

64-66

Observaţie: toate mărcile se pot căli în ulei, aer sau baie izotermă la 500-550°C;

Tabelul 3 Proporţia carburilor în structura unor oţeluri rapide

Proporţia de carburi [%] Marca oţelulu

i

Starea de tratament

termic

Total carburi

% M23C M6 C MC

Rp3 Recopt

Călit 1290°C

29 10,5

9 0

18,5 10,0

1,5 0,5

Rp5 Recopt

Călit 1220°C

28 9

9 0

16,0 7,5

3,0 1,5

Tabelul 4 Compoziţia masei metalice de bază a unor oţeluri de scule

Copoziţia masei metalice de bază [%] Marca oţelului

Starea C Fe W Mo Cr V

Rp5 Recopt Călit 1200°C

0,5 95,3 83,3

1,5 8,6

0,1 0,2

9,0 4,4

0,2 1,0

Rp5 Recopt Călit 1220°C

0,5 95,5 89,0

0,3 2,0

0,7 3,0

3,3 4,6

0,2 1,0

Page 55: Lucrari Lab a4

56 TRATAMENTE TERMICE

Tabelul 5 Regimul de recoacere de înmuiere a oţelului Rp3

Calitatea oţelului

Diametru sau grosimea

[mm]

Temperatura de

Recoacere [°C]

Durata de menţinere la temperatură [4]

Rp3 < 15 860 4+0,4x 16…30 880 4+0,3x ≥30 890 4+0,5x

stabilităţii ei mari, se aplică trei reveniri. Microstructura oţelului călit şi revenit, în condiţii optime, este formată din martensită de revenire foarte fină (hardenită) şi carburi Dacă temperatura de revenire este sub temperatura optimă sau durata de menţinere este prea scurtă, se obţine o structură în care se observă austenită reziduală, în cazul când temperatura de revenire este superioară temperaturii optime, duritatea scade, iar structura este formată din martensită şi troostită. 3. Materiale şi aparatură 1. Epruvete de formă arătată în fig .12 confecţionată din Rp3; 2. Băi de săruri care să asigure temperatura de 1350°C; 3. Baie de ulei pentru răcire; 4. Aparat pentru determinarea durităţii ; 5. Soluţie formată din (2-4 %) acid azotic în alcool; 6. Microscop metalografic. 4. Succesiunea operaţiilor 1. Se analizează amănunţit structura epruvetelor în stare iniţială (de livrare). Structura după recoacere de înmuiere trebuie să fie formată din perlită sorbitică cu carburi secundare şi primare uniforme distribuite. Nu se admit aglomerări şi reţele de carburi: duritatea trebuie să fie 200…250HB. 2. Se călesc epruvetele la temperaturile de 1000, 1100, 1200, 1300, şi 1350°C. Mediul de răcire va fi uleiul la 40°C. După călire se determină duritatea şi se studiază structura . 3. Probele călite la temperaturile de mai sus se spun fiecare la următoarele temperaturi de revenire:200, 350, 500, 580, 700°C. Se măsoară duritatea şi se studiază microstructura. 5. Interpretarea rezultatelor 1. La probele călite se prezintă grafic variaţia durităţii în funcţie de temperatura de călire. De asemenea se reprezintă schematic şi structura. Se

Page 56: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 57

analizează modul cum influenţează temperatura de călire duritatea, mărimea grăuntelui, cantitatea de carburi dizolvate şi nedizolvate şi cantitatea de austenită reziduală. 2. La probele revenite se prezintă grafic variaţia durităţii în funcţie de temperatura de revenire pentru fiecare temperatură de călire (pe o singură diagramă) . Se analizează cantitatea de carburi secundare şi primare. 3. Pe baza analizei durităţii şi studiul microdurităţii se determină temperatura optimă de călire şi de revenire. 4. Se analizează şi se interpretează datele practice obţinute cu datele existente în literatura de specialitate. 6. Întrebări de control 1. De ce nu se recomandă călirea oţelului rapid la temperatura la care se obţine duritatea maximă? 2. Cum se poate recunoaşte structura unui oţel rapid recopt faţă de a unui oţel călit şi revenit corect?

Page 57: Lucrari Lab a4

58 TRATAMENTE TERMICE

Lucrarea nr.12

PLANUL DE OPERAŢII PENTRU TRATAMENTELE TERMICE

1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop familiarizarea studenţilor cu elaborarea unui

document tehnic care consemnează detaliat procesul tehnologic pentru un anumit tratament termic dat, ce se aplică unui anumit reper, cu indicarea tuturor datelor necesare executării operaţiilor acelui tratament termic în conformitate cu cerinţele acelui reper (proprietăţi, toleranţe dimensionale, abateri de la forma geometrică, abateri de la poziţia reciprocă a axelor şi suprafetelor, rugozutate) .

6. Consideraţii teoretice

Realizarea practică a unui tratament termic presupune parcurgerea operaţiilor specifice acelui tratament termic, operaţii care sunt definite de parametrii tehnologici respectivi. Toate aceste informaţii (succesiunea operaţiilor şi fazelor tratamentului termic, valoarea parametrilor tehnologici care definesc aceste operaţii) sunt cuprinse în Planul de operaţii al tratamentului termic respectiv. Acest plan de operaţii are o mare importanţă, deoarece influenţează direct calitate piesei finite, iar daca nu este bine întocmit, poate duce la rebutarea piesei, ceea ce atrage pierderi mari: la costul materialului se adaugă şi costul manoperei (tratamentele termice se aplică de obicei la sfârşitul itinerarului tehnologic). Planurile de operaţii pentru tratamente termice se face la serviciul tehnic de către inginerul TCM-ist, inginerul tratamentist sau inginerul metalurg. La întocmire planelor de operaţii pentru tratamentele termice trebuie cunoscute următoarele:

- denumirea produsului din care face parte piesa; - date referitoare la piesă (denumire, calitatea materialului,

greutatea, desenul de execuţie,etc.); - utilajul cu care se va executa fiecare operaţie a tratamentului

termic (tipul, dimensiunile spaţiului de lucru, compoziţia atmosferei, etc.);

- dispozitive pentru încălzire sau pentru răcire (nr. de piese pe dispozitiv, forma lor constructivă, etc.);

- regimul de3 tratament termic (temperatura de încălzire, durata de încălzire, durata de răcire, etc.);

- în cazul tratamentelor de suprafaţă trebuie să se cunoască adâncimea stratului;

- date referitoare la calificarea şi norma muncitorilor; - condiţii tehnice şi norme de control (duritatea, alungirea,

rezistenţa, structura.

Page 58: Lucrari Lab a4

Lucrări de laborator 59

La întocmirea planului de operaţii se va completa şi semna obligatoriu rubricile din indicator (întocmit, verificat, normat, confirmat). Acest indicator prezintă şi importanţă juridică in cazul unor greşeli la întocmirea planului de operaţii. Pentru ca muncitorul tratamentist să aibă o privire de ansamblu asupra operaţiilor de bază ale tratamentului termic aplicat piesei, se va întocmi şi diagrama ciclului de tratament termic, în coordonate temperatură –timp. Deoarece forma planului de operaţii pentru tratamente termice nu este standardizată, fiecare întreprindere foloseşte om anumită liniatură a planului de operaţii. Un exemplu de astfel de plan este arătat în figura 1.

3. Materiale, aparatura si utilaje : 1. Plan de operaţii pentru tratamente termice; 2. Plane de operaţii de la diferite întreprinderi, completate , pentru

exemplificare; 4. Desfăşurarea lucrării 1. Se completează planul de operaţii din figura 1 pentru un reper

reprezentativ căruia i se cunoaşte tratamentul termic; 2. Se va completa rubrica de modificări presupunând schimbarea calităţii

materialului ; 3. La planul de operaţii întocmit, se va ataşa si desenul de execuţie şi

Fişa tehnologică a reperului respectiv; 4. Se va completa rubrica ‚”Ciclul de tratament termic” cu diagrama

temperatură- timp a tratamentului respectiv.

5. Interpretarea rezultatelor Se va sublinia importanţa planului de operaţii întocmit, în contextul

tehnologiei de execuţie a reperului ales şi eventualele completări cu informaţii.

6. Întrebări de control

1. Ce este şi ce conţine planul de operaţii pentru un tratament termic? 2. Cine întocmeşte planul de operaţii pentru tratamentele termice?

Page 59: Lucrari Lab a4

Pagina Titlul paginii Varianta Nr.

PLAN DE OPERAŢII TRATAMENT TERMIC

c……… nr

Secţia………… T.T.

Rep

er

Denumirea piesei:

Marca oţelului: Reper Kg Pe produs

Data Numel

e Semnătura

Modificări

Conceput Litera Data Natura modificării

Semnătura

Verificat Desenat Tehnolog

Ciclul de tratament termic:

Aprobat Omologat cu fişa de omologare nr. DENUMIRE Regimul de lucru Condiţii tehnice si

norme de control

Nr.

oper

aţie

i

Operaţia Agregatul Dispozi- tivul

Nr d

ispo

zitiv

ului

Nr

de

repe

re

pe

disp

oziti

v N

r di

spoz

itive

lor

pe a

greg

at

Com

poziţia

m

ediu

lui

de

încă

lzire

Tem

p.

med

. de

în

călz

ire.,

°C

Tem

pera

tura

de

in

călz

ire,

°C

Tim

pul

de

încă

lzire

, m

inTe

mpe

ratu

ra

iniţi

ală

a pi

esei

, 0 C

Tim

pul

de

menţin

ere,

m

in

Med

ii de

cire

Tem

pera

tura

m

ediu

lui

de

răci

re, 0 C

Fig. 1

Page 60: Lucrari Lab a4
Page 61: Lucrari Lab a4

BIBLIOGRAFIE

1. Mudura, P., Introducere în teoria Tratamentelor termice, Ediţia a II-a,

Ed. Univ. din Oradea, 2008. 2. Mudura, P., Tratamente termice- curs, Oradea 2008 3. Carţiş I., - Tratamente termice, Îndrumător pentru lucrări de laborator

IPTV Timişoara, 1989. 4. Dulămiţă I., ş.a., -Tehnologia tratamentelor termice, EDP, Bucureşti,

1982. 5. Mitelea I., Budău V. - Studiul metalelor - îndreptar tehnic. Ed. Facla

Timişoara, 1987. 6. Munteanu A.,- Probleme şi aplicaţii în tratamente termice şi

termochimice - Univ. Brasov,1983. 7. Vermeşan G.,- Tratamente termice- Indrumător, Ed. Dacia,Cluj-

Napoca, 1988. 8. Vermeşan G., ş.a., - Tratamente termice, lucrări de laborator,

I.P.Cluj-Napoca, 1987.