Tratamente Termice

Curs 1

1. Obiectul i importana Tratamentelor Termice

2. Sistemul Fe-C (proprietile constituenilor structurali rezultai n urma tratamentelor termice)

Obiectul i importanaTratamentelor Termice

succesiune de operaii nclziri, menineri i rciri efectuate n

anumite medii,

cu respectarea unor condiii de: temperatur, durat, vitez de nclzire i

rcire,

aplicate produselor (semifabricate, piese i scule)

pentru a produce modificri n structura materialului acestora

Tratamentul Termic

la schimbarea proprietilor tehnologice, fizico-chimice i mecanice ale produselor.

! scopul tratamentelor termice este obinerea unor anumite structuri, care

s dea produsului proprietile dorite, fr a schimba forma piesei starea de agregare a materialului.

T. T.

Tratamentele termice, procese

tehnologice n urma crora produsele

obin proprieti noi

Schema general a ciclului tehnologic de fabricare a pieselor din oel.

TT incorecte rebutarea produselor

($) >>T.T.

Cunoaterea i executarea corect a

Tratamentelor Termice

Sistemul Fe-C

Fe trei forme polimorfe: Fe , Fe i Fe .

Cubic cu Volum Centrat Cubic cu Fee Centrate

Fierul : reea CVC, parametrul reelei:2,86 la 20C2,895 la 800C.

Fierul reea CFC, parametrul reelei:3,638 la 912C3,645 la 1000C.

Fierul aceeai reea cristalin ca Fe , distana reticular mrit. fierul este un fier stabil la temperaturi

nalte

fierul are numai dou forme polimorfe ( i ).

Sistemul Fe-C 2 forme: sistemul fier-grafit (sistemul stabil) sistemul fier-cementit (sistemul metastabil)

Punctul critic Semnificaia

A0 Punctul Curie al cementitei, 210-215C

A1 Temperatura transformrii eutectoidei corespunztoare izotermei PSK, 727C

A2 Puntul Curie al feritei, 770C (linia MO)

A3 Temperaturile corespunztoate liniei GOS

A4 Temperatura corespunztoare transformrii

Acem Temperatura corespunztoare liniei SE

Ac1 Temperatura la care ncepe transformarea perlitei n austenit, la nclzire; la oelurile hipoeutectoide ncepe i transformarea (dizolvarea) feritei n austenit, iar n oelurile hipereutectoide a cementitei secundare n austenit.

Ar1 Temperatura de transformare a austenitei n perlit, la rcire; n oelurile hipoeutectoide se termin separarea feritei, iar la cele hipereutectoide a cementitei secundare din austenit

Ac2 Temperatura transformrii magnetice a feritei la nclzire

Ar2 Temperatura transformrii magnetice a feritei la rcire

Ac3 Temperaturile la care se termin transformarea (dizolvarea) feritei n austenit la nclzirea oelurilor hipoeutectoide

Ar3 Temperaturile la care ncepe separarea feritei din austenit, la rcirea oelurilor hipoeutectoide

Accem Temperaturile la care se termin dizolvarea cementitei n austenit, la nclzirea oelurilor hipoeutectoide

Arcem Temperaturile la care ncepe separarea cementitei secundare din austenit, la rcirea oelurilor hipereutectoide

diagrama Fe-Fe3C este caracterizat prin dou tipuri de transformri:a) transformarea eutectic: lichid(4,3%C) Fe3C + (2,11%C)

b) transformarea eutectoid:(0,77%C) Fe3C + (0,02%C)

c) transformarea peritectic: lichid(0,51%C) + (0,1%C) (0,16%C)

727C

1148C

perlit

ledeburit

1487C

Constituent structural un element component al structurii, format

din una sau mai multe faze.

faza este o parte omogen dintr-un sistem (aliaj) care are aceeai compoziie chimic, un tip de reea cristalin, proprieti determinate i care este delimitat de alte pri din sistem printr-o suprafa de separaie bine conturat.

Constituenii structurali rezultai n urma TT

Constituenii alctuiesc arhitectura intern a materialelor metalice:

metalul pur, soluia solid, compusul chimic, amestecul mecanic.

cristale perfect omogene, cu aceeai compoziie chimic

constituent eterogen format din cel puin dou faze, care pot fi oricare din fazele precedente

Diagrama Fe-Fe3C faze sau constitueni omogeni:

austenita, ferita, cementita i grafitul,

constitueni eterogeni: perlita (lamelar sau globular) i

ledeburita.

n diagramele TTT constitueni i faze diferite de

echilibru: martensita de clire,

martensita de revenire,

bainita superioar i inferioar,

troostita

sorbita.

Ferita

Soluie solid de carbon n fierul , cu o reea CVC. Reeaua CVC are locuri interstiiale octaedrice i tetraedrice. !

solubilitatea maxim este de 0,0218%C la 727 C

Austenita

Soluie solid de carbon n Fe , reeaua cristalin CFC.Locul liber din centrul celulei elementare (1,023,68)

creeaz posibilitatea dizolvrii unor cantiti relativ mari de carbon n aceast celul.

solubilitatea maxim este de 2,11%C la 1148 C!

Cementita

Conine 6,67%C compusul chimic al carbonului cu fierul (Fe3C), numit i carbur de fier.

Reea ortorombic, nu prezint transformri alotropice, este cel mai dur constituent al aliajelor Fe-C (peste 800 HV), nu este plastic, este casant i fragil.

Este stabil la temperaturi < de 727 , n anumite condiii se poate descompune sub 727 n ferit i grafit.

primar

Cementita eutectic

secundar

eutectoid

teriar

lamelar

globular

acicular

n benzi

n plci sau n insule

n reeaDup domeniul i condiiile n care se formeaz Dup aspectul microscopic

Perlita

Amestec mecanic de ferit i cementit. Cele dou faze se separ simultan, n condiii de echilibru, la temperatur constant (727 ) din austenita de concentraie eutectoid (0.77% C) la rcire lent.

Dup aspectul microscopic

Lamelar lamele de cementit prinse ntr-o mas de baz de ferit,

la rcirea lent de la temperaturi mai nalte dect temperatura punctului, prin transformarea eutectoid a austenitei

are aspectul unei amprente digitale

Globular sub form de globule ntr-o mas metalic,

se poate obine printr-o recoacere de globulizare (de nmuiere) a perlitei lamelare

are cea mai bun prelucrabilitate prin achiere

n rozetperlit fin cu aspect radial, apare n oelurile nclzite la temperaturi ridicate, temperaturi de la care ulterior sunt rcite n aer

Bainita

Ferit suprasaturat n carbon i carburi globulare fine FexC.

Rezistena ridicat a bainitei se datoreaz dimensiunilor mici ale cristalelor de ferit, dispersiei precipitatelor de

carburi, densitii mari a dislocaiilor i distorsiunii reelei feritei datorit suprasaturrii cu carbon.

Bainit superioar format n apropierea maximului

cinetic (stabilitatea minim a austenitei, tmin)

Bainit inferioar format la temperaturi joase

deasupra punctului Ms, are o structur acicular

asemntoare martensitei

Martensita

Soluie solid de carbon n fierul , suprasaturat

i metastabil.

Principala caracteristic: duritatea ridicat, care depinde practic numai de coninutul n carbon

!

Alte structuri

Troostita de clireamestec de ferit i cementit, extrem de fin

clire moderat, cu o vitez de rcire mai mic dect cea critic

la microscop: sub form de pete negre, sferoidale sau rozete, situate la marginea grunilor (foti austenitici).

duritate de 3540 HRC, tenacitate i plasticitate mai ridicat dect a bainitei.

Troostita de reveniredin martensita de revenire sau clire n urma revenirii medii (300500)

amestec de ferit nerecristalizat i cementit parial sferoidizat

Sorbita de clire la o rcire continu mai lent dect ce a troostitei

un amestec de ferit i cementit mai puin fin dect troostita

duritate sub 300 HB, plasticitatea i tenacitate > troostit.

Sorbita de reveniredin martensita sau troostita de revenire n urma revenirii nalte (500650)

mbin n modul cel mai favorabil caracteristicile de rezisten mecanic cu cele de plasticitate.

Martensita de revenire din martensita de clire n urma revenirii joase (100250) i asigur oelurilor carbon rezisten la traciune i duritate mari, n dauna tenacitii

valorile alungirii i gtuirii sunt mici.

Gradul de finee a structurilor de tip perlitic distana dintre lamelele de cementit i

ferit, 0, suma grosimii lamelei de cementit i ferit.

Valoarea lui 0 se poate calcula cu relaia:

TE este temperatura de echilibru (Ac); T temperatura la care are loc transformarea n

urma rcirii cu anumite viteze.

Temperatura de subrcire Structura Reprezentare

Valoarea lui0, m

Duritatea HB

700C Perlit 0,5-0,8 180

650C Sorbit 0,30,4 250

600C Trostit 0,10,2 400

Gradul de finee a structurilor de tip perlitic (schem)

Influena elementelor de aliere

Dac n sistemul Fe-C mai intervine un element de aliere (X), ternar Fe-C-X (15Cr9; 42Cr4 .a.).

Carbonul n oelurile aliate formeaz carburi cu elementele de aliere.

Afinitatea termodinamic (-G) a diverselor elemente pentru carbon:

Si-Al-Cu-Ni-Co-Fe-Mn-Cr-Mo-W-V-Ti-Nbnu formeaz carburi

(nu sunt carburigene)formeaz carburi

(sunt carburigene)

Carburile formate sunt de dou tipuri, n funcie de natura elementului i de coninutul su: cementite aliate: (Fe, X)3C, cu structur

ortorombic; carburi speciale: (Fe, X)mCn; tipurile

principale sunt: M23C6; M6C; M2C; M7C3; MC.

M reprezint unul sau mai multe elemente metalice, carburigene

Ni i Mn sunt elemente gamagene, mresc domeniul

Si, Mo i Cr sunt elemente alfagene reduc domeniul

Modificarea domeniului de ctre

Ni, Mn, Si, Mo, Cr

sfritul primului curs