1

2.6 Tratamente termice aplicate o\elurilor

Tratamentul termic este metoda tehnologic[ de prelucrare prin

ac\iune termic[ asupra semifabricatelor sau pieselor finite din metale sau

aliaje, ]n scopul ob\inerii structurilor =i prin aceasta a caracteristicilor

cerute .

Procesul de tratament termic se descrie printr-o diagram[ ]n

coordonate temperatur[ - timp (diagrama de tratament termic, v. fig.

2.60) care indic[ :

- parametrii regimului de ]nc[lzire : viteza de ]nc[lzire, vi ]n OC/or[, durata ]nc[lziri, τi ]n ore, temperatura ini\ial[ =i final[;

- parametrii regimului de men\inere la tempeartura de tratament

termic : temperatura de tratament termic, tt ]n OC, timpul de men\inere τm

]n ore;

- parametrii regimului de r[cire : viteza de r[cire, vr ]n OC/or[, dat[

de mediul de r[cire, temperatura ini\ial[ =i final[.

Tipul de tratament termic

nu este dat de tipul de

diagram[ ci de transform[rile

care au loc, diagrama de

tratament termic indic`nd calea

de urmat pentru a se asigura

transform[rile structurale.

Determinarea influen\ei tratamentelor termice asupra

caracteristicilor fizico - mecanice presupune cercetarea

dependen\elor respective ]n succesiunea : regimul de tratament termic -

transform[ri structurale - structur[ - caracteristici fizico - mecanice.

Fig.2.60

2

Func\ie de transform[rile care au loc, tratamentele termice se

clasific[ astfel :

1. Recoaceri f[r[ schimbare de faz[

2. Recoaceri cu schimbare de faz[

3. C[lire cu transformare polimorf[

4. C[lire f[r[ transformare polimorf[

5. }mb[tr`nirea

6. Revenirea

7. Tratamente termochimice

8. Tratamente termomecanice

2.6.1 Recoaceri f[r[ schimbare de faz[

Din grupa tratamentelor termice de recoacere f[r[ schimbare de

faz[ fac parte: recoacerea de omogenizare, recoacerea de recristalizare

nefazic[ =i recoacerea de detensionare.

Recoacerea de omogenizare

Tratamentul termic de recoacere de omogenizare se aplic[

lingourilor =i pieselor turnate ]n scopul elimin[rii eterogenit[\ii chimice.

}n cazul pieselor =i lingourilor din o\el, parametrii regimului de tratament

termic sunt : τi = 950 ... 1150 OC, vi=20 ... 60 OC/or[, τm = 20 ... 100 ore ,

figura 2.61, curba 1. Etapa principal[ a tratamentului, ]n care se elimin[

prin difuzie eterogenitatea chimic[, este etapa de men\inere la

temperatura de tratament termic. Din acest punct de vedere temperatura

de ]nc[lzire trebuie s[ fie c`t mai ridicat[ posibil. Stabilirea limitei

superioare a temperaturii de tratament termic de recoacere de

omogenizare are ]n vedere evitarea defectelor de tipul decarburare =i

arderea superficial[ a o\elului.

3

Omogenizarea structurii primare, ca urmare a aplic[rii acestui

tratament termic, determin[ cre=terea caracteristicilor de plasticitate.

Aceste efecte sunt ]ns[ diminuate de realizarea unor procese secundare ]n

timpul tratamentului : cre=terea gr[un\ilor ( datorit[ men\inerii

]ndelungate la temperaturi ridicate), precipitarea unor compu=i, apari\ia

de porozit[\i. Anularea acestor influen\e negative se poate realiza prin

aplicarea ulterioar[ a unui tratament termic de recoacere complet[ sau de

normalizare.

Recoacerea de recristalizare nefazic[

Tratamentul termic de recoacere de recristalizare nefazic[ se

aplic[ ]n general pieselor =i semifabricatelor ob\inute prin deformare

plastic[ la rece, ]n scopul restabilirii propriet[\ilor de plasticitate ale

materialului ecruisat. Parametrii de regim la recoacerea de recristalizare

nefazic[ se stabilesc ]n a=a fel ]nc`t ]n timpul etapelor de ]nc[lzire =i

men\inere, s[ se produc[ procesele de restaurare =i recristalizare primar[,

evit`ndu-se cre=terea gr[un\ilor =i recristalizarea secundar[.}n cazul

aplic[rii tratamentului la piesele =i semifabricate din o\el parametrii

regimului sunt: tt = 650 ... 700 OC, τ] + τm = 1 ... 4 ore , r[cire ]n aer.

Diagrama de tratament termc este prezentat[ ]n figura 2.61 - curba 2.

Recoacerea de detensionare

Tratamentul termic de recoacere de detensionare are ca scop

eliminarea tensiunilor interne zonale (macrotensiunile de ordinul I) ce se

extind =i se echilibreaz[ ]n ]ntregul volum al pieselor. Aceste tensiuni

interne apar, de obicei, datorit[ modific[rii neegale, ]n timp =i spa\iu, a

dimensiunilor unei piese. Principalele cauze sunt: ]nc[lziri sau r[ciri

neuniforme sau locale, deform[ri plastice, producerea nesimultan[ a unor

transform[ri de faz[ ]n masa piesei etc. Rezult[ c[ , astfel de tensiuni

interne pot apare ]n piesele realizate prin majoritatea procedeelor

4

tehnologice uzuale (turnare, deformare plastic[ la cald sau la rece,

sudare, prelucrare mecanic[ etc.).

Eliminarea sau diminuarea tensiunilor interne existente ]n pies[

(detensionarea) se poate ob\ine realiz`nd condi\iile necesare ca aceste

tensiuni s[ produc[ deform[ri plastice locale ale materialului piesei.

Aceste condi\ii constau, de obicei ]n ]nc[lzirea piesei =i

men\inerea la temperatur[. }n cazul ]n care la temperatura de tratament

limita de curgere a materialului piesei devine mai mic[ dec`t valoarea

tensiunilor interne are loc un proces de deformare plastic[ propriuzis[; ]n

cazul ]n care limita de curgere a materialului la temperatura de tratament

termic este mai mare dec`t valoarea tensiunilor interne deformarea

plastic[ are loc ]n timp prin mecanisme de difuzie - fluaj. Condi\iile

detension[rii se aleg astfel ]nc`t , prin men\inerea la temperatura de

tratament termic s[ nu se produc[ transform[ri structurale ale

materialului piesei.

Principiile prezentate mai sus stau la baza stabilirii parametrilor

regimului de tratament termic de detensionare aplicat pieselor din o\el : tt

= 500 ... 650 OC < A1, v] = 20 .. 40 OC/or[, τm = 2.5 minute/mm grosime

de pies[, r[cire lent[, pentru a nu apare noi tensiuni interne. Diagrama de

tratament termic de detensionare aplicat pieselor din o\el este prezentat[

]n figura 2.61 - curba3.

Fig. 2.61 Diagramele de tratment termic de recoacere f[r[ schimbare de

faz[ aplicate o\elurilor: 1 - recoacere de omogenizare; 2 - recoacere de detensionare; 3 - recoacere de recristalizare

nefazic[

5

2.6.2 Recoaceri cu schimbare de faz[

Din grupa tratamentelor termice de recoacere cu schimbare de

faz[, se aplic[ pieselor din o\el: recoacerea complet[, recoacerea

incomplet[, recoacerea de gobulizare a cementitei, recoacerea izoterm[

=i normalizarea.

Recoacerea complet[

Tratamentul termic de recoacere complet[ se aplic[, ]n general,

o\elurilor hipoeutectoide =i const[ ]n ]nc[lzirea piesei la tt = A3 + 20 ...

40 OC, men\inerea la aceast[ temperatur[ p`n[ la formarea unei austenite

omogene, cu gr[unte fin ]n toat[ masa piesei =i r[cirea cu o vitez[ de

r[cire care s[ asigure realizarea unei structuri de echilibru, ferito -

perlitice, cu duritate minim[. Scopul principal al aplic[rii acestui

tratment termic este ]nl[turarea structurilor neomogene sau cu gr[unte

grosolan din piesele turnate. Diagrama de tratament termic este

prezentat[ ]n figura 2.62 - curba R.C.

Tratamentul termic de recoacere complet[ se aplic[ =i o\elurilor

hipereutectoide care prezint[ granula\ie grosolan[ datorat[ prelucr[rii

prin deformare palstic[ la temperaturi ridicate. }n acest caz tt = Acem + 20

..30 OC, iar structura final[ va fi format[ din perlit[ =i cementit[

secundar[ ]n re\ea.

Recoacerea incomplet[

Tratamentul termic de recoacere incomplet[ se aplic[, ]n general,

o\elurilor hipoeutectoide, ]nlocuind recoacerea complet[ ]n cazul ]n care

granula\ia o\elului este corespunz[toare =i trebuie realizat[ numai

structura de echilibru ferito -perlitic[, cu duritate minim[. Parametrii de

regim sunt similari celor utiliza\i la recoacerea complet[, cu excep\ia

temperaturii de ]nc[lzire, care se adopt[ tt = A1 + 20 ... 30 OC. Diagrama

de tratament termic este prezentat[ ]n figura 2.63.

6

Fig. 2.62

Diagramele de tratament termic de reacoacere complet[ (RC) =i normalizare (N) aplicate o\elurilor

Recoacerea de globulizare

Tratamentul termic de recoacere de globulizare a cementitei se

aplic[ o\elurilor hipereutectoide ]n scopul ob\inerii unei structuri

perlitice globulare care prezint[ duritate minim[, are caracteristici

optime pentru aplicarea unor tratamente termice ulterioare =i se

prelucreaz[ mai u=or prin deformare plastic[ =i a=chiere. Regimul de

lucru la aplicarea acestui tratament termic const[ ]n : ]nc[lzirea o\elului

imediat deasupra temperaturii A1, men\inerea p`n[ la terminarea

transform[rii perlitei ]n austenit[ =i r[cirea cu vitez[ de r[cire foarte mic[

sau prin pendulare, la traversarea intervalului transform[rii perlitice.

Aceste condi\ii asigur[ realizarea proceselor de difuzie =i de reducere a

energiei libere a sistemului prin globulizarea cementitei rezultate la

transformarea austenitei (at`t cea preeutectoid[ c`t =i cea eutectoid[).

Diagrama de tratament termic de recoacere de globulizare acementitei

este prezentat[ ]n figura 2.64.

7

Recoacerea izoterm[

Tratamentul termic de recoacere izoterm[ se aplic[ o\elurilor

hipoeutectoide =i const[ ]n ]nc[lzirea =i men\inerea piesei ]n condi\ii

similare aplic[rii recoacerii complete, r[cirea rapid[ la o temperatur[ de

men\inere izoterm[ tiz = A1 - (30 ... 100) OC, men\inerea la aceast[

temperatur[ p`n[ la terminarea transform[rii cu difuzie a austenitei =i

r[cirea ulterioar[ ]n aer. Diagrama de tratament termic de recoacere

izoterm[ este prezentat[ ]n figura 2.65.

Fig. 2.63 Fig. 2.64

Avantajele aplic[rii acestei recoaceri ]n locul recoacerii complete

constau ]n ob\inerea unei structuri uniforme ]n toat[ masa piesei =i

reducerea timpului total de tratament al pieselor din o\eluri aliate.

Normalizarea

Tratamentul termic de normalizare se aplic[ o\elurilor hipo =i

hipereutectoide =i const[ ]n ]nc[lzire =i men\inerea ]n condi\ii similare

recoacerii complete =i r[cirea ulterioar[ cu o vitez[ de r[cire care s[

asigure o structur[ cvasieutectoid[, de tip sorbitic ( de obicei, r[cirea se

face ]n aer), cu precipit[ri minime de ferit[ liber[ (]n cazul o\elurilor

8

hipoeutectoide) sau de cementit[ secundar[ (]n cazul o\elurilor

hipereutectoide). Diagrama de tratament termic este prezentat[ ]n figura

2.62 - curba N.

Fig. 6.25

}n urma aplic[rii acestui tratament termic se ob\in durit[\i =i

rezisten\e mecanice mai mari dec`t ]n cazul recoacerii complete, f[r[ a fi

afectat[ ]n mod inadmisibil plasticitatea. Ca urmare, normalizarea poate

constitui tratamentul termic final al piselor din o\el av`nd sec\iuni mari

=i forme geometrice complicate care se pot deforma sau fisura ]n cazul

aplic[rii tratamentului termic de c[lire martensitic[ urmat[ de revenire

]nalt[ (]mbun[t[\ire). De asemenea , normalizarea se aplic[ ca tartament

termic premerg[tor, prin care se ob\in structuri optime pentru

tratamentele sau prelucr[rile ulterioare. Astfel, ]n cazul o\elurilor

hipoeutectoide, normalizarea asigur[ structura optim[ ]nainte de c[lire

(cu cantitate minim[ de ferit[ preeutectoid[) =i ]mbun[t[\e=te

prelucrabilitatea prin a=chiere (]n special la o\elurile cu < 0.3 % C), iar

la o\elurile hipereutectoide - se asigur[ aplicarea mai eficient[ a

recoacerii de globulizare a cementitei (prin distrugerea re\elei de

cementit[ secundar[).

9

2.6.3 C[lirea o\elurilor

}n cazul o\elurilor se aplic[ c[lirea martensitic[. Acest tratament

termic const[ ]n ]nc[lzirea o\elului deasupra unui punct critic de

transformare, men\inere =i r[cire cu vitez[ de r[cire mai mare dec`t

viteza critic[ de c[lire. Realizarea corect[ a tratamentului termic de c[lire

martensitic[, func\ie de tipul o\elului, impune stabilirea parametrilor

optimi de regim : t], v], τm, vr (mediul de r[cire).

Parametrii regimului de tratament termic de c[lire

Stabilirea parametrilor optimi ai regimului de tratament termic

aplicat o\elurilor se face pe baza datelor prezentate ]n continuare.

Pentru o\elurile hipoeutectoide, temperatura de ]nc[lzire, t], care

asigur[ structuri de c[lire optime, pentru aplicarea ulterioar[ a

tratamentului de revenire, este t] = A3 + (30 ... 50)OC - c[lire complet[.

Dac[ ]nc[lzirea s-ar face la A1 < t] < A - c[lire incomplet[, o

cantitate de ferit[ nu se va transforma ]n austenit[, iar la r[cire structura

va fi format[ din martensit[ (dur[ =i fragil[) =i ferit[ (moale =i plastic[).

O astfel de structur[ - cu pete moi, este necorespunz[toare at`t din punct

de vedere al caracteristicilor de utilizare ]n stare c[lit[ c`t =i din punct de

vedere al aplic[rii ulterioare a tratamentului de revenire. Dac[ ]nc[lzirea

s-ar face la t] >> A3 - c[lire cu supra]nc[lzire, se va produce o cre=tere

pronun\at[ a granula\iei austenitice, iar structura final[ de c[lire va fi

format[ din martensit[ grosolan[ =i o cantitate mare de austenit[

rezidual[. O astfel de structur[ are tendin\[ mare spre fisurare =i

propriet[\i mecanice sc[zute.

Pentru o\elurile hipereutectoide temperatura optim[ de ]nc[lzire ]n

vederea c[lirii este t] = A1 + (20 ... 40)OC - c[lire incomplet[. Structura

ob\inut[ prin c[lirea unui astfel de o\el de la aceast[ temperatur[ va

con\ine martensit[, cementit[ secundar[ =i austenit[ rezidual[. Prezen\a

10

cementitei secundare (constituent cu duritate mai mare dec`t a

martensitei) conduce la cre=terea durit[\ii o\elului c[lit =i ]mbun[t[\irea

unor propriet[\i ale acestuia (de exemplu se m[re=te rezisten\a la uzur[).

Aceast[ influen\[ pozitiv[ se manifest[ numai ]n cazul ]n care cementita

secundar[ este globulizat[. }nc[lzirea o\elurilor hipereutectoide la t] >

Acem - c[lire complet[, nu este indicat[ deoarece este favorizat[ cre=terea

granula\iei austenitice (care determin[ ob\inerea unei structuri finale

formate din martensit[ grosolan[ cu cre=terea cantit[\ii de austenit[

rezidual[ =i propriet[\i mecanice sc[zute) =i exist[ posibilitatea apari\iei

la r[cire , a unor tensiuni interne mari (ce pot produce deformarea sau

fisurarea pieselor c[lite).

Domeniul temperaturilor optime de ]nc[lzire a o\elurilor ]n

vederea c[lirii este indicat ]n figura 2.66.

Viteza de ]nc[lzire, v], a unei piese din o\el ]n vederea c[lirii este

limitat[ superior de o valoare admisibil[ vad, ce reprezint[ viteza de

]nc[lzire maxim[ pentru care , tensiunile interne ce apar datorit[

neuniformit[\ii temperaturii pe sec\iunea piesei, nu produc fisuri sau

deforma\ii nepermise ale acesteia.

Durata de men\inere , τm, a piesei la temperatura t] trebuie s[

asigure ob\inerea unei austenite omogene =i uniformizarea temperaturii

pe sec\iunea piesei supus[ tratementului termic.

}n timpul desf[=ur[rii etapelor de ]nc[lzire =i men\inere pot avea

loc reac\ii chimice ]ntre componentele o\elului =i atmosfera cuptorului ce

produc oxidarea =i decarburarea superficial[ a pieselor tratate. Pentru

prevenirea acestor procese, se pot lua urm[toarele m[suri tehnologice :

- folosirea cuptoarelor cu atmosfer[ controlat[ (protectoare);

- realizarea etapelor de ]nc[lzire =i men\inere ]n b[i de s[ruri

topite;

- ]mpachetarea pieselor ]n medii cu con\inut ridicat de carbon ( de

exemplu a=chii de font[ cenu=ie).

11

Ob\inerea structurilor corespunz[toare dup[ tratametul termic de

c[lire martensitic[ =i prin aceasta a efectelor dorite, este influen\at[ ]n

mod deosebit de mediul ]n care are loc r[cirea. Condi\iile de r[cire la

c[lire se stabilesc pe baza urm[toarelor criterii :

- asigurarea unei viteze de r[cire vr > vcr;

- asigurarea unei anumite ad]ncimi de p[trundere a c[lirii pe

sec\iunea piesei;

- asigurarea unor valori reduse =i a unei reparti\ii convenabile a

tensiunilor interne la r[cire, astfel ]nc`t s[ nu se produc[ deforma\ii

inadmisibile sau fisurarea pieselor.

Fig. 2.66 Domeniul optim de temperaturi pentru ]nc[lzire

la c[lirea martensitic[ a o\elurilor

Av`nd ]n vedere aceste considerente, mediul ideal de r[cire trebuie

s[ asigure o vitez[ mare de r[cire ]n zona maximului cinetic =i o vitez[

redus[ de r[cire ]n rest, astfel ]nc`t tensiunile termice s[ fie c`t mai

reduse pentru a nu se suprapune peste tensiunile structurale caracteristice

transform[rii (cu cre=tere de volum) martensitice. Diferitele medii de

r[cire utilizate ]n practic[ la c[lirea o\elurilor (ap[, ulei, solu\ii de s[ruri

sau alcalii, topituri de s[ruri etc.) corespund numai par\ial mediului ideal

12

de c[lire. Din acest motiv, alegerea mediului de c[lire este o problem[

ce trebuie analizat[ diferen\iat, ]n func\ie de caracteristicile constructive

ale pieselor supuse tratamentului, de calitatea =i propriet[\ile o\elurilor

din care sunt confec\ionate acestea.

La r[cirea unei piese ]ntr-un anumit mediu, vitezele de r[cire vor

fi diferite pe sec\iunea piesei (evident c[ viteza de r[cire ]n centrul

sec\iunii piesei, vm va fi mai mic[ dec`t viteza de r[cire la suprafa\a

piesei, vs).

Situa\ia realizat[, ]ntr-un caz concret de aplicare a tratamentului de

c[lire, va fi determinat[ pe l`ng[ caracteristicile mediului de r[cire =i de

caracteristicile materialului tratat luate ]n considerare prin capacitatea de

c[lire =i c[libilitate.

Capacitatea de c[lire este proprietatea tehnologic[ ce descrie

aptitudinea unui o\el de a-=i m[ri duritatea prin c[lire. Aceast[

proprietate este dependent[ de con\inutul ]n carbon al o\elului =i se

apreciaz[ prin duritatea martensitei.

C[libilitatea este proprietatea tehnologic[ ce descrie aptitudinea

unui o\el de a se c[li pe o anumit[ ad`ncime. Aceast[ proprietate se

determin[ printr-o ]ncercare specific[ (proba c[lirii frontale, Jominy,

STAS 4930) =i se apreciaz[ prin indicele de c[libilitate , J definit ca

valoarea lsm, ]n mm , m[surat[ de la cap[tul r[cit al unei epruvete

cilindrice p`n[ la zona cu 50 % martensit[ ]n structur[.

Procedee de c[lire }n practic[, pentru realizarea tratamentului termic de c[lire martensitic[, se folosesc procedeele prezentate ]n continuare.

A. C[lirea ]ntr-un singur mediu, este procedeul folosit ]n mod curent. Deoarece nici unul din mediile de r[cire utilizate ]n practic[ nu asigur[ condi\iile de r[cire corespunz[toare mediului ideal, la c[lirea prin acest procedeu, vitezele de r[cire sunt mari, tensiunile interne termice ating valori ridicate =i suprapunerea acestora peste tensiunile structurale pot conduce la fisurarea sau deformarea piesei tratate. Diagrama de tratamente termic de c[lire cu r[cirea ]ntr-un singur mediu este prezentat[ ]n figura 2.67.

13

B. Pentru realizarea tratamentului termic de c[lire al sculelor din o\eluri hipereutectoide se folose=te procedeul de c[lire ]n dou[ medii sau c[lirea ]ntrerupt[ , figura 2.68. }n acest caz piesele sunt r[cite mai ]nt`i rapid ]n ap[, p`n[ la o temperatur[ t < tMC =i apoi sunt transferate ]ntr-un mediu de r[cire (ulei, aer) care asigur[ r[cirea lor mai lent[ ]n domeniul transform[rii martensitice. Utiliz`nd acest procedeu se diminueaz[ pericolul deform[rii sau fisur[rii pieselor c[lite. C. Pentru realizarea tratamentului termic de c[lire al sculelor sau pieselor de ma=ini din o\eluri aliate (care prezint[ o c[libiliate mai ridicat[) se folose=te procedeul de c[lire ]n trepte (martempering). }n acest caz, r[cirea pieselor se realizeaz[ ]n trei etape : - r[cirea de la temperatura de tratament termic, p`n[ la t = Ms + (20 ... 30)OC, ]n b[i de s[ruri topite; - men\inerea la temperatura t, p]n[ la egalizarea temperaturii pe sec\iunea piesei, dar f[r[ a se permite ]nceperea transform[rilor austenitei dup[ mecanismul intermediar; - r[cirea ]n ulei sau aer. Diagrama de tratament termic este prezentat[ ]n figura 2.69.

Fig. 2.67 Fig. 2.68

C[lirea ]ntr-un singur mediu C[lirea ]n dou[ medii

D. C[lirea izoterm[, figura 2.70, se realizeaz[ ]n acelea=i etape ca ]n cazul c[lirii ]ntrerupte, cu deosebirea c[, men\inerea la temperatura t = Ms + (20 ... 30)OC se face p`n[ la transformarea complet[ a austenitei ]n bainit[. Structura de bainit[ inferioar[ asigur[, pentru anumite aplica\ii tehnice caracteristici de rezisten\[ ridicate =i de plasticitate acceptabile. E. }n cazul o\elurilor cu con\inut ridicat de carbon sau aliate, la care Mf < 0 OC, se folose=te procedeul de c[lire la temperaturi sc[zute (sub 0 OC). Prin aplicarea acestui procedeu se realizeaz[ transformarea aproape complet[ a austenitei ]n martensit[, asigur`ndu-se stabilizarea dimensional[ =i cre=terea durit[\ii pieselor tratate. Din acest motiv, aplicarea procedeului este indicat[ ]n cazul pieselor tratate termochimic, rulmen\ilor, instrumentelor de m[sur[, sculelor speciale, magne\ilor etc. O aten\ie deosebit[ trebuie acordat[ duratei de men\inere a piesei la temperatura ambiant[, p`n[ la transferarea ei ]n mediul de r[cire cu temperatura t< Mf, durat[ care trebuie s[ fie mai mic[ de 30 minute, figura 2.71.

14

F. }n cazul ]n care se urm[re=te numai durificarea superficial[ a unei piese din o\el (]n scopul cre=terii rezisten\ei la uzur[ sau la oboseal[) se folose=te procedeul de c[lire superficial[. Varianta uzual[ de aplicare a acestui procedeu este c[lirea folosind ]nc[lzirea prin induc\ie cu curen\i de inalt[ frecven\[ (c[lirea C.I.F.). }n acest caz piesa ce trebuie tratat[ trece printr-un inductor ]n care circul[ un curent alternativ de ]nalt[ frecven\[. Fluxul magnetic generat de acest curent str[bate piesa =i produce ]n aceasta curen\i de induc\ie de o anumit[ intensitate. Ad`ncimea de p[trundere a curen\ilor de induc\ie ]n piesa ce trebuie tratat[, Δ ]n mm, depinde de frecven\a, f, ]n Hz, a curentului din inductor =i de caracteristicile electromagnetice ale materialului piesei tratate : permeabilitatea magnetic[, μ, ]n H/m =i rezistivitatea electric[, ρ, ]n Ωm, =i este dat[ de rela\ia :

Δ = ⋅ ⋅⋅

5 104 ρμ f

Fig. 2.69 Fig. 2.70 C[lirea ]n trepte (martempering) C[lirea izoterm[

Ca urmare, ]nc[lzirea piesei, prin efectul termic al curen\ilor de induc\ie, se realizeaz[ numai pe o zon[ superficial[ de grosime aproximativ egal[ cu Δ, miezul r[m`n`d neafectat. Deoarece ]nc[lzirea zonei superficiale, parcurse de curen\ii de induc\ie, decurge cu vitez[ mare de ]nc[lzire, formarea austenitei are loc dup[ mecanismul f[r[ difuzie. |in`nd seama de aceast[ particularitate, se impune ca piesele supuse c[lirii C.I.F. s[ prezinte o structur[ ini\ial[ fin[ =i omogen[, neorientat[ =i f[r[ carburi stabile (care se dizolv[ greu ]n austenit[). Aceste condi\ii sunt îndeplinite satisf[c[tor de o\elurile nealiate, cu 0.4 ... 0.6 % C, supuse, ]n prealabil c[lirii superficiale, unei normaliz[ri. Dup[ ]nc[lzirea superficial[, r[cirea piesei se face (de obicei cu ap[) utiliz]ndu-se un du= de r[cire amplasat ]n spatele inductorului. Schema unei astfel de instala\ii este prezentat[ ]n figura 2.72. Procedeul de c[lire C.I.F. este foarte productiv, se preteaz[ la automatizare =i asigur[ caracteristici mecanice ridicate pieselor tratate. Utilizarea lui este limitat[ de dificultatea sau imposibilitatea realiz[rii inductoarelor necesare =i este justificat[ economic numai ]n cazul trat[rii unor loturi mari de piese de acela=i fel (c`nd costul inductorului nu afecteaz[ inadmisibil costul pieselor tratate).

15

2.6.4 Revenirea o\elurilor

Structurile ob\inute prin c[lire martensitic[ nu asigur[ propriet[\i

mecanice optime pieselor tratate (de exemplu, duritatea =i rezisten\a

mecanic[ sunt ridicate dar tenacitatea sc[zut[). Din aceast[ cauz[, dup[

c[lirea martensitic[ se aplic[ tratmentul termic de revenire.

Revenirea este tratamentul termic care const[ ]n ]nc[lzirea unui

o\el c[lit, la o temperatur[ t] < A1 , men\inerea un timp suficient la

aceast[ temperatur[ =i r[cirea cu o anumit[ vitez[ de r[cire. Scopul

aplic[rii acestui tratament termic este ob\inerea unei st[ri structurale mai

apropiate de echilibru, cu un complex de propriet[\i mecanice favorabil

utiliz[rii ulterioare a piesei tratate.

Structura de dezechilibru ob\inut[ la c[lire, format[ din martensit[

tetragonal[ =i austenit[ rezidual[, inc[lzit[ =i men\inut[ la o temperatur[

inferioar[ punctului critic A1 , sufer[ transform[rile prezentate ]n

continuare. Aceste transform[ri sunt rezultatul posibilit[\ilor de difuzie

ale carbonului.

A. }nc[lzirea ]n intervalul de temperaturi de 80 ... 200 OC are ca

efect transformarea martensitei tetargonale ]n martensit[ cubic[ ca

urmare a precipit[rii unor particule de carbur[ ε, sub forma unor lamele

foarte fine, de dimensiuni submicroscopice, coerente cu re\eaua

martensitei din care provine. Datorit[ precipit[rii acestor carburi,

martensita cubic[ prezint[ un volum specific mai mic, transformare care

este ]nso\it[ de o mic=orare a nivelului tensiunilor interne =i a stabilit[\ii

austenitei.

B. }nc[lzirea ]n intervalul de temperaturi de 200 ... 300 OC are ca

efect transformarea austenitei reziduale ]n martensit[ cubic[ printr-un

mecanism asem[n[tor transform[rii bainitice. De asemenea, datorit[

intensific[rii proceselor de difuzie, ]n aceast[ etap[ se continu[

precipitarea carburilor, starea =i propriet[\ile acestora apropriindu-se de

cele ale cementitei.

16

Fig. 2.71 Fig. 2.72 C[lirea sub zero C[lirea superficial[

C. }nc[lzirea ]n intervalul de temperaturi de 300 ... 400 OC are ca

efect reducerea apreciabil[ a nivelului tensiunilor interne, cu caracter

similar celor ce se produc ]n stadiul de restaurare al materialelor

ecruisate prin deformare plastic[ la rece.

D. }nc[lzirea ]n intervalul de temperaturi de 400 ... 600 OC va

conduce la pierderea coeren\ei dintre carburile formate =i re\eaua

martensitei, coagularea acestora =i formarea cementitei globulare.

Totodat[ au loc =i procese de recristalizare a masei metalice de baz[,

feritice, ]n care vor fi distribuite, cu grad mare de dispersie carburile

globulare. Aceast[ structur[ poart[ numele de sorbit[ de revenire.

Transform[rile la ]nc[lzire ale martensitei, analizate anterior, pot fi

puse ]n eviden\[ prin metoda dilatometric[ diferen\ial[. Principiul acestei

determin[ri este urm[torul: se supun ]nc[lzirii , m[sur`ndu-se dilatarea

lor , dou[ probe din acela=i o\el, una ]n stare recoapt[ =i alta ]n stare

c[lit[. Se reprezint[ grafic varia\ia cu temperatura a m[rimii Δl = Δlr −

Δlc unde Δlr este dilatarea probei ]n stare recoapt[, Δlc - dilatarea probei

]n stare c[lit[. Pe acest grafic se pot delimita cele patru etape ale

17

transform[rilor ce au loc la ]nc[lzirea martensitei =i sunt prezentate ]n

figura 2.73.

Deoarece toate transform[rile structurale ale o\elului c[lit

martensitic sunt guvernate de difuzie, rezult[ c[ parametrii pricipali ai

tratamentului termic de revenire sunt t] =i τm . }ntre ace=ti doi parametri

=i efectul tratamentului de revenire (structur[, complex de propriet[\i,

vezi fig. 2.73 f) exist[ o dependen\[ func\ional[ strict[, ce se exprim[ de

obicei sub forma :

PHJ = T] (18 + lg τm)

]n care, PHJ este parametrul Hollomon - Jaffe, ce caracterizeaz[ efectul

reveniri, luat ]n considerare prin ob\inerea acelea=i durit[\i. Rezult[, deci

c[ acela=i efect se poate ob\ine cu perechi diferite (t] ,τm) pentru care

PHJ = constant . Aceste regimuri de tratament termic de revenire se

numesc regimuri izosclere.

}n practic[ se aplic[ urm[toarele variante ale tratamentului termic

de revenire:

- revenirea joas[, prin care se urm[re=te reducerea nivelului

tensiunilor interne ale piesei c[lite, f[r[ sc[derea durit[\ii. Parametrii de

regim ]n acest caz se stabilesc astfel ]nc`t s[ se produc[ numai primele

dou[ etape ale transform[rilor la revenire =i s[ se ob\in[ o structur[ de

martensit[ cubic[ (]n mod obi=nuit : t] = 120 ..250 OC, τm = 1 ... 3 ore,

r[cire ]n aer). Revenirea joas[ se aplic[ sculelor, pieselor de uzur[

tratate termochimic etc.

- revenirea medie, prin care se urm[re=te asigurarea unor limite de

elasticitate ridicate ale pieselor tratate (de exemplu la arcuri, membrane

etc.) se realizeaz[ de obicei la temperatura de 350 ... 400 OC.

- revenirea ]nalt[ (t] = 450 ... 650 OC) prin care se urm[re=te

ob\inerea unei structuri formate din sorbit[ de revenire, cu rezisten\[

mecanic[ ridicat[ =i tenacitate bun[. Tratamentul se aplic[ pieselor de

ma=ini confec\ionate din o\eluri cu 0.35 ... 0.60 % C. Deoarece prin

aplicarea lui se ob\ine cuplul optim de propriet[\i de rezisten\[ mecanic[

18

=i tenacitate la aceste o\eluri, tratamentul termic const`nd ]n c[lirea

martensitic[ urmat[ de o revenire ]nalt[ poart[ numele de ]mbun[t[\ire.

Fig. 2.73 Transform[rile ce au loc la revenirea o\elurilor c[lite : a - curba dilatometric[; b - varia\ia concentra\iei ]n carbon a martensitei; c - varia\ia con\inutului de austenit[ rezidual[; d - varia\ia tensiunilor interne; e- varia\ia dimensiunii carburilor; f - varia\ia caracteristicilor mecanice

19