CURS 10 CURS DE MATERIALE - I BODEA MARIUS TRATAMENTE TERMICE UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ NAPOCA FACULTATEA DE INGINERIA MATERIALELOR SI A MEDIULUI BODEA MARIUS CURS DE MATERIALE - I CURS 10 TRATAMENTE TERMICE
STRUCTURILE OBŢINUTE TRATAMENTE TERMICE TRATAMENTE TERMICE: procedee tehnologice constând din încălziri, menţineri la anumite temperaturi şi răciri în anumite condiţii pentru îmbunătăţirea unor proprietăţi prin modificarea structurii. Efectul mărimii de grăunte Oţelurile cu granulaţie fină promovează formarea feritei şi perlitei la transformarea austenitei la răcire. Micşorarea granulaţiei, deplasează diagrama TTT spre stânga. Ca urmare, creşte viteza critică de călire cu scăderea granulaţiei. Efectul carbonului Creşterea % C deplasează diagramele de transformare spre dreapta (creşte călibilitatea, scade viteza critică de călire) şi micşorează temperatura Ms Efectul elementelor de aliere Creşterea % în elemente de aliere deplasează curbele de transformare spre dreapta, măresc călibilitatea, micşorează viteza critică şi modifică forma curbelor (S dublu, domeniul bainitic separat), controlul structurilor bainitice mai precis.
STRUCTURILE OBŢINUTE TRATAMENTE TERMICE
STRUCTURILE OBŢINUTE TRATAMENTE TERMICE
STRUCTURILE OBŢINUTE TRATAMENTE TERMICE BAINITA = amestec mecanic de ferită suprasaturată cu C şi carburi foarte fine. Detaliile microstructurii bainitice nu sunt vizibile la microscopul optic. Microscopie SEM sau TM. Structurile bainitice (intermediare între cele de tip perlitic şi martensitic) Bainita superioară: microstructură asemănătoare troostitei , se obţine prin Răcire+Menţinere izotermă la temperaturi cuprinse între 400-450C. Are duritate cca. 450HB. Bainita inferioară: microstructură asemănătoare martensitei de revenire, se obţine prin Răcire+Menţinere izotermă la temperaturi cuprinse între 250-350C. Are duritate cca. 550HB. Viteza de răcire pentru obţinerea structurilor bainitice depinde de compoziţia chimică a oţelului şi mărimea grăuntelui austenitic. Majoritatea elementelor de aliere deplasează diagrama la răcire continuă spre dreapta, micşorând vitezele critice de călire.
STRUCTURILE OBŢINUTE TRATAMENTE TERMICE BAINITA = amestec mecanic de ferită suprasaturată cu C şi carburi foarte fine. Detaliile microstructurii bainitice nu sunt vizibile la microscopul optic. Microscopie SEM sau TM.
Scanning electron microscope (SEM) image showing granular bainite (GB), upper bainite (UB) and lower bainite (LB) regions forming in an elongated prior austenite grain.
Scanning electron microscope (SEM) image showing granular bainite (GB), upper bainite (UB) and lower bainite (LB) regions forming in an elongated prior austenite grain. There is a market requirement (for yellow goods such as cranes and earth movers) for high strength, hot rolled steel with high levels of Charpy toughness and ductility. An important step in developing the commercial strip steel product is gaining an understanding of the link between composition/processing/microstructure and properties. As strength levels increase the microstructures change from fine grained ferrite to bainite and complex mixtures of bainite and martensite. In the bainitic high strength strip steels mixtures of granular, upper and lower bainite are observed within elongated prior austenite grains. The toughness is related to the different bainite phase fractions and the bainitic colony size, with the formation of different bainite colonies effectively refining the microstructure and improving the toughness. The strength levels can be further increased by the presence of some martensite in the microstructure. However, at high strength the presence of inclusions and large precipitates can give localised deformation, resulting in reduced bend performance, and cause low impact toughness
Oţel cu 0,2% C Vitezele critice: viteza critica inferioara (curba tangenta la linia de sfarsit al transformarii) = viteza minima la care apare martensita in structura viteza critica superioara (curba tangenta la linia de inceput al transformarii) = viteza minima la care intreaga structura este martensitica (+austenita reziduala) Oţel cu 0,2% C
Factori care influenţează diagramele de transformare: mărimea grăunţilor % de carbon % în elemente de aliere The CCT diagram (solid lines) for a 1080 steel compared with the TTT diagram (dashed lines).
Rafinarea microstructurii. Găunţi fini După deformări plastice Eliminare tensiuni termice
Recoacerea pentru recristalizare (fără transformare de fază) se aplică produselor metalice prelucrate prin deformare plastică la rece cu scopul refacerii plasticităţii materialelor prin eliminarea parţială sau totală a stării de ecruisare. Această stare se caracterizează prin modificări structurale (creşterea densităţii de dislocaţii, alungirea grăunţilor, micşorarea dimensiunilor blocurilor în mozaic, mărirea unghiului de dezorientare al acestora), care conduc la mărirea caracteristicilor mecanice (Rm, Rp02 şi HB), a rezistivităţii electrice (e) şi a forţei coercitive (Hc), precum şi la scăderea plasticităţii (A5) şi a permeabilităţii maxime magnetice (µmax), a rezistenţei la coroziune. Normalizarea este un caz particular al recoacerii complete, în sensul că răcirea se face mai rapid (în aer), astfel că transformarea perlitică se produce la un grad de subrăcire mai mare şi perlita rezultată este mai fină. Se aplică în practica industrială datorită duratei scurte de tratament. Normalizarea oţelurilor ca tratament primar, se aplică după turnare pentru eliminarea structurii Widmannstatten, după deformare plastică la cald (forjare, matriţare, îndoire, laminare etc.) pentru eliminarea structurilor în benzi, după sudare pentru finisarea şi uniformizarea structurii în cusătură şi în ZIT, după tratamente termice incorect executate etc. Ca tratament termic final, normalizarea se aplică tablelor groase pentru fabricarea prin sudare a unor recipienţi, vase de presiune etc. Când normalizarea se aplică oţelurilor cu carbon mai ridicat sau celor slab aliate, la care cantitatea de perlită lamelară fină este mai mare, pentru a asigura o mai bună aşchiabilitate, ea este urmată de o revenire înaltă care globulizează parţial cementita perlitică.
Fe, C 1.3 (wt%) steel, annealed at 1000ºC An example of a hypereutectoid steel. Upon cooling from the austenite field, the first phase to form is cementite on the austenite grain boundaries. This partitions iron and at the eutectoid composition pearlite is formed from the remaining enriched austenite.
Călirea într-un singur mediu (apă, ulei), în aer – oţeluri autocălibile (Cr-Ni, oţeluri martensitice) Dezavantaje: se generează tensiuni termice între zone cu secţiuni diferite, înrte suprafaţa piesei şi miezul acesteia datorită vitezelor diferite de răcire. se generează tensiuni structurale, martensita are reţea tetraedrică cu volum maxim, variaţii de volum