TRATAMENTE TERMICECurs 2: Operațiile de bază ale TT

1

CUPRINS• Operațiile de bază ale T.T.• Operația de încălzire

• Transformarea α → γ în cursul încălzirilor rapide, fără menținere

• Transformarea α → γ în cursul încălzirilor cu menținere izotermă

• Operația de menținere• Operația de răcire

• Transformări structurale la răcire, CCT; TTT• Principiul construirii diagramelor CCT; TTT• Aplicații practice ale diagramelor CCT; TTT

2

OPERAȚIILE DE BAZĂ ALE

T.T.• Tratamentul Termic ca proces tehnologic de prelucrare la cald

a produselor metalice, este constituit dintr-o serie de op. care se execută într-o anumită succesiune și care sunt definite și caracterizate prin valoarea unor param. => parametrii tehnologici

• Operațiile de bază:• Principale (înc.; menţ; răcire);• Auxiliare anterioare (curăţire, protejare, spălare, ş.a.)• Auxiliare ulterioare (curăţire, îndreptare, control, ş.a.)

3

OPERAȚIA DE ÎNCĂLZIRE

Stabilirea Temperaturii de Încălzire✦ tf reprezintă temperatura după care începe

operaţia de menţinere✦ se stabileşte în fc. de temp. pc. critice (AC1, AC3,

ACcem) şi de tipul TT (recoarece, normalizare, călire, revenire).

Stabilirea Vitezei de ÎncălzireÎn fc. de legile transmiterii căldurii în piesele metalice, tensiunile remanente, utilajele de înc.✦ v. teoretică → l.t.c.✦ v. admisibilă → t.r.✦ v. posibilă → u.î., mediul î. mărimea încărcăturii

40-80% din durata totală a unui ciclu termic

determină productivitatea

Parametrii:

4

TRANSFORMAREA α → γ ÎN CURSUL

ÎNCĂLZIRILOR RAPIDE, FĂRĂ

MENȚINERE

• Influenţa vit. de încălzire asupra formării γ poate fi studiată cu ajutorul diagramelor de transf. la încălzire continuă, obținute cu ajutorul analizei dilatometrice.

• Trasate în sist. de coordonate temp. - timp (lg).• Curbele reprezintă, pentru fiecare viteză de încălzire

indicată în partea de sus a diagramei, diferitele etape ale formării austenitei în cursul încălzirii.

5

Diagrama de transformare la încălzire

continuă a oţelului 34 CrMo 4 (0,34 % C;

1,07% Cr şi 0,17 % Mo): Ac1, Ac3 – temp. de

început, respectiv de sfârșit a transformării.

6

TRANSFORMAREA α → γ ÎN CURSUL

ÎNCĂLZIRILOR CU MENȚINERE IZOTERMĂ• În practică, austenitizarea se realizează printr-o încălzire,

până la o temperatură determinată, urmată de o menţinere la această temperatură

• cond. optime de austenitizare (t, τmenţ), => compromis între o γ omogenă şi o γ cu un grăunte fin,

• cinetica de transformare a feritei și carburilor în austenită, în cursul menținerii izoterme.

• Epruvetele sunt încălzite la o temperatură determinată, unde sunt menținute durate diferite; apoi ele sunt răcite rapid și examinate la microscop => diagrame care descriu cinetica transformării.

7

Timpul, s

Tem

pera

tura

, °C

1

23 4

Diagrama de transformare în

condiții izoterme a unui oţel eutectoid

normalizat în prealabil la 875°C

8

CURBELE DE AUSTENITIZARE ALE

UNUI OŢEL EUTECTOID

• C. 1, 2, → începutul, respectiv sfârşitul transformării perlitei;

• C. 3 sfârșitul transformării carburilor,

• C. 4 → limita dintre austenita neomogenă şi cea omogenă.

• Se observă că formarea austenitei continuă pe parcursul menținerii şi se termină cu atât mai repede cu cât temperatura este mai ridicată.

9

OPERAȚIA DE MENȚINERE• are ca scop egalizarea temperaturii (durata de egalizare

termică ) şi desăvârşirea proceselor de transformare structurală (durata de transformare )

• Parametrii op. de menţinere sunt:• temperatura de menținere tf

• durata de menținere• gradul de egalizare (în practică 0,01÷0,5)

Durata de egalizare termică pentru piese cu grosimi mai mici decât 100mm, încălzite în cuptoare cu gaz sau electrice și pentru piese subțiri încălzite băi de

săruri este aprox. ¼ din durata de încălzire

10

OPERAȚIA DE RĂCIRE• De modul cum se execută depinde structura care va rezulta

(proprietățile produselor)• Parametrii:

• temperatura inițială tir

• durata de răcire τr

• viteza de răcire vr

tir → temperatura la începutul răcirii (~tf)tfr → temperatura la sfârșitul răciriitmed → temperatura mediului de răcire

11

RĂCIREA ÎN MEDII CARE ÎŞI SCHIMBĂ

STAREA DE AGREGARE

Reprezentarea schematică a fazelor principale de răcire

Curba de răcire în medii care își schimbă starea de

agregareA. CalefacțiaB. FierbereaC. Răcire lentă

12

TRANSFORMĂRI STRUCTURALE LA RĂCIRE

• diagramele de echilibru => structurile de echilibru ale aliajelor, • apar în urma unor răciri foarte lente

• sunt construite în coordonate temp. – conc. => nu pot da informaţii asupra structurilor în afară de echilibru, => răciri mai rapide

• 2 metalurgişti americani Davenport şi Bain• Isothermal transformation diagrams• Time-Temperature-Transformation

Diagramele TTT la răcire în condiţii izoterme

diagramele Timp – Temperatură – Transformare 13

PRINCIPIUL CONSTRUIRII DIAGRAMELOR TTTcontinuous cooling transformation (CCT)

14

Reprezentarea schematică a transformării austenitei la răcire izotermă (temperatura constantă tb)• D. austenitizare " răcire cât mai

rapidă " temp. de transformare stabilită, ti (sub AR1)

• ol. eutectoid (0,77 % C ), austenitic (tf = ta=AC1+ (30÷50)°C = 775÷800°C

• tb1 (sub AR1) " menţ. τ1, " răcire în apă (tm = 20°C)

• duritatea HV şi structura • un alt lot de probe din acelaşi ol.

eutectoid se răcesc de la ta la tb1 " menţ. timp mai lung τ2 (τ2<τ1), " răcire în apă.

• se reperă la temp. tb1:

• τ3, τ4, τ5, …, τn

15

AustenităMartensităPerlită

Construirea diagramelor TTT (CCT)

C. început de transf.

C. sf. de transf.

Dur

itate

a H

VPunctul A11234567

16

Curba TTT la răcire izotermă a unui ol. eutectoid

17

Influența elementelor de aliere asupra diagramelor TTT

Diagrama Timp-Temperatură-Transformare (TTT) pentru două oțeluri:linia roșie pt. un oțel cu 0,4% C în greutate;linia verde pt. un oțel cu 0,4% C în greutate și 2% Mn în greutate.

P = perlită,B = bainităM = martensită.

18

Diagrama TTT izotermă a oţelului 41Cr4 (42C4) (atlas IRSID, Institut de Recherches

de la Sidérurgie Française)

19

Diagrama TTT la răcirea continuă a oţelului cu 0,25% C; 1,4%

Cr; 0,5% Mo; şi 0,25% V

20

Diagrama TTT la răcire continuă a oţelului 42 MnV 7

21

APLICAȚIILE PRACTICE ALE DIAGRAMELOR TTT

• s-au stabilit noi cicluri de tratamente termice, comportând mențineri izoterme la temperaturi convenabil alese;

• s-au putut efectua transformări care să ducă la obținerea unor structuri uniforme în toată masa piesei, => str. perlitice sau bainitice.

• uniformizarea temperaturii în tot volumul piesei, pentru a se evita deformările și fisurile în timpul transformării martensitice.

• Recoacerea izotermă (perlitică) asigură obținerea de structuri uniforme în tot volumul produselor, cu o durată a ciclului scurtă => bună prelucrabilitate, la produsele forjate.

• se pot stabili intervale de temperaturi optime, pentru ca durata ciclului să fie minimă.

22

RECAPITULARE1. Care sunt operațiile de bază ale T.T.?

Principale (înc.; menţ; răcire);Auxiliare anterioare (curățire, protejare, spălare, ş.a.)Auxiliare ulterioare (curățire, îndreptare, control, ş.a.)

Transformarea α → γ în cursul încălzirilor rapide, fără menținereDiagr. de Transf. laÎnc. Cont.

Transformarea α → γ în cursul încălzirilor cu menținere izotermă

Aplicații practice ale diagramelor CCT; TTT

Diagr. de Transf. laÎnc. Izotermă

Transformări structurale la răcire, CCT; TTT

3. Operația de menținere

2. Operația de încălzire

4. Operația de răcire

Durata de egalizare termicăDurata de transformare

Principiul construirii diagramelor TTT

23

SFÂRȘIT24