Tratamente Termice

Capitolul 1.Tratamente termice primare si secundare

1.1 GENERALITĂŢI

1.1.1 Parametrii de bază şi scopul tratamentelor termice

Pentru obţinerea unor proprietăţi superioare de rezistenţă se caută aducerea aliajelor în stări in afara echilibrului. Modificările de structură se obţin prin operaţii de încălzire şi răcire, după un anumit ciclu termic, funcţie de natura constituientului structural ce urmează a se obţine.

Altfel spus, tratamentul termic este un proces tehnologic complex prin care se urmăreşte obţinerea anumitor constituenţi structurali care induc proprietăţile de exploatare dorite.

Deşi diagramele de echilibru sunt valabile numai pentru condiţii de echilibru, ele sunt utile deoarece precizează dacă un anumit aliaj poate sau nu să fie tratat termic şi ce anume tratamente termice pot fi aplicate unui anumit aliaj metalic. Cel mai simplu tratament termic constă dintr-o succesiune de operaţii tehnologice distincte, asa cum se evidenţiază în figura 1.1.

Fig.1.1 Ciclograma tratamentului termic

Aceste operaţii sunt: încălzirea, menţinerea şi răcirea şi constituie operaţiile de bază ale ciclului elementar de tratament termic. Fiecare operaţie este caracterizată de parametrii tehnologici care determină rezultatul tratamentului termic: temperatura de încălzire T„ durata de încălzire tj, viteza de încălzire Vj, natura mediului de încălzire (în cazul încălzirii), durata de menţinere tm si natura mediului (în cazul menţinerii), respectiv durata de răcire tr, viteza de răcire vr şi mediul de răcire (în cazul răcirii).

Complexitatea solicitărilor la care sunt supuse materialele în timpul exploatării, impune ca acestea să aibă structuri care să confere proprietăţi mecanice corespunzătoare şi o fiabilitate mare.

Rezolvarea acestui ansamblu de probleme necesită aplicarea unor tratamente termice specifice.Tratamentul termic primar se aplică în scopul unor structuri favorabile pentru asigurarea unei mai bune prelucrabilitati, tratamentelor termice secundare, iar tratamentul termic secundar se aplică în scopul realizării de proprietăţi mecanice şi fizice cerute de utilizare. Tipul tratamentului termic şi natura materialului determină alegerea Ti, tm si vr.

La tratamentele termice primare, prin care se urmăreşte omogenizarea chimică şi structurală, viteza de încălzire are valori mici, în scopul realizării ,dupa caz a proceselor de difuzie sau a reducerii tensiunilor remanente. La tratamentele termice secundare, viteza de încălzire este funcţie de proprietăţile mecanice şi fizice ce urmează a fi obţinute. Temperatura de încălzire se alege după tipul tratamentului termic şi natura materialului, cu scopul de a se asigura punerea în soluţie a componentelor sau de a activiza procesele de difuzie. La fiecare tip de tratament termic, temperatura de încălzire trebuie să asigure obţinerea unor structuri favorabile, ţinând cont de compoziţia chimică a materialului.

Parametrii de bază ai tratamentului termic sunt: temperatura, viteza şi durata de încălzire, durata de menţinere, durata de răcire, viteza de răcire şi natura mediului de încălzire.

1.1.2 Clasificarea tratamentelor termice

Datorită influenţei foarte mari a tratamentelor termice asupra proprietăţilor aliajelor, în practica industrială se utilizează un număr foarte mare de tratamente termice. Pentru a se facilita orientarea în multitudinea tratamentelor termice, se impune o clasificare a lor după anumite criterii: natura constituenţilor structurali, modul de încălzire, modul de răcire,etc. (figura 1.2).

Tratamentele termice cu încălzire volumică sunt recoaceri, căliri, reveniri, ş.a. în regim izoterm sau anizoterm;

Tratamente termice cu încălziri de suprafaţă, sunt tratamentele prin care se realizează modificarea structurii pe o anumită adâncime prestabilită (căliri superficiale, durificări structurale ş.a.); Tratamentele termochimice cu încălziri de obicei volumice, dar în unele cazuri şi de suprafaţă, folosesc un mediu convenabil ales pentru a modifica compoziţia chimică şi microstructura straturilor superficiale pe adâncimi prestabilite (carburări, nitrurări, sulfizări, borizări, cromizări, ş.a.);

Fig.1.2 Clasificarea tratamentelor termice

1.1.3 Transformările care au loc în timpul încălzirii oţelurilor

în general, la tratamentele termice faza de încălzire urmăreşte formarea structurii austenitice. Practic, această transformare se declanşează la depăşirea punctului critic A1 (727°C) şi se accelerează continuu, odată cu creşterea temperaturii. Transformarea are loc după relaţia:

Fect(C)+ Fe3C -> Fe 5 (C) (1.1)

0,0218%C 6,67%C 0,77%C

Transformarea la încălzire a perlitei în austenită este determinată de variaţiile energiei libere a austenitei şi perlitei, în funcţie de temperatură. După cum se observă din figura 1.3 la temperaturi inferioare punctului critic Ari perlita posedă energie libera mai mica decât a austenitei, în timp ce la temperaturi superioare acestui punct austenită are energie liberă mai mica.