Călirea martensitică volumică - aspecte microstructurale

Călirea este tratamentul termic ce constă în incălzirea otelului deasupra punctului critic, Ac3, sau Ac1, urmată de răcire rapidă, astfel încât în final se obţine o structură in afară de echilibru termodinamic.

In cazul oţelurilor, prin călire se urmăreşte in general, obtinerea structurii martensitice şi de aceea răcirea se face cu viteze mai mari decit viteza critică de călire a oţelului respectiv.

Fig.1 Viteza critică de călire

Temperaturile optime de incălzire pentru călire se determine cu relatiile :

- pentru oţeluri hipoeutectoide : tcălire=Ac3+(30 50)°C

- pentru oieluri hipereutectoide : tcălire =Ac1+(30 50)°C

In cazul otelurilor carbon, domeniul temperaturilor optime de in¬călzire in vederea călirii este prezentat in figura 2.

Graficul de tratament termic la călire este dat in figura 3.

Fig.2. Domeniul temperaturilor optime de incălzire in vederea că¬lirii.

Fig.3.Graficul tratamentului termic de călire.

In condiţiile în care incălzirea otelului in vederea călirii se face corect (este respectat domeniul de temperatură recomandat în fig. 2), iar răcirea se face cu viteză mai mare, sau cel putin egală, cu viteza critică, după călire se obţin următoarele structuri :

la otelurile hipoeutectoide: martensita tetragonală şi austenita

reziduală in cantitate redusă (fig. 4) ;

la otelurile hiper-eutectoide : martensita tetragonală, o cantitate

redusă de austenită reziduală si cementită secundară (fig. 5).

Fig. 4. Microstructura otelului OLC 45 călit. 500 : 1.

Fig. 5. Microstructura otelului OSC 12 călit. 500 : 1.

Durata de incălzire este dependentă de tipul oţelului şi dimensiunile materialului supus tratamentului termic.

Datorită unor condiţii necorespunzătoare de functionare a aparaturii de măsurare a temperaturii din instalaţia de încălzire, sau din determinarea eronată a temperaturii de tratament, este posibil ca uneori călirea să se execute defectuos.

Cele mai întâlnite situatii de aplicare incorecta a tratamentului de călire sint următoarele :

a) Supraincălzirea otelului hipoeutectoid, la temperaturi deasupra

intervalului optim de încălzire. In acest caz, după răcirea cu viteza

mai mare decât viteza critică se obţine o structură formată din martensită tetragonală grosolană şi austenită reziduală (fig.6). O astfel de

structură este nedorită, intrucit ea influentează propretătile mecanice

ale otelului, prin reducerea tenacităţii acestuia.

b) Incălzirea insuficientă a oţelului hipoeutectoid la temperaturi

mai mici decât Ac3. Dupa răcirea cu viteză mai mare decât viteza critică se obţine o structură formată din martensită tetragonală, austenită

reziduală si o cantitate de ferită (fig. 7).

Fig. 6. Microstructura otelului

OLC 45 supraîncălzit la călire.

500 :1.

Fig. 7. Microstructura oţelului

OLC 45 subîncălzit la călire. 500:1.

Prezenta feritei în oţelul călit, reduce duritatea si rezistenţa la uzura a pieselor, si de aceea acest tip de defect poartă numele de ,,pete moi".

c) Dacă încălzirea în vederea călirii se face corect, dar răcirea se

face cu viteză mai mică decit viteza critică, atunci se produce, parţial,

transformarea cu difuzie a austenitei si ca urmare structura dupa călire va fi formată din martensită tetragonală, austenita reziduală şi

troostită (fig. 8).