Tratamente Termice Aplicate Fontelor

Introducere

Fontele sunt aliaje Fier-Carbon cu continut ridicat in Carbon (peste 2,11% C), care s-au impus in constructia de masini ca materiale de baza, pe de o parte datorita costului lor relativ scazut, iar pe de alta parte, datorita proprietatilor lor de turnare foarte bune, superioare celor prezentate de oteluri.

La fel ca si otelurile, fontele pot fi aliate sau nealiate. Microstructura si implicit, caracteristicile lor tehnologice si de exploatare sunt determinate insa nu numai de compozitia chimica, ci si de viteza de racire aplicata la solidificare.

Din punct de vedere microstructural, fontele pot fi: fonte albe si fonte cenusii.

La fontele albe, intreaga cantitate de carbon se gaseste sub forma de cementita (libera sau legata in ledeburita, respectiv perlita). Ele sunt utilizate relativ putin ca materiale pentru constructia de masini, deoarece cantitatea foarte mare de cementita din structura lor le imprima duritate si fragilitate ridicate, facandu-le imposibil de prelucrat prin deformare plastica.

Aplicatiile uzuale ale fontelor albe sunt:

• piese turnate din fonte albe rezistente la uzare prin abraziune (cum sunt corpurile de macinare din morile de ciment);

• piese turnate din fonte albe hipoeutectice, care se supun recoacerii de maleabilizare;

• piese turnate cu duritate superficiala mare (cilindrii laminoarelor, rotile vagonetelor de mina).

Acestea se obtin prin aplicarea unor regimuri termice speciale la solidificare, care asigura viteze mari de racire in suprafata si mici in centru. Drept urmare, in stratul exterior se obtine o structura de fonta alba, dura si rezistenta la uzura, iar in miez o structura de fonta cenusie, capabila sa amortizeze vibratii. Zona de trecere prezinta o structura de tranzitie, de tip fonta pestrita.

Fontele cenusii au structura alcatuita dintr-o matrice metalica (feritica, ferito–perlitica sau perlitica), in care sunt inglobate separari de grafit de diferite forme (lamelar, vermicular, nodular, in cuiburi), dimensiuni si distributii. Prezenta grafitului in structura fontelor cenusii reduce proprietatile mecanice (in special tenacitatea), dar imbunatateste prelucrabilitatea prin aschiere, capacitatea de amortizare a vibratiilor, proprietatile antifrictiune si rezistenta la coroziune si oboseala.

2. Tratamente termice aplicate fontelor albe

2.1.Tratamente termice aplicate fontelor albe rezistente la uzare prin abraziune

Printre materialele utilizate la fabricarea pieselor rezistente la uzarea abraziva se numara si majoritatea tipurilor de fonte albe standardizate in tara noastra. Acestea se impart in urmatoarele trei grupe principale:

• fonte albe martensitice nichel-crom (numite si Ni-hard);

• fonte albe crom-molibden (de tipul 15Cr-3Mo);

• fonte albe inalt aliate cu crom.

Fontele albe martensitice Ni-Cr, se elaboreaza in doua variante, FaNiCr1 si FaNiCr2, care difera numai prin continutul in carbon, celelalte elemente avand aceleasi limite de variatie. Ele prezinta o calibilitate foarte buna, structura obtinuta in urma racirii in formele de turnare fiind alcatuita din martensita si austenita reziduala. In vederea diminuarii tensiunilor interne si imbunatatirii rezistentei la soc, imediat dupa dezbatere si curatire, piesele turnate din fonte de tip Ni-hard se supun revenirii joase.

Din categoria fontelor albe Cr-Mo, fac parte doua marci, FaCrMo1 si FaCrMo2, care se deosebesc intre ele prin continutul in carbon. Structura acestor fonte, imediat dupa solidificare, este determinata de raportul Cr/C, continutul in Mo si viteza de racire realizata (respectiv grosimea pieselor) si poate fi formata din diferite proportii de austenita, constituenti de treapta perlitica si cementita aliata cu crom si molibden. Daca duritatea este suficient de mare, se aplica numai detensionare, daca aceasta este insuficienta, se realizeaza durificarea prin calire la martensita si revenire. In vederea prelucrarii prin aschiere, se recomanda recoacerea de globulizare a carburilor.

Fonta alba inalt aliata cu crom FaCr, prezinta in stare brut turnata o structura alcatuita din austenita si carburi eutectice, cu duritate mare, nefiind necesare tratamente termice speciale.

2.2. Recoacerea de maleabilizare

A. SCOP

Recoacerea de maleabilizare este un tratament termic, care se aplica pieselor turnate din fonte albe hipoeutectice, avand structura initiala formata din perlita, ledeburita transformata si cementita secundara, in scopul obtinerii unei structuri de fonta cenusie, constand dintr-o matrice feritica, ferito-perlitica sau perlitica si separari de grafit in cuiburi. Compozitia chimica a fontelor albe, la care se aplica recoacere de maleabilizare, variaza in limite foarte stranse:

• C =2,5-3 % ;

• Si = 0,7-1,3 %;

• urme de Cr, Mo, V, W .