Microstructuri specifice oțelurilor

Notiuni Generale

Otelurile sunt aliaje fier-carbon ce contin pana la 2,11% C si elemente insotitoare rezultate din procesul de elaborare. Acestea aliaje cristalizeaza dupa sistemul Fe- cementita si au uramtoarea clasificare dupa continutul de carbon:

Oteluri hipoeutectoide, contin pana la 0,77% C iar in structura la microscop prezinta ferita si perlita. Feritaa se noteaza cu α si este solutia solida de interstitie ce se obtine prin dizolvarea C in Feα ce cristalizeaza dupa sistemul CVC (Cubic cu Volum Centrat). La microscop are forma de graunti poliedrici transparenti. Se observa doar pe probele atacate cu Nital. Perlita este amestecul mecanic eutectoid specific otelurilor format din doua faze: ferita si cementita.

Oteluri eutectoide, contin 0,77% C iar la microscop prezinta o strctura formata doar din perlita. Aveasta se observa doar pe probe atacate cu si are aspect de lamele.

Oteluri hipereutectoide, contin intre 0,77% C si 2,11% C. La microscop prezinta in strctura perlita si cementita secundara. Cementita secundara este compusul definit care se formeaza la liitele grauntilor de perlita.

Microstructuri specifice otelurilor

Microstructura otelurilor este determinata de ompozitia chimica a otelului, de modul de prelucrare si de tratamentele aplicate ulterior

Microstructuri de echilibru termic

Microstructura de echilibru termic se obtine in urma unor tratamente termice primare. Constituentii care alcatuiesc microstructura otelurilor de la temperatura ambianta pana la temperaturi inferioare transformarii eutectoide sunt: ferita, perlita, cementita structural libera, secundara sau tertiara.

Fazele din sistem sunt ferita si cementita. Proportia de ferita si de cementita variaza cu continutul de carbon al otelului. Elementele de aliere modifica concentratia si temperatura eutectoidala si pot determina stabilitatea la temperatura ambianta a strcturii austenitice sau a altor structuri in afara echilibrului termic.

In diagrama de mai sus, denumita si Diagrama Tamann, este prezentat mecanismul formarii structurilor Fe-Fe3C. Linia ABCD este linia lichidus, deasupra careia toate aliajele se vor afla in stare lichida, iar linia AHJECFD este linia solidus, dedesubtul careia toate aliajele vor fi complet solidificate. Între cele doua linii se vor afla, in echilibru, solutie lichida si cristale.

Punctul B este un punct de inflexiune pe linia lichidus, fiind un punct peritectic, iar orizontala HJB o orizontala peritectica. La traversarea acestei orizontale peritectice, in aliajele situate in dreptul ei, se produce transformarea peritectica. Punctul C este punctul eutectic al diagramei Fe-Fe3C, iar orizontala ECF este orizontala eutectica. La traversarea acestei orizontale eutectice, se produce transformarea eutectica.

Microstructuri caracteristice pentru oteluri carbon

Proportia constituentilor din stractura otelurilor carbon variaza cu continutul de carbon, conform diagramei Tamann, prezentata mai sus.

Otelurile hipoeutectoide extramoi cu continut scazut de carbon au structura formata din ferita si urme de perlita cu separari foarte fine de cementita termiara lalimita grauntilor de ferita. Ferita se noteaza cu α si este solutia solida de interstitie formata prin dizolvarea C in Feα cecristalizeaza dupa sistemul CVC.

Cu cresterea continutului de carbon, spre continutul eutectoid, proportia de perlita in structura creste si scade proportia de ferita, fenomen care este asociat cu cresterea duritatii si a rezistentei mecanice si cu scaderea alungirii.

La peste 0,45% C, structura otelului este formata din graunti de perlita intr-o retea de ferita. Grosimea si continuitatea retelei de ferita scad pe masura ce continutul de carbon se apropie de cel eutectoid.

Cu o concentratie de 0,77% , otelurile eutectoide au strctura formata din perlita lamelara (aceasta se observa doar pe probe atacate ), la racirea normala, sau globulara dupa recoacerea de imbunatatire a prelucrabilitatii.

Otelurile hipereutectoide, ce contin 0,77% - 2,11% C, au structura din perlita si cementita secundata in retea care, la atac cu nital, are aspect asemanator structurii unui otel hipoeutectoid cu retea de ferita. Continuitatea si grosimea retelei de cementita secundara creste cu cresterea continutului de carbon peste cel eutectoid, fenomen asociat cu cresterea duritatii si a fragilitatii otelului.

Cementita secundara este compusul definit cu formula 〖Fe〗_c C, care se formeaza la limitele grauntilor de perlita. Prin atac metalografic se poate determina daca reteaua este de ferita (otel hipoeutectoid) sau de cementita secundara (otel hipereutectoid): atac cu picrat de sodiu, reteaua de cementita secundara se innegreste.