stiinta si ingineria materialelor - sim.utcluj.ro 7.pdf · teoria tratamentelor termice tratamente...
TRANSCRIPT
![Page 1: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/1.jpg)
STIINTA SI INGINERIAMATERIALELOR
CURS 7
TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE.TRATAMENTE TERMICE APLICATE OTELURILOR. TRANSFORMARI IN OTELURI LA INCALZIRE. TRANSFORMARI IN OTELURI LA RACIREA DIN DOMENIUL
AUSTENITIC.DIAGRAMELE TTT ŞI TRC.
![Page 2: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/2.jpg)
TEORIA TRATAMENTELOR TERMICETratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi si raciri in anumite conditii pentru imbunatatirea unor proprietatiprin modificarea structurii.
Clasificare: 1. Dupa pozitia TT in procesul tehnologic de fabricatie
Preliminare, Intermediare, Finale
2. Dupa tipul mecanismelor din timpul tratamentului2.1 TT propriu-zise Recoaceri
CaliriReveniri
2.2 T Termochimice
2.3 T Termofizice T. termomecaniceT. termomagnetice
![Page 3: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/3.jpg)
TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE-DIFUZIA-(General): Modificarea pozitiei atomilor / ionilor in solide, lichide sau gaze;
Numai pentru grupuri mari de atomi (ioni)
Heterodifuzia – determinata de un gradient de concentratieAutodifuzia
Mecanisme:Inlocuire reciprocaPrin internoduriCiclicaPrin vacante
Majoritatea transformarilor din materiale (solidificare, transformari in stare solida, recristalizare,...): cu difuzie
Transformare cu difuzie: necesita un timp mai lung de desfasurare
![Page 4: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/4.jpg)
TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE-DIFUZIA-Coeficient de difuzie: numarul de atomi care difuzeaza printr-o suprafata unitara perpendiculara pe fluxul de atomi, intr-o secunda, la un gradient de concentratie unitar
Tipuri de difuzie: Superficiala IntergranularaIn volum
Qs < Q i < Qv` Ds > Di > Dv
RTQa
eDD-
´= 0
![Page 5: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/5.jpg)
TRATAMENTE TERMICE APLICATE OTELURILORPunctele critice ale oţelurilor- la incalzire: Ac Ac1, (Ac2), Ac3, Accem- la racire: Ar Ar1, (Ar2), Ar3, ArcemAr3, Arcem: inceputul separarii fazei proeutectoideAc3, Accem: sfarsitul dizolvarii fazei proeutectoideA1: temperatura eutectoida
(+ c / r = inceput / sfarsit dizolvare / separare faza proeutectoida)
![Page 6: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/6.jpg)
Transformari in oteluri la incalzire
Transformarea P-A: la temperaturi peste Ac1 (practic: 30 – 50°C peste A1)
![Page 7: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/7.jpg)
Transformari in oteluri la incalzireEreditatea otelurilor: tendinta de crestere a grauntilor de
austenita la incalzire
Ereditate fina (oteluri aliate, in general)grosolana (oteluri nealiate)
Graunte Initial imediat dupa transformarea P – AReal in conditii practiceEreditar obtinut in conditii standard
(~930°C)
![Page 8: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/8.jpg)
Transformari in oteluri la incalzire;Ereditatea otelurilor
a – otel cu ereditate grosolana; b – otel cu ereditate fina
![Page 9: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/9.jpg)
Transformari in oteluri la incalzire;Defecte ca urmare a incalzirii otelurilor
1. Supraincalzirea = obtinerea unei structuri grosolane (fragile)
Oteluri hipoeutectoide supraincalzite;a – racite lent; b – racite mai rapid (struct. Widmanstatten)
![Page 10: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/10.jpg)
Transformari in oteluri la incalzire;Defecte ca urmare a incalzirii otelurilor
Structuri Widmanstattenin otel hipereutectoid
Structura Widmanstatten in otel hipoeutectoid
x 150 x 200
x 150
![Page 11: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/11.jpg)
Transformari in oteluri la incalzire;Defecte ca urmare a incalzirii otelurilor2. Oxidarea = formarea de oxizi la suprafata pieselor;3. Decarburarea = scaderea continutului de carbon in stratul
superficial
Straturi:I – decarburat complet (F)II – partial decarburatIII – materialul de baza (P + F)
![Page 12: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/12.jpg)
Transformari in oteluri la incalzire;Defecte ca urmare a incalzirii otelurilor4. Arderea = formarea de pelicule intergranulare groase de oxizi
urmare a incalzirii apropiate de linia solidus
X 150
![Page 13: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/13.jpg)
Transformari in oteluri la racirea din domeniul austeniticRacire:
Izoterma scadere brusca a temperaturii pana la un palier de mentinere izoterma
Continua scadere continua a temperaturii pana la temperatura ambianta cu o viteza de racire,
caracteristica mediului de racire
![Page 14: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/14.jpg)
Transformari in oteluri la racirea din domeniul austeniticTransformarea perlitica: A – P
La racire continua lenta (maximum aer) sau izoterma (550 – 700°C) – CU DIFUZIE
Structurile perlitice: Ferita + Cementita !!!
Gradul de finete creste cu viteza de racire(scaderea temperaturii de mentinere izoterma)
In ordinea cresterii vitezei de racire:Perlita lamelara grosolana (de echilibru)Perlita sorbitica (fina)Troostita (cea mai fina perlita)
![Page 15: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/15.jpg)
Transformari in oteluri la racirea din domeniul austeniticTransformarea martensitica: A – M Martensita = solutie solida suprasaturata de C in Feα rezultata prin
racirea brusca a austeniteiTetragonalaDura, rezistenta, fragila
Caracteristicile transformarii:
Rapida (ordinul 10-7 s)FARA DIFUZIECompozitia chimica a M – identica cu a AM e orientata precis in raport cu A (plane habitale) Ireversibila la oteluri (reversibila la alte aliaje)In interval de temperatura (Ms – Mf)A nu se transforma integral in M (ramane austenita reziduala)
![Page 16: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/16.jpg)
Transformari in oteluri la racirea din domeniul austeniticTransformarea bainitica: intermediara intre transformarile
perlitica si martensitica
Bainita = amestec mecanic de ferita suprasaturata cu carbon si carburi care nu au ajuns la stadiul de cementita
Se produce izoterm: Bainita superioara la 400 – 450°C, asemanatoare troostiteiBainita inferioara la 300 – 350°C, asemanatoare
martensitei (de revenire)
![Page 17: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/17.jpg)
DIAGRAMA TTT(transformare – temperatura – timp)
Prin racire izoterma se pot obtine structuri perlitice (gradul de finete creste cu scaderea temp.)bainitice
Martensita se obtine numai la racire continua (brusca)
Modalitati de realizare a racirii izoterme (a, b) si continue (c)
![Page 18: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/18.jpg)
DIAGRAMA TTT(transformare – temperatura – timp)
Tipurile de structuri obtinute prin racirea izoterma a austenitei
![Page 19: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/19.jpg)
DIAGRAMA TTT(transformare – temperatura – timp)
Analiza cineticii transformarilor - prin curbe cinetice de transformare:procentul transformat din structura = f (timp)pentru o temperatura de mentinere izoterma
![Page 20: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/20.jpg)
DIAGRAMA TTT(transformare – temperatura – timp)
• Diagrama TTT –determina tipurile de structuri obtinute la o anumita temperatura de mentinere izoterma si dupa o anumita durata de timp
![Page 21: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/21.jpg)
DIAGRAMA TTT(transformare – temperatura – timp)Liniile diagramei TTT: linia de inceput de transformare
linia de sfarsit de transformarelinia inceputului transformarii martensitice
(la racire brusca)
Domeniile in diagrama TTT:
austenitic (la stanga liniei de inceput de transformare)perlitic (la dreapta liniei de sfarsit de transformare, peste 500°C)bainitic (la dreapta liniei de sfarsit de transformare, 300 - 450°C)de transformare (intre liniile de inceput si de sfarsit de transformare)martensitic (+austenita reziduala)(sub Ms, numai la racire continua)
![Page 22: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/22.jpg)
DIAGRAMA TTT(transformare – temperatura – timp)
Diagrame TTT pentru oteluri hipoeutectoide (a) si hipereutectoide (b)
![Page 23: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/23.jpg)
DIAGRAMA TTT(transformare – temperatura – timp)
Diagrama TTT pentru un otel aliat cu elemente care genereaza carburi solubile in austenita
![Page 24: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/24.jpg)
DIAGRAMA TRC (transformare la racire continua)
Prin racire continua se obtinstructuri perlitice (gradul de finete creste cu viteza de racire) martensita
![Page 25: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/25.jpg)
DIAGRAMA TRC (transformare la racire continua)
![Page 26: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/26.jpg)
DIAGRAMA TRC (transformare la racire continua)Vitezele critice:
viteza critica inferioara(curba tangenta la linia de sfarsit al transformarii)
= viteza minima la care apare martensita in structura
viteza critica superioara(curba tangenta la linia de inceput al transformarii)
= viteza minima la care intreaga structura este martensitica (+austenita reziduala)
![Page 27: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/27.jpg)
Intrebari de autoevaluare1. Ce tip de tratament termic este recoacerea de recristalizare? Dar
cea de maleabilizare?2. Ce este difuzia?3. Ce este coeficientul de difuzie? Cum variază cu temperatura? 4. Care tip de mecanism de difuzie necesită cea mai mică energie de
activare? Dar cea mai mare?5. Definiţi punctele critice Ac1, Ac3, Accem;6. Definiţi punctele critice Ar1, Ar3, Arcem;7. Care este faza proeutectoida intr-un otel cu 0.6%C?8. Care sunt etapele transformării austenitice?9. Ce este ereditatea oţelurilor? Care este deosebirea între ereditatea
fină şi cea grosolană?10. Ce este supraîncălzirea? Când apare?11. Ce este oxidarea? Dar decarburarea? Cum se evită?12. Ce este arderea oţelurilor?13. Ce sunt structurile de tip perlitic? Care sunt acestea?
![Page 28: STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR - sim.utcluj.ro 7.pdf · TEORIA TRATAMENTELOR TERMICE Tratamente termice: procedee tehnologice constand din incalziri, mentineri la anumite temperaturi](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012305/5e0b564c5b8a8c7f565426dc/html5/thumbnails/28.jpg)
Intrebari de autoevaluare14. Ce este martensita?15. Care sunt caracteristicile transformării martensitice?16. Ce este bainita? Care sunt tipurile de bainită? Ce caracteristici au?17. La ce tip de racire se obtine martensita? Dar bainita?18. Care sunt coordonatele unei curbe cinetice de transformare?19. Prin ce difera diagrama TTT de cea TRC?20. Ce structura au otelurile racite izoterm inaintea intersectarii liniei de inceput de transformare? Dar inaintea intersectarii liniei de sfarsit de transformare?21. Definiti vitezele critice.22. Ce structura are un otel racit din domeniul austenitic cu o viteza mai mica decat cea critica inferioara?23. Ce structura are un otel racit din domeniul austenitic cu o viteza mai mica decat cea critica superioara?24. Un otel eutectoid este racit de la 750ºC cu o viteza peste cea critica superioara. Ce se va intampla cu austenita?