Fig 9.7.Influena modului de conducere a stadiului II de de grafitizare asupra duratei acestui stadiu.Dac dup incheierea studiului I de grafitizare se execut o rcire accelerat(de exemplu,in aer ventilat),o parte din carbon nu are timp s ias din soluie si concentraia austenitei se modific mai puin(dup traseul VST din figura 9.6);n plus,austenita astfel subrcita se transform,la rcirea accelerat,dup digrama sitemului metastabil,adic in perlit lamelar,obtinndu-se o font maleabil perlitic.

Vitza de rcire de la sfrsitul stadiului I depinde de grosimea de perete a pieselor,astfel inct masa de baz complet perlitic nu se poate obine dect cu perei subiri(maximum 20-30 mm),rcite in aer.Prin creterea grosimii pereilor,viteza de rcire scade i o parte din carbonul dizolvat in austenit,i anume cel situat in aproprierea cuiburilor de grafit formate in stadiul I,reuete s difuzeze spre grafitul preexistent,pe cnd carbonul situat mai departe de cuiburile de grafit ramne dizolvat in asutenit,astfel c dup rcirea final se obine o fonta o fonta maleabil cu masa de baz ferito-perlitic,n care ferita nconjoar cuiburile de grafit,iar proporia de ferit este cu att mai mare cu ct peretele este mai gros.

Microretasurile menionate in paragrafele precedente se obin n grosimea pieselor,n funcie de structura iniiala i de modul n care este condus ciclul de maleabilizare in cele dou stadii.n ceea ce privete straturile exterioare ale pieselor,aflate in contact cu mediul din cuptorul de maleabilizare,procesele de transformare sunt influenate de natura mediului,respectiv de interaciunea sa cu suprafaa pieselor.

Dac mediul de inclzire este neutru,procesele de transformare nu sunt influenate,dar dac mediul este decarburant,atunci el va influena compoziia chimic si structura straturilor exterioare pe o adncime cu att mai mare cu ct potenialul de carbon al mediului este mai redus,temperatura mai nalt si durata de meninere mai mare.

Ca mediu neutru de maleabilizare se utilizeaza exogazul purificat cu compoziia chimic in limitele:

(0,31,0%)CO+(0,51%)H2 +(0,10,5)H2O+(0,050,1%)CO2+(9798)N2,care corespunde unui punct de rou de 2550C.Maleabilizarea in mediu neutru se aplic att la obinerea fontei maleabile feritice,ct i a celei perlitice.

Pentru unele aplicaii industriale se utilizeaza o font maleabil duplex,care este feritic(moale) in straturile exterioare si perlic sau ferito-perlitic(dur) in miez.O astfel de font este avantajoas i din punct de vedere al fabricaiei,doarece se elimina (sau se reduce) stadiul al II-lea de grafitizare.Ea se mai numete font maleabil cu inim alba(Fma) i se obine prin ncalzirea intr-un mediu decarburant.

Cel mai simplu procedeu de obinere a mediului decarburant const n mpachetarea pieselor in cutii metalice,mpreuna cu un oxid de fier(prealabil hematit Fe2O3 ca minereu sau arsur de la deformarea la cald a pieselor de oel).

Atunci cnd fonta alb este meninut la temperaturi nalte (peste 930C),carbonul din cementit arde cu oxigenul din aer,cu formare de bioxid de carbon:

Fe3C+32023FeO+CO2, (9.10)care oxideaz grafitul la oxid de carbon:

CO2+Cgrafit2CO (9.11)

n absena oxidului de fier,reaciile de mai sus decurg foarte lent,iar dac spaiul este nchis(cutie) se ajunge la o stare de echilibru i orice reacie inceteaz.Dac n cutie exist si oxidul de fier,acesta reacioneaz cu oxidul de carbon rezultat din reacia (10.11) i se regenereaz bioxidul de carbon:

3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2, (9.12)

care oxideaz in continuare grafitul,conform reaciei(9.11),pn se ajunge la dispariia total a carbonului din straturile superficiale,iar dac piesele sunt foarte subiri(sub 8 mm) decarburarea total se realizeaz in toat grosimea,obinndu-se piese din ferit far grafit (fier tehnic pur).

Diagrama de echilibru Fe-C-O n prezena atmosferei pure formate din Ca+CO2.

Analiza mai profund a echilibrului termodinamic dintre F ,C i O a condus la intocmirea unei diagrame de echilibru(fig.9.8),care explic mai correct procesul de decarburare i permite utilizarea unor atmosfere gazoase corespunztoare acestui scop.Dei diagrama este strict valabil numai pentru atmosferele pure COCO2,totui ea este util i pentru atmosferele diluate de tipul COCO2N2,intruct cele dou curbe din partea de sus a diagramei se deplaseaz simultan spre stnga,pstrndu-i poziiile relative.Din aceast diagram rezult c oxidarea carbonului se produce direct prin oxidarea cementitei de ctre bioxidul de carbon,fr s fie necesar formarea grafitului:

Fe3C+CO2 3Fe+2CO (9.13)

Fe3 +4CO23FeO+5CO(9.14)Aceste reacii sunt posibile ntr-o atmosfer bogat n CO,care este regenerat de oxizii din cutie.n paralel,aceeai atmosfer oxideaz i carbonul liber(dac acesta exist)precum i pe cel dizolvat in austenit,conform reaciei(9.11).

Deoarece coninutul de CO este mare(raportul COCO2>10),atmosfera este puternic reducatoare i reacia:

FeO+COFe+CO2(9.15)

are loc de la stnga la dreapta cu eliminarea parial sau total a oxidului format pe suprafaa pieselor.

Aciunea decarburant a gazelor se manifest la suprafaa pieselor,dar eliminarea carbonului de la periferie determin o difuzie a atomilor de carbon dinspre centru spre periferie,ceea ce conduce la avansarea frontului de decarburare ctre miezul piesei i formarea unui strat de ferit(iar dac piesa este subire,decarburarea din toate direciile poate s transforme toat piesa in ferit).

Tehnologia recoacerii de maleabilizare.Recoacerea de maleabilizare se execut n diferite tipuri de cuptoare,dar durata lung a tratamentului a impus utilizarea preferenial a cuptoarelor continui(cu vatr rotitoare,tunel cu vagonete,cu mpingatoare hidraulice n linie sau n U),dei este posibil i utilizarea cuptoarelor cu vatr mobil(pentru producii de serie mic).

La cuptoarele moderne este posibil utilizarea atmosferei neutre,pe cnd la cele de construcie mai veche se foloeste mpachetarea in cutii cu minereu sau cu arsur(pentru fonta cu inim alb)sau in nisip(pentru fonta cu inim neagr).

Temperatura maxim de recoacere in stadiul I se alege n intervalul 9501000C i depinde de capacitatea de ncalzire a cuptorului.n acest scop se poate folosi relaia: