5. TRATAMENTE TERMICE (TT)

5.1. INTRODUCERETT = procesul tehnologic aplicat semifabricatelor sau pieselor finite, care constă în încălzirea,

menţinerea şi răcirea cu diferite viteze, cu scopul îmbunătăţirii proprietăţilor.TT pp. modificarea sau nu a structurii şi nemodificarea dimensiunilor şi ale formei.

Un TT simplu (ciclu elementar) se reprezintă în coordonate temperatură – timp (fig. 5.1) şi se caracterizează prin:

a) perioada de încălzire t1, caracterizată de temperatura de încălzire (Tinc) şi viteza de încălzire (Vinc), obţinute într-un mediu de încălzire;b) durata de menţinere, t2;c) perioada de răcire t3, caracterizată de temperatura de răcire (Trăc) şi viteza de răcire (Vrăc), obţinute într-un mediu de răcire.

Clasificarea TT:a) gr. I: recoaceri fără transformare de fază în stare solidă:

- recoacere de detensionare (înlăturarea tensiunilor interne)- recoacere de recristalizare (înlăturarea ecruisării)- recoacere de omogenizare (omogenizarea compoziţiei)

b) gr. II: recoaceri fără transformare de fază în stare solidă:- recoacerea obişnuită (pt aducerea structurii cât mai aproape de una de echilibru)- recoacerea de normalizare (pt obţinerea unui grăunte fin şi omogen)- recoacerea de globulizare (pt obţinerea unei Pe (Ce) globulare

c) gr. III: căliri, pt obţinerea unor structuri în afara echilibrului, caracterizate de ↑ durităţii, ↑ σuzură

d) gr. IV: reveniri, aplicate după căliri, pt aducerea structuriloi mai aproape de echilibru, ↓ tensiunilor interne

e) tratamente termochimice, pt ↑ durităţii, ↑ σuzură a straturilor superficiale cu păstrarea plasticităţii miezului.

5.2. PUNCTELE CRITICE ALE OŢELURILOR

A1 = punctul critic inferior al oţelurilorAc1 = grad de supraîncălzire cu care se produce transformarea la încălzire;Ar1 = grad de subrăcire cu care se produce transformarea la răcire;Ac1 corespunde Pe → A (γ)Ar1 corespunde A (γ) → Pe

A3 = punctul critic superior al oţelurilor hedAc3 corespunde F(α) → A (γ)Ar3 corespunde A (γ) → F(α)

Acem = punctul critic superior al oţelurilor HedAc cem corespunde dizolvării Fe3C în A (γ)Ar cem corespunde separării Fe3C din A (γ)

5.3. TTRANSFORMĂRI DE BAZĂ ÎN OŢELURI1. Pe → A2. A → Pe3. A → Ms4. Ms → Pe

1. Pe → A: la încălzirea peste Ac1

Această transformare este determinată de variaţia energiei libere A şi a Pe (fig. 5.3), respectiv la temperaturi subcritice este stabilă Pe având energia liberă cea mai mică, iar la temperaturi peste A1 este stabilă A, având ea acum energia liberă cea mai redusă.

Germenii de A apar în Pe întotdeauna la limita de separaţie dintre globulele sau lamelele de Ce şi F.

Figura 5.2. Domeniul oţelurilor în diagrama Fe-Ce

Figura 5.1. Reprezentarea grafică a unui tratament termic simplu

Figura 5.3. Variatia energiei libere a A şi Pe în funcţie de temperatură

2. A → Pe: la răcirea izotermă sau continuă sub Ar1, rezultă structuri diferite, cărora le corespund proprietăţi fizico-mecanice şi tehnologice specifice. Procesul de apariţie a germenilor de Pe din cei de A este invers celui de mai sus.

a) corespunzător transformării izoterme a A s-a trasat diagrama TTT pt un oţel ed (fig. 5.6), pe care se disting:

- izoterma A1, corespunzătoare pct. crt. inf. al oţelurilor;

- izoterma Ms, până la care se produc procesele cu difuziune ale atomilor de Fe şi C;

- curba 1 = locul geometric al punctelor de început de transformare cu difuziune a A subrăcite;

- curba 2 = locul geometric al punctelor de sfârşit de transformare cu difuziune a A subrăcite.

Acestea împart suprafaţa diagramei în următoarele domenii:- I = corespunde A stabile- II = corespunde A instabile

(subrăcite)- III = corespunde produselor de

transformare cu difuziune a A instabile

- IV = corespunde A subrăcite în curs de transformare şi a produselor de transformare cu difuziune ale acesteia

- V = corespunde produselor de transformare fără difuziune a A instabilePe rezultată este lamelară (grosolană).Sorbita este o perlită f. fină.Troostita este un constituent de tip perlitic ce se formează în dreptul cotului perlitic, vizibilă la

microscopul electronic sub forma unor rozete în care lamelele de F alternează cu cele de Ce.Bainita nu mai este un constituent de tip perlitic, ci reprezintă o masă feritică de bază în care sunt

incluse cristale de Ce extrem de fine sub formă globulară. Martensita ia naştere prin mecanismul de transformare fără difuzie.

b) corespunzător răcirii continue a A se suprapun peste diagrama TTT curbele de răcire continuă a A cu diferite viteze (fig. 5.7)

v5 = viteza critică de călire, tg la cotul perlitic, pt care în structură rezultă numai M.

3. A → MsMartensita de călire este o ss de Feα suprasaturată în C cu reţea

tetragonală (c/a > 1) cu volum centrat (fig. 5.8).M de călire = M albă.Grăunţii de M se formează din cei de A prin deplasări coordonate şi colective ale atomilor de Fe şi C,

asemănătoare cu cele care se produc în timpul deformărilor plastice prin alunecare. M are aspect de lamele

Figura 5.6. Diagrama TTT a unui oţel eutectoid

IV

Pe

Bs

log τ [s]Mf

Ms

T

Bi

S

A1T [°C]

550

230

- 100

M+Arez

I

IIIII

V

12

M

Figura 5.7. Suprapunerea diferitelor viteze de răcire peste diagrama TTT

Pe ST T+M

Mf

Ms

V1

Figura 5.8. Reţeaua cristalină a martensitei

C

care se formează de o parte şi alta a planelor de alunecare, ce străbat grăunţii de A până intersecţia cu alte plăci de M.

Deoarece vol. specific al M > cel al A → - în cazul oţelurilor cu C > 0,6%, pe lângă M se găseşte o cantitate de A rămasă netransformată = A rez.

- apar tensiuni interne mari, care determină apariţia deformării pieselor, fisurilor, crăpăturilorCaracteristicile M:

- duritate f. mare (rezistenţă la uzare)- lipsă completă de plasticitate → fragilă → nu rezistă la şocuri- constituent al oţelurilor călite.

4. Ms → PeDupă diferite stadii de încălzire ale M, aceasta se transformă în:

- Ms de revenire = M neagră- Troostită de revenire (cea mai bun elasticitate)- Sorbită de revenire (cea mai bună rezilienţă)- Pe globulară (cea mai bună plasticitate)

5.4. TRATAMENTE TERMICE APLICATE OŢELURILOR

5.4.1. Tratamente de recoacere

1. Recoacerea pentru detensionareRegim termic (fig. 5.9):

- încălzirea la 500-600°C- menţinerea la temperatură (1/2-5 ore )- răcirea în cuptor (20-40C/h) până la 100-200C, după care

răcirea poate fi continuată în aer.Scopuri:- înlăturarea tensiunilor interne rămase în urma prelucrărilor prin deformare plastică la rece sau la cald.

2. Recoacerea de recristalizareRegim termic (fig. 5.10):

- încălzirea la 300-500°C- menţinerea la temperatură - răcirea în cuptor

Scopuri:- înlăturarea ecruisării

3. Recoacerea pentru omogenizare

Regim termic (fig. 5.11):- încălzirea la 1000-1100°C- menţinerea la temperatură (10-20 ore)- răcirea în cuptor (Vrăc = 50-60C/h) până sub punctele

critice de transformare şi apoi continuarea răcirii în aer.

Scopuri:- înlăturarea microsegregaţiilor din produsele turnate (piese şi lingouri), deformate plastic la cald (matriţate, forjate), sudate → creşterea grăuntelui austenitic → structură grosolană cu proprietăţi mecanice inferioare → recoacere de normalizare pt finisarea structurii (îmbunătăţirea proprietăţilor mecanice).

+Pe

0,0218 0,77

%C

2,11

T [°C]

+CeII

Pe+CeII

P S

K

E

Figura 5.9. Recoacerea de detensionare

Figura 5.10. Recoacerea de recristalizare

+Pe

0,0218 0,77

%C

2,11

T [°C]

+CeII

Pe+CeIIP S

K

E

+Pe

0,0218 0,77

%C

2,11

T [°C]

+CeII

Pe+CeII

P S

K

E

Figura 5.11. Recoacerea de omogenizare

4. Recoacerea obişnuită (recoacerea completă)

Regim termic (fig. 5.12):- încălzirea la Ac3+(30-50)C pt ol hed şi Ac1+(30-50)C pt ol

ed şi Hed, pt evitarea ↑ gr de A; v înc < 100C/h- menţinerea la temperatură (pt 25 mm grosime → menţinere

de 1 oră) - răcirea în cuptor (Vrăc = 50-200C/h)

Scopuri:- reducerea durităţii semifabricatelor turnate sau forjate pt a fi ulterior prelucrate uşor prin aşchiere, diminuarea tensiunilor interne şi finisarea granulaţiei.

5. Recoacerea de normalizare (Normalizarea)

Regim termic (fig. 5.13):- încălzirea la Ac3+(30-50)C pt ol hed şi Accem+(30-50)C pt ol

Hed - menţinerea la temperatură pt obţ unui gr de A omogen- răcirea în aer liniştitScopuri:- se aplică ol C sau slab aliate pt obţinerea structurii sorbitice având o granulaţie fină şi omogenă, caracterizate printr-o duritate, rezistenţă la rupere şi la şoc mari.

6. Recoacerea de înmuiere (de globulizare)Scopuri:

- transformarea Ce lamelare în Ce globulară → ↓durităţii, ↑plasticităţii, îmbunătăţirea prelucrabilităţii prin aşchiere.

TT are 3 variante (fig. 5.14): a) recoacere subcritică: încălzire sub Ac1, dar

aproape de acesta, menţinere 4-15 ore (Ce lamelară→Ce globulară), răcire f. lentă (50C/h) odată cu cuptorul până la 600C, după care răcirea pieselor se poate continua în aer.

b) recoacerea incompletă: încălzire peste Ac1, dar aproape de acesta, menţinere, răcire f. f. lentă (10-30C/h) până la 600C (→Pe globulară); τ TT e mai mică deoarece Tînc a fost mai mare.

c) recoacerea pendulară: încălzire Ac1, dar aproape de acesta, menţinere cca. 30 minute, răcire sub Ar1

(cca. 680C), menţinere 30 minute, după care ciclul se reia de mai multe ori.

7. Recoacerea izotermăScopuri:

- ↓durităţii, ↓tensiunilor interne remanente de la operaţiile anterioare, uniformizarea şi finisării structurii.Regim termic:

- încălzire la Ac3+(30-50)C, menţinere, răcire în aer până la o temperatură situată puţin sub Ar1, introducerea în baie de săruri topite (650-700C pt oţelurile carbon) şi menţinere în vederea transformării izoterme complete a A→Pe+α, după care se continuă răcirea în aer. Pe este fină, cu duritate mai mare decât cea lamelară.

P

°CE

+CeII

Te

mp

era

tura

Pe+CeII

SK

2,110,770,0218

%C

+Pe

Figura 5.12. Recoacerea obişnuită – banda

temperaturilor de încălzireE

2,11

P

Tem

pera

tura S

Pe+CeII

0,770,0218

°C

K

%C

+CeII

Pe

Figura 5.13. Recoacerea de normalizare – banda

temperaturilor de încălzire

Figura 5.14. Recoaceri de globulizare: a – recoacere subcritică; b – recoacere incompletă; c – recoacere pendulară

Figura 5.15. Regimul termic al recoacerii izoterme

5.4.2. Tratamente de călireÎn structura oţelurilor călite se regăseşte în general M, T sau B. Acestea rezultă în urma răcirilor rapide,

sunt structuri în afara echilibrului, caracterizate printr-o duritate, rezistenţă la uzare şi fragilitate, ridicate.Se deosebesc următoarele tipuri de căliri:

a) căliri pătrunse (pe toată secţiunea): călire obişnuită, călire în două medii, călire în trepte, călire sub 0C;b) căliri superficiale: călirea cu flacără oxiacetilenică, calirea cu CIF, călirea în electrolit.

5.4.2.1. Călirea obişnuităCălirea obişnuită (cea mai utilizată) se aplică oţelurilor cu

peste 0,25% C şi constă în încălzirea pieselor în domeniul austenitic, menţinerea pentru omogenizarea A şi răcirea cu o viteză mai mare decât viteza critică de călire superioară (fig. 5.16).

Oţelurile hipoeutectoide se încălzesc cu Ac3+(30-50C) şi cele hipereutectoide cu Ac1+(50-70C) şi după menţinere se răcesc cu o viteză suficient de ridicată, astfel încât A să se transforme fără difuziune M.

Oţelurile carbon se răcesc de regulă în apă sau în soluţii apoase, iar oţelurile aliate în uleiuri minerale. Există unele oţeluri bogat aliate, care prezintă curbele TTT mult deplasate spre dreapta, motiv din care chiar şi în condiţiile răcirii în aer, vor prezenta în final o structură martensitică. Aceste oţeluri se numesc oţeluri autocălibile.

În timpul călirii apar tensiuni structurale datorate transformării A în M, ce se produce cu creştere de volum.

Pentru reducerea acestor tensiuni interne, deci pentru diminuarea pericolului de fisurare a pieselor, se practică călirea în două medii sau călirea în trepte, în locul călirii obişnuite.

5.4.2.3. Călirea în două mediiDupă încălzirea piesei la temperatura de

austenitizare şi după menţinerea la această temperatură pentru omogenizarea A, piesa este răcită câteva secunde în apă, iar apoi este transferată în ulei, unde transformarea A→M se produce într-un timp mai lung, tu (tu > ta) (fig. 5.17). Din cauza diferenţei de temperatură care există în timpul răcirii între miezul şi suprafaţa piesei, aplicarea acestui procedeu de călire este limitată numai pentru piesele relativ subţiri de max. 8-10 mm la oţelurile carbon şi max. 12-20 mm la oţelurile aliate.

Dificultăţile procedeului sunt legate de aprecierea timpului de răcire a pieselor în apă:

a) dacă este prea lung, există posibilitatea intersectării orizontalei MS asemănător călirii

obişnuite, cănd transformarea A→M este însoţită de pericolul fisurării;b) dacă este prea scurt, apare posibilitatea intersectării curbelor din diagramele TTT, rezultând astfel o

structură de tip bainitic.

5.4.2.4. Călirea în trepte

În acest caz piesele austenitizate sunt rapid răcite în apă până la MS + (20 – 30C), după care se introduc în băi de ulei sau săruri topite unde se menţin până la uniformizarea tempera-turilor pe toată secţiunea piesei, după care se continuă răcirea în aer liber (fig. 5.18). Astfel tensiunile termice sunt mult diminuate, iar în condiţiile în care răcirea în aer se face cu o viteză mică, pericolul de fisurare este aproape eliminat.Călirea în trepte poate fi aplicată doar pieselor de dimensiuni mici; nu pot călite piese de dimensiuni mari, deoarece pentru egalizarea temperaturilor pe secţiune este necesar un timp prea lung şi astfel apare posibilitatea intersectării curbelor de transformare din diagramele TTT, rezultând o structură bainitică sau de tip perlitic.

Figura 5.17. Călirea în două medii

Figura 5.16. Călirea obişnuită -banda temperaturilor de încălzire

N

P

E

2,11

Te

mp

era

tura

Pe+CeII

0,770,0218

°C

S

%C

K

Ms

Mf

A1

A3

Tinc

M

racire

supracriticamentinere

inca

lzire

30

-50°

C

Timp

+CeII

Pe

Figura 5.18. Călirea în trepte

5.4.2.5. Călirea izotermăÎn urma aplicării călirii izoterme (fig. 5.19) este

eliminat pericolul de fisurare. După răcirea rapidă, piesele sunt introduse şi menţinute într-o baie de săruri cu temperatura peste MS, pentru ca A să se transforme în B. Timpul de menţinere în baia caldă, precum şi temperatura băii se stabilesc cu ajutorul diagramelor TTT. Piesele vor prezenta o duritate mai mică decât cea a M, dar tenacitatea va fi mult superioară. Procedeul de călire izotermă poate fi aplicat doar pieselor cu grosime redusă (max. 20 mm). Nu mai este necesară aplicarea operaţiei de revenire, deoarece structura este bainitică.

5.4.2.6. Călirea sub 0C

Oţelurile cu peste 0,6 %C au în structură M+Arez. Arez

determină scăderea rezistenţei la uzare a pieselor şi sculelor, având o duritate mult mai mică decât M şi fiind un constituent instabil, se poate transforma întâmplător, determinând modificări dimensionale ale pieselor. Pentru eliminarea Arez este necesară aplicarea călirii sub 0 C (fig. 5.20), după călirea obişnuită a oţelului în apă sau în ulei. Timpul dintre călirea obişnuită şi călirea sub 00 C nu trebuie să depăşească două ore, deoarece în caz contrar, se produce fenomenul de stabilizare a Arez, care nu se va mai putea transforma în M.

5.4.2.7. Călirea superficială

Călirea superficială reprezintă un procedeu de călire locală a pieselor, prin care se urmăreşte obţinerea unei structuri martensitice numai în stratul superficial al acestora, pe o adâncime de ordinul milimetrilor sau chiar zecilor de milimetru. Aceasta se obţine printr-o încălzire cu viteză suficient de mare a suprafeţei, astfel încât căldura să nu aibă timp să se propage spre interiorul piesei, după care urmează răcirea cu o viteză supracritică.

Procedeele de călire superficială prezintă următoarele avantaje:– productivitate mare, datorită vitezei foarte mari de încălzire;– deformări minime la călire, deoarece miezul neîncălzit rămâne tenace;– oxidări şi decarburări neglijabile ale suprafeţelor;– o distribuţie favorabilă a tensiunilor pe secţiunea pieselor, crescând astfel rezistenţa la oboseală.

5.4.2.7.1. Călirea superficială a pieselor încălzite în băi de săruri sau metale topiteTemperatura băilor de săruri utilizate în acest scop

poate fi de 1000 – 1200C, a celor cu plumb sau silumin topit, de 950C, adică mult mai mare decât cea necesară austenitizării. În contact cu sarea sau metalul topit, suprafaţa pieselor se încălzeşte extrem de repede (2-4 ori mai repede decât în cuptor), iar temperatura în miezul piesei creşte mult mai încet datorită conductibilităţii termice relativ scăzute a oţelului, astfel încât diferenţele de temperatură au valori foarte ridicate. Menţinerea pieselor în baia caldă se face până când suprafaţa piesei atinge temperatura Ac3+(30–50C), în timp ce miezul are sub Ac1, deci structura în miez este nemodificată. La atingerea temperaturii Ac3 + (30–50C), piesa se răceşte brusc în apă, astfel încât suprafaţa austenitizată se transformă în M, iar miezul piesei îşi păstrează structura iniţială.

Acest procedeu de călire superficială poate fi aplicat doar pieselor cu geometrie simplă deoarece la piese mai complexe apare pericolul fisurări în timpul răcirii, iar grosimea stratului martensitic nu este uniformă.

5.4.2.7.2. Călirea superficială a pieselor încălzite cu flacărăÎn acest caz stratul superficial al piesei se încălzeşte cu viteză mare cu ajutorul flacării produse de

arderea unui combustibil gazos cu putere calorifică mare în amestec cu oxigenul, până la temperaturi peste Ac3. După atingerea temperaturii pe adâncimea dorită piesa este răcită brusc cu un jet de apă rece, realizându-se

Figura 5.20. Călire sub 0 C

Figura 5.19. Călirea izotermă

suprafata

miezMs

suprafata

miez

mentinere in baia de saruri

racire in aer

B

Mf

A1A3

TincT

em

pe

ratu

ra

Timpul

Figura 5.21. Călirea superficială simultană a unei piese plane

călirea stratului superficial (fig. 5.21). În urma aplicării călirii superficiale cu flacără se obţin straturi martensitice cu grosimi de 2–10 mm. Acest procedeu se aplică de obicei la diverse lucrări de reparaţii, la călirea unor piese de dimensiuni foarte mari (roţi dinţate, ghidaje) şi în producţia de unicate.

5.4.2.7.3. Călirea superficială în electrolit

Această călire este posibilă datorită efectului catodic, care constă în descompunerea electrolitului la trecerea curentului catodic, astfel încât pe suprafaţa piesei (catodul) se formează un înveliş de H2. Acesta având o rezistenţă mare se încălzeşte puternic la trecerea curentului electric, determinând astfel încălzirea catodului (fig. 5.22) la temperaturi ce pot ajunge până la 2000C. La întreruperea circuitului, electrolitul vine în contact cu piesa, realizând răcirea supracritică a stratului austenitizat. Efectul catodic se produce numai în anumiţi electroliţi (90% H2O+10% Na2CO3 sau K2CO3) şi la anumiţi parametrii ai curentului (tensiunea de lucru de 200 – 220 V cc, densitatea curentului la suprafaţa piesei de 4 – 6 A/cm2). Deoarece nivelul temperaturilor atinse este greu controlabil, apare pericolul de supraîncălzire a suprafeţei piesei. Şi ca urmare, procedeul poate fi aplicat doar pieselor cu geometrie simplă, fără colţuri şi muchii ascuţite.

5.4.2.7.4. Călirea superficială prin curenţi de inducţie

Acest procedeu are o utilizare foarte largă în practică. El se bazează pe proprietatea curenţilor de înaltă frecvenţă de a circula în zonele de suprafaţă ale conductorilor, pe o adâncime cu atât mai

mică cu cât frecvenţa curentului este mai înaltă. Formarea curenţilor de înaltă frecvenţă în suprafaţa pieselor se realizează prin plasarea pieselor în câmpul electromagnetic produs de inductor tubular din Cu electrolitic (are conductibilitate electrică şi termică mare), în formă de spiră, răcit la interior cu apă (fig. 5.23 şi 5.24). Inductorul este străbătut de un curent electric alternativ de medie sau înaltă frecvenţă.

Câmpul magnetic variabil care ia naştere în jurul inductorului va induce în piesă curenţi turbionari (Foucault) aceştia distribuindu-se la suprafaţa piesei sub efectul Skinn (efect pelicular). Aceşti curenţi vor determina încălzirea suprafeţei piesei într-un timp cu atât mai scurt cu cât intensitatea curenţilor induşi va fi mai mare. Imediat

Figura 5.22. Schema de principiu a călirii superficiale în electrolit

intrerupator

strat incalzit

piesa

H2

electrolit 10%Na2CO3

90%H2O

anod

sursa c.c.

+

-

Figura 5.23. Schema de principiu a unei instalaţii de călire prin curenţi de inducţie

Generator de inalta frecventa

Primar Secundar Inductor

Transformator

Piesa

Baterie de condensatori

strat calit

strat incalzit

deplasarile piesei

piesa

inductor

jet de apa rece

Figura 5.24. Schema procedeului de călire prin curenţi de inducţie

după ce stratul superficial al piesei ajunge la temperatura de austenitizare, piesa este răcită brusc, fie prin cufundare într-un bazin cu apă, fie prin stropire cu un jet de apă pentru ca la suprafaţa piesei să se formeză o structură martensitică.

Se pot obţine straturi martensitice cu grosimi de 0,5–10 mm utilizând curenţi cu frecvenţe de 2–500 KHz. Prin acest procedeu se pot căli: axe, inele, bolţuri, roţi dinţate, plăci, ghidaje, scule, etc. Marele avantaj al procedeului, constă în faptul că instalaţiile de călire având un gabarit relativ mic, pot fi amplasate pe fluxurile tehnologice de prelucrare prin aşchiere, fiind eliminată astfel necesitatea transportului pieselor până la secţiile de tratament termic.

5.4.3. RevenireaRevenirea este un tratament termic ce se aplică obligatoriu pieselor călite cu scopul reducerii parţiale a

stării de maxim neechilibru şi implicit scade duritatea şi se îmbunătăţeşte plasticitatea. Tratamentul constă în încălzirea oţelului călit până la o temperatură sub Ac1, menţinerea la temperatură pentru transformarea M, după care urmează răcirea în aer liber.

Se deosebesc trei tipuri de reveniri: revenire joasă, revenire medie şi revenire înaltă.Revenirea joasă se aplică pieselor călite, cu scopul reducerii % Arez şi a transformării M tetragonale

(albă, de călire) în M cubică (neagră, de revenire - mai puţin fragilă decât cea de călire). La încălziri ale pieselor călite între 180-230C se manifestă difuzia atomilor de C, care permite transformările amintite. Se observă că transformare Arez→M se poate face nu numai prin căliri sub 0C, ci şi prin reveniri la temperaturi corespunzătoare, caracteristice pentru fiecare oţel. Astfel pentru oţelul rapid, revenirile făcute în acest scop se efectuează la temperaturi de 550–580C, care sunt mai mari decât cele aplicate oţelurilor carbon hipereutectoide. Transformarea Arez→M determină creşterea durităţii oţelului.

Revenirea medie presupune încălzirea pieselor călite la temperaturi de 300–450C, când se înregistrează şi autodifuzia atomilor de Fe, care conduce la obţinerea unei structuri troostitice de revenire, structură ce este caracterizată printr-o limită de elasticitate foarte înaltă şi o duritate de cca. 40 HRC; se recomandă pentru tratarea oţelurilor de arc.

Prin încălzirea pieselor călite la 450-650C, difuzia atomilor se produce pe distanţe din ce în ce mai mari, creându-se astfel condiţii pentru precipitarea unor mici particule de Ce, astfel încât reţeaua materialului de bază se îndreaptă, tensiunile interne scad, determinând scăderea accentuată a durităţii şi a fragilităţii. Structura rezultată va fi formată dintr-o masă feritică cu tensiuni interne relativ mici, în care sunt înglobate mici globule de cementită. Aceasta este sorbita de revenire, caracterizată printr-o tenacitate maximă şi are o duritate de cca. 30 HRC; structura este specifică sculelor supuse şocurilor (ex: ciocane de presă). Domeniul acestor temperaturi corespunde revenirii înalte.

La temperaturi de revenire şi mai ridicate (până la 680C), globulele de Ce sunt supuse coalescenţei, rezultând globule mai mari, iar ca urmare, starea de tensiune a masei feritice de bază scade şi mai mult. În structură se obţine Pe globulară, care are cea mai mare plasticitate; se recomandă la tratarea arborilor greu solicitaţi, a roţilor dinţate importante, şa.

La oţelurile aliate la care apare pericolul fragilităţii de revenire, răcirea de la temperatura de revenire se recomandă a fi făcută în apă sau ulei, prevenindu-se astfel acest fenomen nedorit.

5.5. Particularităţile tratamentelor termice aplicate oţelurilor aliateToate oţelurile aliate se expun în mod obligatoriu unor operaţii de tratamente termice finale în vederea

obţinerii unor piese cu proprietăţi cât mai ridicate.Oţelurile aliate pot fi supuse tuturor operaţiilor de tratament termic prezentate anterior, dar trebuie să se

ţină seama de unele particularităţi ale comportării la tratament termic.a) Viteza de încălzire a oţelurilor aliate trebuie să fie în general mai mică decât cea a oţelurilor carbon.

Cu cât gradul de aliere al oţelurilor este mai ridicat, cu atât şi conductibilitatea termică a oţelurilor scade, astfel încât în cazul aplicării unor viteze mari de încălzire, apar tensiuni termice de valori ridicate, care pot determina fisurarea pieselor sau semifabricatelor. O atenţie deosebită trebuie acordată din acest motiv şi oţelurilor care prezintă o fragilitate ridicată, respectiv celor cu conţinut mare de C, Si, Mn, Cr, W. Încălzirea acestor oţeluri aliate se poate efectua odată cu cuptorul sau pot fi utilizate cuptoare continue cu mai multe trepte de temperatură, piesele staţionând în fiecare zonă de temperatură până la uniformizarea temperaturii pe întreaga secţiune, până la ajungerea în zona cu temperatura cea mai ridicată.

b) Temperatura de încălzire a oţelurilor aliate în vederea aplicării unui anumit tratament termic, este în general mai ridicată decât în cazul oţelurilor carbon; excepţie fac oţelurile aliate cu Mn şi B, iar în unele situaţii şi cele aliate cu Si şi Ni. Valorile temperaturilor sunt impuse de: a) faptul că majoritatea elementelor de aliere determină ridicarea punctelor de transformare; b) pentru dizolvarea carburilor elementelor de aliere sunt necesare temperaturi mai înalte, acestea fiind mai stabile la încălzire decât Ce.

În cazul oţelurilor aliate cu Cr, Mo, V, W, Al, Ti, Nb pericolul supraîncălzirii (tendinţa de creştere a grăuntelui de A) este mult diminuat la aceste temperaturi; trebuie însă acordată o atenţie deosebită oţelurilor aliate cu Mn şi B, întrucât acestea sunt sensibile la supraîncălzire.

c) Viteza de răcire trebuie să fie mai mică decât în cazul oţelurilor carbon, deoarece curbele de transformare din diagramele TTT şi TRC sunt deplasate spre dreapta, călibilitatea oţelurilor aliate fiind astfel mai mare; excepţie face Co care determină deplasarea spre stânga a curbelor de transformare.

Călibilitatea crescută a oţelurilor aliate în raport cu cele carbon determină două mari avantaje: a) răcirea pieselor se poate face în ulei sau chiar în aer, astfel că tensiunile interne din timpul călirii vor fi mai mici şi pericolul de fisurare este diminuat; b) se obţin straturi martensitice cu o grosime mult mai mare decât în cazul oţelurilor carbon.

Elementele de aliere determină şi coborârea punctelor MS şi Mf, astfel încât la oţelurile bogat aliate şi care au şi conţinuturi mari de carbon, după operaţia de călire vor rămâne în structura pieselor importante cantităţi de Arez, ce pot fi parţial eliminate prin aplicarea unor reveniri multiple sau călirii sub 0C.

d) Temperatura de revenire a oţelurilor aliate este mai mare decât în cazul oţelurilor carbon, deoarece majoritatea elementelor de aliere (Si, Al, Cr, Ni, Mo, V, W, Nb, Ti, Zr) determină creşterea stabilităţii termice a oţelurilor. În cazul revenirii oţelurilor aliate cu elemente carburigene se observă că în intervalul de temperaturi 350–600C se înregistrează o creştere a durităţii, acest lucru fiind datorat precipitării carburilor elementelor de aliere, precum şi transformării Arez→M. Acest fenomen este cunoscut sub denumirea de durificare secundară.