Lucrarea nr.8____________________________________________________

LUCRAREA NR. 8

Parametrii tehnologici ai clirii volumice a oelurilor

1. Introducrere

n lucrrile anterioare s-au prezentat structurile oelurilor carbon i fontelor albe i cenuii rezultate n urma solidificrii acestor aliaje. Structurile fiind n funcie de compoziia chimic i viteza de rcire a aliajului respectiv, exist deci o legtur strns ntre compoziia chimic a aliajului respectiv, structura obinut n urma solidificrii aliajului i poprietile aliajului conferite de aceast structur.

Prin unele procedee tehnologice se poate modifica structura iniial (la aceeai compoziie chimic) obinndu-se alte proprieti ale aliajului diferite de proprietile conferite de structura iniial. Unul din procedeele tehnologice folosite n practica industrial este tratamentul termic.

Tratamentul termic const n nclzirea aliajului la o anumit temperatur, meninerea la aceast temperatur un anumit timp i rcirea ulterioar cu o anumit vitez de rcire.Prezentarea grafic a acestor parametrii poart denumirea de diagram sau ciclogram de tratament termic.

2. Ciclograma tratamentului termic

Fig. 4.3.1 Ciclograma tratamentului termic

Parametrii tratamentului termic sunt urmtorii:

temperatura de nclzire;

timpul d enclzire;

viteza de nclzire i rcire;

mediul de nclzire.

a) Temperatura tratamentului termic (temperatura la care se nclzesc piesele sau temperatura de nclzire) determinarea temperaturii de nclzire se poate face prin mai multe metode astfel:

Experimenta, prin metoda clirilor succesive;

Analitic, pe baza transformrilor care au loc n urma tratamentului termic de clire b) Timpul de nclzire, meninere i rcire

Ciclul de nclzire la tratament termic se mparte n urmtoarele etape:

1) Timpul de nclzire considerat ca fiind timpul necesar ca suprafaa produsului s ating temperatura de tratament termic (de nclzire) prescris;

2) Timpul de egalizare termic este timpoul necesar pentru atingerea de ctre centrul piesei a temperaturii prescrise;

3) Timpul de transformare este timpul necesar realizrii tuturor transformrilor ce trebuie s aib loc pentru tratamentul respectiv.

n practica tratamentelor termice timpul de meninere include timpul de egalizare termic i timpul de transformare.

Calculul timpilor de nclzire, meninere i rcire.

Calculul timpilor de nclzire se poate face prin urmtoarele metode :

metoda criterial pentru corpuri de lungime infinit;

prin relaii simplificate de calcul (n funcie de raportul dintre volumul i suprafaa piesei, grosimea piesei).

Calculul timpilor de meninere

a) Timpul de egalizare termic:

Timpul de egalizare a temperaturii pe seciunea pieselor este necesar la piese masive cu dimensiuni de peste 100 mm.

Pentru piese cu grosimi mai mici de 100 mm nclzite n cuptoare cu gaz sau electrice i pentru piese subiri nclzite n bi de sruri, se consider timpul de egalizare ca fiind din (dac nu s-a calculat de la nceput timpul de meninere + timpul de egalizare).

Pentru oeluri aliate cu elemente carburigene (Cr, Mo, V, T) se recomand prelungirea duratei de egalizare cu 30% dac se urmrete dizolvarea carburilor.

b ) Timpul de transformare este socotit din momentul egalizrii temperaturii pe seciunea piesei (se admite o diferen mic ntre temperatura suprafeei i temperatura centrului, funcie de timpul tratamentului termic aplicat) i depinde de tipul tratamentului termic aplicat, de structura iniial i de temperatura de nclzire.

Duratele cele mai mici de transformare sunt la austenitizarea oelurilor n vederea clirii, normalizrii sau recoacerii complete.

Duratele de transformare variaz ntre unu i patru minute funcie de tipul oelului (De exemplu pentru OLC45 este nevoie de 1 minut, iar pentru C120 4 minute. )

La recoacerea de recristalizare duratele sunt mai mari i n acest caz pentru stabilirea timpului de transformare se recurge la ncercri experimentale.

Duratele de transformare ceva mai lungi dect la clire sunt necesare la austenitizarea oelurilor n vederea tratamentelor termice de recoacere, de regenerare sau normalizare.Dei transformarea de baz este aceeai, pentru eliminarea structurilor Widmansttten sau n frunz se impun timpi de transformare aproape egali cu cei de egalizare.

Cele mai lungi durate de transformare la oeluri sunt necesare la recoacerile de omogenizare i la cele subcritice (detensionarea, globulizarea fin) sau intercritice (globulizarea structurilor perlitice).

Transformarea se bazeaz pe difuzie care se realizeaz greu, durata fiind de ordinul orelor. (n practic s-a adoptat o regul de timp ora i ........).

c)Timpul de rcire are o importan deosebit deoarece el determin structura final a pieselor care confer proprietile prescrise. Timpul de rcire depinde de tipul tratamentului, de compoziia chimic a oelului, variaia temperaturii mediului de clire, etc. Timpul de rcire poate varia de la secunde (clirea) la ore (recoacerea), etc.

Se poate determina analitic (prin diferite metode, cum ar fi metoda criterial ) sau experimental.

Viteza de nclzire i rcire

Viteza de nclzire depinde de proprietile termofizice ale materialului i de compoziia sa chimic. n general viteza de nclzire trebuie s fie mic pentru a evita apariia tensiunilor interne n piese.

Viteza de rcire depinde de tratamentul termic aplicat i poate varia de la 20 -30 C /h la unele recoaceri la 150-200 C/s la clirile superficiale.

Viteza de rcire se poate determina :

experimental prin rcirea n diverse medii de rcire;

grafic folosindu-se diagramele TTT sau CCT. Din acestea se poate determina valoarea viteze de rcire care s asigure structura i proprietile prescrise.

Mediile de nclzire i rcire

Mediul de nclzire Transmiterea cldurii se poate face prin convecie, conducie i radiaie.

La cuptoarele electrice cu flacr, transmiterea cldurii are loc prin convenie i radiaie, iar la cuptoarele cu bi de sruri se face prin conducie.

Mediile de nclzire folosite n practica tratamentelor termice sunt: lichide, gazoase, n vid, n atmosfer controlat sau n strat fluidizat. nclzirea ntr-un anumit mediu depinde de compoziia chimic a materialului, caracteristicile termo-fizice ale materialului, precum i de tratamentul termic prescris.

Mediul de rcire

Mediile de rcire industriale sunt: gazoase, lichide, solide, sau combinaii de tipul gaz-lichid (cea); gaz-solid (strat fluidizat); lichid solid (suspensii).

Alegerea mediului se face n funcie de structura final impus de tratamentul termic prescris .

Aplicaia practic : Determinarea temperaturii de nclzire prin metoda experimental (metoda clirilor succesive)

Modul de lucru

Se va determina temperatura optim de nclzire pentru un oel carbon hipoeutectoid (OLC 45).

Materiale i instalaii necesare pentru efectuarea lucrrii :

10 epruvete din OLC 45 cu urmtoarele dimensiuni: 20x 10 [mm];

Cuptor de nclzire cu temperatura de nclzire pn cel puin la 1000 C;

Bazin cu ap de rcire cu temperatura de max. 20 C;

Modul de lucru: epruvetele se vor nclzi (cte dou) la urmtoarele temperaturi : 700 C, 800 C, 870 C, 900 C.

Dup atingerea temperaturii epruvetele se vor cli n ap.

Pe fiecare prob se va determina duritatea HRC care se va trece n tabelul de mai jos. La fiecare temperatur se va face media duritii celor dou epruvete.

Temperatura

C700 C800 C850 C870 C900 C

Duritatea

HCR

Cu valorile de duritate obinute se va trasa graficul conform fig........8.1-pg.72 ( +diagrama de echilibru Fe-FeC cu temperaturile de nclzire specifice diferitelor TT)

Interpretarea rezultatelor

De pe grafic se va determina temperatura optim de nclzire , care este 10 C n jurul temperaturii asigurate de duritatea maxim .

Cunoscnd compoziia chimic a oelului se va compara temperatura gsit experimental cu cea de pe diagramele de echilibru .

Se va exprima alura obinut n grafic.

_1187613357.unknown

_1187615772.unknown

_1187548537.unknown