Modelarea proprietatilor otelului. Tratamente aplicate otelurilor.

Modelarea proprietatilor otelului. Tratamente aplicate otelurilor.

Tratamente termice aplicate otelurilor

Tratamentele termice cele mai uzuale sunt:

recoacerea de cristalizare - se aplica otelurilor cu un continut de carbon mai mic de 0.25%, prelucrate la rece, in scopul reducerii efectelor acesteia.

Tratamentul consta in incalzirea otelului la temperaturi cu 80-170^oC sub A₁ urmata de racire lenta ( I-fig. 8.a);

recoacerea - consta in incalzirea otelului la o temperatura convenabila, urmata de o racire lenta ce favorizeaza formarea unor cristale grosiere de perlita. Pentru oteluri hipoeutectoide se utilizeaza incalziri cu 30^oC peste A₃ (II-fig. VIII.8 a), cand se obtine austenita; prin racire lenta se obtin cristale grosiere de perlita si ferita, otelul rezultat fiind moale si ductil. Otelurile hipereutectoide sunt incalzite pana la o temperatura cu 30^oC mai mare decat A₁(II-fig. VIII.8 b). La aceasta temperatura se formeaza austenita in jurul cristalelor de Fe₃C, la racirea lenta obtinandu-se o matrice discontinua de cementita ce inglobeaza perlita grosiera. Daca incalzirea s-ar fi facut peste A_cm atunci matricea de Fe₃C formata la racirea lenta ar fi fost continua, iar otelul rezultat, dur si casant.

Figura 8 Tratamente termice aplicate otelurilor in diagrame temperatura - timp

normalizarea - se realizeaza prin incalzirea otelurilor cu 55^oC peste A₃ sau A_cm, urmata de racire in aer (III-fig 8. a, b). Se formeaza o perlita mai fina, iar in cazul otelurilor hipereutectoide, datorita vitezei ridicate de racire, Fe₃C nu are timp sa formeze un film continuu la marginea grauntilor cristalini de austenita.

globulizarea - este un tratament aplicat otelurilor cu un continut ridicat de carbon, in scopul imbunatatirii prelucrabilitatii. Consta dintr-o incalzire indelungata la aproximativ 30^oC sub A₁, cand Fe₃C se transforma in particule sferice datorita tendintei de micsorare a energiei superficiale a sistemului (I-fig 8. b). Se obtine o structura alcatuita dintr-o matrice continua de ferita, moale si usor de prelucrat armata cu particulele sferice de cementita.

calirea - implica racirea rapida in apa sau ulei a otelului incalzit la o temperatura ridicata, in scopul obtinerii unei structuri martensitice; pentru imbunatatirea proprietatilor mecanice se poate aplica ulterior un tratament de revenire.

Tratamente termochimice

Tratamentele termochimice constau in incalzirea otelurilor in diverse medii, in scopul obtinerii in stratul superficial a unor caracteristici compozitionale si mecanice dorite. Sunt utilizate frecvent cementarea, nitrurarea si cianurarea.

Cementarea se aplica otelurilor cu continut redus de carbon in scopul cresterii continutului acestuia in stratul superficial si implicit a duritatii si rezistentei la uzura.

Nitrurarea se bazeaza pe formarea in stratul superficial a unor nitruri foarte dure, cu Fe si elementele de aliere din otel.

Cianurarea imbina avantajele cementarii si nitrurarii, prin utilizarea concomitenta a unei surse de C si de N - o cianura alcalina.

Prelucrarea mecanica a otelurilor

Prelucrarea mecanica a metalelor se bazeaza pe plasticitatea acestora, deformarea si transformarea in piese utile putand fi realizata atat la cald cat si la rece.

Prelucrarea la rece produce o alungire a grauntilor cristalini in directia principala de deformare precum si ecruisaj. Metalele prelucrate la rece au o duritate superioara, o capacitate de deformare redusa si o structura in care sunt prezente microfisuri.

Prelucrarea la cald permite obtinerea unor deformari mai mari (care puteau fi obtinute la rece doar in mai multe trepte) prin incalzirea otelului cu 50-60^oC sub temperatura de topire urmata de deformarea mecanica. Se obtin piese lipsite de microfisuri si ecruisaj, la temperatura de lucru avand loc o recristalizare.

Subiect . . Oteluri tehnice

VIII.1.1.4.1. Definire. Clasificari.

Otelurile sunt, din punct de vedere tehnic, aliaje ale fierului cu mai putin de 2%C; pentru unele oteluri cu Cr, continutul de C poate depasi 2%.

Otelurile pot fi clasificate functie de compozitia chimica in aliate si nealiate, limitele dintre acestea fiind prezentate in tabelul 1.

La randul lor, otelurile aliate si nealiate sunt impartite in clase de calitate.

Otelurile nealiate pot fi:

oteluri nealiate de uz general - care sunt obtinute prin procedee de elaborare obisnuite si nu necesita tratament termic (exceptie recoacerea si normalizarea), nu au conditii speciale de calitate sau de compozitie chimica, au o rezistenta la rupere minima 690 N/mm², limita de curgere minima 360 N/mm², rezilienta la 20^oC 27J;

oteluri nealiate de calitate - care au prescriptii de calitate mai severe decat cele de uz general;

oteluri nealiate speciale - care au o puritate superioara otelurilor nealiate de calitate, fiind destinate tratamentului termic de calire-revenire sau durificare superficiala, comportarea lor la aceste tratamente fiind in general specificata.

Otelurile aliate pot fi:

oteluri aliate de calitate - care au o compzitie chimica in care unul din elemente depaseste limita din coloana 2 din tab 1, fiind destinate utilizarii fara tratament termic de calire-revenire sau calire superficiala;

oteluri aliate speciale, cu o compozitie chimica riguros stabilita si care pot fi:

oteluri inoxidabile, cu un continut de C 1.2% si minimum 10.5%Cr;

oteluri rapide, caracterizate de un continut de C mai mare de 0.6%, Cr 3-6%, iar suma Mo+W+V mai mare de 7%, fiind utilizate pentru productia de scule aschietoare.

Simbolizarea claselor de oteluri este in prezent in revizuire, normele europene prevazand utilizarea:

Tabelul 1. Limitele compozitionale dintre oteluri nealiate, aliate si aliate speciale

sistemului alfanumeric, ce utilizeaza litere si numere pentru a descrie domeniul de utilizare, proprietatile mecanice sau compozitia chimica.

Simbolizarea cuprinde:

litera S pentru otel pentru constructii, urmata de valoarea minima a limitei de curgere in N/mm²;

litera B pentru otel beton, urmata de valoarea minima a limitei de curgere in N/mm²;

litera Y pentru beton precomprimat, urmata de valoarea minima a rezistentei la tractiune in N/mm²;

litera R pentru otel pentru sine, urmata de valoarea minima a rezistentei la tractiune in N/mm².

Se pot utiliza dupa acest grup principal de simboluri alfanumerice si altele care sa ofere, de exemplu, informatii despre rezilienta la diferite temperaturi.

sistemului numeric, care utilizeaza cifre ce corespund unor clase de oteluri functie de proprietatile mecanice, domeniul de utilizare, compozitia chimica.

Otelurile sunt utilizate in constructii sub forma de table, platbande, profile, sarme, tevi, plase sudate, nituri, suruburi si piulite, cabluri de otel, otel beton laminat la cald, cu profil neted sau periodic.

Otelul beton

Otelul beton este unul din produsele cu ponderea cea mai mare din productia mondiala de otel - peste 20%. Cerintele impuse otelului beton sunt:

rezistente ridicate;

o buna aderenta la beton;

sudabilitate buna;

ductilitate buna.

Rezistentele mecanice ridicate presupun o limita de curgere minima de 400-500N/mm².

Aderenta buna la beton se realizeaza printr-o amprentare a profilului, rezultand otelul profilat periodic PC.

Sudabilitatea otelului beton este necesara pentru o punere usoara in opera si evitarea aparitiei in vecinatatea sectiunii sudurii a unor zone cu fragilitate ridicata, ce ar putea conduce la ruperi fragile.

Criteriul de evaluare a sudabilitatii otelului este "carbonul echivalent" C_e:

(2)

Un otel este cu atat mai sudabil cu cat C_e este mai mic, valorile maxim admise fiind 0.42% in ISO si 0.50% in EN.

Ductilitatea este necesara pentru punerea in opera a otelului beton- indoirea, rasucirea, cat si pentru prevenirea formarii si propagarii fisurilor. Ductilitatea se evalueaza functie de valorile alungirii la rupere sau gatuirii, normele ISO prevazand o valoare minima de 14% a alungirii la rupere, iar normele EN de 5%.

Pentru obtinerea caracteristicilor mentionate ale otelului beton, exista preocupari intense, concretizate in cateva procedee deja in uz. Dintre acestea, cel mai ieftin si cu rezultatele cele mai bune, consta intr-un tratament termomecanic de laminare si racire strict controlata.