Revenirea
Considerații generale Revenirea se aplică întotdeauna după călire. Încălzirea produselor călite la temperaturi mai mari de 100 C, dar inferioare punctului AC1, menținere la aceste temperaturi și răcire în anumite condiții. Scopul aplicării revenirii este de a atenua nivelul tensiunilor interioare, de a reduce din duritate și a mări tenacitatea.
În cursul revenirii are loc difuzia atomică a carbonului (şi azotului), a fierului şi a elementelor de aliere. În urma acestor procese au loc modificări structurale care determină modificări ale proprietăţilor şi a stării de tensiuni. Structura de călire, care se află în afara echilibrului, va fi înlocuită, în funcţie de temperatura de încălzire şi durata de menţinere, cu o structură mai apropiată de echilibru. Revenirea este un tratament termic final şi în funcţie de proprietăţile mecanice necesare în exploatarea produselor, se stabilesc parametrii tehnologici.
Stadiile revenirii După călire, structura este formată din martensită şi austenită reziduală sunt structuri înafara echilibrului, în urma încălzirii şi menţinerii în structuri mai apropiate de echilibru.
În fc. de temp. patru stadii: 1. 80 160 C, precipitarea unei faze bogate în carbon: M M + ε, η 2. 230 280 C, descompunerea austenitei reziduale: A B 3. 160 400 C, formarea și creșterea cristalelor de cementită: η, ε F 3 C 4. 400 700 C, coagularea și sferoidizarea cristalelor de cementită.
Primul stadiu 100 150 C, C are tendința de a părăsi locurile pe care le ocupă în rețeaua de martensită. C se așează pe dislocațiile rețelei cristaline. 130 C 250 300 C, precipitarea carburilor de tranziție η (Fe 2 C) şi ε (Fe 2,4 C) la marginea maclelor de martensită deformarea reţelei cristaline
Carbura ε formă de plăcuțe subțiri cu grosimea de ordinul a câtorva straturi de atomi și sunt coerent legate de rețeaua soluției α a martensitei.
Curba dilatometrică a revenirii Datorită separării (precipitării) carburilor are loc o reducere treptată a gradului de tetragonalitate a martensitei, iar pe curba dilatometrică se înregistrează o contracție.
austenită CFC 2 celule de austenită martensită martensită atomi de Fe atomi de C interstiții octaedrice
cfc cfc Atomi de carbon prinși pe axa c a rețelei tvc tvc Paramatrul rețelei (Å) axa c axa a % Carbon în austenită (a) Celula elementară a martensitei (tvc) se dezvoltă din celula elementară a austenitei (cfc) fără difuzie. (b) Influenta continutului de carbon asupra gradului de tetragonalitate (c/a) al martensitei.
Stadiul al doilea 230 şi 280 C și este caracterizat în principal de descompunerea austenitei reziduale la oțelurile carbon cu peste 0,5% C și la cele aliate cu peste 0,4% C. Austenita reziduală se poate transforma izoterm, cu formarea de bainită inferioară, sau se poate transforma în martensită de revenire.
Stadiul al treilea 280 400 C este caracterizat de formarea și creșterea cristalelor de cementită. Se continuă separarea treptată a carbonului din soluţia solidă, cresc particulele de carburi, are loc un început de coagulare a acestora prin dizolvarea celor de dimensiuni mai mici şi creşterea celor de dimensiuni mai mari. Se micşorează gradul de tetragonalitate a martensitei şi se micşorează volumul Carburile intermediare de tranziţie FexC, (Fe2C, Fe2,4C, etc.) se transformă în cementită.
Stadiul al patrulea 400 700 C se caracterizează prin continuarea coalescenţei şi sferoidizării cristalelor de cementită, proces ce începe în al doilea stadiu dar se desfăşoară cu viteză maximă în acest ultim stadiu. Dimensiunile particulelor de carburi ajung la aproximativ 3 µm, iar în ferită se produce o recristalizare specifică ce duce la formarea unor grăunţi mici echiaxiali.
Parametrii tehnologici ai reveniri Temperatura de revenire se alege în funcţie de caracteristicile mecanice impuse piesei, ştiind că duritatea piesei călite scade o dată cu creşterea acestei temperaturi, iar tenacitatea creşte. În funcţie de temperatură se deosebesc trei tipuri de reveniri
Revenirea joasă între 100 şi 250 C. Duritatea scade cu 1 3 unităţi HRC. Se aplică pieselor şi sculelor din oţeluri cu conţinut ridicat de carbon în scopul păstrării durităţii ridicate, avantajoasă pentru rezistenţa la compresiune, încovoiere şi uzare. Exemple: piese de uzare carburate sau carbonitrurate şi călite, piese de uzare călite superficial, scule aşchietoare şi de tăiere la rece din oţeluri carbon (OSC-uri ) şi slab aliate, scule de măsurare şi verificare, ş.a.
Revenirea medie: 300 şi 450 C Se aplică pieselor cu rezistenţă la uzare medie (de exemplu pentru maşini agricole) şi a componentelor elastice (arcuri, discuri elastice, segmenţi de reglare a uleiului, bucşe elastice pentru dispozitive de strângere, ş.a.).
Revenirea înaltă: 450 650 C Se aplică la numeroase piese de răspundere (organe de maşini în mişcare) care trebuie să întrunească atât caracteristici de rezistenţă statică şi la oboseală cât şi caracteristici de plasticitate şi tenacitate ridicate Exemple: osii, axe, arbori drepţi şi cotiţi, roţi dinţate, fuzete, biele, etc.
Călirea urmată de revenire înaltă poartă denumirea de ÎMBUNĂTĂŢIRE Îmbunătăţirea este un tratament aplicat, în general, oţelurilor de construcţie cu un conţinut mediu de carbon (0,3 0,5 %C) care asigură proprietăţi specifice. În urma îmbunătăţirii cresc foarte mult proprietăţile la solicitări dinamice (rezilienţa).
Îmbunătăţirea poate fi atât un tratament final cât şi unul primar. Se foloseşte ca tratament final, înainte de prelucrările mecanice, în cazurile când piesele de formă complicată trebuie să aibă o rezilienţă ridicată şi după prelucrările mecanice, în cazurile când nu se poate aplica călirea din cauza deformaţiilor posibile şi a pericolului apariţiei fisurilor. Ca tratament termic primar se utilizează înaintea unor tratamente de suprafaţă (călirea superficială, nitrurarea).
În anumite cazuri acest tratament se utilizează şi pentru îmbunătăţirea prelucrabilităţii oţelurilor hipoeutectoide preponderent feritice. deformarea la rece călirea + revenire la 680-700 C prelucrare prin aşchiere a unui oţel de carburare, călire + revenire la 550-590 C asigură o bună prelucrabilitate.
Durata de revenire Tratament subcritic, a cărui temperatură nu depăşeşte, de regulă, 650 C, regimul de încălzire este cel cu temperatură constantă a cuptorului, fixată cu circa 10 C peste temperatura de revenire aleasă sau calculată.
Răcirea se poate face teoretic oricum, deoarece procesele urmărite se desfăşoară în cursul încălzirii şi menţinerii, de aceea se preferă răcirea cea mai comodă şi mai economică, în aer liniştit, cu unele excepţii legate de răcire care se vor prezenta la fenomenul de fragilitate.
Fragilitatea la revenire În practică se constată că la unele oţeluri, în anumite intervale de temperatură, după o răcire lentă apare o scădere marcantă a tenacităţii şi în special a rezilienţei Fenomenul poartă numele de fragilitate la revenire fragilitate ireversibilă sau fragilitate la temperatură joasă (200 400 C) fragilitate la albastru sau la 350 C fragilitate reversibilă sau la temperaturi înalte (450 550 C) boala lui Krupp
Modificarea rezilienţei oţelurilor în funcţie de temperatura de revenire şi de viteza de răcire ulterioară: Tenacitate, KCU I - răcire lentă, II - răcire rapidă, III fragilitate ireversibilă, IV- fragilitate reversibilă Temperatura C
gri 330 gri-albastru 320 albastru deschis 310 albastru albăstrea 300 albastru închis 290 violet 280 roșu purpuriu 270 maro roșiatic 260 maro gălbui 250 galben pai 240 galben 230 galben deschis 220 alb gălbui 210 Culorile de revenire 1200 alb 1100 galben deschis 1050 galben 980 portocaliu deschis 930 portocaliu 870 roșu deschis 810 vișiniu deschis 760 vișiniu 700 vișiniu închis 650 roșu sângeriu 600 roșu maroniu
Energia de rupere la 20 C (Charpy V) Variaţia rezilienţei în funcţie de temperatura de revenire, pentru un oţel cu 0,3%C, 3,5% Ni, 1,7%Cr austenitizat la 850 C Temperatura de revenire, C
Previziunea prin calcul a durităţii după călire şi revenire
Datele experimentale referitoare la călibilitatea oţelurilor programe de calcul pentru a prevedea proprietăţile mecanice după călire şi revenire. Pe baza analizei sistematice a diagramelor TTT stabilit curbe care permit să se prevadă comportarea oţelurilor la călire şi revenire în funcţie de compoziţia chimică şi de condiţiile de austenitizare.
Schema de calcul în vederea prevederii proprietăţilor mecanice
Pentru caracterizarea oţelului se apelează la vitezele critice, oţelul putând fi caracterizat prin trei viteze critice: v1- viteza critică de răcire martensitică; v2- viteza critică de răcire bainitică; v3- viteza de răcire critică corespunzătoare unei recoaceri.
Valorile vitezelor critice se pot calcula în funcţie de compoziţia chimică şi parametrul de austenitizare Pa ( C h) lg v1 = 9,81- (4,62 %C + 1,05 %Mn + 0,54 %Ni + 0,50 %Cr + 0,66 %Mo + 0,00183 Pa); lg v2 = 10,17 (3,80 %C + 1,07 %Mn + 0,70 %Ni + 0,57 %Cr + 1,58 %Mo + 0,0032 Pa)