Capitolul 1 . Oțeluri. Definiț ie și clasifică ri Oțelul este un aliaj ce conține ca elemente principale fierul și carbonul , având un conținut de… [610140]

4

TRANSFORMĂRI STRUC TURALE LA
REVENIREA OȚELULUI 40 Cr10

Capitolul 1 . Oțeluri. Definiț ie și clasifică ri

Oțelul este un aliaj ce conține ca elemente principale fierul și carbonul , având un
conținut de carbon sub 2,11%. Aliajele fier -carbon cu mai mult de 2,11% C se numesc fonte .
Oțelurile sunt materialele cu cea mai largă utilizare în industrie. Proprietățile lor pot să varieze
în limite foarte largi, în funcție de conținutul de carbon și de alte elemente de aliere.

Fig.1 Diagrama de echilibru Fe-C [4]

5
1.1 Clasificarea oț elurilor :
Având o mare diversitate de compoziții chimice, structuri ș i domenii d e aplicare se
folosesc clasificări parțiale după mai multe criterii:

1.1.1 După compoziția chimică :

 oțeluri carbon (nealiate), care conțin Fe, C și elemente î nsoțitoare permanente:
Mn<0,80%; Si<0,5% ; S<0,055%; P<0,045%; Cu<0,030% ;
În funcț ie de gradul de d ezoxidare cu Si, se pot diferenția: oț eluri: necalmate cu
<0,07 %Si; semicalmate cu 0,07 – 0,17 %Si; calmate cu > 0,17 %Si; calmat e, dezoxitate
suplimentar cu Al ;
 oțeluri aliate, care în afară de Fe, C, și elemente însoțitoare permanente conțin
elemente de aliere: Si>0,5%, Mn>0,8%, A l>0,1%, Cr, Ni, Mo, W, V, Ti .
După gradul de aliere a cestea pot fi: slab aliate, dacă suma elementelor de aliere este
sub 2,5%; mediu aliate, de la 2,5 la 10% elementelor de aliere; î nalt aliate, peste 10%
elementelor de aliere.

1.1.2 După structura de echilibru:

 recoaptă, obtinuță prin răcirea lentă în cuptor (pentru oțeluri carbon ș i aliate)
 după structu ra în stare normalizată (forjată sau laminat ă), rezultată prin încălzire la
900-950˚C și răcire în aer ( numai pentru oț eluri aliate).

1.1.3 . După duritate:

 oțeluri extramoi sub 0,1% C;
 oțeluri moi cu 0,1 -0,25% C;
 oțeluri semimoi cu 0,25 -0,4% C;
 oțeluri semidure cu 0,4 -0,6% C;
 oțeluri dure cu 0,6 -0,7% C;
 oțeluri foarte dure cu 0,7 -0,8% C;
 oțeluri extradure peste 0,8% C. [1]

6
1.1.4 După destinaț ie:

 oțeluri de construcție, pentru construcții metalice ș i mecanice, care lucrează în condiț ii
normale de solicitare mecanică, termică și chimică ;
 oțeluri pentru scule, destinate confecț ionarii sculelor de prelucrare;
 oțeluri cu proprietăț i speciale, pentru organe de ma șini și piese, care lucrează în
condiț ii deosebite de temperatură , presiune, medii agresive sau care au proprietați fizice
deosebite (oț eluri inoxidabile, refractare, magnetice, electrotehnic e, pentru magneț i
permanenț i).
Oțeluri de constructie. În funcție de posibilitatile de obț inere a semifabricatelor pentru
executarea pieselor se împart în :
A. O țeluri deformate la cald ;
B. O țeluri turnate .

A. Oțelurile deformate la cald sunt oțeluri folosite la construcț ia celor mai diverse piese.
Ele sunt prelucrate prin d eformare plastică la cald, l aminare, tragere, trefilare ș i se
protejează î n continuare la prelucrari prin deformare, forjar e matriț are, extrudare la cald.
Aceste oț eluri se impart î n trei subgrupe :
 oțeluri cu destinație generală neprecizată ;
 oțeluri c u destinație generală precizată ;
 oțeluri cu destinație specială .

Oțeluri de construcție cu destinație generală neprecizată .
Sunt oț eluri nealiate sau aliate ce se folosesc la confecț ionarea pieselor destinate unor
domenii foarte d iferite. Ele se grupeaza astfel :
Oțeluri de uz general pentru construcții. Sunt cuprinse în STAS 500 -80, cunoscute și
sub denumirea oțel carbon obiș nuite. Sunt cele mai utilizate oț eluri.
Simbolul lor este constituit din literele OL urmate de un grup de cifre ce indică
rezistența la tractiune în daN/mm Se elaborează în patru clase de calitate :
 clasa 1 indică carac teristică de îndoire și de tracțiune la rece ;
 clasa 2 indică î n plus energia de rupere la +20 oC;
 clasa 3 indică î n plus energia de rupere la 0 oC;
 clasa 4 indică î n plus energia de rupere la -20 oC. [1]

7
În simbol pot să apară și literele K (calmat), S (semicalmat), N ( necalmat).
Exemple : OL 32, 34 , 37, 42, 52, 60, 70 sau OL 4 K .
Oțelurile carbon de calitate pentru tratament termic d estinate construcțiilor de maș ini.
Aceste oțeluri sunt cuprinse în STAS 880 -80, sunt oț eluri nealiate folosite numai cu tratament
termi c sau termo -chimic. Se consideră oțel carbon de calitate, oț elurile care c orespund
obligatoriu unor condiț ii suplimentare mai severe pentru verificarea calității decât acelea
prescrise oțelului carbon obișnuit.
Se simbolizează prin grupul de litere OLC urm at de un grup de cifre ce indică
conținutul de carbon în sutimi de procent. La sfârș itul simbolului mai poate aparea li tera X
sau S, acesta indicând garantarea în plus a unui conținut mai mic de impurități precum și
condiții referitoare la structură. Sunt supuse tratam entului termic de cementare dacă au
conținut î n carbon sub 0,2% sau tratamentul termic de îmbunătăț ire (călire + revenire) dacă
are carbon peste 0,2% . Exemple : OLC 1 0; 15; 20; 25; 35; 45; 55; 60 .

Oțeluri aliate pentru tratam entul termic destinate construcțiilor de maș ini.
Sunt cuprinse î n STAS 791 -80. Oțelurile aliate au în compoziț ie unul sau mai mu lte
elemente de aliere introducându -se în scopul obținerii unor propr ietăți deosebite. Frecvent
elementele de aliere folosite sunt: cromul, manganul, titaniul, vanadiul, wolframul, siliciu .
În functie de gradul de aliere, aceste oț eluri se gru pează î n :
 oțeluri slab aliate (cu până la 5% elemente de aliere) ;
 oțeluri mediu aliate (E. A. între 5 și 10%) ;
 oțeluri înalt aliate (E. A. peste 10%) .

Simbolizarea oț elurilor aliate se face de regulă cu ajutorul unor simboluri compl exe
alcătuite din litere și cifre astfel :
 un grup de cifre ce arată conținutul de car bon î n sutimi de procent;
 un grup de simboluri ale elementelor de aliere din oț el, care sunt trecute î n
ordinea importanț ei lor, de la inferior la superior;
 un ultim grup de cifre ce indică conținutul în zecimi de procent al principalului
element de aliere, care este trecut ultimul simbol. Exemplu : 35 Mn 16 oțel aliat cu mangan,
conținâ nd 0,35% C și 1,6% Mn. [1]

8
Oțeluri de construcț ie cu destinație generală precizată
Aceste oțeluri au un domeniu î ngust de utilizare, uneori den umirea materialului arată
clar ș i domeniul de utiliz are. Din această categorie de oț eluri fac parte:

Oțeluri rezi stente la coroziune atmosferică
Sunt cuprinse în STAS 500/3 ș i sunt de fapt oț eluri de uz general pentru construcț ii
metalice lucrând neprotejat e în atmosferă obișnuită. Există mă rci de tipul RCA 37 sau RCB
52, î n care litera B în loc de A indică un co nținut de P sub 0,02%, generează comp ortarea
mecanică superioară a oț elului, iar ultima cifr ă indică garantarea suplimentară a unor
precipitații mec anice ca ș i celela lte tipuri de oțeluri cuprinse î n STAS 500 -80.

Oțeluri inoxidabile și refractare
Sunt oț eluri cu mare rezistență la oxidare ș i o bună refractaritate, datorită faptului că
au puț in carbon, sunt aliate cu Cr și Ni î n procent de peste 1 0%. Se simbolizează similar cu
oțelurile aliate pentru trat ament termic destinate construcțiilor de maș ini.
Exemplu : 15 NiCr 200, 2 MoNiCr 175. Sunt cuprinse in STAS 11523 -80.

Oțeluri pentru arcuri
Pot fi oțeluri carbon sau oț eluri al iate. În ambele cazuri se remarcă în finalul
simbolului litera A. Exemplu : OLC 55 A, OLC 65 A, OLC 75 A, î n care cifrel e au
semnificația celor de la oț elurile carbon de ca litate pentru tratament termic: 51 Si 17 A, 51
VCr 10 A, 40 Si 17 A, cu simbolizarea speci fică oț elurilor aliate.

Oțeluri pentru automate (STAS 136 -80)
Sunt destinate prelucrării pe mașini unelte automate pentru aș chierea met alelor. Se
simbolizează cu AUT ș i un grup de cifre ce simbo lizează conț inutul de carbon în sutime de
procent. Exemplu : AUT 12, AUT 30, AUT 40 Mn. Elementul Mn se i ntroduce cu scopul de a
îmbunătăți prelucrabilitatea prin aș chiere si călibilitatea oț elului .
În masa materialului se mai poate preciza starea suprafe ței oțelului, prin simbol literal
adăugat la sfârșitul mă rcilor, de exemplu AUT 30 L -laminat la cald, sau C -cojit, sau T -tras la
rece. [1]

9
Oțeluri pentru rulmenț i

Pentru rulmenții obișnuiti STAS 1456/1 -80 precizează mă rcile RUL 1 sau RUL 2 la
care se pot adauga preciză rile simbolice pentru stare a suprafetei barelor de tipul : B1-laminat,
recopt; B2 -cojit; B3 -recop t, tras; A1 -laminat; A2 -recopt ș i cojit; C1 -cojit și netezit; C2 -tras
recopt; C3 -șlefuit. Pen tru oțeluri de rulmenți, turnat î n vid, STAS 11250 -80, se precizează
mărcile RUL 1V și RUL 2V, putând impune condiț ii suplimentare pentru starea supraf eței,
conform celor de mai sus. Exemplu : RUL 2V -A.

Sârme de oț el pentru sudare
STAS 1126 -80 prevăd mărci de oț eluri carbon si aliate, fabrica tă sub forma calibrată,
folosită ca material de adao s la sudarea sub strat de flux ș i sub mediu protector de gaze.
Exemplu : S 21 MoCr 170. Primele cifre prezintă sutimi de procent de car bon iar
celelalte cifre prezintă procente ale elementelor de aliere.

B. Oțeluri tur nate

Această categorie cuprinde oț eluri aliate sau nealiate destinate fabricării sculelor
folosite î n diverse domenii de activitate: scule aș chietoare, scule pentru deformare la cald sau
la rece, scule pentru industria lemnulu i, scule pentru industria uș oară, scule pentru industria
alimentară . În această grupă intră :

 oțel carbon pentru scule (STAS 1700 -30). Sunt oțeluri cu conținut de carbon de peste
0,7% și sunt oț eluri cu cel mai scazut preț de cost. Simbol: OSC 7…OSC 13 ;

 oțeluri aliate pentru scule (STAS 3611 -88). Sunt oț eluri aliate cu crom, siliciu,
wolfram ,vanadiu , molibden. Exemple de mărci : 10 VmoCr 52, 205 Cr 115. Se remarcă
același mod de simbolizare ca la oț elurile aliate de con strucț ie;

 oțeluri rapide pentru scule (STAS 7382 -80). Sunt oț eluri înalt aliate cu Co, Mo, W si
au proprietatea că iși păstrează duritatea până la temperaturi î nalte. Simbol: Rp -rapid, cifrele
indică ordinea din STAS. Exemple : Rp 1, Rp 3, Rp 5, Rp 9, Rp 10 ;

 oțeluri pentru scule destinate prelucră rii materialelor nemetalice. Pot fi oț eluri carbon
sau înalt alia te cu crom. Simbol : OSL 1 – OSL 5.

10
Cele mai importante proprietăț i ale oțelului sunt tenacitate și durabilitate înaltă,
rezistență la rupere și limită la curgere și conductivitate termică bună. P e lângă aceste
proprietăți importante cel mai caracteristic pentru proprietățile d e oțel inoxidabil este
rezistenț a la coroziune.
Proprietățile mecanice ale oțelului pot fi atent controlate prin selectarea
unei compoziții chimice corespunzătoare, prin prelucrare și tratament termic, care duce la
microstructura sa finală.
Aliajele și tratamentul termic folosit în producția de oțel rezultă în valori de p roprietate
și puncte forte diferite și testarea trebuie efectuată pentru a stabili proprietățile finale ale unui
oțel și pentru a asigura respectarea standardelor respective.
Există multe sisteme de măsurare folosite pentru a defini proprietățile unui anumit
oțel. De exemplu, limita de curgere, ductilitatea și rigiditatea sunt determinate folosind
testarea prin tracțiune. Puterea este măsurată prin testare cu impact; și duritatea este
determinată prin măsurarea re zistenței la penetrarea suprafeț ei de un obiect greu.
Încercarea la tracțiune este o metodă de evaluare a răspunsului structural a oțelului la
sarcinile aplicate, cu rezultatele exprimate ca o relație între tensiune și deformație.
Proprietățile fizice ale oțelului sunt legate de fizica materia lelor, cum ar fi densitate,
conductivitate termică, modulul el astic, coeficientul Poisson. Unele valori tipice pentru
proprietățile fizice ale oțelului sunt:

 Densitatea ρ = 7.7 ÷ 8.1 [kg/dm3] ;
 Modulul elastic E=190÷210 [GPa ];
 Coeficientul Poisson ν = 0.27 ÷ 0.30 ;
 Conductivitate Termică κ = 11.2 ÷ 48.3 [W/mK] ;
 Dilatare termică α = 9 ÷27 [10 -6 / K] [1]

11
Capitolul 2 . Tratamente termice
2.1 Clasificarea tratamentelor

Modificarea proprie tatilor unui material metalic, î n urm a unui tratament termic prezintă un
caracter remanent. Tratamentul termic se aplică unui material cu scopul apropierii structurii de stare de
echilibru, sau pornind de la o stare apropiată de echilibru și în urma transformă rilor structurale,
structura materialului m etalic este ad usă într -o stare î n afara de echilibru.
Rezultă deci, ca un tratament termic poate modifica echilibrul fizico -chimic, natura fazelor,
structura ș i starea de tensiuni a materialului metalic. Principalele tratamente termice aplicate
materialelo r metalice sun t: recoacerile, că lirea, revenirea, normali zarea, îmbunătățirea ș i tratamentele
termochimice .
Scopul tratamentelor termice este obtinerea unor anumite structuri, care să dea produs ului
proprietățile dorite , fără a schimba forma piesei și starea de agregar e a piesei. [2]

2.1.1 Tratamente termice finale aplicabile oț elurilor

Călirea oțelurilor

Condiția de bază pentru obținerea unei structuri corespunzăto are după călirea unui oțel
este formarea la încălzire a unei structuri cât mai omogenă d in punct de vedere chimic și cu
granulație cât mai fină și mai uniformă; în afară de acestea, se mai pun condiții în ceea ce
privește oxidarea și decarburarea suprafeței produsului la încălzire.
Principalii parametri ai călirii sunt: temperatura de încălzi re, durata de menținere la
temperatura de încălzire și viteza de răcire; în funcție de compoziția chimică a oțelului, starea
structurală anterioară călirii și dimensiunile semifabricatelor, viteza de încălzire poate juca un
rol mai mult sau mai putin impor tant.
Temperatura de încă lzire se a lege în funcție de urmă torii factori:
 compoziț ia chimi că;
 condițiile de ră cire;
 tipul, forma ș i dimensiunile produselor.
În cazul otelurilor carbon, temperatura de î ncalzire se alege cu ajutor ul diagramei de
echilibru.( Fig.1.1 ). [4]

12

Fig.1.1 Intervalele temperaturilor de încălzire la călirea oțel urilor carbon [4]

Oțelurile de îmbunătăț ire (0,25 -0,65% C) și, în general, oțelurile hipoeutecto ide se
supun călirii complete. Î n consecință, te mperatura de încălzire pentru că lire va fi situata cu 20 –
40 0C peste temperatura corespunzatoare punctului Ac 3, deci T c41 – Ac3 + (20 – 40°C), valorile
minime fiind recomandate pentru piesele subțiri și laturile mici, iar cele superioare pent ru
piese groase și laturi mari. Î n cazul oțelurilor eutectoide și hipereutectoide, temperatura de
încălzire se alege conform relației T c« – Aci + (20 – 40°C).

Alegerea temperaturilor de încălzire în funcție de conținutul de carbon al oțelului
(austenitei) se face ținând cont de necesitatea obținerii în structură, pe cât posibil, numai a
martensitei (eventual și a cementitei secundare la oțelurile hipereutectoide) și evitarea
obținerii de ferită (oțeluri hipoeutectoide) sau austenita reziduală (oțeluri hipereutectoide).
În cazul oțelurilor hi poeutectoide, încălzirea între Ac 1 și Ac 3 ar avea ca rezultat o
călire incompletă, structura fiind alcătuită din martensită și ferită rămasă netransformată în
austenită, la încălzirea pentru călire.
Această structură are duritate insuficientă și conduce l a înrăutățirea proprietăților
mecanice după revenire. De aceea, încălzirea peste Ac 3 este obligatorie pentru oțelurile
hipoeutectoide. Păstrarea în structura de călire alături de martensită a carburilor secundare

13
(de formă globulară, fine și uniform dispersate, obținute prin tratamentul termic de
globulizare) nu numai că nu dăunează, ci influențează favorabil în sensul măririi rezistenței la
uzură. Î ncălzirea la temperaturi peste Ac cem a oțelurilor hipereutectoide este neindicată din
următoarele consi derente: favorizează creșterea granulației austenitice și de carburarea;
conduce la micșorarea durității ca urmare a prezenței austenitei reziduale, duce la formarea
unei martensite grosolane (cu proprietăți mecanice reduse), mărește pericolul
de deformare și fisurare ca urmare a creșterii tensiunilor prin că lire de la
temperaturi mai înalte.
Pentru oțelurile de construcție slab aliate, temperatura de încălzire se stabilește în funcție
de valoarea punctului Ac3, determinat pe cale dilatometrică. Pentru oțelurile aliate cu
conținuturi ridicate de carbon și elemente de aliere la alegerea temperaturii d e călire, trebuie
să se aib ă în vedere atât temperaturile punctelor Ac 1 și Ac cem precum și influența directa pe
care o are temperatura de încălzire a supra adâncimii de pătrundere a călirii (durității) și
proporției de austenită reziduală, care se obține în probe de diferite dimensiuni , în anumite
condiții. (Fig.1.2 ) [4]

Fig.1.2 Temperatura de călire oC [4]

14

Fig.1.3 Variația p roporției de austenita reziduală , respectiv a duritații.

În funcție de temperatura de încălzire pentru călire, la o sculă cu diametrul de 20 mm,
din oțel cu 1 % C, aliat cu crom, wolfram și vanadiu conform fig. 1.3.
1 – duritatea la suprafață;
2 – duritatea in centru;
3 – duritatea la răcire in ulei;
4 – duritatea la răcire in topituri de săruri . [4]

Revenirea oțelurilor
_
Structura obținută prin călire martensitică, caracterizată prinduritate ridicată dar si
fragilitate mare, nu asigură decât în anumite cazuri (scule sau piese rezistente la uzare)
proprietățile necesare produsului căruia i s -a aplicat acest tratament termic. Pieselor călite la
martensită li se aplică tratamente de revenire, care au scopul f ie de a detensiona produsul călit
(revenire joasă), fie de a produce transformări structurale, prin care să se obțină modificări
convenabile ale caracteristicilor mecanice: creșterea plasticității și a tenacității, micșorarea
durității, înlăturarea sensibi lă a tensiunilor interne (revenire medie sau revenire înaltă).
După temperaturile și transformările care au loc î n piesele călite
martensitic, revenirile se clasifică în:

a) revenirea joasă , până la temperat ura de 200°C, reprezintă primul stadiu și se
distinge prin separarea din martensită a uno r particule de carburi (carbura s) cu un grad înalt
de dispersie, care se găsesc în echilibru cu masa de bază. Î n jurul acest or carburi apar zone de

15
soluție solidă cu conținut mai scăzut în carbon decât al marten sitei astfel că structura este
alcătuită din două soluții solid e, cu concentrații distincte de carbon și carburile precipitate.
Viteza procesului de descompunere a martensitei se caracterizează prin durata
demidescompunerii, adică timp ul necesar pentru trecerea unei jumătăți din soluția solidă
suprasaturată inițială în soluția solidă c u conținut mai scăzut de carbon.

b) revenirea medie are loc în intervalul de temperaturi 300-450 °C. Procesul de
transformare di n acest stadiu se caracterizează prin separarea treptata a carbonului din soluție
solidă , creșterea particulelor de carburi ș i coagularea acestora prin dizolvarea celo r de
dimensiuni mai mici și creș terea celor de dimensiuni mai mari. La temperaturi cuprinse î ntre
200-300 ° C, martensita reprezinta inca o solutie a, cu un anumit grad de supra saturare (la 250
°C, 0,06% 0C), în care sunt distribuite particule fine disperse de c arburi. La temperaturi
cuprinse î ntre 300 -450 °C, se produce o cr eștere accentuata a particulelor de c arburi; până la
350 °C se pastrează coerență dintre carbur ile precipitate și masa de bază, însă pe această
temperatura se pierde coer entă. Procesele, care se produc î n acest stadi u ale revenirii, au ca
efect scă derea dur ității oțelului, fenomenul accentuat î n stadiul d e coalescență. Concomitent
cu scăderea de duritate are loc și scă derea propri etăților de rezistență, dar se îmbunătăț esc cele
de plasticitate si tenacitate.
Produsul revenirii medii este troostita de revenire, ame stec mecanic fin alcătuit din
soluția solidă a cu un anumit g rad de suprasaturare în carbon ș i precipitări de cementită
secundară , fine ș i statistic repartizate î n masa de bază .

c) revenirea înaltă are loc î n intervalul de temperaturi 450 -600 0C și este
caracterizată prin procese intense de coalescență și globulizare a carbur ilor. La menținerea
izotermă la temp eratura T, viteza procesului de coalescență variază în timp potrivit relației:

r =AeB/T,

unde t , este timpul necesar pentru a se realiza un anumit timp de coalescență, iar A și
B două constante. Vit eza procesului se micșorează cu timpul pe măsură ce se produce o
coalescență tot mai avansată a carburilor, astfel că, cu cât structura formată anterior este mai
fină, cu atât mai mare este vite za de coalescență. Produsul revenirii î nalte este sorbită, amest ec
mecanic alcătuit din ferită ș i cementită secundară, care imprimă materialului proprietăți de
plasticitate ș i tenacitate, însă reduce duritat ea și prop rietățile mecanice de rezistență . [4]

16
Capitolul 3 . Oțelul 40Cr10 . Structură, proprietăți ș i
tratamente termice.

Prezentul standard se referă la oț elurile aliate, prelucrate prin deformare plastică ,
folosite în stare tratată termic sau termochimic, la temperatură ambiantă , în construcția de
mașini, având condițiile tehnice genera le de calitate conform STAS 791/ 88.

Tabel 1. Compoziț ia chimică a oț elului 40C r10 conform STAS 791/88 [3]
Marca
oțelului Calitatea C Mn S P Cr Ni Mo Alte
elemente
40Cr10 S
0,36-
0,44 0,50-
0,80 0,20-
0,40 max
0,035
0,80-
1,10 – – – X max
0,025 max
0,025
XS 0,020 –
0,035

Mărcile de oț el din prezentul standard sunt destinate executării organelor de mașini ș i
pieselor tratate termic, cu adâncimea de călire garantată conform curbei de călibilitate a mă rcii
respective.
Principalele domenii de utilizare ale acestui oț el sunt :
 roți de antrenare;
 arbori;
 tije de pistoane ;
 discuri de fricț iune;
 organe de asamblare.

Caracteristici mecanice ale oțelului 40Cr10

 Diametrul probei de tratament termic de referință : 25 mm;
 Felul tratamentului termic: CR;
 Limita de curgere: 780Rp0.2N/mm2 min;

17
 Rezistenț a la rupere: 980R mN/mm2;
 Alungirea la rupere: 10 A 5 0/0 min;
 Gâtuirea la rupere: 45 Z0/0 min;
 Rezilienț a: 58 KCU 300 J /mm2;
 Duritatea Brinell în stare recoaptă : 217 HB max. [3]

Indicații pentru deformarea plastică la cald:
 forjare liberă ș i laminare: 1180……800 0C
 forjare în matriță : 1150……900 0C [3]

În tabelul 2 sunt prezentate tra tamentele termice aplicabile oț elului 40Cr10.

Tabel 2. Tratamente termice aplicabile oț elului 40Cr10 [3]
Marca oț elului Recoacere de î nmuiere Normalizare
Temperatura
0C Mediul de
răcire Temperatura Mediu de
răcire
40Cr10 680
720 u 815
875 aer

În tabelul 3 sunt prezentate tratamentele termice finale .

Tabel 3. Tratamente termice finale [3]
Marc a
oțelului Călire I Revenire Temperatura de
austenitizare la
încercarea de
călire frontată
0C Temperatura
0C Mediu
de ră cire Temperatura
0C Mediu
de ră cire
40Cr10 845…875 u 450…550 a;u 850

18
Capitolul 4. Metode de investigare.
Spectroscopia d e emisie optică OES

Spectrometria de emisie optică implică aplicarea energiei electrice sub formă de
scânt eie generată între un electrod ș i o probă de metal, prin c are atomii vaporizați sunt admiș i
la o s tare de energie înaltă într -o așa-numită "plasmă de descărcare".
Aceș ti atomi și ioni excitați în plasma de descărcare de gestiune creează un spectru
unic de emisie specif ic fiecă rui element, după cum se arată î n dreapta. Astfel, un singur
element generează numeroase linii spectrale de emisie caracteristice.

Fig.1.4 Linii spectrale [10]

Prin urmare, lumina generată de descărcare po ate fi considerată a fi o colecț ie a liniilor
spectra le generate de elementele din eș antion. Această lumină este împ ărțită printr -o rețea de
difracț ie pentru a extrage spectrul de emisie pentru elemen tele ț intă. Intensitatea fiecărui
spectru de emisie depinde de concentrația elementului din e șantion. Detectoarele (tuburi
fotomultiplicatoare) măsoară prezența sau absența sau prezenț a spectrului extras pentru
fiecare element ș i intensitatea spectrului pentr u a efectua analiza calitativă ș i cantitativă a
elementelor. [9]

Fig.1.5 Principiul spectrometriei de emisie optică [10]

19

În sens larg, spectrometria de emisie optică include spectrometria de emisie optică
ICP, care utilizează o plasmă cuplată inductiv (ICP) ca sursă de excitație. Cu toate acestea,
termenii "spectrometrie de emisie optică" și "spectrometrie de emisie optică fotoelectrică" se
referă în general la spectrometria de emisie optică utilizând descărcarea cu scânteie,
descărcarea cu arc de curent direct sau descărcarea cu descărcare pentru generarea descărcării
excita ției.
Spectrometrele de emisie optică Shimadzu prezintă analiza distribuției pulsului (PDA)
pentru a spori reproductibilitatea măsurătorii (precizia). Această metodă implică prelucrarea
statistică a spectrelor de emisie generată de impulsuri scânteie obținute din descărcările de
scântei într -o atmosferă de argon. Spectrometrul de emisie optică oferă o analiză elementară
rapidă a probelor metalice solide, ceea ce îl face indispensabil pentru controlul calității
proceselor de producere a oțelului și al m etalurgiei aluminiului.
SPECTROMAX x(fig.1.6) este unul dintre cei mai de succes analizatori de metale
OES de pe piață, cu mii de instalări la nivel mondial. Toate elementele importante întâlnite în
industria metalelor pot fi determinate cu SPECTROMAXx, incluzând urme de carbon, fosfor,
sulf și azot – SPECTROMAXx poate măsura azotul până la 10 ppm. Extinderea probelor este
controlată digital, oferind condiții de plasmă definite exact și precizie analit ică mai bună. Sunt
disponibile ș i o serie de adaptoare speciale pentru eșantioane mici. Stația de scâ nteiere a fost
optimizată pentru un consum scăzut de argon, dar un nou modul de economisire a argonului ia
în continuare acest lucru: instrumentul nu poate fi programat numai pentru a opri debitul de
argon complet atunci când instrumentul nu este utilizat pentru analiză, automat, astfel încât
instrumentul să fie gata și stabilizat pentru următoarea analiză. În funcție de ciclul de
funcționare al instrumentului, pot fi realizate economii de până la 40% în consumul de argon.
Optica de înaltă rezoluție, stabi lizată la temperatură, poate fi configurată pentru a se potrivi cu
aplicația unui client într -o gamă d isponibilă de la 140 la 670 nm ș i utilizează cele mai recente
detectoare CCD multiple. [9]

Fig.1.6 Aparat de măsurare SpectromaXx [10]

20
4.1 Microscopia optică

Pregă tirea probelor metalografice

Proba met alografică este o parte detasată dintr -o piesă sau semifabricat î n vederea analizei
microscopice sau macroscopice. La preleva rea probei metalografice se va ț ine seama de
urmatoarele criterii:
 în cazul analizei unei piese defecte se va lua o probă metalografică din zona defectă și
pentru compara re, o probă dintr -o regiune fără defecte;
 la piesele turnate se vor lua probe din fiecare importanț a de solidificare;
 la produsele lam inate se pregatesc două suprafeț e perpendiculare între el e, una pe
direcția longitudinală și cealaltă pe cea transversală ;
 la piesele tratate termochimic proba va t rebui să cuprindă zona marginală dar și cea
centrală care este crudă .
La prelevarea probelor metalografice se va evita modificarea structurii prin încălzire
sau deformare plastică , din acest mot iv se recomandă tăierea cu fierăstră ul manual sau
mecanic, pre lucrarea prin așchiere dar cu ră cire abundentă cu soluții apoase. Tă ierea probelor
dure se face prin procedee neconventionale. Dimensiunile probelor prelevate nu sunt
standardizate.
Etapele pregă tirii probelor metalografice:
 obținerea suprafeț ei plane;
 șlefuirea;
 lustruirea;
 atacul metalografic.
Obținere a suprafeței plane se realizează prin pilire, polizare sau frezare. Pentru
ușurința prelucră rii, p robele care au fost neregulate ș i au sectiu ni foarte mici, pot fi montate în
inele metalice și fixate cu ră șini sintetice sau cu aliaje uș or lizibile.
De asemenea se practică î nglobare a probelor la care este necesară studierea straturilor
superficiale (cementări, nitruări, că liri superficiale).
Șlefuirea se execută cu ajutorul hâ rtiilor metalografice care prezintă o finețe crescândă
a particulelor abrazive formate din carbura de Si. După granulația hârtiilor metalografice,
șlefuirea poate fi:
 fină, când se întrebuințează hâ rtie metalografică cu granulație fină ;
 foarte fină, când se întrebuințează hâ rtii metalografice extrafine.

21
În cazul în care ș lefuirea se face manual, hârtia se aș ează pe o placă de sticlă montată
pe un suport de lemn. Proba metalogra fică fiind apăsată ușor se miscă totdeauna într-o singură
direcț ie exe cutându -se o mișcare dute -vino. Ș feluirea se începe pe hâ rtia cu granulaț ie 8 sau 6.
La fiecare schimbare a hâ rtiei est e necesar ca proba să fie rotită cu 900 pentru ca rizurile noi sa
formeze un unghi drept cu cele precedente.
În cazul ș lefuirii me canice se folosesc mașinile de ș lefuit orizontale sau verticale, la
care hârtia metalografică e ste fixată pe discuri rotitoare. Această operație de ș lefuire trebui e să
respecte urmatoarele regul i:
 nu se trece pe o altă hârtie metalografică decât după ce se constată că toate
rizurile de la șlefuirea anterioară au dispă rut;
 hârtia metalografică se curăță de praful metalic sau abraziv ori de cate ori se
folosește în cazul ș lefuirii uscate;
 în timpul ș lefurii pi esa nu trebuie să se incălzească ;
 nu se vor folosi aceleaș i hârtii pentru aliajele feroase ș i neferoase;
 la sfârșitul operației de ș lefuire pr oba este spalată pentru î ndepartarea tuturor
inclu ziunilor care au aderat în timpul ș lefuirii.

Se obț in rezultate bune la slefuirea cu hâ rtii metalografice hidrofuge, sub jet de apa,
când se îndepartează toate particulele metalice sau abrazive.

Lustruirea probelor se execută mecanic sau electrolitic, în cazul lustruirii mecanice
mașina de lus truit este prevăzută cu un disc rotitor pe care se fixează o paslă din lână merinos.
Pentru lustruire se dispune pe paslă o suspensie de oxid de aluminiu, oxid de magneziu, pra f
de diamant de diverse granulaț ii.
După lustruire suprafața probei trebuie să aibă un aspect de o glindă, proba lustruită se
spală cu apă, se degresează cu alcool ș i apoi se usu că prin tamponare cu va tă sau hâ rtie filtru,
recomandabil însă este uscarea î ntr-un curent cu aer cald.

Atacul metalografic

Operaț iile de atac au drept sco p scoaterea în evidență a structuri i cristaline. Suprafața
lustruită se atacă cu reactivi corespunză tori care dizolv ă sau colorează selectiv diferiț ii
constituenți prezenți, făcându -i să se poată distinge unul de a ltul. [3]

22
4.2 Determinarea durităț ii prin Metoda Vi ckers

Meto da Vikers (STAS 492, STAS 7057), are un câ mp larg de aplicabilitate , putându –
se aplică la metale moi, semidure ș i dure. În princi piu această metoda constă în apă sarea unui
penetrator pe materialul de încercat, cu o forță care creș te lent de la valoarea zero la valoarea
maximă .
Penetratorul este confecționat din diamant ș i are forma pirami dală dreaptă cu baza
pătrată având unghiul diedru la vârf al feț elor opuse ale piramidei de 136±0,50.(Fig. 1.7) [3]

Fig.1.7 Schema de principiu la încer carea pentru determinarea durităț ii Vikers [3]

Duritatea Vi ckers (HV) , se exprimă prin rapor tul dintre sarcina de încărcare aplicată F
și aria suprafeței laterale a urmei produse A (mm2), urma fiind considerată ca o piramidă
dreaptă cu baza pătrată, cu diagonala d având la vârf același unghi ca și penetratorul. [3]

Microduritatea Vickers

În cazul microdurităților Vickers, solicitările aplicate sunt de la 0,005 până la 1 Kg f.
Această microduritate este determinată cu ajutorul unui microdurimetru prezentat î n figura de
mai jos .

Fig.1.8 Microdurimetru CV Instruments

23

Studii și cercetă ri
experimentale

24
5. Determinarea compoziț iei chimice

Determinarea compoziț iei chimice s -a efectuat cu ajutorul un ui spectrometru de emisie
optică, SPECTROMAXx. Î n tabelul de mai jos este prezentată valoarea medie a
concentrațiilor elementelor, calculată în urma a 3 încercă ri efectuate:

Tabel 1. Concentrațiile elementelor de aliere determinate prin spectrometrie de emisie optică
Element C Si Mn P S Cr Ni Mo Al
Cantitate
% 0.40 0.22 0.50 <0.0010 0.006 0.90 0.08 0.010 0.0060
Element Cu Co Ti V W Sn As N Fe
Cantitate
% 0.080 0.010 0.003 0.0024 <0.0080 0.011 0.0090 >0.033 rest

În tabelul 2 este prezentată compoziția chimică oț elului 40Cr10 conform STAS 791/ 88.

Tabel 2. Compoziție chimică conform STAS 791/ 88 [3]
Calitatea Compoziția chimică, %
C Mn S P Cr Alte elemente
−
0,36
…
0,44 0,50
…
0,80 max. 0,035 max.
0,035 0,80
…
1,10 − S 0,020…0,040
X max. 0,025 max.
0,025 XS 0,020…0,035

Comparând compoziția chimică determinată cu limitele indicate de STAS 791/ 88, se
observă o încadrare a conținutului de C î n limitele 0 ,36 – 0,44%, Mn se află la limita
inferioară 0,50%, în timp ce Cr se încadrează în intervalul 0,80 – 1,10%. În ceea ce privește
conținutul în S ș i P, concentrațiile mă surate sunt mult inferioare valorilor limită prescrise in
standard.
Se poate observa ca aliajul experimental poate fi încadrat î n marca 40Cr10.

25
6. Procesarea termică a oț elului 40Cr10

Pentru procesarea termic ă s-a folosit un cuptor Naberther m(Fig .2). Temperatura de
austenitizare în vederea că lirii a fost sta bilită la 860 0C, temperatura recomandată ș i de
standard .

Fig.2 Cuptor Naberttherm N 7
Probele au fost introduse în cuptor câ nd acesta a ajuns la te mperatura de tratament
stabilită . După introducerea probelor în cuptor a fost necesară o perioada de 5 minute pentru
stabilizarea temperaturii acestuia la valoarea aleasă î n vederea tratamentului termic. Timpul
de menținere al probelor la temperatura a fos t de 30 de minute.
Pentru ră cirea probelor de la t emperatura de tratament termic în vederea că lirii s -a
utilizat ca mediu de răcire , apa, pentru un set de probe, iar pentru al doilea set de probe, uleiul.
Codi ficarea probelor este prezentată în tabelul 3, proba notată „M” a fost considerată
ca starea î n care a fost furnizat materialul, cel mai probabil forjat la cald.

Tabel 3 . Codificarea probelor în funcție de tratamentele termice aplicate
Probă Călire Revenire
M – –
P 1.1 860°C – 30 min/ apă 450°C – 120 min/ apă
P 1.4 860°C – 30 min/ apă 550°C – 120 min/ apă
P 0.2 860°C – 30 min/ ulei 450°C – 120 min/ ulei
P 0.4 860°C – 30 min/ ulei 550°C – 120 min/ ulei

26
Aceste regimuri de tratament termic a u fost alese cu scopul investigării influenț ei
temperaturii de revenire, duratei de revenire și a mediului de răcire asupra structurii oț elului
investigat.
Efectul tratamentelor termice prin varierea parametrilor a fost studiat prin microscopie
optică ș i determinarea caracteristicilor me canice, determinarea microduriț ii Vickers.

7. Studii prin microscopie optică
În vederea investigatiilor prin microscopie opt ică, a fo st necesară pregatire a probelor
metalografice, etapele fiind descris e în paragrafele urmă toare:

7.1 Pregatirea probelor metalografice
a) Înglobarea probelor s -a efectuat cu ajutorul presei de î nglobat la cald
BUEHLER Simplimet 1000 folosind pulbere de bachelita și urmă torii parametri :

 timp de încă lzire: 5 min;
 timp de ră cire: 8 min;
 presiune: 290 bar.

b) Șlefuirea probelor s-a efectuat cu ajutorul aparatului PHOENIX BETA cu
cap vector , unde s-a utilizat hârtie abrazivă cu urmatoarele granulații : 180,
320, 400, 1000, folosind următorii parametr i:

 timp de ș lefuire: 5 min;
 forța: 25 N/mm2;
 rotații: 300/min;
 sensul relativ contrat.

c) Lustruirea probelor s -a efectuat pe același aparat, pe pânză micro -flock
utilizâ nd o suspensie de pulbere diamant, pe bază de apă , cu dimensiunile
particulelor de 9 µm, 6µm, 3µm, 1µm, iar parametrii utilizaț i au fost :
 timp de lustruire: 5 min;
 forța: 25 N/ mm2;
 rotații: 200/min;
 fără apă.

27
Atac ul metalografic pentru punerea î n evidență a microstr ucturii a fost Nital cu o
concentraț ie de 5%.

7.2 Microscopie optică cantitativă

În vederea estimării conț inutului de incluziuni pe o proba neatacată s-a efectuat analiza
stării incluzionale con form standardului ASTM E112. Pe proba investigată s -au analizat 5
câmpuri distincte care în urma prelucrării au furnizat distribuții ale incluziunilor în funcție de
suprafață . Figura 2.1 prezintă un camp capturat în vederea p relucrării, imaginea prelucrată
fiind prezentată î n figura 2. 2

Starea incluzională

Fig.2.1 Imaginea capturată Fig.2 .2 Imaginea prelucrată

28

Fig.2.3 Raport privind starea incluzională

Distribuția prezentată î n figura 2.3 , extrasă din raportul de analiză relevă un numă r mare
de incluziuni de dimensiuni de maximum 50 de micron i, majoritatea incluziunilor având
suprafeț e mai mici de 100 de microni.
Valoarea medie a fost de 46,1878 µm2 cu abatere standard de 67,567 µm2.

7.3 Microscopie optică calitativă

Atacul p robelor metalografice cu Nital în concentrație de 5%, a evidenț iat
microstructurile oț elului tratat termic.

0100 200 300 400 500 600 700 800 9000100.0200.0300.0400.0500.0600.0Feature Area
microns²countField Summary
Bitplane Bitplane 1
Max: 821.172 µm²
Min: 6.75464 µm²
Mean: 46.1878 µm²
Std Dev : 67.5567 µm²
Fld Area: 1.8527e+006 µm²
Tot Area: 9.26351e+006 µm²
Fld Count: 5 ##
Obj Count: 617 ##
Ov er: 0 ##
Under: 0 ##
Accepted: 100 %

29

Micrografia probei P 02

Fig.1 Micrografia probei P 02 – atac Nital 5%

Fig.2 Micrografia probei P 02 – atac Nital 5%

30

Fig.3 Micrografia probei P 02 – atac Nital 5%

Micrografia probei P 04

Fig.1 Micrografia probei P 04 – atac Nital 5%

31

Fig.2 Micrografia probei P 04 – atac Nital 5%

Fig.3 Micrografia probei P 04 – atac Nital 5%

32

Fig.4 Micrografia probei P 04 – atac Nital 5%

Micrografia probei P 12

Fig.1 Micrografia probei P 12 – atac Nital 5%

33

Fig.2 Micrografia probei P 12 – atac Nital 5%

Fig.3 Micrografia probei P 12 – atac Nital 5%

34
Micrografia probei P 14

Fig.1 Micrografi a probei P 14 – atac Nital 5%

Fig.2 Micrografia probei P 14 – atac Nital 5%

35

Fig.3 Micrografia probei P 14 – atac Nital 5%

Fig.4 Micrografia probei P 14 – atac Nital 5%

În micrografiile prezentate î n figurile de ma i sus se pot observa constituenț i de
revenire cum sunt: martensită, benită, urme de troostită și aparent urme de ferită .

36
La o analiză atentă se pot observa limitele foștilor grăunț i austenitici cu o dimensiune
mică și uniformă. La măriri mari s -a constatat prezenț a unor carburi foarte fine de formă
globulară uniform distribuite în intreaga masa metalică de bază investigată .
În ceea ce priveste influența temperaturii, duratei de menținere, la proba P 02 se
observă o structură mai grosiera față de proba P 04, observații ce sunt aplicabile și în cazul
probelor P 12 si P 14. În privința mediului de ră cire, folosirea unui mediu mai puț in energic,
are drept rezultat obț inerea unei structuri mai fine care se menține ș i la încălzirea ulterioară î n
vederea revenirii.

8. Determinarea durităț ii
Investigarea caracterist icilor mecanice a fost realizată î n prima faza folosind metoda
Vickers, urmată de o investigare mai î n detaliu folosind microduritatea Vickers.

8.1 Duritatea Vickers
În tabelul 4 sunt prezentate valorile determinate experimental pentru cele 5 pro be
investigate. Pe fiecare probă s -au efectuat 5 determină ri, iar cu valorile obț inute s-a calculat
valoarea medie ș i abaterea standard.

Tabel 4 . Valorile durităților determinate experimental pe probele investigate
Proba Duritate
Medie Abatere
1 2 3 4 5
M 227.37 235.74 264.26 249.51 237.38 242.85 14.34
P 1.2 427.99 415.49 421.23 416.22 417.27 419.64 5.17
P 1.4 312.34 318.05 315.13 322.45 316.25 316.84 3.76
P 0.2 375.53 386.63 398.27 379.92 388.7 385.81 8.73
P 0.4 310.35 302.7 307.22 307.64 314.16 308.41 4.23

Valorile mici ale valorilor standard generează un tratament temic aplicat corect,
materialul fiind omogen din punct de vedere microstructural. Comparâ nd valorile medii
pentru probele i nvestigate, în figura 2.4 se observă o variație normală în funcț ie de tratamentul
aplicat.

37

Fig.2.4 Compa rații între valorile durităț ii Vickers

Cea mai mica valoare a durității Vickers este observată î n cazul probei martor „M”,
care nu a s uferit un tratament termic de că lire.
În cazul probei P 1.2 se observă cea mai mare duritate urmată de proba P 0.2 , probele
P 1.4 și P 0.4 avâ nd valori apropiate.
Probele tratate termic la 450 0 C conferă duritate superioară , iar î n cazul în care mediul
de răcire este apa, valoarea duritații este mai mare. Creș terea temperaturii la 550 0 C conduce
la obținerea unor durităț i apro piate indiferent de mediul de ră cire utilizat.

8.2 Microduritatea Vickers

Determinarea variaț iei radiale a microdur ității Vickers , s-a efectua t cu ajutorul unui
microdurimetru CV INS TRUMENTS , amprentarea efectuâ ndu-se din centrul prob ei spre
marginea acesteia. S -a utilizat un pas constant de 50 micrometri între amprente, iar forța de
apăsare a fost de 50 gf și timpul de menț inere de 30 secunde. Determinarea microdurităț ii
Vickers pe prob a martor nu a mai fost efectuată deoarece nu a fost considerată a fi relevantă
pentru scopul acestui studiu experimental. În tabelul 5 sunt prezentate valorile măsură rilor
efectuate pe probele investigate.

050100150200250300350400450
M P 1.2 P 1.4 P 0.2 P 0.4Duritate Vickers [HV]Medie

38
Tabel 5. Valorile microdurităților Vickers ș i con versia î n duritate Rockwell (HRC) .
P 02 P 04 P 12 P 14
Nr.
crt µHV HRC µHV HRC µHV HRC µHV HRC
1. 345.71 36.8 338.44 36 405.22 42.5 314.26 33.25
2. 344.66 36.7 302.26 31.75 406.56 42.58 316.1 33.5
3. 354.32 37.7 340.5 36.25 435.63 44.93 286.11 29.63
4. 362.11 38.5 337.42 35.9 410.63 42.92 263.68 26.33
5. 412.69 43.08 319.82 33.88 378.49 40.1 314.26 33.25
6. 396 41.75 302.69 31.75 444.73 45.58 300.97 31.5
7. 392.15 41.4 298.42 31.25 419.66 43.67 313.35 33.13
8. 345.71 36.8 302.26 31.75 410.63 42.92 296.31 31
9. 346.77 36.9 301.83 31.62 418.25 43.58 314.26 33.25
10. 311.53 32.87 319.35 33.88 421.78 43.83 332.39 35.37
11. 397.3 41.83 315.17 33.38 426.08 44.25 351.05 37.4
12. 371.92 39.4 340.5 36.25 478.93 48 316.1 33.5
13. 377.88 40 331.4 35.25 440.9 45.29 329.92 35
14. 405.22 42.5 340.5 36.25 444.73 45.58 297.15 31.12
15. 370.16 39.3 315.63 33.38 443.96 45.5 321.71 34.12
16. 370.16 39.3 305.74 32.13 418.95 43.58 340.5 36.25
17. 398.6 41.92 265.8 26.62 412 43.08 323.13 34.38
18. 356.52 37.9 318.88 33.75 424.64 44.08 346.24 36.9
19. 371.92 39.4 298.42 31.25 394.07 41.58 358.18 38.1
20. 375.48 39.8 256.11 25.17 412.69 43.08 356.52 37.9
21. 379.7 40.2 308.39 32.5 439.39 45.21 324.09 34.5
22. 385.85 40.75 296.73 31 446.28 45.75 337.93 35.9
23. 376.08 39.9 304 31.88 428.99 44.42 336.91 35.8
24. 374.89 39.7 311.53 32.87 426.08 44.25 352.68 37.5
25. 373.1 39.6 323.13 34.38 426.08 44.25 329.92 35
26. 371.92 39.4 – – 428.26 44.42 325.53 34.6
27. – – – – 416.15 43.42 357.07 38
Medie 371.86 39.36 311.80 32.80 424.44 44.01 324.31 34.30
Abatere 22.35 2.23 21.24 2.73 19.49 1.53 23.01 2.76

39

Fig.2. 5 Compa rații între valorile microdurităț ii Vickers

Cea mai mică valoare a microdurităț ii Vickers este observată î n cazul probei martor
„M”, care nu a s uferit un tratament termic de că lire.
În cazul probei P 1.2 se observă cea mai mare micro duritate urmată de proba P 0 .2 ,
probele P 1.4 si P 0.4 avâ nd valori apropiate.
Probele tratate termic la 450 0 C conferă duritate superioară, iar în cazul în care mediul
de răcire este apa, valoarea micro durității este mai mare. Creș terea temperaturii la 550 0 C
conduc e la obținerea unor micro durităț i apro piate indiferent de mediul de ră cire utilizat.

0.0050.00100.00150.00200.00250.00300.00350.00400.00450.00
P1.2 P1.4 P0.2 P0.4Microduritate Vickers [ µHV]
µHV

40

Fig.2.6 Variația microdurității de la centru că tre margine pentru proba P 02

În caz ul probei P 02 se constată că odată ce crește distanța față de centru apare o
creștere a valorilor microdurității. Î n centru apar abateri de la 26 până la 28 unităti față de
medie, în timp ce în zona marginală apar abateri de la 0 la 3 unitati. În porțiune a intermediară
apar și zone cu variaț ii ale valorilor durități i de la -60 până la 40 unități față de medie.

Fig.2.7 Variația microdurității de la centru că tre margine pentru proba P 04

În cazul probei P 04 se constată că odată ce crește distanța față de centru apare o
creștere a valorilor microdurității. Î n centru apar abateri de la -10 până la 28 unități față de
medie, în timp ce în zona marginală apar abateri de la -15 la 12 unități. Î n porțiunea
intermediară apar ș i zone cu variaț ii ale valorilor durități i de la -56 la 29 unități față de medie.

300320340360380400420
0 200 400 600 800 1000 1200 1400uHV
Distanta fata de centru [um]
240260280300320340360
0 200 400 600 800 1000 1200 1400uHV
Distanta fata de centru [um]

41

Fig.2. 8 Variația microdurității de la centru că tre margine pentru proba P 12

În cazul probei P 12 se constată că odată ce crește distanța față de centru apa re o
creștere a valorilor microdurității. Î n centru apar abateri de -20 până la 14 unităț i față de
medie, în timp ce în zona marginală apar abateri de la -12 la 22 unități. În porțiunea
intermediară apar ș i zone cu variaț ii ale valorilor durități i de la -46 la 55 unită ti față de medie.

Fig.2. 9 Variația microdurității de la centru că tre margine pentru proba P 14
În cazul probei P 14 se constată că odată ce crește distanța față de centru apare o
creștere a valorilor microdurității. Î n centru apar abateri de -40 până la -10 unități față de
medie, în timp ce în zona marginală apar abateri de la 1 la 14 unități. În porțiunea
intermediară apar și zone cu variaț ii ale valorilor durități i până la -61 la 33 unități față de
medie.
340360380400420440460480500
0 200 400 600 800 1000 1200 1400uHV
Distanta fata de centru [um]
260280300320340360380
0 200 400 600 800 1000 1200 1400uHV
Distanta fata de centru [um]

42
9. Concluzii finale

Comparând compoziția chimică determinată cu limitele indicate de STAS 791/88, se
observă o încadrare a conținutului de C în limitele 0,36 – 0,44%, Mn se află la limita
inferioară 0,50%, în timp ce Cr se încadrează în intervalul 0,80 – 1,10%. În ceea ce pri vește
conținutul în S și P, concentrațiile măsurate sunt mult inferioare valorilor limită prescrise in
standard. Se poate observa ca aliajul experimental poate fi incadrat in marca 40Cr10.
Raportul de analiză cantitativa relevă un număr mare de incluziuni de dimensiuni de
maximum 50 de microni, majoritatea incluziunilor având suprafețe mai mici de 100 de
microni. Valoarea medie a fost de 46,1878 µm2 cu abatere standard de 67,567 µm2.
Din micrografiile probelor experimentale se pot observa const ituenți de revenire cum
sunt: martensită, benită, urme de troostită și aparent urme de ferită. De asemenea, au fost
observate ș i limitele foștilor grăunți austenitici cu o dimensiune mică și uniformă. La măriri
mari s -a constatat prezența unor carburi foar te fine de formă globulară uniform distribuite în
intreaga masa metalică de bază investigată.
În ceea ce priveste influența temperaturii, la proba P 02 se observă o structură mai
grosieră față de proba P 04, observații ce sunt aplicabile și în cazul probel or P 12 si P 14. În
privința mediului de răcire, folosirea unui mediu mai putin energic, are drept rezultat
obținerea unei structuri mai fine care se menține și la încălzirea ulterioară în vederea revenirii.
Cea mai mică valoare a durității Vickers este ob servată în cazul probei m artor „M”,
care nu a fost supusă unui tratament termic de călire. În cazul probei P 1.2 se observă cea mai
mare duritate urmată de proba P 0.2 , probele P 1.4 și P 0.4 având valori apropiate, dar
inferioare.
Si in cazul microdur ității Vickers se observa aceeași variație a valorilor ca și în cazul
durităț ii Vickers. Astfel, pentru proba P 1.2 se observă cea mai mare microduritate urmată de
proba P 0.2 , probele P 1.4 si P 0.4 având valori apropiate.
Probele tratate termic la 450 0 C conferă duritate superioară, iar în cazul în care mediul
de răcire este apa, valoarea microdurității este mai mare. Creșterea temperaturii la 550 0 C
conduce la obținerea unor microdurități apropiate indiferent de mediul de răcire utilizat .

43
Se consta tă că utilizarea unui mediu de răcire mai puțin energic conferă o omogenitate
structurală mai mare pe secț iunea probelor analizate.
Gradul de finețe al microstructurilor joacă un rol secundar în ceea ce priveș te
caracteristicile mecanice, rolul determina nt fiind natura și proporția constituenților prezenț i.
În cazul oțelului 40Cr10 investigat î n cadrul programului experimental s -a constatat
influenta temperaturii asupra constituenților rezultați în urma revenirii ș i importanta me diului
de răcire asupra omogenității structural în secț iunea probei.

44
BIBLIOGRAFIE

[1]. T. Dulămiță, I. Gherghescu: ,,O țeluri de scule – proprietăți, tratamente termice ”, Editura
Tehnică, București, 1990 .

[2]. Ap. Guleaev: ,,Tratamentul termic al o țelurilor ” ,Ed. Tehnic ă, București, 1961.

[3]. Culegere de standarde de stat rom âne comentate ,,OȚELURI – Generalități și condiții
tehnice generale”, vol II, BUCURESTI 1994 .

[4]. Constantin Dumitrescu, Rami Saban ,,Metalurgie F izica & Trata mente Termice” –
Știința și Ingineria Materialelor (vol.I ) Editura Fair Partners .

[5]. N. Geru: ,,Proprietățile materialelor” Editura Tehnică, București, 1967.

[6]. T. Dulămiță: ,,Alegerea și tratamentul termic al oțelurilor de scule”, Editura Tehnic ă,
București, 1963.

[7]. S. Mantea, T. Dulămiță: ,,Teoria și practica tratamentelor termice”, Editura Tehnic ă,
București, 1966.

[8]. A. N. Minkevici: ,,Tratamente termochimice ale metalelor și aliajelor”, Editura Tehnic ă,
București, 1968.

[9]. C. Dumitra șcu: ,, Tratat de Stiinta si Ingineria mat erialelor”, Editura AGIR, Bucuresti,
2007, Vol.I, II, III .

[10]. Alte pagini web (din Google, Yahoo …).