Studies and experimental researches regarding [612375]

Ing. Paul Popa

STUDII ȘI CERCETĂRI EXPERIMENTALE
PRIVIND ÎMBUNĂTĂȚ IREA PERFORMAN ȚELOR
OȚELURILOR DE SCULE PENTRU DEFORMARE PLASTICĂ
PRIN TRATAMENTE TERMICE ȘI TERMOCHIMICE

STUDIES AND EXPERIMENTAL RESEARCHES
REGARDING IMPROVING PERFORMANCE OF TOOL STEELS
FOR PLASTIC DEFORMATION THROUGH THERMOCHEMICAL
AND HE AT TREATMENT PROCESSES

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
ABSTRACT OF THE PH. D. THESIS

Conducător științific
Prof.univ.dr.ing. Ioan Giacomelli :
Membru Corespondent al Academiei de Științ e Tehnice din România

BRAȘOV, 2011
UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRA ȘOV
FACULTATEA DE ȘTIINȚA ȘI INGINERIA
MATERIALELOR

1 MINISTERUL EDUCAȚIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ȘI
SPORTULUI UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAȘOV
BRAȘOV, B -dul EROILOR, Nr. 29, 500036 Tel. [anonimizat],
Fax.+40- [anonimizat]
D-nei/lui……………………………………………………………………………….

COMPONENȚA
Comisiei de doctorat
Numită prin Ordinul Recto rului Universității Transilvania din Brașov
4586/16.05.2011
PREȘEDINTE: – Prof. univ. dr. ing. Mircea Horia Ț IEREAN
DECAN – Facultatea de Știin ța și Ingineria Materialelor
Univers itatea “Transilvania” din Brașov
CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC: – Prof. univ. dr. ing. Ioan GIACOMELLI
Universitatea “Transilvania” din Brașov
REFERENȚI: – Prof.univ. dr. ing. Ra mi ȘABAN
Universitatea “Politehnica ” din Bucure ști
– Cercet. șt. gr. I, dr. ing. Leontin DRUG Ă
Institutul National de Tehnologii la C ald- București
– Prof. univ. dr. ing. Daniel MUNTEANU
Universitatea “Transilvania” din Brașov

Data, ora și locul susținerii publice a tezei de doctorat: 14 iulie 2011, ora 11:00, sala W III 4,
Catedra UTSM, Str. Universităț ii nr. 4
Eventualele aprecieri și observații asupra lucrării vă rugăm să le transmiteți în timp util pe adresa de e -mail:
paul.popa@ yahoo. com

2 Prefata

Dezvoltarea industrială, oferă oportunități de inovare ṣi cercetare în domeniul tratamentelor termice
moderne ṣi al tratamentelor termochimice aplicate sculelor de deformare plastică, necesare în majoritatea
aplicațiilor ce produc bunuri de larg consum ṣi unicate, ce privesc aproape toate domeniile: industria auto,
chimică, alimentară, energetică, nucleară, farmaceutică, aeronautică, tehnică militară, transporturi etc. Studiile și cercetările realizate în domeniul tratamentelor termice și termochimice, aplicate oțelurilor și
sculelor de deformare plastică, din prezenta lucrare, se adresează în egală măsură atât specialiștilor metalurgi care î ṣi desfășoară activitatea de producție în fabricile, respectiv secțiile de profil, studenților,
doctoranzilor ṣi cercetătorilor din domeniul sectoarelor calde, precum și specialiṣtilor sculeri.
Lucrarea este rezultatul a peste 4 ani de studii ṣi cercetări desfăṣurate în paralel atât la Școala
Doctorală, din cadrul Universității „Tran silvania” Bra ṣov, Centre de Cercetare, cumulată cu perioada de
studiu individual ṣi cercetare practică industrială în departamentele de Producție ale secțiilor, respectiv
fabricilor de tratamente termice unde autorul î -ṣi desfăṣoară activitatea profesional ă. O mare parte din
cercetări au fost puse în practică, în activitatea de producție. Aceste studii ṣi cercetări se regăsesc în cele 3
referate din cadrul pregătirii individuale prin doctorantúră, respectiv într -o serie de articole publicate la
revistele d e specialitate. Prezenta teză este structurată pe 8 capitole în cadrul cărora sunt prezentate o serie de
cercetări specifice tratamentelor termice ṣi termochimice aplicate pe epruvete ṣi scule de deformare plastică,
fabricate din oțeluri înalt aliate, cu aplicații practice avantajoase din punct de vedere tehnologic ṣi economic.
Aceste cercetări aduc răspunsuri legate de problemele actuale, întâmpinate de speciali ṣtii tratamentiṣti în
fabricile (secțiile) de profil dar care vin ṣi în ajutorul beneficiarilo r serviciilor de tratamente termice ṣi
termochimice, adică producătorii de scule.
În capitolul 1 se face o prezentare a stadiului actual al teoriei ṣi practicii tratamentelor termice ale
oțelurilor aliate pentru scule de deformare plastică. Pe par cursul capitolului 2 sunt prezentate o parte din
tehnologiile neconvenționale de tratament termic care aplicate oțelurilor ṣi sculelor de deformare plastică pot
aduce îmbunătățirea performanțelor acestor produse. Capitolul 3 realizează o prezentare a probelor ṣi
sculelor confecționate din oțeluri înalt aliate autocălibile, precum ṣi a utilajelor, instalațiilor ṣi a aparaturii
de măsură ṣi analiză metalografică ce fac obiectul prezentelor studii ṣi cercetări.
Pentru faptul că din totdeauna au exi stat controverse între speciali ṣtii sculeri ṣi specialiṣtii tratamentiṣti,
s-a ivit necesitatea permanentă, în cadrul fabricii Härtha Tratamente Termice Sibiu să se cerceteze una din
problemele ce prezintă poate cel mai mare interes la ora actuală în domeniu, pentru a se oferi soluții reale,
simple ṣi economice producătorilor de scule, în prevenirea și reducerea deformațiilor (inevitabile) la
tratamentul termic final executat la presiuni scăzute, al sculelor de deformare plastică (capitolul 4). De
asemenea în lucrare, (capitolul 4) se pun în evidență cercetări ce relevă importanța includerii în fluxul de
fabricație al tratamentelor termice criogenice executate asupra oțelurilor pentru deformare plastică ce se transpun în creșterea proprietăților mecanice ș i a călibilității.
Ca alternativă la creșterea productivității în fabricile de profil, în capitolul 5 se propun studii și
cercetări cu privire la managementul șarjelor în aplicarea nitrurării, respectiv nitrocarburării multiple,
precum ṣ i efectele acestor procedee asupra suprafețelor ṣi miezului oțelurilor de scule pentru deformare
plastică, desfășurate în cadrul unei specializări de două luni la fabrica Härtha Wei βenburg -Germania, în
colaborare cu firma concernului german Daimler AG , Star Transmission Cugir ṣi firma IG Watteeuw
România Ia ṣi.
În lucrare sunt prezentate (capitolul 5) teste de durabilitate realizate direct pe scule de deformare plastică la cald, la firma Styria Arcuri Sibiu, confecționate din diferite oțeluri înalt aliate autocălibile, la care
s-au aplicat diferite variante de tratamente termice finale ṣi tratamente termochimice de îmbogățire a
straturilor superficiale ale sculelor în azot sau în azot și carbon, cu scopul creșterii rezistenței la uzare și de a
înlocui oțeluri mai scumpe cu alte oțeluri mai ieftine, cu rezultate cel puțin egale sau mai mari.
Pe parcursul capitolului 6 se prezintă o altă direcție de cercetare realizată în colaborare cu, colectivul de cercetare din cadrul Institutului de Cercetare- Dezvoltare pentru Sectoare Calde Bucure ṣti ce prezintă
influența unor tratamente termice moderne ṣi a unor combinații a acestora asupra rezistenței la uzare
abrazivă a oțelurilor de scule pentru deformare plastică, prin încercarea la uzare folos ind tribosistemul
„ ṣtift / disc ”.
În ultima parte a lucrării (capitolul 7) sunt evidențiate aspecte ale modelării matematice cu aplicații
practice în determinarea rapidă a grosimii straturilor oțelurilor de scule tratate termochimic prin meto de
nedistructive, cu efecte în reducerea costurilor ṣi ca alternativă periodică la determinarea grosimii straturilor
nitrocarburate, oxinitrocarburate, prin metoda clasică a microdurității. Lucrarea se încheie cu prezentarea
concluziilor generale ṣi a cont ribuțiilor proprii aduse de autor (capitolul 8).

3
***
Pentru sprijinul acordat de -a lungul întregii perioade de realizare a tezei, pentru îndrumarea competentă
ṣi recomandările făcute cu înalt profesionalism, adresez cu deosebit respect ṣi considerație cele mai sincere
mulțumiri Domnului Prof.univ.dr.ing Ioan Giacomelli, con ṣtient fiind de privilegiul de a -l avea conducător
ṣtiințific.
Cu deosebită considerație ṣi stimă, doresc să mulțumesc tuturor profesorilor mei din facultate precum ṣi
întregului colectiv profesoral al Catedrei de Utilaj Tehnologic ṣi Știința Materialelor din cadrul Facultății de
Știința ṣi Ingineria Materialelor din Braṣov, pentru sfaturile ṣi observațiile făcute pe parcursul studiilor
doctorale. De asemenea, aduc mulțumiri colegilor doctoranzi, alături de care am lucrat în cadrul Facultății
de Știința ṣi Ingineria Materialelor.
De asemenea țin să mulțumesc domnului Prof.dr.ing. Leontin Drugă pentru, sfaturile ṣi ideile
împărtă ṣite de -a lungul a peste 15 ani de colaborare în domeniul tratamentelor termice ṣi termochimice. Am
avut ṣansa de a colabora în cadrul Institutului de Cercetare -Dezvoltare pentru Sectoare Calde Bucure ṣti cu
domnul ing. Nicolae Dumitru ṣi pe această cale doresc să -i mulțumesc pentru profe sionalismul ṣi colaborarea
la studiile făcute, ce au contribuit în mod esențial la finalizarea lucrării. Sfaturile oferite de către domnul
Prof.dr.ing. Zoltan Koloszvary, din cadrul firmei Plasmaterm SA Tg. -Mure ṣ pe parcursul întregii mele
formări doctoral e au fost de un deosebit ajutor ṣi pe această doresc să -i aduc sincere mulțumiri. Mulțumiri
doresc să aduc bunului meu prieten Adrian Coconel, Business Unit Manager în cadrul firmei IG Watteeuw
România pentru sprijinul acordat în realizarea unor tratamente termochimice ṣi lucrări de laborator pe
epruvete ṣi scule. Mulțumesc foarte mult prietenului meu, ing. Claudiu Sărăcuț, administrator la firma SC
ISO᾿98 SRL Sibiu pentru ajutorul ṣi interesul deosebit acordat studiilor prezentei lucrări cât ṣi în ajutor ul
acordat pentru prelucrarea prin a ṣchiere a epruvetelor ṣi sculelor de perforare la cald. Mulțumesc foarte
mult pentru interesul acordat ṣi colaborarea în cercetările realizate firmelor: Brandl RO Sibiu SRL, CIE
Matricon SA Tg. Mure ṣ, Oerlikon Balzers Coating SRL, Plasmaterm SA Tg. Mure ṣ, Styria Arcuri Sibiu,
Struers SRL Sibiu, Hidrotehnic SRL Sibiu, Compa SA Sibiu, Star Transmission Cugir, Uzina Mecanica
Cugir, SC Sculăria SRL Cugir, care au contribuit într -o mare măsură la realizarea prezentei lucrări .
Cu aceea ṣi considerație ṣi stimă autorul aduce mulțumiri colegilor din cadrul firmei Härtha
Tratamente Termice Sibiu care au fost alături de mine ṣi m -au sprijinit ṣi „suportat” în munca de cercetare
practică industrială desfă ṣurată permanen t atât în prezent cât ṣi pe viitor.
În final, dar nu în ultimul rând, mulțumesc soției mele Mariana ṣi fiului meu Ștefan Radu, familiei ṣi
prietenilor mei, pentru încrederea ṣi sprijinul acordat, fără de care nu aṣ fi reuṣit să îmi îndeplinesc v isul de
a-mi desăvîr ṣi cunoṣtințele prin prezentele studii doctorale.

4 CUPRINS
Pag. Pag.
teză rezumat

PREFATA ………………………………………………………..………………………………. 2

CAPITOLUL 1
STADIUL ACTUAL AL TEORIEI ȘI PRACTICII
TRATAMENTELOR TERMICE ALE OȚELURILOR ALIATE DE SCULE
PENTRU DEFORMARE PLASTICĂ……………………………………………………….. 7 7

1.1. OȚELURI ALIA TE DESTINATE FABRICĂRII SCULELOR PENTRU
DEFORMARE PLASTICĂ………………………………………………………………………………….. 8
1.1.1. Natura fazelor ṣi a constituenților în oțeluri aliate…………………………………………………… 9
1.1.2. Criterii de alegere a unui oțel pentru scule de deformare plastică……………………………… 10
1.1.3. Oțeluri pentru scule de deformare plastică la cald…………………………………………………… 11 7
1.1.4. Oțeluri pentru scule de deformare plastică la rece…………………………………………………… 12 8
1.1.5. Simbolizare. Utilizări……………………………………………………………. ……………………………. 14
1.1.6. Proprietățile oțelurilor de scule pentru deformare plastică……………………………………….. 16
1.1.7. Influența elementelor de aliere……………………………………………………………………………… 19
1.2. TRATAMENTE TERMICE SPECIFICE OTELURILOR ALIATE PENTRU
SCULE DE DEFORMARE PLASTICĂ……………………………………………………………….. 23
1.2.1. Tratamente termice prelimina re aplicate oțelurilor de scule pentru deformare plastică… 29
1.2.2. Tratamente termice finale aplicate oțelurile de scule pentru deformare plastică………….. 29 10
1.2.3. Defecte de prelucrare termică a matrițelor…………………………………………………………….. 37
1.2.4. Concluzii privind performanțele oțelurilor aliate pentru scule de deformare
plastică în condițiile actuale de tratament termic ṣi exploatare……………………………. …… 39 11

CAPITOLUL 2
TRATAMENTE TERMICE NECONVEN ȚIONALE APLICATE SCULELOR DE
DEFORMARE PLASTICĂ…………………………………………………………………… 40 12

2.1. TRATAMENTE TERMOMECANICE …………………………………………………. 40
2.1.1. Tratamente termomecanice de tempe ratură înaltă ( TTMI )……………………………………… 40
2.1.2. Tratamente termomecanice de temperatură joasă ( TTMJ)……………………………………….. 43
2.2. TRATAMENTE TERMICE LA PRESIUNI SCĂZUTE …………………………………………. 45
2.2.1. Vidul ca mediu de tratament termic………………………………………………………………………. 45
2.2.2. Degazarea la presiuni scăzute………………………………………. ……………………………………… 46
2.2.3. Recoacerea in vid la presiuni scăzute…………………………………………………………………… . 46
2.2.4. Călirea ṣi revenirea la presiuni scăzute…………. ………………………………………………………. 47 12
2.2.5. Avantajele tratamentelor termice la presiuni scăzute ………………………………………………. 47
2.2.6. Limitări ṣi incoveniente ale tratamentel or termice la presiuni scăzute………………………… 48
2.3. TRATAMENTE TERMOCHIMICE ……………………………………………………………………… 49 12
2.3.1. Procese fizico- chimice care au loc la tratamentele term ochimice………………………………. 50
2.3.2. Carburarea la presiuni scăzute………………………………………………………………………………. 52
2.3.3. Nitrurarea…………………………………………………………………………………………………………… 55
2.3.4. Nitrocarburarea…………………………………………………………………………………………………… 58
2.3.5. Oxinitrocarburare a………………………………………………………………………………………………. 60
2.4. PROCEDEE TERMICE DE TRATAMENT DE SUPRAFA ȚĂ-
ACOPERIRI CU STRATURI DURE …………………………………………………………………….. 61 13
2.4.1. Tehnologii asociate metodei de depunere tip Depunere Fizică dinVapori (PVD )………… 63

CAPITOLUL 3
ASPECTE SPECIFICE PROGRAMULUI EXPERIMENTAL ……..………………………. 67 14

3.1. OBIECTIVELE PROGRAMULUI EXPERIMENTAL …………………………………………. 67 14
3.2. MATERIALE ȘI PROBE EXPERIMENTA LE ………………………………………… 68 15
3.3. INSTALAȚII ȘI UTILAJE DE TRATAMENT TERMIC ȘI
TERMOCHIMIC UTILIZATE ÎN PROGRAMUL EXPERIMENTAL ……..……….. 70 16

5 3.3.1. Cuptor cameră de tratament termic la presiuni scăzute tip SCHMETZ IU 225…………… 70
3.3.2. Instalație de călire criogenică……………………………………………………………………………….. 72
3.3.3. Cuptoare de revenire tip cameră…………………………………………………………. 73
3.3.4. Cuptor nitrurare / nitrocarburare IVA tip RH 966 Rv/g………………………………… 73
3.3.5. Cuptor nitrurare în plasmă tip Nitrion…………………………………………………… 74
3.3.6. Instalație pentru tratamente termice de suprafață -acoperiri cu straturi dure PVD……… 75
3.4. ECHIPAMENTE DE TESTARE ȘI CONTROL ……………………….……………… 75 18
3.4.1. Încercarea la încovoiere …………………………………………………………………. 75
3.4.2. Determinarea compoziției chimice………………………………………………..………. 76
3.4.3. Determinarea durității……………………………………..………………………..……. 76
3.4.4. Analiza metalografică………………………………………………………………..….. 77
3.4.5. Încercarea la uzare………………………………………………………………………. 79
3.4.6. Controlul deformațiilor……………………………………………………………………………………….. 79

CAPITOLUL 4
STUDII ȘI CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND INFLUENTA UNOR
TRATAMENTE TERMICE FINALE ASUPRA PROPRIETĂ ȚILOR
DE EXPLOATARE SPECIFICE SCULELOR DE DEFORMARE PLASTICA………… 80 18

4.1. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND REDUCEREA DEFORMAȚIILOR
SCULELOR DE DEFORMARE PLASTICA ……………………………………………………… 80 18
4.1.1. Cercetări experimentale pe epruvete de tip French………………………………………………….. 83 18
4.1.2. Cercetări experimentale executate pe scule de deformare plastică la rece ………………….. 89 19
4.1.3. Cercetări experimentale la presiuni scăzute executate pe cuțite de debitare ………………. 90 21
4.1.4. Cercetări experimentale la presiuni scăzute executate pe piese cu configurații
complexe ṣi cu secțiuni diferite ……………………………………………………………………………. 96
4.1.5. Microstructuri obținute pe epruvetel e tip „French”…………………………………………………. 96
4.1.6. Concluzii ………………………………………………………………………………………………………….. 93 21
4.2. CERCETĂRI PRIVI ND REDUCEREA CANTITATII DE
AUSTENITA REZIDUALĂ PRIN APLICAREA TRATAMENTELOR
CRIOGENICE ……………………………………………………………………………………………………… 96 24
4.2.1. Experimentarea unor variante de tratament termic final………………………………………….. 96 24
4.2.2. Rezultat e obținute ṣi discuții………………………………………………………………………………… 98 25
4.2.3. Concluzii ……………………………………………………………………………………………………………. 102 29

CAPITOLUL 5
STUDII ȘI CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND APLICAREA UNOR
TRATAMENTE TERMOCHIMICE ASUPRA OȚELURI LOR ȘI SCULELOR
DE DEFORMARE PLASTICĂ………………………………………………………………. 103 29

5.1. CERCETĂRI PRIVIND EFECTELE APLICĂRII NITRURĂRII ȘI
NITROCARBURĂRII MULTIPLE LA OȚELURILE PENTRU SCULE
DE DEFORMARE PLASTICĂ……………………………………………………………………………… 103 29
5.1.1. Managementul ṣarjelor la nitrurarea / nitrocarburarea multiplă…………………………………. 103 29
5.1.2. Influența temperaturii asupra caracteristicilor suprafețelor ṣi a miezului la diferite
oțeluri de deformare plastică la nitrurarea, respectiv nitrocarburarea multiplă…………….. 107 30
5.1.3. Microstructuri ale epruvetelor după nitrurarea multiplă…………………………………………….. 109 31
5.1.4. Concluzii……………………………………………………………………………………………………………. 114
5.2. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND CREȘTEREA DURABILITĂȚII
SCUL ELOR DE PERFORARE LA CALD PRIN APLICAREA
TRATAMENTELOR TERMOCHIMICE ……………………………………………………………. 113 31
5.2.1. Considerații generale…………………………………………………………………………………………… 113
5.2.2. Rezultate obținute ṣi discuții ………………………………………………………………………………… 113 31
5.2.3. Concluzii…………………………………………………………………………………………………………… 122 34

6 CAPITOLUL 6
CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND INFLUENȚA UNOR TRATAMENTE
TERMICE MODERNE ASUPRA REZISTENȚEI LA UZARE ABRAZIVA
A OȚELURILOR DE SCULE PENTRU DEFORMARE PLASTICĂ……………………. 123 34

6.1. Considerații generale…………………………………………………………………………………………….. 123
6.2. Rezultate experimentale ṣi discuții…………………………………………. ……………………………….. 125 34
6.3. Concluzii………………………………………………………………………….……….. 140 42

CAPITOLUL 7
STUDII ȘI CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND POSIBILITATEA
MODELĂRII MATEMATICE (ASISTATE DE CALCULATOR)
A EVOLUȚIEI GROSIMII DE STRAT ÎN CAZUL PROCESELOR
DE NITROCARBURARE ………………………………………………………………………………..……… 145 44

7.1. Considerații generale……………………………………………………………………… 145
7.2. Determinarea grosimii stratului nitr ocarburat prin Metoda de Ajustare a Datelor……….. 145 44
7.3. Determinarea grosimii stratului nitrocarburat cu ajutorul Curbelor Beziér………………. 153
7.3.1. Aplicație practică pentru determinarea grosimii de strat nitrocarburat prin metode
nedistructive utiliz ând Curbele Bézier…………………………………………………………………. 159 46
7.4. Analiza ṣi interpretarea rezultatelor. Concluzii…………………………………………………………. 163 47

CAPITOLUL 8
CONCLUZII GENERALE ȘI CONTRIBU ȚII PROPRII ……………………………………………… 164 47

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ …………………………………………………………………………………….. 172 51

CURRICULUM VITAE

7 CAPITOLUL 1
STADIUL ACTUAL AL TEORIEI ȘI PRACTICII
TRATAMENTELOR TERMICE ALE OȚELURILOR ALIATE DE SCULE PENTRU
DEFORMARE PLASTICĂ

1.1.2. CRITERII DE ALEGERE A UNUI O ȚEL PENTRU SCULE DE DEFORMARE
PLA STICĂ

Caracteristica de bază a oțelurilor pentru scule de deformare plastică este compoziția chimică. La
aplicarea tratamentele termice se ține cont de compoziția chimică pentru a se asigura proprietățile de utilizare a sculelor de deformare pl astica ṣi anume: duritatea, stabilitatea la temperaturi ridicate, rezistența la uzare,
rezistența la lovire, călibilitatea, tendința redusă la decarburare, capacitate bună de ṣlefuire, stabilitate
dimensională ṣi rezistență relativ bună la coroziune.
Criteriul principal de alegere a oțelului pentru scule derivă din scopul ṣi condițiile de utilizare ale
acestora. Oțelurile de scule pentru deformare plastică se aleg după unul următoarele criterii: duritate,
călibilitate, stabilitate la cald, tena citate, rezistență la uzare, stabilitate dimensională. De asemenea se vor
avea în vedere proprietațile tehnologice : deformabilitate, a ṣchiabilitate, susceptibilitate la supraîncălzire.
La proiectare, se va avea în vedere economisirea de mater iale scumpe ṣi deficitare, fie prin folosirea
unor metode de tratament care să îmbunătățească caracteristicile de exploatare ale unor materiale mai ieftine
ṣi uṣor de procurat , fie prin înlocuirea construcțiilor monobloc a sculelor, cu scule care au doar partea activă
din materiale speciale ṣi scumpe.
Factorii care determină alegerea optimă a unui aliaj metalic pentru executarea unei scule de
deformare plastică sunt:
– factori care determină durabilitatea corelată cu productivitatea;
– factori care determină tehnologicitatea (capacitatea de a fi prelucrat prin turnare, deformare plastică,
aṣchiere, tratamente termice ṣi termochimice, etc)
– factori de ordin economic care se referă la costurile pentru materii prime, materiale pentru prelucrări
termice ṣi mecanice de obținere a sculelor .
Criteriile de alegere ale aliajelor metalice pentru scule de deformare plastică la rece ṣi tăiere sunt:
– rezistența la uzare asigurată de o duritate cât mai mare (peste 58 HRC);
– rezistența la deformații plas tice mici pentru păstrarea geometriei sculei;
– rezistența la rupere prin încovoiere , întindere, compresiune pentru a păstra integritatea sculei;
– tenacitate dată de rezistența la ṣoc ṣi rezistența până la 350
0C;
Ca urmare aliajele metalice din c are se fabrică aceste scule pot avea o călibilitate mai redusă. Se
folosesc cu preponderență oțelurile aliate ṣi înalt aliate Cr -Mn-Si-W, Cr -Mn-Si-W-V,
sau Cr -Mn-Si-W-V-Mo, cu 1,0 … 1,5% C. Sculele de deformare plastică la rece ṣi tăiere puternic solicit ate la
uzare (poansoane, filiere ṣi dornuri de tragere, role ṣi valțuri pentru laminare la rece , matrițe, etc. ) se
realizează din oțeluri ledeburitice cu 12% Cr sau hipereutectoide cu 6 % Cr, ambele aliate suplimentar cu W
, Mo, V, titan (sub 1%) ṣi conț inut mare de carbon peste 9 %. Sculele de deformare plastica la rece, solicitate
preponderent la ṣocuri mecanice (dălți, ciocane pneumatice, sape de foraj, matrițe, foarfece, etc) se executa
din oțeluri cu tenacitate mare cum sunt oțelurile aliate cu Cr, S i,W, Ni, Mo, cu puțin carbon (0,4 … 0,6%).
Criteriile de alegere ale aliajelor metalice din care se fabrică sculele pentru deformare plastică la cald
sunt următoarele: tenacitatea (rezistența la ṣocuri mecanice ) mare la cald, duritatea (asig ură rezistența la
uzare) ṣi rezistența mare la cald (ṣocuri termice). Oțelurile pentru această categorie de scule sunt din
categoria celor aliate cu molibden, crom, nichel, vanadiu, siliciu ṣi wolfram (peste 1 %), cu puțin carbon (0,3
% … 0,6 %). Deoarec e sculele pentru deformare plastică la cald sunt cele mai scumpe, la alegerea oțelurilor
se va avea în vedere că acestea sunt caracterizate prin indicatori care exprimă nivelul caracteristicilor
tehnologice (călibilitatea, susceptibilitatea la deformare, l a fisurare, tendința de decarburare); caracteristici de
exploatare (rezistența la uzare, tenacitatea, duritatea la cald, rezistența la rupere); date de ordin economic
(costuri de producție ṣi dificultate în aprovizionare); tipul sculei ṣi complexitatea pro dusului realizat.

1.1.3. OȚELURI PENTRU SCULE DE DEFORMARE PLASTICĂ LA CALD

Sculele pentru prelucrări prin deformare plastică la cald sunt supuse în exploatare unor condiții de
solicitare extrem de complexe și de rigide caracterizate prin:
– tensiuni de lucru foarte înalte a căror valoare se apropie de limita de curgere a oțelului din care s -a executat
matrița;

8 – temperaturi mari de încălzire, superioare sau apropiate celor critice de transformare în stare solidă a
oțelului folosit la execuția sculei;
– acțiunile ciclice ale tensiunilor generate de forțele mecanice de deformare, ale tensiunilor termice
determinate de conditiile în care s -a făcut încălzirea și răcirea matrițelor si ale tensiunilor structurale cauzate
de transformarile fazice;
În condițiile menționate, matrițele pentru deformare plastică la cald se deteriorează din următoarele
motive:
1. ca rezultat al deformațiilor plastice, sau a ruperii fragile în funcție de mărimea, sensul și caracteristicile
tensiunilor care acționează și de temperatura la care are loc deformarea;
2. ca urmare a formării unei rețele de fisuri pe suprafața de lucru a matriței;
3. ca rezultat al uzării puternice declanșată prin interacțiunea chimică la matrițarea lichidă (semilichidă) și
la presarea metalelor și a liajelor neferoase, sau a oxizilor din materiale de construcție care sunt mai puțin
active la deformare;
Oțelurile folosite la execuția matrițelor pentru deformare la cald trebuie să aibă următoarele proprietați:
– stabilitate mare la cald care se definește prin rezistența oțelului la deformații plastice, la strivire în cursul
încălzirii și se apreciază prin limita de curgere a oțelului, la temperatura de deformare; cel mai frecvent,
stabilitatea la cald se exprimă prin temperatura de revenire cu d urata de menținere de 4 h dupa care duritatea
oțelului este de 45 HRC;
– tenacitate ridicată care să asigure o rezistență mare a oțelului la ruperea fragilă ;
– rezistență mare la oxidare, decarburare si coroziune sub tensiune;
– sensibilit ate scăzută la deformare și coroziune sub tensiune;
– un interval larg al temperaturilor de călire;
– călibilitate cât mai ridicată;
– prelucrabilitate satisfăcătoare prin deformare plastică și așchiere.
Clasificarea oțelurilor pe ntru sculele de deformare plastică la cald, are la bază modalitățile de
durificare. Cele mai des utilizate oțeluri pentru confecționarea sculelor de deformare plastică la cald,
pretabile la călirea la presiuni scăzute sunt urmatoarele:
Tabelul 1.1.
Standard –
No.(EN ISO 4957) Simbol – DIN Compoziția chimică
C
[%] Si
[%] Mn
[%] P , S
[%] Ni
[%] Cr
[%] Mo
[%] V
[%] W
[%]
W 1.2083 X 40 Cr 14 0,36-
0,42 ≤ 1,0 ≤ 1,0 ≤0,030 – 12,5-
13,5 – – –
W 1.2343 X 38 CrMoV 5 -1 0,36-
0,42 0,90-
1,20 0,30-
0,50 ≤0,030 – 4,80-
5,50 1,10-
1,40 0,25-
0,50 –
W 1.2 344 X 40 CrMoV 5 -1 0,37-
0,43 0,90-
1,20 0,30-
0,50 ≤0,030 – 4,80-
5,50 1,20-
1,50 0,90-
1,10 –
W 1.2714 55 NiCrMoV 7 0,50-
0,60 0,10-
0,40 0,60-
0,90 ≤0,030 1,50-
1,80 0,80-
1,20 0,35-
0,55 0,05-
0,15 –
W 1.2767 X 45 NiCrMo 4 0,32-
0,40 0,90-
1,20 0,30-
0,60 ≤0,030 3,80-
4,30 5,00-
5,60 1,30-
1,60 0,15-
0,40 1,2-
1,4

1.1.4. OȚELURI PENTRU SCULE DE DEFORMARE PLASTICĂ LA RECE

Cerintele de baza impuse otelurilor din care se executa asemenea scule sunt:
– duritate ridicată și rezistență mare la uzare ;
– rezistență ridicată la apariția unor deformații plastice mici asociată unei tenacități corespunzătoare;
– stabilitate termică suficientă la condițiile rigide de matrițare;
De aceea, oțelurile pentru scule de deformare la rece au urmatoarele proprietăți: – duritate ridicată (peste 55 – 60 HRC), necesară realizării procesului de deformare la rece și asigurării unei
rezistențe mari la aparitia deformațiilor plastice;
– o asociație corespunzătoare între rezistență, tenacitate și duritate care să evite ruperea fragilă și prin
oboseală;
– o asociație corespunzătoare între rezistență, tenacitate și duritate care să evite ruperea fragilă și prin
oboseală;
– o bună stabilitate termică la peste 400 -500
0C , care să asigure o rezistență mare la strivire și la apariția
deformațiilor plastice în condițiile grele ale matrițării. În funcție de tipul operației , de proprietațile
materialului de prelucrat, starea utilajului si alți factori, rolul fiecăreia din proprietățile menționate se poate

9 schimba. Astfel, pentru sculele de debitat si perforat, caracteristicile de bază sunt tenacitatea, rezistența
mecanică și la uzare, iar pentru sculele de presare la rece (poansoane) principalele proprietăți sunt rezistența
la apariția unor deformații plastice mici, rezistența la uzare și la cald .
Tabelul 1.2
Standard –
No.
(EN ISO
4957) Simbol –
DIN Compoziția chimică
C
[%] Si
[%] Mn
[%] P , S
[%] Ni
[%] Co
[%] Cr
[%] Mo
[%] V
[%] W
[%]
W 1.2080 X 210Cr 12 1,90-
2,20 0,10-
0,80 0,20-
0,60 ≤0.03 – – 11,0-
13,0 – – –
W 1.2083 X 40 Cr 14 0,36-
0,42 ≤ 1,0 ≤ 1,0 ≤0,03 – – 12,5-
13,5 – – –
W 1.2363 X 100 CrMo
5 0,90-
1,05 0,20-
0,40 0,40-
0,70 ≤0,03
W 1.2379 X155CrVMo
12-1 1,50-
1,60 0,10-
0,40 0,15-
0,45 ≤0.03
11,0-
12,0 0,60-
0,80 0,90-
1,10
W 1.2767 45 NiCrMo
16 0,40-
0,50 0,10-
0,40 0,15-
0,45 ≤0,03 3,80-
4,30

1.1.6.2. Proprietățile tehnologice ale oțelurilor de scule pentru deformare plastică

Deformabilitatea la cald se poate defini ca fiind capacitatea oțelurilor de scule de a se deforma cu
anumite grade de reducere sau la anumite viteze de deformare.
Călibilitatea . Călibilitatea , exprimată prin valoar ea maximă a durității martensitei, rezultată prin călire
ṣi prin adâncimea de pătrundere a călirii (diametrul critic sau viteza critică de călire ) depinde de conținutul
de carbon ṣi de elementele de aliere dizolvate în austenită.
Fig 1.2. Instalație pentru determinarea călibilității prin metoda răcirii frontale
1- epruvetă standardizată ; 2 – rezervor apă; 3 – diuză ; 4 – cuvă metalică pentru
recuperarea apei; 5 – conductă pentru reglarea nivelului apei în reze rvor ;
Oțelurile înalt aliate pentru scule de deformare plastică, autocălibile au un interval foarte larg de
transformare ṣi admit timpi foarte mari pentru răcirea în medii (azot, argon), care au o intensitate de răcire
mult mai mică, ca a apei. Astfel se obțin durități semimartensitice la grosimi foarte mari de material ( fig1.3.)
5 2
1
4
3 6 Ø 30 3 100
Ø 25

10

050100150200250H [mm]
W
1.2080W
1.2842W
1.2379W
1.2714W
1.2343W
1.2344W
1.2767
oteluri inalt aliate pentru scule

FFF Fig. 1.3. Călibilitatea oțelurilor înalt aliate autocălibile pentru scule de deformare plastică
( p = 6 bar – răcire cu azot) [139]

Susceptibilitatea la supraîncălzire. Pentru asigurarea unei călibilităti si stabilități la cald cât mai mari
la cald este necesar ca încălzirea la austenitizare în vedereea călirii să se facă la temperaturi cât mai înalte, cu
mențineri cât mai îndelungate.
Susceptibilitatea la deformare ṣi la fisurare . Prevenirea deformării ṣi fisurării sculelor de deformare
plastică în timpul călirii martensitice constituie o problemă primordială a cărei rezolvare implică alegerea unui oțel cu caracteristici tehnologice de tratament termic corespunzatoare, stabilirea unor parametri raționali
de tratament termic ṣi asigurarea realizării acestora prin mecanizarea ṣi automatizarea operațiilor de încălzire
ṣi răcire.

1.2.2. TRATAMENTE LE TERMICE FINALE APLICATE OȚELURILOR
DE SCULE PENTRU DEFORMARE PLASTICĂ

1.2.2.1. Călirea ṣi revenirea oțelurilor de scule pentru prelucrarea la rece a materialelor
metalice prin deformare plastică ṣi tăiere

Tratamentul termic pentru durificare secundară. Oțelurile aliate cu 12 % Cr, conținând în jur de
1,5 % C ṣi aliate suplimentar cu Mo ṣi V prezintă particularitatea că pe masură ce creṣte temperatura de
încălzire pentru călire cre ṣte proporția de austenit ă reziduală, duritatea rezultată după călire variind după o
curbă cu maximum ( fig. 1.13.– curbele 3 respectiv 4). Datorită prezenței alături de Cr, a Mo ṣi a V, în
martensită ṣi în austenita reziduală se modifică cinetica ṣi morfologia proceselor care au loc în timpul
încălzirii la diferite temperaturi pentru revenire. Anume, la temperaturi relativ joase, în jur de 100 0C se
produce transformarea în martensită a unei mici proporții de austenită reziduală, determinând o u ṣoară
creṣtere a durității (fig 1.15 .).Pe măsura cre ṣterii temperaturii de revenire se produce transformarea
(descompunerea) martensitei însoțită de o mic ṣorare a durității,austenita reziduală rămânând netransformată.

11 Fig 1.15. Duritatea oțel ului aliat cu 12, 5% Cr ṣi 0,8 % V în
funcție de temperatura de călire ṣi de revenire:
a – revenire la 100 – 400 0C ; b – revenire repetată la 520 0C [5]

Din fig 1.15., b rezultă că pe masură ce cre ṣte temperatura de încălzire pentru călire (deci proporția
de austenită rămasă netransformată – reziduală) numărul de reveniri la care se obține valoarea maximă a
durității cre ṣte de la unu la trei.
Călirea sub zero grade se aplică, în locul revenirii repetate, pentru transformarea austenitei
reziduale ṣi stabilizarea dimensională a sculelor. După călirea anterioară, sculele sunt supuse operației de
îndreptare ṣi apoi (la un interval de timp cât mai mic după călire) răcirii sub zero grade (la – 75 0C), cu
menținere suficientă pentru egalizarea temperaturii pe secțiune. Transformarea austenitei reziduale determină
apariția unor tensiuni structurale. De aceea, călirea sub zero grade nu se recomandă pentru scule cu
configurație complexă, pentru scule care au fost încălzite pentru austenitizare la temperaturi situate în partea superioară a intervalului prescris.

1.2.4. CONCLUZII PRIVIND PERFORMANȚELE ÎN CONDIȚIILE ACTUALE DE
TRATAMENT TERMIC ȘI E XPLOATARE

În primul capitol sunt prezentate aspecte teoretice ṣi practice privind tratamentele termice clasice care
se aplică în prezent oțelurilor de scule . Deasemenea se evidențiază importanța obținerii unor proprietăți de
exploatare ṣi tehno logice, coroborate cu obținerea unor microstructuri corespunzătoare. Astfel se pot
evidentia următoarele concluzii:
– caracteristicile tehnologice de tratament termic (temperatura de încălzire, călibilitatea,
susceptibilitatea la supraîncălzire, la deformar e și la fisurare, precum și tendința de decarburare), având
anumite valori pentru una și aceeași marcă de oțel, trebuie luate în considerație în mod diferențiat pentru
fiecare tipo -dimensiune de sculă, potrivit destinației acesteia.
– obținerea proprietăților tehnologice (forjabilitatea, uzinabilitatea, susceptibilitatea la încălzire în cazul
acestor oțeluri, este condiționată atât de proporția constituenților (perlita, carburi libere ṣi eutectice) cât
ṣi de morfologia acestora (forma, dimensiunile ṣi distribuția cristalelor) ;
– rezultatele tratamentului termic final (călire urmată de 1 până la 4 reveniri) depinde în mare măsură de
gradul de aliere ṣi de omogenitatea chimică a austenitei ṣi de forma, dimensiunile ṣi distribuția carburilor
rămase nedizolvate în structura de călire ṣi de revenire.
– sculele au configurații complexe, cu muchii ascuțite și treceri bruște de secțiune, uneori fără racordări,
fiind de aceea susceptibile la deformare și fisurare. Tot datorită conținutului mare de carbon și a
elementelor de aliere, oțelurile sunt susceptibile la deformare și fisurare.
– o cerință foarte importantă este reducerea deformațiilor la tratamentul termic final având în vedere
precizia dimensională a sculelor de deformare plastică ṣi faptul că se doreṣte din partea prelucrătorilor a
se lasa un adaos de rectificare cât mai mic mai ales datorită durităților ridicate care se obțin precum ṣi
pericolului apariției fisurilor de rectificare.

100 200 300 400 1080 1125 1150 1200
Temperatura de revenire [ 0C ] Temperatura de călire [ 0C ]
a) b)

64

62

60

58

56

54

52

Duritatea HRC
1000 0C 1025 0C
1050 0C
Duritatea HRC 64

60

58

52

48

44

40

36 Dupa călire X 3 rev. X 1 rev. X 2 rev.

12 CAPITOLUL 2
TRATAMENTE TERMICE NECONVEN ȚIONALE APLICATE SCULELOR
DE DEFORMARE PLASTICĂ

2.2.3. CĂLIREA SI REVENIREA LA PRESIUNI SCĂZUTE

Călirea ṣi revenirea la presiuni scăzute tind să devină cele mai utilizate operații de tratamente termic
neconvențional, din momentul în care a fost posibilă răcirea sub vid. Aceste aplicații sunt destinate unei
game foarte largi de oțeluri aliate ṣi înalt aliate, nu numai autocălibile, la care vitezele critice de călire pot fi
realizate cu ajutorul gazelor inerte, la presiuni din incintă de până la 20 bar recirculate cu ajutorul
ventilatoarelo r. Se călesc astfel sculele de deformare plastica la rece ṣ i l a c a l d d i n g a m a 5 – 12 % Cr,
elementele matrițelor de deformare plastica si de turnare sub presiune, elementele de turnare ale maselor plastice, sculele confecționate din oțeluri rapide.
Se menține o presiune în limitele 1… 15 Pa, pentru a se evita vaporizarea unor elemente ca Mn, Cr.
Uneori se recomandă ca la temperaturi mai mari de 950
0C pentru oțeluri aliate cu Cr să se faca o inundare a
incintei cu gaz inert (N 2, Ar) pentru a se evita evaporarea cromului. Călirea pieselor ṣi sculelor se poate
realiza numai în cuptoare de vid cu pereți reci, prevăzute cu antecameră cu răcire în gaze ventilate (H 2, He,
N2, Ar). Revenirea în vid se face pentru păstrarea curată a suprafeței de la călire. Pentru că la temperaturile
revenirilor (sub 700 0C) schimbul de căldura prin radiație este foarte slab, după vidare se face o inundare a
incintei cu gaz inert, la presiuni de de 1,2- 1,5 bar, care se recirculă transferând căldura prin convecție.
Prin tratamentele termice de călire ṣi revenire în vid al sculelor scad deformațiile iar ductilitatea
creṣte cu 10…50 %.

2.3 . TRATAMENTE TERMOCHIMICE

2.3.3.2. Nitrocarburarea în amestecuri de amoniac ṣi endogaz
(procedeul Nitemp er , Nikotrier)

Acest tratament termochimic se desfă ṣoară la temperaturi de (550 – 580) °C, timp de
(0,5 … 5 ) h în amestecuri gazoase ce conțin 50 % endogaz cu punct de rouă 0 °C ṣi 50 % amoniac.
Potențialul de carbon al atmosferei nu se controlează, controlându- se numai gradul de disociere al
amoniacului, care trebuie să fie cuprins între (30 – 60) %. Reacțiile chimice care se produc sunt următoarele :
CH 4 ↔ C grafit + 2 H 2
prin reacția gazul ui de apă : CO + H 2O ↔ H 2 + CO 2
către valori mai mari ale presiunii parțiale ale CH 4 ṣi CO.

2.3.6. Oxinitrocarburarea
Prin aplicarea tratamentului de îmbogățire în C, N ṣi O aplicată sculelor de deformare
plastică se urmăre ṣte creṣterea duratei de viață în exploatare, cre ṣterea rezistentei la uzare, gripare,
coroziune, eroziune u ṣoară. Deasemenea se urmareṣte scăderea consumurilor tehnologice ṣi se pot înlocui
băile de săruri, ṣi chiar băile galvanice.
În cazul nitrurării, nitrocar burării sculelor de deformare plastică, datorită temperaturilor foarte
scăzute (sub A
1) la care se derulează aceste procese , tensiunile de natură termică ṣi structurală sunt foarte
mici, de unde rezultă deformații nesemnificative (< 0,02 mm), comparativ c u tratamentele termochimice de
carburare ṣi carbonitrurare (850 – 1050) °C , urmate obligatoriu de călire, unde deformatiile sunt mari
(0,02 – 0,15) mm, datorită transformărilor structurale din miez, fiind necesare operații ulterioare de
rectificare, pent ru corecția cotelor.
Proprietățile optime de rezistență la uzare, gripare ṣi coroziune, consumurile tehnologice minime ṣi
durata procesului foarte redusă (3 – 6 ore), recomandă oxinitrocarburarea în locul nitrurării obi ṣnuite în gaz
natural .
La temperaturi de 570 – 600) °C în cazul oxinitrocarburării (sistem Fe – N – C ) domeniul fazei ε
(care conferă rezistență la coroziune ) este mai larg decât în cazul nitrurării obi ṣnuite (sistem Fe – N ), fiind
posibilă obținerea acest ei faze în conditii de temperatură ṣi de concentrație de azot mai scăzute , comparativ
cu sistemul Fe – N (fig. 2.10) , stratul obținut putând fi alcătuit din una sau mai multe faze, în funcție de de
concentrațiile de N ṣi , temperatură, compoziția chimică a oțelului.

13
Fig. 2.10. Diagrama de faze pentru sistemele Fe – N ṣi Fe – N – C,
la concentrație constantă de carbon (a c = 1,2 )

2.4. PROCEDEE TERMICE DE TRATAMENT DE SUPRAFAȚĂ – ACOPERIRI CU
STRATURI DURE
2.4.1. Tehnologii asociate metodei de depunere tip Depunere Fizică din Vapori (PVD)

Fig. 2.12. Tehnologia de acoperire cu straturi dure de tip PVD [111]

Procesul de descar care în arc (Vaporizare cu arc electric)

Cu ajutorul unui arc electric se evaporă material de pe sursa arc ( numita țintă) ṣi se ionizează aproape
100% la fel ca argonul ṣi azotul. Generator Argon Filament
scule
Anod auxiliar
α +
0 1 2 3 4 5 6
unități masice N 2 T[0
C

900
800

700
α

600

′+ ε
ε
ε + `
`+ ε Fe – N

Fe – N – C

14
Fig 2.14. Vaporizarea cu arc electric [111]

Fig. 2.15. Ionii pozitivi ai metalelor vaporizate se deplasează către scule

CAPITOLUL 3
ASPECTE SPECIFICE PROGRAMULUI EXPERIMENTAL

3.1. OBIECTIVELE PROGRAMULUI EXPERIMENTAL

Cerințele actuale ale clienților ce beneficiază de servicii de tratamente ṣi termochimice din partea
fabricilor de tratamente termice, aplicate sculelor de deformare plastică impun speciali ṣtilor care î -ṣi
desfa ṣoară activitatea direct în producție, dar în acelaṣi timp ṣi în cercetare să aplice tehnolog ii care acum
încă se numesc neconvenționale, dar care sunt foarte prietenoase cu mediul înconjurător. Dintre acestea, tot
mai mult se extind aplicațiile ce prevăd tratamente termice la presiuni scăzute, prin care se asigură
deformații mult mai mici față d e tehnologiile conventionale, care asigură producătorilor de scule un cost
scăzut pentru operațiile de prelucrare la tare executate prin procedee de rectificare sau frezare. O altă cerință foarte importantă este obținerea unor durabilităti foarte mari pentru sculele de deformare plastică care pot fi
obținute prin aplicarea obligatorie a unor procedee moderne de tratament termochimic cum ar fi de exemplu
nitrocarburarea, oxinitrocarburarea sau acoperirea cu straturi dure de tip PVD sau CVD. În contextul ce lor
prezentate, studiile teoretice ṣi încercările experimentale realizate atât pe epruvete dar ṣi pe diferite scule de deformare plastică la cald ṣi la rece au avut drept țintă următoarele obiective:
► Realizarea unui studiu teoretic ṣi a unui program e xperimental pe epruvete ṣi scule de deformare plastică
cu scopul de a reduce deformațiile, prin aplicarea unor tehnologii optime de tratament termic final la
presiuni scăzute;
► Realizarea unui studiu teoretic ṣi a unui program experimental care să evi dențieze importanța aplicării
unor tratamente termice la presiuni scăzute combinate cu tratamente termice criogenice asupra celor mai
utilizate oțeluri de scule pentru aplicații de deformare plastică la rece, cu scopul de a reduce cantitatea de
austenit ă reziduală prin transformarea acesteia în martensită;
► Realizarea unui studiu teoretic, dar ṣi prezentarea ca aplicație industrială, privind mărirea
productivității la aplicarea tratamentelor termochimice de nitrurare respectiv nitrocarburare multip lă cu
efectele aplicării acestei tehnologii asupra oțelurilor destinate fabricării sculelor de deformare plastică la rece ṣi la cald;
► Realizarea unui studiu teoretic, dar ṣi prezentarea ca aplicație practică industrială privind creṣterea
durabilității sculelor de perforare la cald, prin aplicarea unor tratamente termochimice;
► Realizarea unui studiu experimental ṣi teoretic privind influența unor tratamente termice
moderne
asupra rezistenței la uzare abraziva a oțelurilor de scule pentru deform are plastică;
► Realizarea unui studiu experimental privind aplicații practice ale modelării matematice asistate de calculator
pentru determinarea grosimii de strat nitrocarburat prin metode nedistructive, ca alternativă la varianta clasică de
laborat or. 1.Perete instalație
2.Izolator
3.Sistem Magnet
4.Placă de Cu răcită cu apă
5.Țintă
6. Filament
7. Arc
8. Vapori de metale, ionizați
7 1 4
3
2 5 6
Gaz de reacție – +
– – – –
– 8
+ +
+

15
3.2. MATERIALE ȘI PROBE EXPERIMENTALE

Tabelul 4.1.

Nr.
crt. Tipuri de scule de deformare
plastică ṣi epruvete utilizate la
partea experimentală Material utilizat/ Destinație generală
1 2 3
1 Epruvete ṣi scule de deformare
plastică la rece :
– scule de deformare plastică la
rece ;

– epruvete standardizate (cu
crestătură) utilizate la determinarea
KCU;
– epruvete de tip „ C ”,pentru studiul
deformațiilor ;

– disc pentru încercări
la uzare ;
W 1.2379 (X 155 CrVMo 12 -1 ) (EN ISO 4957)
C= 1, 55 %; Cr= 12%; Mo= 0,70%; V= 1,0% ;
Oțel de scule pentru lucru la rece, cu conținut ridicat
de carbon (ledeburitic) ṣi de crom. Tenacitate mare ṣi
rezistență ridicată la uzură. Foarte potrivit pentru debitare ṣi deformare. Se utilizează pentru role de
filetare, scule de deformare la rece, matrițe de
ambutisare , scule de debitare table până la 6 mm
grosime, scule de extruziune la rece, matrițe de
ambutisare de precizie până la 12 mm grosime,
perforatori la rece, scule de tras la rece, matrițe cu
rezistență mare la uzură pentru plastic.
– ṣtift (12,7 x 4,8) mm W 1.3343 (EN ISO 4957) : C= 0,9%; Cr=4%; Mo=
5%; V= 1,9%; W= 6,4% .Oțel rapid de scule, cu
conținut de wolfram, molibden ṣi vanadiu, cu
rezistență mare la uzare. Are tenacitate ṣi duritate
mare. Poate fi utilizat pentru toate tipurile de scule de
tăiat ca: burghie, freze, bro ṣe, scule de ṣtanțat, scule
de formare, scule pentru prelucrat lemn, scule pentru
extruziune la rece.
2 Cuțite de tăiere
W 1.2080(C 120) ( 205 Cr 115) (EN ISO 4957)
C= 2,2 %; Cr= 12%; Mn= 0,40%;
– fabricarea de scule nedeformabile, cu, călibilitate
redusă, rezistente la uzare, care nu lucreaza la ṣocuri
sau lovituri puternice, cu tenacitate ridicata : matrițe,
poansoane, dornuri de tragere, scule de laminare la
rece, si forjare la cald, scule de extrudare.

16 1 2 3
3. epruvete de tip „ C ”,pentru studiul
deformațiilor ;
W 1.2344 (X 40 CrMoV 5 -1) (EN ISO 4957)
C= 0,4%; Cr= 5,3%; Mo= 1,4%; V= 1% ; Datorită
rezistenței mecanice mari la temperaturi ridicate,
poate fi utilizat la matrițe de turnare sub presiune, matrițe de extruziune, matrițe de forjare, cuțite de
debitare la cald, matrițe cu înaltă rezistență la uzură
pentru plastic. Poate fi răcit în apă în limite restrânse.
În stare REZ (rafinat electric sub z gură) prezintă
proprietăți mult îmbunătățite.

4. – scule de deformare plastica la cald
( perforare la cald)

– discuri pentru încercări
la uzare ;
W 1.2343 (X 40 CrMoV 5 -1) (EN ISO 4957) ;
C= 0,38%; Cr= 5,3%; Mo= 1,3%; V= 0,4% Oțel
universa l de scule pentru lucru la cald cu utilizare
universală. Rezistență mecanică înaltă la temperaturi ridicate ṣi tenacitate. Se utilizează pentru matrițe de
turnare sub presiune, matrițe pentru extruziune, matrițe de forjare la cald, cuțite de debitare la ca ld.
Deoarece are o bună conductivitate termică, fisurează
foarte greu la lucru la cald. În stare REZ (rafinat
electric sub zgură) prezintă proprietăți mult
îmbunătățite.

– scule de deformare plastica la cald
( perforare la cald)

W 3242 (EMo5C o5);
C= 0,92%; Cr= 4,1%; Mo= 5%; V= 1,9%; W= 6,4%; Co= 4,8% ; Oțel rapid pentru scule la cald. Datorită
conținutului de 5% Co este foarte bun pentru scule de
aṣchiere cu viteză mare ca: laminoare de filetare,
filiere, bro ṣe, burghie, foarfece, cuțite profi late, dar ṣi
pentru anumite aplicații ce vizeaza deformarea
plastică la cald.
3.3. INSTALAȚII ȘI UTILAJE DE TRATAMENT TERMIC ȘI TERMOCHIMIC

Fig 3.1. Cuptor camera de tratament termic Fig. 3.2. Instalație de călire criogenică
la presiuni scăzute tip Schmetz IU 225

17

Fig. 3.3. Cuptoare electrice utilizate Fig. 3.4. Cuptor nitrurare (nitrocarburare) utilizat la
la operațiile de revenire pa rtea experimentala IVA tip RH 966 Rv/g

Fig. 3.6. Instalația de tratament de suprafață – acoperire cu straturi dure(PVD)
BAI 1200 [109]

i

Fig 3.5. Instalație de nitrurare în plasmă 60 kW DC ∅ 600

18 3.4. ECHIPAMENTE DE TESTARE ȘI CONTROL

Fig 3.6. Schema de principiu a ciocanului Charpy Fig. 3.8. Spectrometru mobil tip Belec utilizat
la partea experimental pentru determinarea
compoziției chimice a oțelurilor
tip Mobilspektrometer

Fig.3.11. Microscop optic Olympus Fig. 3.16.Ma ṣina pentru încercarea F ig. 3.17. Ma ṣina de măsurare
la uzare tip MM −W1A utilizată la controlul deformațiilor
3D –Zett –Mess

CAPITOLUL 4
STUDII ȘI CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND INFLUEN ȚA UNOR
TRATAMENTE TERMICE FINALE ASUPRA P ROPRIETĂ ȚILOR DE EXPLOATARE
SPECIFICE SCULELOR DE DEFORMARE PLASTICA

4.1. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND REDUCEREA DEFORMAȚIILOR
SCULELOR DE DEFORMARE PLASTICA

Analiza lucrărilor de specialitate din domeniul tratamentelor termice ap licate oțelurilor de scule pentru
deformare plastică relevă faptul că, până în prezent, nu există o abordare sistematică a problemelor
referitoare la cauzele deformațiilor sculelor de deformare plastica în timpul procesului de fabricație. Aceste
cauze s- au căutat întotdeauna în procesul de tratament termic care are o influență doar parțială asupra
comportării materialului la deformare în timpul încălzirii sau în faza de călire. Trebuie să se înțeleagă clar că deformațiile componentelor sunt cauzate de lanț ul total de prelucrare al materialului. Aceste probleme apar
datorită tratamentului termic primar, continuă cu prelucrarea materialului în stare recoaptă cu scopul de a
aduce materialul într -o formă definită, are anumite efecte în timpul tratamentului ter mic final ṣi în final
depinde de prelucrarea finală prin rectificare sau frezare.

4.1.1. Cercetări experimentale pe epruvete de tip French

Cercetările experimentale realizate cu scopul obținerii unor deformații minime prin aplicarea unor
tratamente termice finale s- au realizat la firmele HÄRTHA TRATAMENTE TERMICE din Sibiu ( unde s –
au realizat tratamentele termice la presiuni scăzute) ṣi la firma SC SCULĂRIA SRL di n Cug ir, (und e s -a
realizat călirea în ulei). Prima etapă a cuprins tratamente term ice finale aplicate pe epruvete tip „ C ”
prelucrate din două oțeluri diferite pentru deformare plastică la cald W 1.2344 (EN ISO 4957), respectiv la
rece W 1.2379 (EN ISO 4957) . În a doua etapă tratamentele termice finale s -au executat direct pe scule
fabricate din acelea ṣi oțeluri, cu una sau două dimensiuni mult mai mari decât cealaltă (L, l >>H, sau L >>
l,H),

19 W 1.2344 (X 40 CrMoV 5-1)
Trat. termic final: Calire 1020 0C + 2 rev.
500 0C6.6006.8007.0007.200
0 1 2 3 4 5 6Cota epruveta [mm] azot 3,5 bar
inainte de t.t.
ulei 80 grd. C
W 1.2379 (X 155 CrMoV 12-1)
Trat. termic final:Calire 1080 0C + 2 rev. 510
0C6.0006.2006.4006.600
0 1 2 3 4 5 6Cota epruveta [mm]azot 3,5 bar
inainte de t.t.
ulei 80 grd. C

Fig. 4.3. Epruvetă potcoavă tip French Fig. 4.4. Cartografierea epruvetelor potcoavă
tip French pentru studiul deformatiilor

Fig. 4.5. Valori deformații ale epruvetelor French

4.1.2. Cercetări experimentale executate pe scule de deformare plastică la rece

Fig. 4.7. Șarjarea pieselor pe dispozitive din oțel refractar pentru varianta A

Plăcile au fost supuse variantelor de tratament termic, conform fig. 4.8 ṣi 4.9.
Duritatea reprezintă o caracteristică ce ne dă indicații imediate, dar nu cele mai complete asupra reu ṣitei unui
tratament termic . Deformațiile au fost măsurate atât înainte cât ṣi după tratamentul termic, la beneficiar, cu
ajutorul unui aparat 3- D tip Zett – Mess.

20 Fig.4.8. Varianta A de tratament termic final aplicată pentr u PT 1 si PT 2

Fig . 4.9. Varianta B de tratament termic final aplicată pentru PT 3 T[0 C ]

1030

820

520

timp[min]
60 min 10 min
500 0C / 3h
500 0C / 3h

timp[h]
T[ 0 C ]

Recoacere de
detensionare Răcire lent ă cu 4 0 0C / h
500 0C 800 0C

1020 0C
6250C / 2,5 h

4000C – aer
aer
aer
c s
70 0C/ 30 min
răcire N 2
4 bar
1500 rot/min

10 min 10 min
T [0C]
încălzire în vid la p = 5· 10-2 Pa

încălzire în azot recirculat la p=1,5 bar

T[0C]

1020

800

500

timp[min]
90 min racire N 2
p =4 bar
v = 3000 rot/min
10 min .

500 0C / 3h
500 0C / 3h
timp[h]
c s

aer
aer 70 0 C / 30 min

50 min 50 min

încălzire în vid la p = 5· 10-2 Pa

încălzire în azot recirculat la p=1,5 bar

21 Fig. 4.15.Valori deformatii (C1=1; C2=2; C3=3 ) 0.1200.3200.5200.7200.9201.120
0 1 2 3 4S0, Sf [mm]Varianta C
inainte de t.t.
Fig 4.16. Valori deformatii – (D1=1; D2=2; D3=3
)0.1200.3200.5200.7200.9201.120
0 1 2 3 4S0, Sf [mm]inainte de t.t.
Varianta D4.1.3. Cercetări experimentale la presiuni scăzute executate pe cuțite de debitare

Material: W 1.2080 (205 Cr 115 ) (C 120) (EN ISO 4957); Duritatea cerută: 52 – 55 HRC
Varianta C de tratament termic final aplicat:
Călire la presiuni scazute (980 0C / p = 4 bar/ în azot / v agitator = 3000 rot/min.
+ revenire la 500 0C / 2h)
Rezultate obținute : 65 – 66 HRC (după călire) ; 53 – 55 HRC (după revenire ).
Varianta D de tratament termic final aplicat:
Recoacere de detensionare 630 0C/ 2h;
Călire la presiuni scazute (980 0C / p =4 bar /în azot / v agitator = 3000 rot/min, + re venire la 500 0C / 2h ;
Rezultate obținute : 65 – 66 HRC (după călire) ; 53 – 55 HRC (după revenire ).

Fig 4.14. Șarjarea cuțitelor de ghilotină pe dispozitivele din otel refractar

Microstructuri obținute pe epruve tele tip „ French”

Fig 4.18. – Microstructură a oțelului Fig.4. 19. – Microstructură a otelului
W 1.2379( X 155 CrVMo 12 – 1) – stare de livrare W 1.2379( X 1 55 CrVMo 12 -1)
Atac soluție (HNO 3+HCl, 1:3), 200 :1 dupa Călire în vid(1030 0C) si 2 x rev. 500 0C
Atac soluție (HNO 3+HCl, 1:3), 200 :1
4.1.4. Concluzii

Cercetările efectuate evidențiază faptul că prin aplicarea unei tehnologii de tratament termic la presiuni
scăzute, adecvate scopului propus se pot mic ṣora într -o anumită măsură deformațiile în urma tratam entului
termic final aplicat sculelor de deformare plastica. Din cercetările realizate se poate deduce că un cumul de cauze (inevitabile) existente pe parcursul întregului lanț de prelucrare (deformare plastică – tratament termic
primar – prelucrare mecani că – tratament termic
final – prelucrare la tare) este responsabil pentru apariția
deformațiilor care în urma aplicării tratamentului termic final au valorile cele mai mari.

22 În cazul cercetărilor executate pe epruvete de tip French se constată că valorile deformațiilor scad, pe
măsură ce temperatura de călire este mai mică datorită scăderii nivelului contracțiilor ce au loc la răcire.
Totu ṣi nu se poate face o similitudine între epruvetele foarte subțiri ṣi piese de tipul matrițelor foarte masive
deoarece în primul caz diferența de temperatură dintre suprafață ṣi miez este foarte mică ṣi deci tensiunile de
natură structurală predomină în detrimentul tensiunilor de natură termică care sunt neglijabile.
Scopul acestor cercetări pe epruvete d e tip French, a fost de a găsi acele zone din spațiul util al
cuptorului unde se obțin cele mai mici deformații, în vederea a ṣezării ulterioare a sculelor ṣi pieselor
complexe predispuse la obținerea unor deformații mari.
Timpii foarte scurț i de preâncălzire aplicați în cazul sculelor de deformare plastică la rece varianta A
(fig 4.8.), conduc la mărirea diferenței de temperatură între suprafața sculei ṣi miez. Astfel, tensiunile de
natură termică, la încălzirea pieselor spre palierul de aust eni tizare sunt mai mari în varianta A față de B. În
mod analog la răcirea în azot, în cazul variantei B (fig. 4.9.), viteza de răcire mai încetinită , comparativ cu
răcirea mai rapidă de la varianta A, conduce la separarea tensiunilor termice de cele structurale si reducerea
la maximum a acestora din urmă. Superioritatea variantei B de tratament termic final față de varianta A se
datorează urmatoarelor măsuri:
► aplicarea unei recoaceri de detensionare înainte de t.t. final, cu rolul de a reduce tensiunile
rezultate în urma procesului de prelucrare;
► realizarea de paliere de preîncălzire suficiente ca timp pentru egalizarea temperaturii pe
secțiunea piesei;
► aplicarea unei raciri mai lente la operația de calire in cazul variantei B comparativ cu v arianta
A; Avantajele aplicării variantei B la sculele de deformare plastică:
1. Micṣorarea prețului de cost al produsului finit prin micṣorarea adaosului de rectificare;
2. Reducerea consumului de produse abrazive , la producător;
3. Reducerea consumului de energie electrică la prestatorul de servicii de tratament termic, datorita
folosirii palierelor de egalizare rapidă ṣi a vitezei minime de răcire permise de cuptorul de tratament
termic la presiuni scăzute;
Căile de realizare practică a mic ṣorării deformațiilor de răcire în urma modificării
raportului dintre tensiunile termice ṣi cele structurale prin modificarea vitezei de răcire în
intervalul transformării martensitice sunt următoarele:
► folosirea la călire a unor medii de răcire a caror ca pacitate de răcire în diferite intervale de
temperatură să asigure o răcire cât mai apropiată de curba ideală de răcire la călire;
► adoptarea unor scheme tehnologice de răcire cu ajutorul cărora să se realizeze pe cât posibil o
uniformizare a te mperaturii în secțiunea piesei înaintea transformării martensitice.
► răcirea „ ideală ” la călire în cazul oțelurilor înalt aliate, autocălibile se consideră cu viteză mare
în intervalul de temperaturi între 700 ÷ 400 °C, pentru evitarea descompunerii austenitei
subrăcite în domeniul perlitic sau bainitic ṣi răcirea cu viteză mică în intervalul transformării
martensitice pentru a se asigura separarea tensiunilor termice de cele structurale ṣi reducerea la
maximum a acestora din urm ă.
De asemenea efectele acestor tensiuni pot fi reduse prin :
► proiectare simplă ṣi simetrică;
► utilizarea unor materiale refractare compresibile sub formă de vată refractară (izolator termic)
care se mulează pe zonele subțiri;
Pentru mic ṣorare a vitezei de încălzire, respectiv pentru mic ṣorarea vitezei de răcire se protejează
zonele subțiri cu materiale izolatoare refractare compresibile sub de vată refractară (izolator termic)
si piese cilindrice care preiau „ caldura”, respectiv frânează răcir ea, având în vedere că oțelurile
utilizate la călirea în vid sunt „ autocălibile”(fig.4.19).

Fig 4.20. Șarjarea ṣi pregătirea pieselor cu configurație complexă pe dispozitivele din oțel
refractar

23 ► eliminarea tensiunilor de la prelucrare prin recoacere de detensionare;
► realizarea a cel putin 2 preîncălziri astfel încât la fiecare palier să se producă egalizarea
temperaturii pe secțiunea pieselor.
► realizarea călirii în azot de la temperaturi cât mai mici posibile pentru mic ṣorarea nivelului
contracțiilor pe parcursul răcirii;
► călirea sculelor cât mai lent posibil.
De asemenea se va pune o importanță deosebită pe operațiile secundare ale tratamentului
termic final:
► controlul periodic al liniarității reazemelor de sprijin pe care este a ṣezat platoul de bază;
► controlul prealabil înainte de fiecare ṣarjă al liniarității platoului de ṣarjare , întoarcerea
acestuia ori de câte ori este nevoie precum ṣi rectificarea acestuia dacă este necesar;
► utilizarea pieselor mai mici care compun ṣarja respectivă pentru compensarea „lipsei de
material” din zonele mai subțiri ale sculelor ; aceste compensări se vor executa numai pentru
oțeluri înalt aliate autocălibile;
utilizarea pie selor mai mici care compun ṣarja respectivă pentru compensarea „lipsei de
material” din zonele mai subțiri ale sculelor; aceste compensări se vor executa numai pentru
oțeluri înal t aliate autocălibile (fig. 4.21.). Datorită călibilității foarte ridica te a acestor oțeluri în
zonele de contact dintre piese, după călire valorile de duritate sunt identice cu cele obținute în
zonele libere care sunt în contact direct cu agentul de răcire (azot recirculat la o presiune de 4
bar).

Fig. 4.21. Mod de ṣarjare pentru scule cu diferențe mari de secțiune

► utilizarea unor grătare confecționate din grafit pentru aṣezarea pieselor foarte subțiri.
► ecranarea pieselor susceptibile la deformare (aṣezate în cen trul ṣarjei) cu piesele mai masive,
ce se a ṣează pe marginile platoului de ba ză din oțel refractar (fig. 4.22.)

Fig. 4.22. Mod de ṣarjare pentru piese cu L,l, >>H, în centrul ṣarjei

24 4.2. REDUCEREA CANTITĂ ȚII DE AUSTENITĂ REZIDUALĂ PRIN APLIC AREA
TRATAMENTELOR CRIOGENICE

4.2.1. Încercări experimentale de variante de tratament termic final
Cercetările s- au facut pe epruvete de forma cilindrică ṣi epruvete standardizate cu crestătură, prelucrate
prin strunjire ṣi frezare din oțelul W 1.2 379 (EN ISO 4957) ṣi din oțelul W 1.2767(EN ISO 4957)
(oțeluri utilizate pentru scule de deformare plastică la rece).

Fig. 4.20. Varianta E de tratament termic (W 1.2379) (EN ISO 4957) – pentru epruveta nr 5.

Fig. 4.21. Varianta F de tratament termic – oțel W 1.2379 (EN ISO 4957) – pentru epruveta nr 6. T[0C ]

1040

920

720

420

timp[min] 55 min. 10 min
5000C / 2 h
500 0C / 2h
4900C / 2 h

Rev. II
Rev. III 400 0C
700 0C 900 0C
1020 0C

Rev. I aer aer aer 10 min.
10 min
10 min răcire N 2
p = 4 bar
vagit. = 1500
rot/min .

70 0C/ 30 min.

c s
încălzire în vid la p = 5· 10-2 Pa

încălzire în azot recirculat la p=1,5 bar

T[0C ]

1040

920

720

420

55 min. 10 min
500 0C / 2h

Rev. I 400 0C
700 0C 900 0C
1020 0C

– 75 0C / 2h aer 10 min.
10 min
10 min răcire N 2
p = 4 bar
vagit. = 1500
rot/min .

70 0C/ 30 min.

timp[h]

T[0C ]

c s
timp[h]

25
Fig. 4.22. Varianta G de tratament termic W 1.2767 (EN ISO 4957) – pentru epruveta nr. 4.

Fig. 4.23. Varianta H de tratament termic (W 1.2767) (EN ISO 4957) – pentru epruveta nr. 3
4.2.2. Rezultate obținute ṣi discuții

Rezultatele obținute pe epruvete fabricate din W 1.2379 ( X 155 Cr MoV 12- 1 )
(EN ISO 4957) sunt sinteti zate în tabelul 4.6.

T[0C ]

880

720

420

40min. 10 min
400 0C
700 0C 860 0C

240 0C / 2h
aer 10 min
10 min răcire N 2
p = 4 bar
vagit. = 1500
rot/min .
70 0C/ 30 min.

timp[h]

T[0C ]

c s
timp[h]
– 75 0C / 2h

T[0C ]

880

720

420

40min. 10 min
400 0C
700 0C 860 0C

240 0C / 2h
aer 10 min
10 min răcire N 2
p = 4 bar
vagit. = 1500
rot/min .
70 0C/ 30 min.

timp[h]

T[0C ]

c s
timp[h] încălzire în vid la p = 5· 10-2 Pa

încălzire în azot recirculat la p=1,5 bar

26
Tabelul 4.6.

Epruv.
Nr. Tratament termic Analiza de laborator

Călire în
vid
[TA =10200C]

T.T .
criogenic
[-75 0C] Revenire
[ 0C ] Control
duritate
[HRC] Micros
copie
optică Încer-
carea
de
reziliență
KCU Determi -nare
% austenită
reziduală
0 * – – – – x – –
1 x – – 63,2 – 63,5 x – 20 -25 %
2. x x – 64,3 – 64,7 x – < 15 %
3. x 1rev. x 525 59,1 – 59,7 x – 20 – 25 %
5. x 3reveniri
500/500/
490 58,0 – 59,1 x – < 20 %
6. x x 1rev. x 525 59,2 – 60,0 x – < 15 %
7.**
Probe
KCU x – 3reveniri
500/500/
490 58,1 – 59,3 – X –
8.**
Probe
KCU x x 1rev. x 500 59,2 –
60,1 – X –
Nota: 0 * – oțel W 1.2379(EN ISO 4957) în stare recoaptă;
7 **(6 buc. ); 8**(6 buc.) – Epruvete pentru încercarea de reziliență.
Rezultatele obținute pe epruvete fabricate din W 1.2767(EN ISO 4957) (EN ISO 4957) sunt
sintetizate în tabelul 4 .8.
Tabelul 4.8.

Epruv.
Nr. Tratament termic Analiza de laborator
Călire
în vid
[TA =8600C]
T.T .
criogenic
-75 0C
Revenire
[ 0C ] Control
duritate
[HRC] Micro –
scopie optica Determinare %
Austenita
reziduala
9 * – – – – x –
10 x 53,3 – 54,1 x 5 – 10 %
11. x x – 53,7 – 54,9 x < 5 %
12. x x 1rev. x 240 49,1 – 49,7 x < 5 %
13. x – 1rev. x 240 48,9 – 49,4 x < 5 %
1) 9 * – oțel W 1.2767(EN ISO 4957) în stare recoaptă;

Rezultatele tratamentelor termice finale aplicate au fost evaluate prin microscopie optică ṣi
încercari de duritate Rockwell (valori minime ṣi maxime din trei încercari) la o sarcină de 150 kg , cu distanța între 2 amprente > 2 mm. Rezistența la încovoiere prin ṣoc s -a executat cu un ciocan Charpy la o sarcină de 30 kgf
pentru un numar de 12 probe astfel :
6 epruvete cu crestătură au fost tratate conform variantei F de
tratament termic: Călire în vid (1020 0C) + Tratament criogenic( – 750C) + Revenire la 500 0C, iar
celelalte 6 epruvete au fost tratate conform variantei E de tratament termic : Călire în vid(1020 0C)
+ 3 x revenire (500/500/490). Rezultatele obținute sunt conform tabelului de mai jos:

27 Fig 4.24. Comparatie valori rezilienta (KCU) 3.03.54.04.55.05.5
0 1 2 3 4 5 6 7KCU[J/cm2]
Varianta E – faraT.T. criogenic
Varianta F – cu T.T. criogenic Tabelul 4.7.
Epruveta
Nr. Varianta F Epruveta
Nr. Varianta E
Călire în vid (1020 0C) +
Tratament criogenic( – 750C)
+ Revenire 5000C. Călire în vid(1020 0C) +
3x 1Revenire (500/500/490 0C)
KCU [ J / cm 2] KCU [ J / cm 2]
7.1. 4,15 8.1. 5,01
7.2. 4,10 8.2. 4,91
7.3. 4,64 8.3. 4,85
7.4. 4,42 8.4. 4,80
7.5. 3,23 8.5. 4,47
7.6. 4,53 8.6. 4,96
MA 1 4,19 MA 2 4,83

Epruveta nr. →

Microstructuri obținute
În figura 4.24. a) ṣi b) sunt prezentate micro structurile oțelurilor W 1.2379(EN ISO 4957) ṣi W 1.2767
(EN ISO 4957), în stare inițială, recoaptă, înainte de aplicarea tratamentului termic final. Oțelul W 1.2379 (EN
ISO 4957),prezintă în stare de livrare o structură perlitică globulară cu cementită s ecundară în rețea. Oțelul W
1.2767(EN ISO 4957), prezintă în stare de livrare o structură formată din ferită , perlită si carburi primare.

Epruveta „0” – W 1.2379( X 155 CrVMo 12 – 1) Epruveta „9” – W 1.2767( X 45 Ni CrMo 4)
– stare de livrare : material recopt – stare de livrare : material recopt
Atac soluție (HNO 3+HCl, 1:3), 200 :1 Atac soluție (HNO 3+HCl, 1:3), 200 :1
Fig 4.25. – Microstructuri ale oțelurilor de def ormare plastică în stare de livrare

28

Fig 4.26. – Epruveta „2” – Microstructură a Fig 4.27. – Epruveta „6” – Microstructură a
oțelului W 1.2379( X 155 CrVMo 12 – 1) după oțelului W 1.2379( X 155 CrVMo 12 – 1) după
Călire în vid(1020 0C) ṣi Călire în vid(1020 0C),
Tratament criogenic ( – 75 0C ) Tratament criogenic ( – 75 0C ) ṣi
Atac soluție (HNO 3+HCl, 1:3), 200 :1 1x revenire 525 0C
Atac soluție (HNO 3+HCl, 1:3), 200 :1

Fig 4.28. – Epruveta „3” – Microstructură Fig 4.29. – Epruveta „5” – Microstructură
a oțelului W 1.2379( X 155 CrVMo 12 – 1) a oțelului W 1.2379( X 155 CrVMo 12 – 1)
după Călire în vid(1020 0C), după Călire în vid(1020 0C),
ṣi 1x revenir e 500 0C ṣi 3x reveniri : 500 / 500 / 490 0C
Atac soluție (HNO 3+HCl, 1:3), 200 :1 Atac soluție (HNO 3+HCl, 1:3), 200 :1

Fig 4.30. – Epruveta „10” – Micros tructură a Fig 4.31. – Epruveta „11” – Microstructură
oțelului W 1.2767( X 45 Ni CrMo 4) a oțelului W 1.2767( X 45 Ni CrMo 4)
după Călire în vid (860 0C), după Călire în vid (860 0C),
Atac soluție (HNO 3+HCl, 1:3), 500 :1 ṣi Tratament criogenic ( – 75 0C )

Fig 4.32. – Epruveta „12” – Microstru ctură a Fig 4.33. – Epruveta „13” – Microstructură a
oțelului W 1.2767( X 45 Ni CrMo 4) după oțelului W 1.2767( X 45 Ni CrMo 4) după
Călire în vid (860 0C), Tratament criogenic Călire în vid (860 0C), si o rev. la 240 0C
( – 75 0C ) ṣi o revenire la 240 0C Atac soluție (HNO 3+HCl, 1:3), 500 :1
Atac soluție (HNO 3+HCl, 1:3), 500 :1

29
4.2.3. Concluzii

► Cercetările micrografice evidențiază aspectul foarte fin al distribuției carburilor în masa de bază prin
repartiția uniformă a carburilor, cre ṣterea numărului de carburi cu dimensiuni mici, toate acestea obținute
prin aplicarea tratamentului termic criogenic sub forma variantei de tratament termic B (calire in vid +
tratament termic criogeni c +1 revenire).
► Superioritatea variantei de tratament termic care conține călire în vid, tratament termic criogenic ṣi o
revenire, rezidă din creṣteri ale caracteristicilor fizico mecanice, cu efecte directe asupra tenacității oțelului
W 1.2379 datorate cre ṣterii cantității de martensită, bogată în elemente de aliere, în dauna austenitei
reziduale (fig. 4.27).
► Aplicarea tratamentelor termice criogenice pe fluxul de tratament termic final conduce la eliminarea
cel puțin a unei operații de revenire din totalul de 2 până la 4 reveniri executate în mod curent, cu efecte
pozitive asupra reducerii timpului total de tratament termic final ṣi al costurilor de producție.

CAPITOLUL 5
STUDII ȘI CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND APLICAREA UNOR
TRATAMENTE TERMOCHIMICE ASUPRA OȚELURILOR ȘI SCULELOR DE DEFORMARE PLASTICĂ

5.1.1. Managementul ṣarjelor la nitrurarea / nitrocarburarea multiplă

Fiecare grup de piese este însoțit de o probă sau piesă martor care se sacrifică pentru laborator cu scopul
de a se determina grosimea de strat alb ṣi grosimea de strat nitrurat.Această probă se va aṣeza într -o poziție
favorabilă astfel încât să poata fi dusă la laborator dupa prima sau a doua, a treia operație de nitrurare/nitrocarburare. În tabelul care însoțe ṣte ṣarja respectivă se bifează fiecare simplă, dublă, triplă (sau
mai multe) ṣarjare a grupului de piese. Numărul de ordine din tabel corespunde cu numărul unic al mărcii
unice care însoțe ṣte grupul de piese al fiecărui client de -a lungul întregului proce s de nitrurare sau
nitrocarburare multiplă. Semnificativă este figura de mai jos:
Piesele care necesită grosimi mari de strat vor fi a ṣezate la baza platoului pentru a se evita deṣarjarea ṣi
ṣarjarea repetată a pieselor.

După aplicarea primului tratament termochimic(nitrurare / nitrocarburare) se constată că numai rândul
superior se poate deșarja, piesele fiind finalizate din punct de vedere al tratamentului termochimic aplicat. C ; W1.2311; 0,24 mm ↓ A ; W1.2842; 0,27 mm ↓ B ; W1.2379; 0,08 mm ↓** D ; W1.2343 ; 0,1 1 mm →*
Fig. 5.1. – Modul de a ṣezare al pieselo r la operațiile de
nitrurare/nitrocarburare multiplă
→* – grup de piese care se de ṣarjează dupa I -a nitrurare
/ nitrocarburare;
↓** – grup de piese care rămâne pe dis pozitiv pentru a
II-a nitrurare / nitrocarburare;

Grătar oțel
refractar

30 Celelalte piese rămân pe loc si în plus pe rândul rămas liber se așează un nou rând de piese la care se doreste
obtinerea unei grosimi mici de strat < 0,10 mm. Se aplică o nouă operație de nitrurare. Prin măsurarea
grosimii de strat a probelor martor se va constata că dupa cea de- a doua nitrurare piesele de pe primul rând
de deasupra și cele de pe rândul al doilea de sus sunt finalizate. Spațiul rămas liber se ocupă din nou cu piese. Se poate constata că după 3, 4 sau mai multe nitrurări successive se pot obține grosimi de până la 0,8 mm și bineînțeles toate piesele de deasupra au straturi mai mici și sunt și ele finalizate. Toate piesele de pe
dispozitivul de așezare a pieselor sunt deșarjate și ciclul se poate relua de la început.

5.1.2. Influența temperaturii asupra caracteristicil or suprafețelor și a miezului la diferite
oțeluri de deformare plastică la nitrurarea, respectiv nitrocarburarea multiplă

Cercetările experimentale expuse în continuare au venit ca urmare a posibilității apariției fragilității la
revenire datorită faptului că nitrurarea, respectiv nitrocarburarea ca procese executate la temperaturi
subcritice sunt pentru miezul pieselor de fapt, procese de durificare secundară în care după prima sau a doua sau a cincea nitrurare / nitrocarburare se continuă transformările care la aceste oțeluri se continuau pe
parcursul a 2 până la 4 operațiin revenire.
010020030040050060070080090010001100
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,70,8
0,9
1
Nht / NCht (mm)HV052343(1xN)
2343(2xN)
2343(3xN)
2343(4xN)
2343(5xN)

– ș– 3 x NC; – ▲– 5 x NC
Fig.5.2.Variatia microduritatilor probelor dupa nitrurări, respectiv nitrocarburări multiple la oțelul X
38CrMoV 5- 1(W 1.2343)( EN ISO 4957). NC – nitrocarburare; N – nitrurare.

5.1.3. Microstructuri ale epruvetelor după nitrurare multiplă

Fig. 5.4. Microstructură miez – epruveta 7 -1N Fig 5.5.Microstructură strat nitrurat – epruveta epruveta
7-1N după 1 -a nitrurare – W 1.2379 7- 1N – după 1-a nitrurare – W 1.2379
Atac soluție (HNO 3+HCl, 1:3), 1000:1 Atac soluție (HNO 3+HCl, 1:3), 1000:1

31

Fig. 5.6. Microstructură miez – epruveta 7 -2N Fig 5.7.Microstructură strat nitrurat epruveta
după a 2- a nitrurare – W 1.2379 7- 2N după a 2- a nitrurare – W 1.2379
Atac solutie (HNO 3+HCl, 1:3), 1000 : 1 Atac solutie (HNO 3+HCl, 1:3), 1000 :1

5.1.4. Concluzii

În urma analizei v ariației microdurităților de la suprafața către miez ṣi a microstructurilor oțelurilor de
deformare plastică supuse nitrurării, respectiv nitrocarburării multiple se disting urmatoarele concluzii:
► nitrurarea multipla, este limitată la maxim 2,3 nit rurări, deoarece există riscul apariției fisurilor în
stratul nitrurat.
► în cazul oțelurilor înalt aliate pentru scule se recomandă straturi de maxim 0,3 mm. Peste această
grosime de strat costurile nu se justifică datorită mic ṣorării vitezei de dif uzie pe măsură ce se aplică procese
repetate de nitrurare, respectiv de nitrocarburare.
Rezultatele obținute recomandă nitrocarburarea multiplă în detrimentul nitrurării multiple în gaz
deoarece:
► rezultatele sunt aproximativ egale pentru duri tatea la suprafată ;
► duritatea în miez scade aproape nesemnificativ în cazul nitrocarburării multiple(3- 4 unități HV),
comparativ cu nitrurarea multiplă (~ 40 unități HV );
► timpii mai scurți de proces recomandă nitrocarburarea în detrimentul nitrură rii pentru o
aceea ṣi grosime de strat , datorită costurilor.

5.2. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND CREȘTEREA DURABILITĂȚII
SCULELOR DE PERFORARE LA CALD PRIN APLICAREA
TRATAMENTELOR TERMOCHIMICE

5.2.2. Rezultate obținute ṣi discuții

Cercetările s- au efectuat atât pe probe cu secțiune pătrată cât ṣi direct pe scule (poansoane) de deformare
plastică la cald utilizate pentru operația de perforare la cald a foilor de arc utilizate în industria auto. În
cadrul unei lini i complet automatizate, semifabricatele din oțel de arc sunt în prealabil debitate la lungime.
Cu ajutorul unei instalații automatizate, cu bandă, semifabricatele cu o grosime de 37 mm se încălzesc local
numai în zona unde se realizează perforarea.

Fig.5.23.Poanson perforare semifabricate tip foi de arc

32

Fig. 5.24. Varianta de tratament termic aplicată anterior nitrurării în plasmă / nitrocarburării
Fig.5.27. Variația microduritații la oțelurile W1.2343 si W1.2379, nitrurate în plasmă la 520 0C.

Fig. 5.28. Variația m icroduritătii la oțelurile 1.2343 si 1.2379, nitrocarburate la 540 0C.
T[0C ]

1040

920

720

420

timp[min] 55 min. 10 min
5500C / 2 h
550 0C / 2h

Rev. II 400 0C
700 0C 900 0C
1020 0C

Rev. I aer aer 10 min.
10 min
10 min răcire N 2
p = 4 bar
vagit. = 1500
rot/min .

70 0C/ 30 min.

c s
încălzire în vid la p = 5 · 10-2 Pa

încălzire în azot recirculat la p=1,5 bar

12821281
1138
1049
870
749722 701 720675645602575 552 55112531250 1265 1267
1099
825 801775
699 679 665 655 649 648
010020030040050060070080090010001100120013001400
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
mmHV0.1
1.2379
1.2343
479 486 507592712960
521596 574 586 5615926559971048
902
010020030040050060070080090010001100
0
0.1
0.20.30.4
0.5
0.60.70.8
0.9mmHV0.5
1.2379
1.2343

33 Duritatea obținută atât pe probe cât ṣi pe poansoane după călire ṣi cele 2 reveniri a fost de 53 -55 HRC
(oțel W 1.2343)(EN ISO 4957) ṣi 56 – 57 HRC (oțel W 1.2379) (EN ISO 4957).
0500100015002000semifabricate – foi de arc
perforate[buc.]
2343CV 2343CVNC 3243CV 2343CVNI
varianta aplicata

Microstructuri obținute

Fig.5.32. Strat 1.2343CVNI nitrurat ionic la Fig.5.33. Strat 1.2343CVNC nitrocarburat
520 0C , duritate suprafață 1281 HV 1 ; la 540 0C, duritate suprafață 1120 HV 1 500: 1 ;
500 : 1 strat alb 5 -10 microni,

Fig. 5.34. Miez 1.2379CVNI după nitrurare Fig.5.35 Mi ez 1.2379CVNC după,
ionică la 520 0C , 500:1 nitrocarburare la 540 0C, 500:1

Probele au fost atacate cu Nital 3%, 1 5 sec. pentru punerea în evidență a stratului de difuzie.
– proba din W 1.2343 ( □10x 60), nitrurată ionic prezintă un strat de difuzie uniform pe toate suprafața,
cu o adâncime de 0,12- 0,15 mm, fără precipitări vizibele de nitruri, respectiv cu pre cipitări foarte fine.
Stratul de combinație este subțire, sub 5 μm (discontinuitățile sunt cauzate înainte de toate de pregătirea
probei)
– proba din W 1.2379 ( □10x 40), nitrocarburată – stratul de difuzie nu se distinge pronunțat și este
subțire de 0,08- 0,1 mm. Se observă în zona superficială apariția de nitruri sub formă de "rădăcini". Stratul de
combinație nu se observă. Miezul este caracteristic oțelului, cu carburi precipitate, uniform repartizate în
matricea de martensită de revenire fină.

Legenda: █ poanson 2343 CV – Varianta 1: călit în vid +2 reveniri
█ poanson 2343CVNC – Varianta 2 : călit în vid +2 reveniri + nitrocarburare
█ poanson 3243 CV – Varianta 3 : otel rapid că lit in vid+ 3reveniri
█ poanson 2343 CVNI – Varianta 4 : călit în vid +2 reveniri + nitrurare ionică
Fig 5 .29. Grafic durabilitate poansoane la operația de perforare la cald

34 5.2.3. Concluzii

► Utilizarea descărcărilor în gaze rarefiate (descărcări luminescente) ce conțin azot la nitrurarea oțelurilor,
conduce pe de o parte la accelerarea procesului comparativ cu nitrurarea clasică și pe de altă parte, la
obținerea unor str aturi cu caracteristici superioare de duritate și tenacitate, rezistente la oboseală, presiune de
contact, uzare, etc.
► Sculele confectionate din otelul W 1.2343 (X38CrMoV5- 1 ) de prelucrare la cald î -ṣi îmbunătățesc
caracteristicile mecanice în urma ap licării tratamentului de nitrurare ionică.
► Durități mai mari s -au obținut la nitrurarea ionică datorită temperaturii mai scăzute ṣi duratei de nitrurare
mai scurte, comparativ cu nitrocarburarea.
► Nu s -au constatat defecte în structura straturilo r marginale.
► În urma testului de durabilitate, în urma nitrurării ionice a poansonului confecționat din oțelul W 1.2343 se constată că aceasta este de 1,6 ori mai mare decât în cazul poansonului confecționat din oțel rapid
(W 1.3243) călit si revenit în vid ṣi de 400 de ori mai mare decât în cazul oțelului W 1.2343 călit ṣi revenit în
vid.
► Rezistența mecanică de ansamblu a sculelor de deformare plastică la cald este dată ṣi de existența în
miezul sculelor a constituenților de tip martensitic si bainitic.
► Studiile si cercetările experimentale comparative, realizate direct pe scule, pe doua tipuri de oțeluri
(1.2343CV – călit ṣi revenit în vid, 1.2343CVNI călit, revenit în vid ṣi nitrurat ionic ṣi W 1.3243CV -oțel
rapid călit ṣi revenit în vid) arată că prin aplicarea unor tratamente termice neconvenționale combinate cu
tratamente termochimice, pot fi obținute modificări structurale importante în stratul superficial cu consecințe
directe asupra caracteristicilor fizico -mecanice care se îmbun ătățesc considerabil.
► Proprietatea unică a oțelurilor rapide ṣi anume „rezistența la roṣu” permite păstrarea duritații în miez (la
sfârṣitul testului) ṣi chiar pe partea frontală activă, la suprafata poansonului confectionat din W 1.3243, de
63-64 H RC, fata de cea a poansonului 1.2343CVNI, care in miez la partea activa a scazut de la 53 -55 HRC
la 51- 52 HRC, sub acțiunea factorului termic, care corespunde pentru acest oțel dacă i se aplică o revenire la
570 – 580
0C.
► Din punct de vedere al as pectelor economice :
– după nitrurare nu s -au constatat deformații ale sculelor, nemaifiind nevoie de operații suplimentare de
lepuire sau lustruire usoară.
– poansoanele de perforare confecționate din oțeluri rapide pot fi înlocuite cu oțeluri mai ieft ine (W 1.2343,
W 1.2344) la care se va aplica ulterior tratamentul termic de călire ṣi revenire (1 revenire) plus un tratament
termochimic de nitrurare ionică sau nitrocarburare.

CAPITOLUL 6
CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND INFLUENȚA UNOR TRATAMENTE TERMI CE MODERNE ASUPRA REZISTENȚEI LA UZARE ABRAZIVA A
OȚELURILOR DE SCULE PENTRU DEFORMARE PLASTICĂ

6.2. Rezultate experimentale ṣi discuții

Încercările la uzare, analiza metalografică ṣi tratamentul termochimic de oxinitrocarburare s -au realizat
la INTEC Bucure ṣti.
Tabelul 6.2.
Nr.
crt. Varianta
experimentată
Componenta mobilă
disc → W 1.2343
(X 38CrMoV 5 -1)
(EN ISO 4957) Componenta statica
ṣtift (W 1.3343) (EN ISO 4957)
Tratament termic la
presiuni scăzute Duritate
[HRC]
medie
1 A recopt Călire +
3 reveniri
I : 550 0C/1,5h;
II -a : 560 0C/1,5h;
III- a : 550 0C/1,5h;

64,2

2 B C + 1R
3 C C + 1R+ONC
4 D C + 1R+PVD
5 E C + 1R+ONC +PVD
6 F C + 1R +NC + PVD

35 Tabelul 6.3.
Nr.
crt. Varianta
experimentată
Component a mobilă
disc → W 1.2379
(X155CrVMo 12- 1)
(EN ISO 4957)
Componenta statica
ṣtift (W 1.3343)
Tratament termic la
presiuni scăzute Duritate
[HRC]
medie
7 G recopt Călire +
3 reveniri
I : 550 0C/1,5h;
II -a : 560 0C/1,5h;
III- a : 550 0C/1,5h;

64,2

8 H C + 1R
9 I C + 1R+ONC
10 J C + 1R+PVD
11 K C + 1R+ONC +PVD
în care : Călire + 3reveniri – Tratament termic clasic realizat la presiuni scăzute;
C + 1R – Tratament termic clasic realizat la presiuni scăzute conform fig.6.6.;
C + 1R + ONC – T.t.clasic + Oxinitrocarburare (fig 6.7.);
C + 1R + PVD – T.t.clasic + Tratament de suprafață – PVD (Ti N);
C + 1R+ONC +PVD – T.t.clasic + Oxinitrocarburare + Tratament de suprafață – PVD (TiAlN).
C + 1R+NC +PVD – T.t.clasic + Nitrocarburare + Tratament de suprafață – PVD (TiAlN).
Tratamentul termic clasic pentru discuri ( variantele B…F, respectiv H…K), pentru ambele materiale
(W 1.2343, W 1.2379) s -a executat tot la presiuni scăzute conform ciclogramei din fig. 6.6.

Fig. 6.6. Ciclograma tratamentului termic final executat la presiuni scăzute pentru epruvetele -disc
confecționate din W 1.2343(EN ISO 4957) ṣi W 1.2379(EN ISO 4957) T[0C]

1030

800

450

timp[ min. / h ]
580 0C/ 1,5h
c s

aer

60 0C /
15 min

4 min.
5 min.
racire N2
p = 3 bar
v agitator = 1500
rot/min
4 min.
încălzire în vid la p = 5· 10-2 Pa

încălzire în azot recirculat la p =1,5

36 Fig. 6.7. Diagrama tratamentului termochimic de oxinitrocarburare

Tabelul 6.4.- Etapele tratamentului termochimic de oxinitrocarburare
Etapa Timp[min] Gaze Debit [Nm3/ h]
1 → Purjare 15 N2 0,4 ± 0,1
2 → Încălzire – NH 3 0,4 ± 0,1
3 → Preoxidare 75 N2 0,3 ± 0,1
CO 2 0,6 ± 0,1
4 → Încălzire – NH 3 0,4 ± 0,1
5 → Nitrocarburare 360 NH 3 (0,4 -1,0) ± 0,1
Endogaz 0,25 ± 0,05
6 → Răcire 420 N2 0,4 ± 0,1
7 → Oxidare 510 N2 0,3 ± 0,1
CO 2 0,6 ± 0,1
Epruvetele – disc pentru nitrocarburare au fost tratate termochimic într -un cuptor vertical tip
VEMN 7 – 8×12 ( fabricat de firma UTTIS Industries SA Bucure ṣti), la firma SC Star Transmission SRL
Cugir. Ciclograma trata mentului termochimic de oxinitrocarburare este redată în fig. 6.8. ṣi parametri
procesului în tabelul 6.5.

T[0C]

600
560

500
470

400

300

200

100 timp[min] răcire în
aer

1 2 3 4 5 6 7 → Etapa

37 Fig. 6.8. Diagrama tratamentului termochimic de nitrocarburare
Tabelul 6.5.
Etapa Timp[min] Gaze Debit [ l/h ]
1 → Încălzire – N2 80
2 → Preoxidare 30 N2 / CO 2 80 / 25
3 → Încălzire – N2 2100
4→Încălzire( disoc. NH 3) – NH 3 650

5,6,7 → Nitrocarburare
210 N2 1100
NH 3 650
CO2 25
8 → Răcire în groapa de
răcire N2 2100
9 → Răcire în aer – – –
Pentru determinarea rezistenței la uzare s- a util izat ma ṣina pentru încercarea la uzare tip MM− W1A (foto-
cap. 3), la laboratoarele INTEC Bucuresti. La încercarea de uzare prin metoda
„ ṣtift / disc ”, (fig.6.9.) pentru toate variantele de lucru A … K s -au păstrat acelea ṣi condiții de lucru:
forța de apăsare – 50 N; viteza de rotatie – 200 rot/min; timp de încercare – 30min.

Fig.6.9. Schema de principiu la încercarea de uzare prin metoda „ ṣtift / disc ”

F = 50N
V= 200rot/min

T[0C]
600
570

500
470

400

300

350

200

100
timp[min]
1500C
răcire în aer

1 2 3 4 5 6 7 8 9 → Etapa Grad de disociere – 30%

38

Varianta E ( W 1.2343) (EN ISO 4957)
Călire în vid + 1 Revenire 580 0C/ 1,5h + oxinitrocarburare 560 0C/6 h +
PVD (Ti Al N)

După călirea în vid + 1 Revenire 580 0C / 1,5h a discurilor fabricate din oțelul
W 1.2343 ,duritatea s -a măsurat în trei puncte disti ncte , media acestora fiind de 53,4 HRC.
HV 0,050 kgf 1411 1311 811 705 686 668 668
Distanța*[mm] 0.020 0.060 0.102 0.140 0.180 0.220 miez
* Distanța de la margine până la fiecare amprentă
Fig. 6.10. Variația microdurității oțelului W 1.2343 în stratul oxinitrocarburat la 560 0C/ 6h

Varianta F (W 1.2343) (EN ISO 4957)
Călire în vid + 1 Revenire 580 0C/ 1,5h + nitrocarburare 570 0C/3,5h + PVD (Ti Al N)

HV 0,050 kgf 1220 1101 705 668 668
Distanța*[mm] 0.025 0.065 0.107 0.150 miez
* Distanța de la margine până la fiecare amprentă
Fig. 6.11. Variația microdurității oțelului W 1.2343 în stratul nitrocarburat la 570 0C / 3,5h
Adâncimea stratului oxinitrocarburat este de 0,107mm.

010020030040050060070080090010001100120013001400
0
0.01
0.02
0.03
0.040.050.060.07
0.08
0.09
0.1
0.11
0.12
0.13
0.140.15 mmHV 0.05W1.2343 nitrocarburat – var.F0100200300400500600700800900100011001200130014001500
0
0.01
0.020.03
0.04
0.050.060.070.080.09
0.1
0.110.120.130.140.150.160.170.18
0.19
0.2
0.21
0.22mmHV 0.05W1.2343 oxinitrocarburat –
var.E

39 Varianta I (W 1.2379)
Călire în vid + 1 Revenire 580 0C/ 1,5h + oxinitrocarburare 5600C/6 h

După călirea în vid + 1 Revenire 580 0C/ 1,5h a discurilor, duritatea s -a măsurat în trei puncte distincte ,
media acestora fiind de 52,3 HRC
HV 0,050 kgf 1220 1065 705 619 619
Distanța*[mm] 0.017 0.055 0.092 0.132 Miez
* Distanța de la margine până la fiecare amprentă
Fig.6.12. Variația microdurității oțelului W 1.2379 oxinitrocarburat la 560 0C/6h
Adancimea stratului oxinitrocarb urat este de 0,092mm.

Varianta K (W 1.2379)
Călire în vid + 1 Revenire 580 0C/ 1,5h + oxinitrocarburare 5600C/6 h + PVD (Ti Al N)

HV 0,050 kgf 1360 938 705 619 619
Distanța*[mm] 0.020 0.057 0.077 0.137 miez
* Distanța de la margine până la fiecar e amprentă
Fig.6.13. Variația microdurității oțelului W 1.2379 oxinitrocarburat la 560 0C / 6h
Adancimea stratului oxinitrocarburat este de 0,077mm.
010020030040050060070080090010001100120013001400
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0.11
0.12
0.13
0.140.15
mmHV 0.05W1.2379 oxinitrocarburat -var. K010020030040050060070080090010001100120013001400
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0.11
0.12
0.130.140.15mmHV0.1W1.2379 oxinitrocarburat – var.I

40 Aprecierea comportării probelor standard la procesul de uzare abrazivă s -a făcut prin metoda
gravimetrică. Astfel, a fost determinată uzura masică înainte de încercarea la uzare, la toate variantele de
tratamente termice moderne aplicate și după încercare cu ajutorul
relației: U A … K = m o – mu, (6.1)

în care: m o – masa epruvetei înainte de încercare, [g].
m u – masa epruvetei după încercare, [g].

Tabel 6.7.
Nr.
crt. Varianta
experimentată
Componenta mobilă
Disc → W 1.2343
(X 38CrMoV 5 -1)
(EN ISO 4957) mo
[g] mu,
[g] UA … F
[g]
1 A recopt 87,479 86,949 0,530
2 B C + 1R 88,247 88,237 0,010
3 C C + 1R+ONC 88,192 88,185 0,007
4 D C + 1 R+PVD 88,095 88,095 0
5 E C + 1R+ONC +PVD 88,134 88,129 0,005
6 F C + 1R +NC + PVD 88,202 88,202 0

0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.60pierdere de greutate[grame]
A B C D E F
varianta experimentataW 1.2343 (X 38 CrMoV 5 – 1 ) (EN ISO 4957)

Fig. 6.14. V ariația grafică a uzurii masice pentru diferite variante de tratament termic modern
aplicate oțelului de deformare plastică la cald W 1.2343 ( X 38CrMoV 5- 1) (EN ISO 4957)

41 Tabel 6.8.
Nr.
crt. Varianta
experimentată
Componenta mobilă
Disc → W 1.2379
(X155CrVMo 12- 1)
(EN ISO 4957) mo
[g] mu,
[g] UG … K
[g]
8 G recopt 86,270 85,916 0,354
9 H C + 1R 87,856 87,850 0,006
10 I C + 1R+ONC 87,854 87,851 0,003
11 J C + 1R+PVD 87,814 87,814 0
12 K C + 1R+ONC +PVD 87,791 87,791 0

Macro ṣi microstructuri obținute

Fig. 6.16. Macrouzură ṣi microstructura W 1.2343 (EN ISO 49 57) – recopt – Varianta A
Atac : Nital 2%. 200 : 1

Fig.6.17. Macrouzură ṣi microstructura W 1.2343(EN ISO 4957) (C+R) – Varianta B
Atac : Nital 2%. 200 : 1

Fig.6.18. Macrouzură ṣi microstructura W 1.2343(EN ISO 4957)(C+R+ONC) – Varianta C

42 Atac : Nital 2%. 200 : 1

Fig.6.19.Macrouzură ṣi microstructura W 1.2343(EN IS O 4957)(C+R+PVD) – Varianta D
Atac : Nital 2%. 200 : 1

Fig.6.20. Macrouzură ṣi microstructura W 1.2343 (C+R+ONC +PVD) – Varianta E
Atac : Nital 2%. 200 : 1

Fig.6.21. Macrouzură ṣi microstructura W 1.2343 (C+R+NC +PVD) – Varianta F
Atac : Nital 2%. 200 : 1

6.3. Concluzii

Probele au fost analizate metalograf ic cu ajutorul unui microscop optic OLYMPUS dotat cu cameră
digitală pentru captarea imaginii și software pentru analiza de imagine. Pentru epruvetele – disc ,
confecționate din oțelul înalt aliat W 1.2343(X 38 CrMoV 5- 1) s-au obținut următoarele structuri :
► Varianta A, oțel W 1. 2343 recopt – microstructura otelului 2343 recopt este constituită din carburi
globulizate fine într -o matrice feritică.
► Varianta B, W 1.2343 (C+1R) – microstructura este formată din martensită fină de revenire, mici
cantităț i de austenită reziduală ṣi carburi secundare fin dispersate, precipitate la operația de revenire.
► Varianta C, W 1.2343 (C+1R+ONC) – în miez microstructura este formată din martensită fină de
revenire, mici cantități de austenită reziduală ṣi carburi secundare fin dispersate, precipitate la prima
operație de revenire , precipitare care a continuat ṣi pe parcursul oxinitrocarburării , cu efect de a 2 -a
revenire pentru miez. În stratul oxinitrocarburat se poate observa stratul de oxid format la supraf ata probei
care are o grosime de 0,0025mm. Adâncimea stratului oxinitrocarburat determinată prin metoda
microdurității este de 0,140mm.

43 ► Varianta D, W 1.2343 ( C + 1R+PVD) – în miez se păstrează structura de la varianta B. Se poate observa
stratul depus prin PVD care are o grosime de 0,005mm.
► Varianta E, W 1.2343 (C+R+ONC +PVD) – În fotografia cu aspectul uzurii se poate observa o zona mai
stralucitoare . In acea zona stratul PVD a avut o aderenta scăzută si s- a desprins.
Pentru determinarea adâncimii stratului oxinitrocarburat s −a folosit metoda microdurității (adâncimea de
difuzie se consideră când microduritatea are 50 de unitati Vickers peste miez). Adâncimea stratului
oxinitrocarburat este de 0,145mm. Se poate observa stratul depus prin PV D care are o grosime de 0,002mm.
► Varianta F, W 1.2343 (C+R+NC +PVD) – Adâncimea stratului oxinitrocarburat este de 0,107mm. Se
poate observa stratul depus prin PVD care are o grosime de 0,010mm.
► Varianta G, W 1.2379 recopt – Microstructura care este constituită din carburi primare orientate in
siruri paralele cu directia de laminare, carburi secundare si ferită.
► Varianta H, W 1.2379 (C+R) – Microstructura este constituita din carburi primare orientate in siruri
paralele cu direcția de lamin are, carburi secundare, martensita de revenire ṣi austenită reziduală.
► Varianta I, W 1.2379 (C+R+ONC) – Microstructura care este constituita din carburi primare orientate
in siruri paralele cu direcția de laminare, carburi secundare si martensita de revenire, iar in strat se pot
observa nitruri de tip γ ̍.Adancimea stratului oxinitrocarburat este de 0,092mm.
► Varianta J , W 1.2379 (C+R+PVD) – Microstructura care este constituita din carburi primare orientate
in ṣiruri paralele cu direcția de la minare, carburi secundare si martensita de revenire. Stratul depus prin PVD
are grosimea de 0,010 mm
► Varianta K, W 1.2379 (C+R+ONC+PVD) – Microstructura care este constituita din carburi primare
orientate in siruri paralele cu directia de laminare, car buri secundare si martensita de revenire, iar in strat se
pot obsrva nitruri de tip γ,. Adancimea stratului oxinitrocarburat este de 0,077mm. Stratul depus prin PVD
are grosimea de 0,005mm.
► Rezultatele experimentale confirmă că epruvetele – disc trata te termic la presiuni scăzute , sau tratate
termochimic precum ṣi la cele obținute prin tratamente termice de suprafață au o rezistență la uzare net
superioară față de epruvetele în stare recoaptă. În cazul straturilor oxinitrocarburate ṣi nitrocarburate d atorită
porilor existenți în stratul de combinații se poate spune că duritatea ṣi plasticitatea zonei de nitrocarburi nu
este influențată. În cazul prezentelor experimente prevăzute cu aplicații de tip PVD practic de -a lungul
procesului de uzare epruvetele disc au rămas intacte datorită durității foarte mari (~ 3300 HV) ṣi a
coeficientului de frecare foarte scăzut. Cele două oțeluri înalt aliate, autocălibile formează nitruri foarte
stabile , mărindu -se atfel duritatea stratului de difuzie cu beneficii impo rtante asupra capacității portante a
straturilor.
► nitrocarburarea ṣi oxinitrocarburarea au înlocuit cea de -a doua revenire care în mod curent se executa în
mod obligatoriu la tratamentul termic final, continuîndu -se astfel procesul de durificare secundară ;
Comparația între rezistența la uzare a straturilor obținute prin procedee moderne de tratament termic ṣi cele
tratate termic la presiuni scăzute este redată în fig. 6.27. ṣi 6.28.
0.0000.0020.0040.0060.0080.0100.012pierdere de
greutate[grame]
B C D E F
varianta experimentatacomparatie intre tt in vid (var. B) si tt moderne

Fig 6.27. Rezistența la uz are ca pierdere gravimetrică a epruvetelor- disc tratate termic la
presiuni scăzute(varianta B) comparativ cu tratamentele termice moderne
(ONC, PVD, ONC+PVD, NC + PVD) – W 1.2343 (X 38 CrMoV 5- 1)(EN ISO 4957)

44 0.00000.00100.00200.00300.00400.00500.0060pierdere de greutate[grame]
H I J K
varianta experimentatacomparatie intre tt in vid (var. I ) si tt moderne

Fig 6.28. Rezistența la uzare ca pierdere gravimetrică a epruvetelor -disc tratate termic la
presiuni scăzute(varianta H) comparativ cu tratamentele termice moderne
(ONC, PVD, ONC+PVD, NC + PVD) – W 1.2379 (X155CrVMo 12- 1) )(EN ISO 4957)

Din analiza celor prezentate se desprind următoarele concluzii:
► rezistența la uzură abrazivă a oțelurilor de scule pentru deformare plastică depinde de microstructura
sau nanostructura rezultată în urma tratamentelor termice moderne aplicate cât și de tehnologia de
îmbogățire a straturilor superficiale (cu N ṣi C sau O, N ṣi C) sau de depunere a materialului (TiAlN) pe
suprafețele epruvetelor/sculelor de de formare plastică.
► mărimea uzurii la cele două mărci de oțeluri diferă în funție de varianta de tratament termic modern
aplicată;
► depunerea unor straturi subțiri de TiAlN , ultradure, pe piese în general și pe sculele de deformare
plastică în spe cial, își găsește explicația în creșterea cea mai mare a rezistenței la uzare, față de celelalte
procedee amintite în prezentele cercetări. Practic, conform rezultatelor obținute epruvetele au avut aceeasi
greutate înainte ṣi după terminarea încercării, u zura gravimetrică fiind în toate variantele care au avut
tratament de suprafață egală cu 0.

CAPITOLUL 7
STUDII ȘI CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND POSIBILITATEA
MODELĂRII MATEMATICE (ASISTATE DE CALCULATOR) A EVOLUȚIEI GROSIMII DE STRAT ÎN CAZUL PROCESELO R DE NITROCARBURARE

7.2. Determinarea grosimii stratului nitrocarburat prin Metoda de Ajustare a Datelor

Dacă un tratament termochimic (nitrocarburare în cazul nostru) determină pentru „ y ” ca funcție de
„x” anumite valori , atunci se pot găsi funcții de forma :
y = f(x) (7.1.)
Corelația, conform aspectului curbelor dat de valorile experimentale obținute l a nitrocarburarea multiplă
(cap. 5) se poate aproxima cu o funcție având variație exponențială:
y = b · ax, unde a ,b ϵ R, a > 0, a ≠ 1; (7.2.)
a, b – necunoscute
Pentru exemplificare s- a determinat modelul matematic necesar trasării curbelor teoretice ale configurației
stratului nitrocarburat cu ajutorul valorilor reale obținute la nitrocarburarea multiplă (cap 5):

45 010020030040050060070080090010001100
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
NCht (mm)HV052343 C1-Bezier010020030040050060070080090010001100
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
NCht (mm)HV052343 AD ec-1 (1xNC)

–
▲– 1 x NC – variatia microduritatii → curba reală
─•─ 1 x NC – modelare matematică ec. (7.9): y 1 x NC = 924,553399 (0,346820) x

Fig 7.1. Curba teoretică experimentală reală obținută la nitrocarbur area multiplă a stratului
nitrocarburat comparativ cu modelarea matematică asistată de calculator – ec. (7.9)

prima ecuație a curbei teoretice experimentale a grosimii stratului nitrocarburat determinată prin „Metoda de
ajustare a dat elor ” :
y 1 x NC = 924,553399 (0,346820) x (7.9.)
a 2-a ecuație a curbei teoretice experimentale a grosimii stratului nitrocarburat determinată prin „Metoda
de ajustare a datelor ” :
y 3 x NC = 1167,134879 ( 0,210109829 ) x (7.10)
a 3-a ecuație a curbei teoretice experimentale a grosimii stratului nitrocarburat determinată prin
„]Metoda de ajustare a datelor” :
y 5 x NC = 1171,144119 ( 0,204092191) x (7.11)

–▲– 1 x NC – variatia microduritatii → curba reală
─ •─ 1 x NC – modelare matematică – C 1 – Bézier
Fig 7.6. Curba teoretică experimentală reală obținută la nitrocarburarea multiplă a stratului
nitrocarburat comparativ cu modelarea matematică asistată de calculator –
Curba Bézier(1)

46
7.3.1. Aplicație practică pentru determinarea grosimii de strat nitrocarburat prin metode
nedistructive utilizând Curbele Bézier

Datorită călibilității foarte mari a oțelurilor înalt aliate(fig. 1.3. cap. I ) s e poate considera că
microduritatea epruvetelor călite ṣi revenite care se sacrifică la laborator este aproximativ egală pe
toată secțiunea înainte de aplicarea tratamentului termochimic.

Determinarea grosimii stratului nitrocarburat – varianta II

Se cunosc trei puncte :
P0 (0,025 mm , 1229 HV), P 0 ( x 0, y 0)
P1 ( ? , 720), P 1 ( x 1, y 1) x 1, = ?
P2 (0,15, 670), P 2 ( x 2, y 2).
Pentru determin area lui x 1 se aplică Bézier. Se consideră n = 2 (avem trei puncte).

t 1,2 = 43924992
⋅∆±⋅ ⇒ t 1 = 0,742524421
t 2 = 1,5308 ∉ [ 0,1 ]

Se înlocuie ṣte în (3) pe t = t 1 în a doua ecuație ⇒

(x 0 – 2 x 1 + x 2 ) t 1 2 + 2(x 1– x 0) t1 + x 0 – x 1 = 0;

x 1 ( 2 t 1 – 1 – 2 t 1 2 ) = 2 x 0 t1 – x 0 – (x 0 + x 2) t1 2,

⇒ x 1 = ()()
2
1 12
12 0 1 0
2t1 2ttx x 1 2tx
−−+−−,
⇒ x 1 =617636188,0124052066,0 485048842,0 025,0
−− ⋅,
⇒ x 1 = 0,181216462 mm
Se determină o relație între x ṣi y ṣi se obține:

⇒ x = x0 +
2 1 02 1 0 202
1 1 0
y 2y yy )yy2 y( y (y y y
+−+−+−−− y ·
· [ ( x0– 2 x1 + x2)
2 1 02 1 0 202
1 1 0
y 2y yy )y y2 y( y (y y y
+−+−+−−− y
+ 2( x1– x0)], (7.18) Se rezolvă ecuația :

(y 0 – 2 y 1 + y 2 ) t 2 + 2(y 1– y 0) t + y 0 – y 1 = 0;
499 t 2 – 2 · 499 t + 499 = 0; x ( t) = k2
0k2, x) t (b∑
=k
, b 2, k ( t) = C2
k t k (1 – t ) k−2, t∈ [0, 1]; (7.15)
y ( t) = k2
0k2, y ) t (b∑
=k
x (0) = x 0 = 0,025;
( coordonatele pct. P 0)
y (0) = y 0 = 1229 ;

47
7.4. Analiza ṣi interpretarea rezultatelor .Concluzii

Metodele de cercetare prezentate pentru determinarea grosimii straturilor tratate termochimic prin
aplicarea a trei modele matematice diferite confirmă că sunt foarte apropiat e de valorile reale determinate
prin metoda clasică, de laborator. Prin comparația celor trei metode se poate observa că metoda curbelor
Bézier poate fi alternativa cea mai bună de determinare a grosimii straturilor tratate temochimic a pieselor
sau sculel or de deformare plastică , pentru care se disting următoarele avantaje:
► reducerea punctelor de măsurare a microdurității HV de la 5- 6 puncte, la unul singur;
celelalte puncte se pot calcula teoretic plecând de la această unică valoare datorită
călibilității foarte ridicate a oțelurilor înalt aliate ledeburitice;
► eliminarea operațiilor de pregătire a ṣlifurilor metalografice prin secționare, înglobare în
ră ṣini sintetice, ṣlefuire, lustruire, măsurare, interpretare rezultate;
► renunțarea periodică a introducerii unei epruvete odată cu ṣarja ce presupune în prealabil
pentru confecționare, operații mecanice ṣi un tratament termic final, deoarece
valoarea microdurității de la suprafață se poate determina în multe cazuri direct pe scule,
piese.
► reducerea considerabilă a costurilor prin economii de energie electrică , de consumabile la
laborator, manoperă, etc. ► reducerea timpului de determinare a a grosimii straturilor tratate termochimic , fap t ce permite
realizarea de corecții în timp real a parametrilor de proces pentru viitoarele ṣarje.
Ca dezavantaje se pot aminti :
► investiția într -un program de tip „ Mhatematica ” sau„ Mhatlab ” pentru a putea genera
curbele Béz ier.
► aplicația dă rezultate foarte bune pentru un număr restrâns de oțeluri în măsura în care scade
gradul de călibilitate, prin prisma microdurităților diferite de la suprafața epruvetei ṣi din
centrul acesteia (la oțelurile care nu s unt autocălibile). În aceste cazuri este necesară
secționarea epruvetei (piesei ) de probă, ṣlefuirea acesteia în vederea găsirii unui al doilea
punct necesar pentru curbele Bézier.

CAPITOLUL 8
CONCLUZII GENERALE ȘI CONTRIBUȚII PROPRII

Prezenta lucrare „Studii ṣi cercetări experimentale privind îmbunătățirea performanțelor
oțelurilor de scule pentru deformări plastice prin tratamente termice ṣi termochimice ” se încadrează în
domeniul de prioritate Nano ṣtiinte, Nanotehnologii, Materiale ṣi N oi Tehnologii de Producție, aria tematica
Materiale de Înaltă Performanță.
În procesul de productie destinat obținerii de semifabricate deformate plastic la cald sau la rece sunt
utilizate scule pentru deformare plastică fabricate din oțeluri de scule rezi stente la temperaturi înalte, sau
oțeluri de scule rezistente la temperaturi scăzute, cu proprietăți calitativ superioare, pentru care tratamentele termice uzuale aplicate acestora au început sa fie tot mai mult înlocuite cu tehnologii de tratamente termice si
termochimice moderne, neconvenționale.
Principiile politicii referitoare la calitate ale firmelor prestatoare de servicii de tratamente termice ṣi
termochimice se bazează pe faptul că sunt necesare tehnologii de înaltă calitate, prietenoase cu mediu l
înconjurător orientate după cerințele clienților ṣi ale pieței. Tot de o importanță covârṣitoare a fost apariția
conceptului de clean product ce a determinat acțiuni directe de modificare a tehnologiilor înainte ca acestea
să producă reziduuri care pun în pericol mediul, sau să cheltuiască fonduri pentru epurarea apelor, gazelor
sau a altor subproduse tehnologice.
Introducerea pe scară tot mai largă a automatizării proceselor tehnologice de prelucrare prin
deformare plastică, a materialelor metalice este însoțită de cre ṣterea solicitărilor la care sunt supuse diversele
scule. De aceea, cunoa ṣterea temeinică a caracteristicilor tehnologice ṣi de exploatare a diverselor oțeluri de
scule utilizate în practică, în vederea folosirii raționale a acestora, trebu ie să stea în atenția speciali ṣtilor
tratamenti ṣti dar ṣi a celor care prelucrează aceste scule. Caracterizarea diverselor oțeluri de scule pentru
deformare plastică se face în baza ultimelor cuceriri din domeniul sectoarelor calde, dar ṣi pe seama a
numer oase date practice rezultate din experiența uzinelor producătoare de oțeluri de scule pentru deformare
plastică.
Lucrarea prezintă principalele rezultate obținute de autor prin cercetările efectuate privind
tratamentele termice moderne ṣi tratamentele ter mochimice executate pe epruvete ṣi scule de deformare
plastică la cald ṣi la rece, confecționate din cele mai utilizate ṣi disponibile oțeluri înalt aliate (EN ISO 4957),

48 pe piața din România la ora actuală : W 1.2379 ( X155CrVMo 12- 1 ), W 1.2343 (X 38 Cr MoV 5 -1), W
1.2344 (X 40 CrMoV 5- 1), W 1.2767 (X 45 NiCrMo 4), W 1.2080 (X 210 Cr 12).
Cercetările experimentale efectuate au urmărit aplicarea celor mai avantajoase, economice ṣi
ecologice cicluri de tratamente termice moderne ṣi tratamente termochimice, diferite de cele tradiționale,
care să asigure cea mai bună congruență a caracteristicilor mecanice, structurale, tehnologice ṣi de
exploatare. În acest capitol, pe lângă concluziile parțiale formulate pe parcursul lucrării, se prezintă
concl uziile generale asupra ansamblului lucrării, rezultate atât din studiul literaturii de specialitate cât ṣi din
cercetările experimentale proprii, scoțându -se în evidență aportul original al autorului ṣi, în final, se
punctează noi direcții de cercetare în domeniu:
1. Materialele metalice se pot prelucra la cald cu scule din oțeluri rezistente la temperaturi înalte prin
diferite procedee de deformare plastică: forjare (liberă sau în matriță), presare sau extrudare, tragere,
perforare, laminare, tăiere.
2. Sculele folosite la aceste operații de prelucrare prin deformare plastică sunt supuse unor solicitări complexe mari ṣi foarte mari determinate valoric de: modul de aplicare a forței de deformare, nivelul la care
ajunge temperatura sculei în contact cu materialul metalic încălzit pentru prelucrare, variația temperaturii la
suprafață ṣi în interiorul sculei în timpul executării successive a operațiilor, interacțiunea chimică a oțelului
sculei cu materialul metalic solid sau lichid, cu mediul (atmosfer a) ṣi cu fluidul de răcire, dintre operațiile de
prelucrare.
Aceste solicitări se concretizează în :
– valori ridicate ale eforturilor unitare, care pot apropia sau chiar depă ṣi limita de curgere a oțelului
sculei;
– valori ridicate ale temperaturii în st raturile superficiale sau în cele interioare ale sculei care pot
depă ṣi pe cele de transformare în stare solidă a oțelului sculei, producând modificări necontrolate ale
proprietăților acestuia;
– variații ciclice, asimetrice, ale tensiunilor mecanice, term ice ṣi structurale care se formează prin
alternare, în timpul lucrului, a încălzirii si răcirii ṣi a solicitărilor mecanice;
– interacțiuni chimice, care conduc la oxidare, decarburare ṣi topire parțială a oțelului din straturile
superficiale ale sculei, aflat în contact, la temperaturi ridicate, cu materialul metalic prelucrat la cald.
3. Spre deosebire de sculele de prelucrare la rece a materialelor metalice, sculele de prelucrare la cald a
materialelor metalice sunt solicitate mai intens datorită ṣi influenței temperaturii. Pentru a rezista solicitărilor
mecanice ṣi termice, sculele trebuie să aiba valori cât mai ridicate pentru urmatoarele caracteristici de exploatare:
– stabilitate structurală față de revenire la cald, care determină rezistența lo r la acțiunea temperaturii
asupra structurii formate prin călire martensitică ṣi prin care se produc modificări ale proprietăților
corespunzatoare;
– duritate ṣi rezistență mecanică la cald, care determină rezistența sculelor la modificări ale
dimensiunil or ṣi formei prin strivire cauzate de deformarea plastică sub acțiunea solicitărilor de întindere ṣi
compresiune (în principal), de ṣoc mecanic (lovire si explozie) ṣi prin frecare ṣi uzare;
– tenacitate ridicată, care determină rezistența sculei la cre ṣ terea ṣi distribuția neuniformă a
temperaturii ṣi la solicitări mecanice prin ṣoc ṣi prin explozie;
– conductibilitatea termică ridicată, care determină rezistența sculei la influența încălzirii până la
temperaturi ridicate alternând cu răciri până la tem peraturi apropiate de cea ordinară;
– sensibilitatea la formarea fisurilor la cald sub acțiunea tensiunilor termice ṣi structurale care se
formează prin alternarea încălzirii ṣi răcirii; caracteristica oțelului sculei se manifestă prin capacitatea sa de a
se deforma plastic sub acțiunea acestor tensiuni fără să se formeze microfisuri;
– lipsa tendinței de aderență a materialului metalic prelucrat la suprafața sculei cu care acesta vine
în contact in timpul lucrului;
– rezistență ridicată la oxidare la temperaturi ridicate, care determină rezistența sculei la oxidare
prin interactiunea cu aerul ṣi cu materialul metalic prelucrat în stare plastică, semilichidă sau lichidă.
4. Caracteristicile tehnologice care sunt prescrise oțelurilor de scule pentru prelucrarea la cald a
materialelor metalice sunt:
– deformabilitatea cât mai bună la cald, pentru asigurarea condițiilor de prelucrare prin deformare
plastică la cald a semifabricatelor;
– prelucrabilitatea cât mai bună prin a ṣchiere , pentru asigurarea condițiilor de fasonare a sculei
finite;
– călibilitatea cât mai mare, care permite răcirea pentru călire în ulei sau chiar în aer sau gaz inert
(N
2, Ar) pentru prevenirea fisurării sub acțiunea tensiunilor termice ṣi structurale , acțiune favorizată ṣi de
faptul că sculele se călesc după prelucrarea lor la forma finită (cu adaosuri de rectificare);

49 – susceptibilitatea cât mai mică la deformare ṣi la fisurare, pentru a preveni fisurarea sau deformarea
iremediabilă la tratamentul termic final, care de reg ulă implică o călire martensitică.
– susceptibilitatea cât mai mică la supraîncălzire, pentru a preveni cre ṣterea granulației austenitice la
încalzirea în vederea călirii, care ar conduce la scăderea valorilor caracteristicilor de tenacitate.
5. Din s tudiul ṣi cercetările realizate pentru reducerea deformațiilor inevitabile la tratamentul termic final
al sculelor de deformare plastică a rezultat că se pot obține rezultate deosebite numai dacă se acordă o
deosebită importanță atât operațiilor auxiliare cât ṣi fiecărei operații principale de pe fluxul tehnologic de
prelucrare la cald prin tratament termic.
6. În cazul cercetărilor experimentale ce au vizat cre ṣterea caracteristicilor mecanice ṣi a călibilității prin
intercalarea unui tratament termic criogenic s -a pus în evidență importanța acestuia ca rezultantă a cresțerii
cantității de martensită aliată în dauna scăderii cantității de austenită reziduală netransformată, cu efecte
benefice asupra cre ṣterii duratei de viață a sculelor de deformare pl astică.
7. Ca alternativă la cre ṣterea productivității se propun tratamente termochimice moderne aplicate repetat
cu avantajele ṣi dezavantajele inerente acestei noi tehnologii.
8. În aplicațiile industriale ce presupun utilizarea unor scule de perforare la cald confecționate din oțeluri
foarte scumpe, tratate neconvențional pot fi utilizate ca alternativă oțeluri care în stare tratată termic au o durabilitate apropiată de zero, dar care după aplicarea unor tratamente termochimice moderne prezint ă o
durabilitate spectaculoasă datorată nitrurilor ṣi nitrocarburilor ce rezultă prin îmbogățirea straturilor
superficiale ale sculelor în azot sau în azot ṣi carbon, coroborate cu un miez tenace conferit de structura
rămasă neschimbată în urma aplicării u nui tratament termic la presiuni scăzute.
9. Pentru o analiză cât mai completă a comportării la procesul de uzare abrazivă a 2 dintre cele mai utilizate oțeluri înalt aliate W 1.2379 ( X155CrVMo 12- 1 ) ṣi W 1.2343
(X 38 CrMoV 5- 1) s-au confecționat epruvete care au fost supuse unor diferite combinații de tratamente
termice moderne :
– (călire + 1 revenire) la presiuni scăzute ;
– (călire + 1 revenire) la presiuni scăzute + nitrocarburare ;
– (călire + 1 revenire) la presiuni scăzute + oxinitr ocarburare ;
– (călire + 1 revenire) la presiuni scăzute + PVD ( Ti Al N ) ;
– (călire + 1 revenire) la presiuni scăzute + nitrocarburare + PVD ( Ti Al N ) ;
– (călire + 1 revenire) la presiuni scăzute + oxinitrocarburare + PVD ( Ti Al N ) ;
Rezultate deosebite s- au obținut mai ales la epruvetele tratate termochimic dar cele mai spectaculoase
au fost obținute la epruvetele care s- au aplicat tratamente de suprafață de tip PVD (Physical Vapour
Deposition), care practic nu au prezentat uzură g ravimetrică datorită în special nanostructurilor foarte dure (
3300 HV ) rezultate.
10. Modelarea matematică prezintă o alternativă destul de precisă la metodele clasice de laborator pentru determinarea grosimii straturilor tratate termochimic numai în măsura în care se respectă condițiile ce impun
realizarea unui tratament termic anterior ce presupune o călire ṣi o revenire înaltă executată la temperaturi cu
30-50
0C mai mare decât temperatura de regim a tratamentului termochimic.
Proiectul prezentat a avut drept obiectiv aplicarea unor operații de tratamente termice moderne ṣi
tratamente termochimice, după procedee neconvenționale, asupra unor oțeluri de scule pentru deformare
plastică cu scopul de a determina cauzele ṣi măsurile ce se imp un pentru obținerea unor deformații minime,
cu scopul de a reduce costurile operațiilor finale de rectificare precum ṣi îmbunătățirea caracteristicilor
tehnologice ṣi de exploatare din care se amintesc: călibilitatea, duritatea, tenacitatea, rezistența la uzare.
Rezultatele acestor cercetări sunt foarte importante deoarece vin în întâmpinarea problemelor producătorilor
de scule care vor înțelege ṣi problemele cu, care se confruntă ṣi prestatorii de servicii de tratamente termice,
ce nu pot fi evitate, dar pot fi îmbunătățite. Costurile tot mai mari la utilități dar ṣi la materiile prime sau
piese de schimb dar ṣi a manoperei de prelucrare pun problema creṣterii duratei de viață a sculelor dar în
acela ṣi timp ne obligă să proiectăm ṣi să aplicăm cele mai o ptime si economice tehnologii de tratament
termic si termochimic.
În contextul celor prezentate printre contribuțiile teoretice ṣi practice ale tezei se pot aminti următoarele
contribuții proprii :
 studierea comportării celor mai utilizate oțeluri de deformare plastică pe epruvete ṣi scule pentru
găsirea celor mai optime tehnologii de tratament termic final cu scopul de a obține deformații
minime ;
 s-a pus pentru prima dată accent foarte mare pe toate operațiile principale ṣi secundare de tratament
termic executat la presiuni scăzute, inclusiv pe operația de ṣarjare prin care la sculele de deformare
plastică se pot compensa diferențele de secțiune cu ajutorul unor materiale izolatoare sau chiar cu
scule de dimensiuni mai mici ce fac parte din ṣarja c are urmează a se trata.

50  s-au definit clar cele mai uzuale tipodimensiuni de scule susceptibile la obținerea de deformații mari
ṣi s-au propus tehnologii ṣi soluții tehnice optime pentru obținerea unor deformații cât mai mici
 s-a realizat cartografierea „deformațiilor” pentru puncte diferite situate în interiorul spațiului util al
cuptorului în vederea determinării unui algoritm de a ṣezare a pieselor în funcție de susceptibilitatea
la deformare având în vedere diferitele tipodimensiuni de scule ce formeaz ă de cele mai mul te ori
ṣarje de tip „unicat”.
 s-au determinat zonele situate în centrul ṣarjei ca fiind cele mai propice aṣezării sculelor
susceptibile la apariția unor deformații mari;
 s-au propus soluții simple fără investiții în materii prime, materi ale, manoperă pentru redresarea
unor anumite tipuri de scule pentru deformare plastica la rece la operațiile de revenire ce se execută
la temperaturi mai mari sau egale cu 500 0C ;
 aplicarea unor tratamente termice finale la presiuni scăzute, combinate cu tratamente termice
criogenice ṣi evidențierea rezultatelor care se obțin. Aplicarea călirii sub zero grade a condus la o
uṣoară creṣtere a durității, coroborate deasemenea cu o uṣoară creṣtere a caracteristicilor mecanice.
 analiza structurală a acestor oțe luri în diferite stări corespunzătoare tratamentelor termice finale ṣi
tratamentelor termochimice executate ;
 concepția unui sistem unic de management al ṣarjelor la operațiile de nitrurare ṣi nitrocarburare
multiplă cu scopul de a cre ṣte productivitatea p entru ṣarje compuse din diferite oțeluri.
 cercetarea efectelor acestor procedee de nitrurare ṣi nitrocarburare multiplă asupra suprafețelor ṣi
miezului oțelurilor de scule pentru deformare plastică;
 studiu experimental cu aplicații practice pe diferite oț eluri supuse sau nu unor tratamente
termochimice cu scopul cre ṣterii durabilității sculelor de perforare la cald în vederea înlocuirii unor
oțeluri scumpe cu altele mai ieftine;
 realizarea unui program experimental comparativ, pe două dintre cele mai util izate oțeluri de
deformare plastică W 1.2379 (X155CrVMo 12- )(EN ISO 4957) ṣi W 1.2343 (X 38 CrMoV 5 -1)
(EN ISO 4957) pentru determinarea rezistenței la uzare abrazivă în urma aplicarii unor tratamente
termice moderne ṣi a combinațiilor acestora. Eva luarea comportării acestor materiale s -a realizat
prin analize de imagine ( macro ṣi microstructură ), determinarea grosimi straturilor nitrocarburate,
oxinitrocarburate ṣi din punct de vedere al rentabilității economice a diferitelor procede e aplicate,
prezentarea făcându -se prin comparație cu cele două oțeluri mai sus amintite, aflate în stare
recoaptă sau tratate la presiuni scăzute;
 utilizarea unor modele matematice pentru determinarea grosimii de strat nitrocarburat prin m etode
nedistructive.
Rezultatele obținute în urma studiilor ṣi cercetărilor experimentale efectuate, deschid noi direcții de
cercetare :
– extinderea cercetărilor cu privire la rolul fibrajului (texturii) în apariția deformațiilor la tratament ul
termic final al sculelor de deformare plastică ;
– extinderea cercetărilor privind reducerea deformațiilor la oțelurilor de scule obținute prin
metalurgia pulberilor ;
– aplicarea nitrocaburării la oțelurilor obținute prin metalurgia pulberilor în aplicații industriale ce
presupun deformarea plastică la cald ṣi la rece a aliajelor metalice. ;
– extinderea cercetărilor pe oțeluri de deformare plastică la rece (W 1.2379) pentru operații de
perforare la cald ;
– concepția unor modele în vederea simulării pe calcula tor a deformațiilor înainte de aplicarea
tratamentului termic final;
– studii ṣi cercetări pentru evitarea apariției microfisurilor în urma aplicării unor tratamente
criogenice;
– studii privind metode de economisire a resurselor la operațiile de tratam ent termic final aplicate
sculelor de deformare plastică.

51 BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. 1. Giacomelli I. ṣi col, – Fizica metalelor , Editura Universitatii Transilvania din Brasov,
Brasov, 2006,
2. 2. Giacomelli I., Druga L., Samoila C., Bot D., – Tehnologii neconventionale
cu transformări de fază, Ed. Lux Libris, Brasov 2000,
3. 3. Giacomelli I., – Utilajul si tehnologia tratamentelor termice ,
Universitatea „Transilvania“ d in Brasov , 1986,
4. 4. Munteanu A., – Probleme ṣi aplicații în tratamente termice ṣi termochimice ,
Universitatea Transilvania din Bra ṣov, 1986
5. 5. Dulamita T., Gherghescu I. , – Oțeluri de scule. Proprietati. Tratamente termi ce.
Utilizări. Editura Tehnica, 1990,
6. 6. Popescu N., ṣi colectiv, – Tratamente termice neconventionale ,
Editura Tehnică, Bucuresti 1990,
7. 7. Dulămiță T., Florian E., – Tratamente termice ṣi termochi mice , Bucure ṣti, Editura
didactică ṣi Pedagogică , 1982,
8. 9. Carți ṣ I. Gh., – Tratamente termice , Editura Facla, Timi ṣoara, 1982
9. 10. Carți ṣ I.Gh., – Tratamente termochimice, Editura Facla, Timi ṣoara, 1988
10. 11. Her bst F., – Wärmebehandlug von Stahls , Verlag Europa – Lehrmittel, 2002
11. 15. Kovacs S., – Tehnologia ṣi utilajele tretamentelor termice, Litografia Institutului
Politehnic Cluj Napoca, 1982
12. 18. Schumann H., – Metallographie. D eutscher Verlag für Grunstoffindustrie,
Leipzig, 1991
13. 21. A.J. Fletcher. , – Thermal Stress and Strain Generation in Heat Treatment , Elsevier
Science,London, 1989,
14. 22. M. Hunkel, T. Luebben, F. Hoffmann, and P . Mayr, – „ Simulation of Transformation
Behavior of Steels During Quenching ”, Progress in Heat Treatment and Surface
Engineering , Proc. Of the 5th ASM Heat Treatment and Surface Engineering
Conf., AS M International, 2000,
15. 24. D.J. Bammann, V.C. Prantil, A.A. Kumar, J.F. Lanthrop, D.A. Mosher, M. Lusk,
H.J. Jou, G. Krauss, W.H. Elliott, – “A Material Model for Low Carbon Steels
Undergoing Phase Transformatio ns”, Proceedings of the 2nd International
Conference on Quenching and the Control of Distortion ,1996,
16. 26. Y.K Lee, and M.T. Lusk, – “Thermodynamic Prediction of the Eutectoid
Transformation Temperatures of Low -Alloy Steels ”, Metallurgical and Materials
Tra nsactions A , 30, 1999,
17. 27. M.T. Lusk, and Y. -K. Lee, – “A Global Material Model for Simulating the
Transformation Kinetics of Low Alloy Steels ”, Proceedings of the 7th International
Seminar of the International IFHT , 1999,
18. 29. M.T. Lusk, M.T., W. Wang, X. Sun and Y.- K. Lee, – “On the Role of Kinematics in
Constructing Predictive Models of Austenite Decomposition ”, Austenite Formation
and Decomposition , (Eds. E.B. Damm and M.J. Merwin), Minerals, Metals and
Materials Society, Warrendale, PA 2003,
19. 30. H. Alberg and D. Berglund, – “Comparison of Plastic, Viscoplastic, and Creep Mode ls
when Modelling Welding and Stress Relief Heat Treatment ”, Computer Methods in
Applied Mechanics and Engineering , 192, 2003,
20. 35. C.H. Guer and A.E. Tekkaya, – “Numerical Investigation of Non -homogeneous Plas tic
Deformation in Quenching Process”, Materials Science and Engineering
A319 -321, 2001,
21. 36. J.W. Jang, I.W. Park, K.H. Kim and S.S. Kang, -“FE Program for Predicting Thermal
Deformation in He at Treatment ”, Journal of Materials Processing Technology 130- 131,
2002,
22. 37. R. Kuebler, S. Zhang, H. Mueller and D. Loehe, – “Simulation of Stresses, Residual
Stresses and Distortion in Specimens of AISI 5210 0 During
Gas Quenching ”, Progress in Heat Treatment and Surface Engineering , Proc. Of the 5th
ASM Heat Treatment and Surface Engineering Conf., ASM International, 2000,
23. 38. C. Lui, X. Xu and Z, Liu, – “A FEM Modeling of Quenching and Tempering and Its
Application in Industrial Engineering ” Finite Elements in Analysis and Design , 39,
2003,

52 24. 41. T. Inoue, D.Y. Ju, and K. Arimoto, – “Metallo -Thermo -Mechanical Simulati on of
Quenching Process – Theory and Implementation of the Computer Code HEARTS”,
1st International Conference on Quenching and Distortion Control , G.E. Totten Ed.,
ASM International 1992,
25. 42. K. Arimoto, G. Li, A. Arvind and W.T. Wu, – “Development of Heat Treatment
Simulation System DEFORMTM -HT”, Proceedings of the 18th Conference on Heat
Treating, R.A. Wallis and H. Walton Eds., ASM International, 1998,
28. 43. J. Cho, W. Kang, M. Kim, J. Lee, Y. Lee and W. Bae – “Distortions Induced by Heat
Treatment of Automotive Bevel Gears”, Journal of Materials Processing Technology
153- 154, 2004,
26. 44. Hom epage of Scientific Forming Technologies Corporation (SFTC), develops and
supports the DEFORM software. http://www.deform.com/.
27. 45. Homepage of DANTETM on Deformation Control Technology’s website,
M. Weber ., – Simulation der Waermebehandlung eines niedriglegierte Stahlgussteils
mit dem Simulationsprrogramm MAGMASOFTTM, Diplomarbeit, Institut fuer
Werkstoffkunde I, Universitaet Karlsruhe, 2003.
28. 46. Carțis I . Gh., – Tratamente termochimice , Ed. Tehnica, Bucuresti, 1982
29. 47. Popescu N si colectiv, Tratamente termice neconventionale , Editura Tehnica,
Bucuresti , 1990
30. 51. Vermesan G, Deac V – Bazele tehnologice ale nitrurarii ionice – Ed. Universitatii
Lucian Blaga din Sibiu, 1992
31. 52. Kolozsváry Z., – A few characteristic of gazeous soft nitriding – 3rd International
Conference on Heat Treat ing, Budapesta 1971.
32. 53. Kolozsváry Z., – Observation concerning the characteristic of soft nitriding – 3rd
International Conference on Heat Treating, Budapesta 1971.
33. 54. G. Krauss – Principles of Heat treatmen t of Steel , American Soc. for metals Park, Ohio,
1985
34. 55. Drugă L., Ghelec E., Bădina C., – „ Direcții de dezvoltare în nitrocarburare” ,
Tratamente termice ṣi Ingineria suprafeței, nr 3, 2003
35. 56. Giacomelli I., Florea R.G., – „Influența câmpului electromagnetic asupra procesului
de difuziune la tratamentele termochimice ” – Bramat ᾿ 99, Bra ṣov, 1999, 209 – 214 p
36. 57. Ghimbă ṣeanu I., Bot D., – „Aspecte privind achiziția de date cu
ajutorul calculatorului într -un proces de carburare în atmosferă controlată ”,
Bramat ᾿99, Braṣov 1999, 290 – 295p
37. 58. Rembges, W., – „ Surface hardening by nitriding and carbonitriding with plasma ”
Traitement Thermic, 1992, 77- 84.p
38. 59. Verme ṣan G, ṣ.a. – „ Introducere în Ingineria ṣuprafețelor ” , Editura Dacia,
1999 Cluj – Napoca, 1999
39. 60. Ghelec E., Drugă L., – „ Oxinitrocarburarea – tehnologie ecologică ”, Tratamente
Termice ṣi Ingineria ṣuprafețelor
40. 61. D. Liedtke, Ludwigsburg / H. Altena, Aichelin G.m.b.H, Mödling A, – Über die
Prozessregelung beim Gasnitrieren und – nitrocarburieren in der Praxis, 2006
41. 63. Ruth C.F. , – Wärmebehandlung von Eisenwerkstoffen. Nitrieren und
Carbonitrieren. Expert Verlag Ehningen bei Böblingen, 1995
42. 65. Banciu R., Markos Z., Florea R., Luca V., – „ Studii și cercetari privimd efectele
ap licării nitrurării ionice și nitrocarburării asupra unor tipuri de scule așchietoare
turnate ” , Bramat ’99, Brașov, 1999, 312 – 315 p
43. 66. Giacomelli I., Florea R.G., – „ Influența câmpului electromagnetic asupra procesului
de difuziune la tratamentele termochimice ” – Bramat ’99, Brașov, 1999, 209 – 214 p
44. 67. Hoffman R. – Messung und regelung der Nitrierkenngrobe beim nitrieren und
nitrocarburieren in gasen, Metallurgical an d Materials Transaction 2002
45. 71. J.M. Cabrera., A. Mateo., L. Llanes., J.M. Prado., M. Anglada., – Hot deformation of
duplex stainless steels, – Journal of Materials Processing Technology 2003,143- 144 p
46. 73. D.C.J. Farrugia., – Prediction and avoidance of high temperature damage in long
product hot rolling , Journal of Materials Processing Technology 177 ,
2006, 486- 492 p
47. 79. P Weymer., C. Valley., – Clo se process control. Yields nitriding Consistency,
Repeatability , Heat Treating Progress March / April 2008
48. 84. Munteanu D., Munteanu A., – Modelarea matematică a procesului de nitrurare în

53 plasmă a oțel urilor aliate de construcții, cu ajutorul metodei diferențelor finite,
Bramat ᾿99, Bra ṣov 1999, 219 – 226p
49. 85. Popa A., – A new study and research on the deformation of W 1.2365 steel dies at
heat treatment , Bramat ᾿99, Bra ṣov 1999, 227 – 229p
50. 86. Băcioiu M., – Cercetări privind nitrocarburarea oțelurilor aliate de construcție,
Bramat ᾿99, Bra ṣov 1999, 230 – 235p
51. 89. Constantinescu S., Ciocan A., Chiriac A., Radu T., – Cercetări privind influența
parametrilor experimentali asupra vitezei de depunere a straturilor subțiri de
nitrură ṣi carbură de titan, Bramat ᾿99, Bra ṣov 1999, 386 -391p
52. 90. Munteanu A., Munteanu M., – L᾿etude sur les variations des coefficients de transfert
masique „β” en carburation, Bramat ᾿99, Braṣov 1999, 278- 283p,
53. 91. Munteanu D., Munteanu A., – Considerații privind legătura dintre valorile de
microduritate ale stratului nitrurat ionic ṣi starea de tensiuni, în cazul contactelor
liniare cu rostogolire, Bramat ᾿99, Bra ṣov 1999, 284 – 289p,
54 . 92. Ghimbă ṣeanu I., Maniu A., – Aspecte privind calculul unor parametri în vederea
controlului ṣi reglării unui proces de carburare cu ajutorul calculatorului,
Bramat ᾿99, Bra ṣov 1999, 296 -301p
55. 93. Banciu R., Luca V., Șerban C., – Studii ṣi cercetări privind tratamentul termic al
sculelor din oțel rapid Bramat ᾿99, Bra ṣov 1999, 333 -336p
56. 94. Munteanu A., – Teoria difuziei ṣi a transformărilor de fază în stare solidă,
Universitatea „Transilvania” din Bra ṣov, 1995
57. 95. Rachmann D., – Experimental methods in tribology , The Institut of Mechanich
Engineers proceedings, 1989
58. 96. Bobancu Ș., Cozma R., Cozma V., – Tribologie . Inventică , Îndrumar pentru lucrări de
laborator., Universi tatea „Transilvania” din Bra ṣov, 2000
59. 97. Bobancu Ș., – Tribologie –curs, Universitatea „Transilvania” din Bra ṣov,
60. 98. Giacomelli I., Munteanu A., – Tratamente Termice, Universitatea „Transilvania“din
Brasov , 1980,
61. 99. Tudoran P., – Studiul metalelor , metalurgie fizică ṣi tratamente termice, vol I,
Universitatea „Transilvania“din Brasov , 1980
62. 100. Tudoran P., – Studiul metalelor , metalurgie fizică ṣi tratamente termice , vol II,
Universitatea „Transilvania“din Brasov , 1981
63. 101. POPA P. , Giacomelli I., – Rezultate experimentale privind îmbunătățirea performanțelor
sculelor de deformare plastică prin tratamente termice ṣi termochimice – Bramat 2009,
Bra ṣov 2009
64. 102. POPA P. , Giacomelli I .,Stoicănescu M., – Studies and researches on the effects of
nitriding and multiple nitrocarburetings applied at steel for plastic deformation tools,
revista ATTIS, nr 4, 2010
65. 103. POPA P. , Giacomelli I .,Stoicănescu M., – Studii ṣi încercări experimentale privind
reducerea deformațiilor la tratamentul termic final al sculelor de deformare
plastică -partea I, revista ATTIS, nr 1, 2011
66. 104. POPA P. , Giacomelli I .,Stoicănescu M., – Studii ṣi încercări experimentale privind
reducerea deformațiilor la tratamentul termic final al sculelor de deformare
plastică -partea II, revista ATTIS, nr 2, 2011
67. 105. POPA P. , Giacomelli I .,Stoicănescu M., Dragomir – Groza M., – The application of
cryogenic treatment on cold plastic deformation steels,
AFASES 2011 – Academia fortelor aeriene H.C.Bv.
68. 106. Munteanu A.,Munteanu D.,- Tratamente termice ṣi termochimice -Teorie ṣi Aplicații ,
Editura Universității „Transilvania” din Brasov, 2007
69. 107. Agratini O., – Aproxima re prin operatori liniari,
Editura Presa Universitară Clujeană, 2000
70. 112. Blaga A., Mure ṣan A., Lupoṣ A., – Matematici financiare ṣi actuariale,
Editura Constant, Sibiu , 2002
71. 132. *** – colecția revistei „Tratamente Termice ṣi Ingineria Suprafețelor”
72. 133. *** – colecția revistei „ Metalurgia”
73. 134. *** – colectia revistei „ Prelucrări la cald ”

54

Curriculum Vitae
Europass

Personal Information

Name Paul Popa

Address
Market Sadu , No. 1A,
ap. 5, Sibiu , Romania
Mobil 0723 734 469

E-mail paul.popa@yahoo.com
paul.popa@haarmann- gruppe.de

Nationality Romanian
Birthdate 10/11/1968
Sex Male
Professional experience and
previous jobs

Period 10 / 10 / 1989 – 08 / 05 /1990
Occupation or position held Unqualified worker
Main activities and
responsibilities Specific activities: all needed activities related with the delivery and
receiving merchendises and raw materials in Supply Department( Raw
Material Storeroom, Oil and Fuel Storeroom, C hemical Storeroom,
Import -Export Finished Product Storeroom)
Responsabilities: loading and unloading of the merchandise/finised
products/raw materials, completing all necessary documents for in and
out products, permanently check all raw materials stocks, creating and
completing expedition notes, weekly/monthly/yearly inventory checks,
cleaning and maintening the work space in proper conditions;
Name and address of
employer Rosiori de Vede, Knitting Factory
Type of business or sector
activity Textile and Knitting Industry

Period 01 / 08 / 1995 – 20 / 03 / 1996
Occupation or position held Metallurgycal Engineer
Main activities and
responsibilities Activities: to coordinate all activities of planning and executions of
production of unique or non unique products in Foundry Depart made
from cast iron and non iron alloys;
– resposabilities regarding administration of all raw materials and
finished goods; administration of neconformities;
– creating and establish technical procedures for Foundry and control
plans;
– quality control of the finished products through specific laboratory

55 methods;
– in charge with vario us monthly reports, invoices, deliveries
documents, etc;
– specific activities involved in customer and supplier bussines
relationship focusing on prospecting and management of the offer –
demand side for customers and suppliers;
– responsabilities in shift scheduling and creating the correct and
specific working time for the employeers;
Responsabilities:
– realization of the scheduled monthly target
– conforming with the normate and specific raw materials and
materials programms related with the finished goods production
– reducing below 30% the level of non conformities
Name and address of
employer Libertatea Cooperative Factory Sebe ṣ, România
Type of business or
sector activity
Consumer Goods Industry

Period 26 / 03 / 1996 – 30 / 11 /2001
Occupation or position held Headmaster of Heat Treatment Workshop
Main activities and
responsibilitie s – coordinate all production activities in Heat Treatment and
Thermochemical Workshop
– creating and implementing all heat treatments procedures( for special
salts bath, vertical furnace, vacuum heat treatments furnace, afterglow
treatment s and procedures) and thermochemical treatments(vacuum
nitriding proceses, nitrocarburinzing, oxinitrocarburizing, carburizing and chill procedures) as well as control procedures for VSD tools
(Verification System Devices) for special products (manufacture of
weaponry and munition, home appliances devices, machine tools, Gall
chains) and for cog weel and pinions for car industry(Daimler, General
Motors and others);
–
projecting/planning and manufacture assistance in execution of
charge devices for cog weels of Mercedes A -classe car gearcase;
– capabilities special tests of the devices and tools machines
-special activities of type approvals for some new products( only for
operation in Heat Treatments Workshop)
– creating and improvement of all carburizin g – hardening programs
(Carb -o-Prof);
Name and address of
employer Mechanical Factory Cugir, Romania
Type of business or
sector activity
Military Product Industry
Period 01 / 10 / 1997 – 15 / 06 / 1999
Occupation or position held Associate Engineer Teacher (second job)
Main activities and
responsibilities
– teacher, conducting a course project for all ne cessary theoretical and
practice preparation as special heat treatment and forger specialist,
night classes ;
– science tutor for all yearly and diploma based projects for all the
students of Cugir Heat Tratment and Forger specialist classes;
Name and address of
employer
Industrial High School No.2, Cugir, Romania

56 Type of business or
sector activity
Education
Period 01 / 12 / 2001 – 13 / 04 / 2006
Occupation or position
held Headmaster of Heat treatments Workshop
Main activities and
responsibilities
– coordinating all production a spects within Heat Treatments
Workshop, for cog -weels, pinions, special spindles and swivel, special
designed for car industry (Mercedes Benz, Smart, Audi, Peugeot,
Renault)
– coordination of Heat Treatments production for third party
collaborators
– creat ing and implementing the final Heat Treatmets procedures,
control plans, including special working programms(Stange, Carb- o
prof);
– creating all necessary final Heat Treatment technological
descriptions and instructions, according with ISO 9001 and ISO TS
16949;
– preparing and updating all FMEA analysis;
– solving problems using Solving Issues History programm and
PDCA;
– involvment in all special efficiency programmes related with raw
material and finised products;
– coordinate all activities related wit h continuous improuvement and
lowering the level of nonconformities issues, with the purpose of
obtaining as low ppm as it is possible;
– within the Heat Treatments Workshop, in charge with the application
of Kaban System ;
– in charge with all related act ivites for furnance mapping and
capability tests of the machine tools;
– creating, checking and continuous improuvement of the machine
tools maintenance tests;
– participating and involving in the „ Think a BIT ” programme;
– yearly evaluation of the sub ordinate personnel.
– participation to the Romanian supplier audits of special
products(forged);
Name and address of
employer SC Star Transmission SRL
Cugir (România)
Type of business or
sector activity
Car Industry -car body parts for Mercedes, Peugeot, Audi and Renault
brands
Period 10 / 07 / 2005 – 08 / 02 / 2006
Occupation or position
held Metallurgical Engineer (second job)
Main activities
and responsibilities
Teaching and training all personnel for :
– in Heat and Thermochemical Treatments field;
-to proper handle Heat Treatment s tools and machinery;
– proper way of handling critical situations of cutting off power, water
and gas supplies or in case of mechanical, electrical or electronical
malfunctions
– Quality Assurance
– control operations, special an specifical laboratory programmes in
Metalurgical Industry
– full colaboration in type approvals programmes (bearings
production) – SN Rulmenti Sibiu and special chains –Rud Florian

57 Rieger SRL Sibiu)
Name and address of
employer Bodyco te Romania SRL,
Cugir Heat Treatmets Factory, (Romania)
Type of business or
sector activity
Processing Industry Hot metal materials

Period 14 / 04 / 2006 → present
Occu pation or position
held Production Manager
Name and address of
employer
Type of business or
sector activity

Main a ctivities and
responsibilities Heat Treatments Härtha SRL
Sibiu, ( România )

Processing Industry Hot metal materials
– in charge with managing the whole production process,
including managing all production related activities for better
production planing and obtaining the desirable outcomes;
-in charge with following all internal procesures and company policies
in all production procesess;
– coordinate and managing all departments managers activities related
with the production and its issues;
– in charge with continuous improuvement and production
optimisation;
– creating process description and specific instructions for heat
treatments operations according with ISO 9001 and ISO TS 16949;
– preparation and updating FMEA analysis;
– solving problems using Solving Issues History programm and
PDCA;
– involvment in all special efficiency programmes related with raw
material and finised products
– coordinate all activities related with continuous improuvement and
lowering the level o f nonconformities issues, with the purpose of
obtaining as low ppm as it is possible;
– in charge with all related activites for furnance mapping and
capability tests of the machine tools;
– creating, checking and continuous improuvement of the machine
tools maintenance tests;
– in charge with production related investment propositions to
company
superior management, to improve production processes;
-in charge with all production activities;
– participation in creation of the busines s plans and market
research;
– contribution in training and implementing Quality Assusrance System;
– making propositions for cost reductions and production growth
planns;
– managing through mesurements, actions and terms for co rrect
distibution and tasks through productions activities
– involved in activities with:
Internal: Finance Depart.. Human Resources Depart., Quality
Assurance Depart., Sales Fepart. etc.
External: Clients, Investors and Colaborators, Organisations related
with Heat Treatments Industry, Chamber of Commerce, Ambassy etc.

58
Education and training

Period 15 / 09 / 1983 – 15 / 06 / 1987
Qualification / awarded Mastery in Mechanics
Principal s ubjects /
/occupational skills Maths, Physics, Chemistry, Metal Science, Technical Special Drawing
Name and type of
organization providing
education / training provider Industrial College No.2, Ro ṣiori de Vede

Period 01 / 10 / 1990 – 15 / 06 / 1995
Qualification / awarded
Master Degree and Licence Diploma in Plastic Deformation and
Heat Treatments Engineering, as full Metallurgical Engineer
Specialist
Principal subjects /
/occupational skills

Physics Metalurgy, Heat and Thermochemical Treatments,
Unconventional Heat Treatments, Plastic Deformation Technologies,
Heat Treatments and Machinery Technology, Machinery and
Technology fo r Plastic Deformations Processing, Computer assist
planning and projection(ACAD), Psycho and Pedagogical Degree
(3 years course)
Name and type of
organization providing
education / training provider Transilvania University , Brasov Romania, Materials Science and
Engineering Faculty, Plastical Deformation and Heat Treatments
Specialisation
Period 01/10/2006 → present
PhD, – Field : Materials Engineering
Principal subjects /
/occupational skills

Project paper title: Studies and experimental researches regarding
improving performance tools steels for plastic deformation through
thermochemical and heat treatments processes;
Study and courses: Invention and Cre ativity, Creating and managing
science researching projects, Special courses and science for Heat
Treatments Processes and issues.
Name and type of organization
providing education / training
provider Transilvania University, Bra ṣov Romania, Materials Science and
Engineering Faculty

Personal skills and
competences
Mother language Romanian
Foreign Languages
Self – assessment Understanding Speech Writing
Listening Reading Spoken
interaction Spoken
Spanish A2 basic
user C2 advanced
user A2 basic
user A2 basic
user C1 experience
d user

German B1 medium
user B2 independent
user A1 basic
user A1 basic
user B1 basic user

English A1 basic
user B2 independent
user A1 basic
user A1 basic
user B2 basic user

59
Social skills and
competences
– great adaptability to multicultural enviroments, obtained t hrough
work and specialisation in Germany, according with the special
programms completed in Heat and Thermochemical Treatments
Factories.
Organisational skills and
competences – great skills in managing and eficiency planning all produ ction
activities of the subordonates, workers or engineers;
– leading and creating clear strategies for managing the team for better
understanding and achiving the proposed goals;
– decision making capacity to solve crisis situations;
– advanced communicat ions skills, as a result of the Psycho and
Pedagogical Specialisation during Faculty and, not the last, the
experience as Industrial Specialist Teacher and Production Manager
– advanced intuition capabilities and skills in discover „weak links” in
company and organisation activities;
– full understanding of the employee and subordonate potential and
considering their nature in managing a team;
– open to ideeas, different opinions and feedbacks offered by the
others to own projects, evolution and behaviour;
– fully understand the customers needs, even these are external or
internal clients and not the last, the market needs.
Technical skills and
competences – advanced skills and experience, both technical theoretical and
practical abilities, in Heat and Thermochemical Treatments activities,
including atmosphere controlling generators;
– advanced skill in laboratory work/practice: preparation of metal
probes, metal specific analysis, total metal hardness etc.;
– abilities in checking and determination of steels, through spectral
specific analysis ;
– technical advanced skills in increasing the life of cog weels through
special procedures ;

Computer skills and
competences – good knowlege of Microsoft Office and Windows Programms;
– good knowlege of special softs for furnances Carb – o – Prof,
Stange, Demig
Other skills end
competences – football, tenis , mountain hikes
Driving license Yes, Category B, from 2003