TRANSFORMARI LA RACIRE ALE AUSTENITEI

TRANSFORMARI LA RACIRE ALE AUSTENITEI

1. GENERALITATI

Difuziunea atomilor de carbon si autodifuziunea atomilor de fier este influentata puternic de temperatura. In intervalul de temperatura la care are loc transformarea austenitei viteza de difuziune si autodifuziune prezinta variatii importante. Daca in preajma temperaturii de 700°C acest parametru prezinta o valoare relativ ridicata, in jurul temperaturii de 200°C este aproape nul.

In functie de viteza de difuziune a carbonului si autodifuziune a fierului care are loc la transformarea austenitei la racire, se pot deosebi trei intervale de transformare (fig. 7.7) :

- intervalul transformarii perlitice caracterizat de posibilitatea desfasurarii atat a difuziunii carbonului cat si autodifuziunii fierului. Acest interval exista in domeniul de temperaturi  500 . . . 723 °C ;

- intervalul transformarii bainitice este delimitat intre temperaturile 200 500°C si este caracterizat de o viteza redusa de difuziune a carbonului si viteza nula in ce priveste autodifuziunea fierului ;

- intervalul transformarii martensitice se afla sub circa 200 °C, iar difuziunea carbonului si autodifnziunea fierului la asemenea temperaturi sunt nule.

2. TRANSFORMAREA PERLITICA

In austenita devenita instabila datorita racirii sub A₁, incep sa se formeze colonii de perlita.

Formarea unei colonii de perlita este reprezentata in figura 7.8 si se produce dupa urmatorul mecanism : in masa austenitei supraracite, prin difuziunea atomilor de carbon si autodifuziunea atomilor de fier, care prezinta caracter fluctuant, se creeaza conditiile favorabile pentru formarea unui germene de cementita si cresterea lui sub forma de lamela (lamela 1, fig. 7.8). Producerea si apoi cresterea lamelei de cementita fiind o urmare a difuziunii atomilor de carbon si autodifuziunii atomilor de fier dinspre, respectiv, inspre zonele limitrofe lamelei de cementita, se creeaza conditii favorabile germinarii si cresterii lamelelor de ferita (2 si 3 din fig. 7.8). O data cu cresterea acestora, se formeaza in continuare lamelele de cementita 4 si 5, apoi cele de ferita 6 si 7 etc., astfel ca, printr-un asemenea mecanism, pachetul perlitic creste in lungul lamelelor cat si dupa o directie transversala lor.

Constituentii formati prin descompunerea austenitei in intervalul perlitic se deosebesc dupa forma lor si dupa gradul de finete a lamelelor de cementita si ferita. Astfel se deosebesc : perlita globulara, perlita lamelara, perlita sorbitica si troostita.

Perlita globulara (fig. 7.9) se formeaza prin mentinerea austenitei timp indelungat la subraciri foarte mici. Se creeaza astfel conditii favorabile pentru formarea cementitei globulare pe un fond feritic, sub actiunea tensiunii superficiale.

Celelalte forme de perlita : sorbitica si troostitica, care se obtin la grade de subracire apreciabile, pana la 600°C prima, iar cea de a doua pana la circa 500°C. Ambele structuri sunt formate ca si perlita obisnuita din lamele de cementita si ferita insa de finete mare respectiv foarte mare. Finetea este direct proportionala cu marimea subracirii si cu posibilitatile tot mai dificile de difuziune a atomilor. In figurile 7.10, 7.11 si 7.12 se prezinta structurile : perlita lamelara, perlita sorbitica si troostita.

3. TRANSFORMAREA BAINITICA

In intervalul de temperaturi 500.200°C, austenita sufera transformari ce se departeaza de echilibru si care beneficiaza doar partial de difuziunea atomilor. Viteza de difuziune a carbonului este inca suficienta pentru a se putea precipita cementita, dar viteza de autodifuziune a atomilor de fier este redusa la minimum. Austenita se descompune intr-un amestec de ferita si cementita, ferita formandu-se de-a lungul planelor de alunecare ale austenitei si pe masura racirii se precipita particule de carburi. Precipitarile de carburi in interiorul acelor de ferita formeaza unghiuri de 60° cu directia acelor de ferita si sunt paralele intre ele. In acelasi timp se semnaleaza faptul ca carburile sunt de diferite forme, care nu au ajuns inca la forma finala de  Fe₃C.

Bainita formata in partea de sus a intervalului bainitic se numeste bainita superioara si are o structura cu aspect de fulgi constituita din ferita pe fondul careia exista precipitari de carburi (fig. 7.13).

Bainita formata in partea inferioara a aceluiasi interval, se numeste bainita inferioara si are aspect acicular (fig. 7.14).

Caracteristic acestei transformari este faptul ca nu se transforma intreaga cantitate de austenita in bainita. Austenita ramasa, va trece ulterior la temperaturi mai joase in martensita.

4. TRANSFORMAREA MARTENSITICA

La subraciri foarte mari, austenita se descompune dupa un mecanism complet diferit de cel al transformarii perlitice. Transformarea martensitica se produce la o temperatura joasa, la care difuziunea atomilor nu mai este posibila. Transformarea are loc printr-un proces de recristalizare g d in conditiile in care carbonul ramane in reteaua nou formata. Se obtine astfel o solutie solida de carbon in fier alfa suprasaturata in carbon, constituent, care se numeste martensita. Reteaua martensitei are la baza pe cea a fierului alfa insa datorita continutului ridicat de carbon este alungita de forma tetragonala. Martensita prezinta o forma aciculara (fig. 7.15) a carei finete poate fi uneori foarte ridicata.

Formarea martensitei se realizeaza spontan prin forfecarea retelei cristaline a austenitei, iar transformarea incepe in diferite puncte care au atins temperatura critica M_s. Caracteristicile transformarii martensitice sunt urmatoarele :

- lipsa difuziunii atomilor de carbon si autodifuziunii atomilor de fier ;

- viteza foarte mare de crestere a noii faze ;

- proportia de martensita formata este in cea mai mare privinta dependenta de temperatura pana la care are loc racirea.

Transformarea martensitei incepe la o anumita temperatura M_s si se incheie la o alta temperatura M_f. Pozitia punctelor M_s si M_f este diferita de la otel la otel, fiind functie de continutul de carbon (fig. 7.16). La continuturi reduse de carbon, mai mici de circa 0,1%C nu se mai obtine martensita nedescompusa. Din diagrama din figura 7.16 rezulta ca la continuturi ridicate in carbon exista posibilitatea cresterii proportiei de martensita prin raciri la temperaturi negative. Acest aspect rezulta din faptul ca curba M_f ajunge sub zero grade. Din aceasta mai rezulta ca datorita transformarii incomplete a austenitei in martensita, ramane o oarecare cantitate de austenita nedescompusa care se numeste austenita reziduala.