Appunti Metallurgia

CURVE CCT

Curve di trasformazione anisoterma dell’austenite

La seconda prova di Bain: dopo le curve TTT lui si chiede perché il raffreddamento deve

essere isotermo ma raffredda in maniera continua sempre prendendo una lega C = 0,77%

(imm2)

Nella prima curva ho perlite, nella seconda curva ho perlitte finissima. La seconda curva di

raffreddamenti si chuiama velocità critica inferiore (Vi). Questa è la curva di raffreddamento

più rapida che permette di ottenere solo perlite. Se uso l’ultima curva ho solo martensite;

mentre se uso la terza curva che tangente al campo della perlite, ottengo solo perlite. Questa

curva la chiamo velocita critica superiore (Vs). Questa è la curva di raffreddamento più lenta

che permette di ottenere solo martensite. Tra le due curve nere ho martensite + perlite

finissima.

Accaio ipoeutettoidico

Acciaio ipereutettoidico

La differenza tra ipoeutteoidico ed ipereuttettoidico è come per le curve TTT.

Strutture di equilibrio e non equilibrio

Ferrite cementite e Perlite oltre ad essere strutture di eq sono anchw strutture di non eq

quindi vengono anche fuori con raffreddamenti veloci. Queste tre si formano per nucleazione

e accresscimento

Strutture di non equilibrio

Mntre Bainite e martensite non esistomo sui diagrammi di stati e saltano fuori per leggi di

raffreddamneto più veloci. La bainite si forma per nucleazione e accrescimento; mentre la

martensite per trasfor,mazione instantanbea di reticolo.

Nucleazione e accrescimento

Quanto più elevata è la T della trasformazione tanto più sarà il fenomeno dell’accrescimento

del grano cristallino (T alta → grano grosso).

Quanto più è bassa la temperatura tanto più srà favorito il fenomeno della ucleazione di

nuovi grani cristallni (T bassa → grano fine).

Quindi: se è favorita la nucleazione: grani grossolani; se è favorito l’accrescimento: grani fini.

La nuova struttura nuclea col tempo ai danni della vecchia striuttura e alla fine si accresce

rimane solo la nuova.

La trasformazione per nucleazione e accrescimento dipende dalla diffusione del carbonio nel

reticolo

Qusto lo si vede sulle curve CCT:

Trasformazione martensitica

Questa trasformazione non dipende dalla T a cui la trasformazione avviene. La

trasformazione è instantanea (non si hanno fenomeni di nucleazione e accrescimento); la

struttura c.f.c. dell’austenite dovrebbe trasformarsi nella struttura c.c.c. della ferrite ma, la

presenza di carbonio, induce la formazione di una strutturta tetragonale. Questo avviene

perché, a causa dell’elevata velocità del raffreddamento, il C rimane intreppolato nel reticolo

del ferro. I TRATTAMENTI TERMICI INDUSTRIALI DEGLI ACCIAI

Ci sono due categorie di trattamenti termici.

Con superamento dei punti crici:

• Ricottura

• Normalizzaione

• Tempera

Senza superamento dei punti critici:

• Rinvenimento

• Ricotture di lavorabilità

Sopra punti critici: non ci interassa sapere la

struttura dell’acciaio all’inizio ma la struttura dopo il

raffreddamento

Trattamenti termici con superamento dei punti critici

Ricottura o ricottura completa

• Riscaldamento

Riscaldamento di tipo continuo o a gradini,

ovvero o riscaldo tutto insieme a forno

caldo a 850°(continuo) oppure scaldo a

pezzi partendo prima da es 400° e poi vado

a 850° (a gradini). La differenza è che se

faccio tutto in un colpo (curva blu) la

superficie raggiunge una Temperatura

maggiore rispetto al cuore; mentre

facendo a step la differenza di temperatura

ètra superficie e cuore è minore. Per pezzi

piccoli il riscaldamento continuo va bene,

mentre per pezzi più grandi va usato il riscaldamento a gradini.

½ al pollice o 1mm al minuto (30 minuti ogni 25,4mm →circa 0,85mm al min) è la

quantità da scaldare in un tempo. Quindi es. 120mm di una barra rettangolare vanno

scaldati 2 ore e una barra tonda di 240mm deve scaldare sempre 2 ore.

• Mantenimento

50-70°C sopra Ac3 (acciai ipoeutettoidici)

50-70°C sopra Ac1 (acciai ipereuttettoidici)

Ingrossamento del grano cristallino

• Raffreddamento

Velocità di raffreddamento bassisisma (5-10 C/h)

Raffreddamento controllato in forno

In aria da 300-400°C, perché in aria le

trasformazioni non ci sono più quindi si tira fuori

dal forno a 300° e lo si fa raffreddare in aria

• Microstruttura:

Ferrite-Perlite (acciai ipoeutettoidici)

Perlite-Cementite (acciai ipereutetteoidici)

La struttura è molto simili a quella che si otterrebbe sui diagrammi di stato

Effetti e conseguenze:

Quando si fa la ricottura completa si annulla qualsiasi eterogenità sia chimiche che

microstruttuali.

Ricristallizzazione della microstruttura e i grani sono grossolani.

Limitata resitenza meccanica, bassa durezza e quindi ottima lavorabilità alle M.U.

Tempi lunghi e trattamenti costosi

Struttura:

A bande (F + P) → Ferrite di Widmanstatten (+ P) → con la ricottura diventano a struttura:

-perlitica-grossolana

ferritico

Normalizzazione

La fase di riscaldamento e di mantenimento è come per la ricottura.

• Raffreddamento

Il raffreddamento avviene in aria calma

(costo minore). La legge di

raffreddamento è di 50-100° C/min quindi

unq legge più veloce della ricottura.

• Microsturra

La struttura è la medesima della

ricottura, quindi Ferrite-Perlite (acciai

ipoeutettoidici)

Perlite-Cementite (acciai

ipereutetteoidici), ma più fine essendo la

legge di rafrredamento è più veloce.

Effetti:

- Annullamneto delle eterogenità microstruttuali

-Ricristallizazzione deola microstruttura e grano fine

-Limitata resistenza meccanica e medio/bassa durezza, quindi discreta lavorabilità alle M.U.

-Tempi brevi e costi contenuti

Struttura: ferritico-perlitica fine

Tempra

Riscaldamento e mantenimento come prima

• Raffreddamento

Velocità di raffreddamento elevata

che dipende da cosa si usa per

raffredare: acqua, olio e bagno di sali

che hanno drasticità di

raffreddamento diverse.

• Microstruttura

Martensite ( acciai ipoeuttetoidici

Martensite-Cementitite

Temprare vuol dire che la legge di

raffreddamento deve esse più veloce della

velocità critica superiore. Quindi per sapere

dovè la velocità critica superiore devo

sapere come è fatta la curva e l’isola

bainitica. Quindi non si può dire qual è la velocità di raffeddamento senza sapere l’acciaio.

Normalmente gli acciai a solo carbonio soi temprano solo con l’acqua mentre gli acciaiai

con pochi elememti di lega si ltemprano in olio. Ci sono acciai con tanti elementi di lega che

si possonoa anche raffreddare con l’aria.

Effetti e conseguenze

• Omogenizzazione della microstruttura (martensite)

• Struttura cristallina molto fine

• Elevata resistenza meccanica

• Elevata durezza

Il problema della temprabilità

La capacità di un acciaio di diventare martensite lungo la sezione per effetto del trattamento

di tempra si chiama temprabilità.

Prendiamo due barotti della stessa

dimensione e li faccio però con due acciai

diversi uno contente solo C40 l’altro con C e

altri elementi di lega. Li tempro e poi li butto

nella medesima vasca di acqua.

Chiamiamo 1 la traiettoria di

raffreddamento in superficie del barrotto e 7

quaella a cuore. Queste traiettorir

dipendendo solo dal fluido e dalla di

mensione del pezzo sono più omeno uguali.

Quindi se metto sul grafici T e logt le

traiettorie di raffreddamento sono le stesse.

Cambia la curva CCt sotto che è spostata verso sinistra nel caso dell’acciaio A peechè non

ha elemento di lega mentre nell’acciaio B avendo elemnti di lega si sposta verso desrro.

Quindi temprandio con lo stesso modo e con le stesse geomenri acciai diversi ottengo

strutture diverse. Quindi la temprabilità dell’ acciaio B è> di quella dell’acciaio A. Gli acciai

nell’es hanno un tenore di C circa 0,4 ma uno senza elementi di lega e uno con.

Ora sezionando i barrotti mi accorgo che per

l’acciaio A la martensute è solo sulla fascia 1

mentre per B è su 1-2-3. Ora vediamo come

cambia la durezza . A. c’è un certo tipo di

durezza poi scendo progressivamente fino al

cuore e poi risale. Per B parte pressochè uguale

poi scende di meno e poi risale. Per A la curva di

durezza scende progressivamente perchè nel

punto 1 sarà tutta martensite e poi verso il cuore

c’è ferrite e perlite. Nell’acciaio B in 1-2-3 è tutta

martensite e la durezza riamne costante, dato

che la durezza della martensite dipende solo dal carbonio, poi andado verso il cure la curva

scende perché ci sono altri elementi ma mai solo ferrite e perlite come l’acciaio A. La curva

parte allo stesso livello perché il tenore di crabonio è ugualre per A e B.

In generale gli acciai a solo C si temprano in acqua perché hanno bassa temprabilità e cosi si

può spingere più verso il cuore la martensite.

La prova Jominy

Consiste nel realizzare un provino cililindrico di lunghezzza 100

mm e diametro 25 mm. Questo provino ha in corrispondenza dell

estremita ha una specie di cappello dio diametro maggiore che

serve per appendere la barretta su due supporti.

Si mette il provino nel forno e la si porta a 850°C (dipende

dall’acciaio), quando è tutto a 850 lo tiro fuori e lo appoggio siui

supporti e si apre un rubinetto dell’acqua, posizionato a12,5

mm, che lancia un getto d’acqua che colpisce solo l’esteemità

inferiore (detto estremo temprato) del provino finchè tutto il

provino si è raffreddato. Man mano che mi allontano

dall’estremo temprato la legge di raffreddamen to sarà più lenta.

Poi vado a fresare lungo una generatrice del cilindro per

avere una superficie piana e faccio una serie di prove di

durezza a partire dall’estremo temprato. Sul grafico trovo un

andamentio della durezza. Sull’estremo temprato ho la

durezza maggiore che man mano che mi allontano

diminuisce. La curva ottenuta è detta curva Jominy. Se la

curva è piatta vuol dire che il materiale è più temprabile e

quindi mantiene la durezza; se la curva crolla il materiale è

poco temprabile.

Quello che succede con la prova Jominy è simile a ciò che succede immergendo tutto il

provino. Le due modalità di raffreddamente sono simili ma non