Structuri obtinute in urma operatiei de sudare si deformare plastica a otelurilor

Structuri obtinute in urma operatiei de sudare si deformare plastica a otelurilor

Introducre

In urma prelucrarii materialelor metalice prin deformare plastica la rece sau la cald, prin sudare sau prin aschiere datorita actiunii unor forte exterioare sau a caldurii (ori ambelor) structura initiala a materialului se schimba. Odata cu schimbarea strcuturii se schimba si anumite proprietati ale acestora.

Deformarea plastica

Deformarea plastica se poate face la temperaturi mai mici decat temperatura de reclistalizare.

Sub actiunea unor forte exterioare in materialele metalice au loc deformari elastice si plastice, modificari ale formei si dimensiunilor grauntilor, structurii precum si a proprietatilor acestora.

Deformatiile plastice au loc la tensiuni mai mari decat limita de elasticitate si provoaca deplasari pe distante mari ale atomilor, materialul modificandu-si starea initiala (forma, dimensiuni, structura).

Deformarea plastica se realizeaza prin alunecare si maclare.

Alunecarea consta in deplasarea unor portiuni din cristal de-a lungul unor plane cristalografice, specifice fiecarui sistem cristalografic.

Maclarea consta in modificarea orientarii unei portiuni din cristal astfel incat reteaua cristalina transformata si cea maclata devin simetrice in raport cu un anumit paln numit plan de maclare.

Structuri obtinute la deformarea plastica la rece

Deformarea plastica la rece produce modificari de structura si proprietati care sunt influentate de gradul de deformare aplicat.

In urma deformarii plastice la rece au loc urmatoarele modificari:

modificarea formei, orientarii si dimensiunilor grauntilor cristalini . Aceste fenomene sunt cu atat mai pronuntate cu cat gradul de deformare ( ) este mai mare (= diametrul initial, d= diametrul final).

Otelurile deformabile sunt oteluri cu 0,1%- 0,2 % C cu o structura in general feritica .

Metalele pure si aliajele cu structuri din solutii solide prezinta alungirea dupa directia principala de deformare , constituentii strcuturali plastici se alungesc, iar cei fragili se sfarama si se distribuie in siruri dupa directia de deformare.

- modificari ale proprietatilor de rezistenta (, HB cresc) si a celor de plasticitate (, Z care scad).

Ansamblul acestor modificari ce afecteaza materialul deformat poarta denumirea de ecruisare. Acest fenomen - ecruisarea-apare datorita finisarii blocurilor in mozaic , cresterii tensiunilor interne de ordinul al II-lea si al densitatii de dislocatii.

Asadar, structura unui otel hipoeutectoid inainte de deformare (recopt) este alcatuita din graunti de forta poliedrici (fig.) si o cantitate mica de graunti poliedrici de perlita.

La grade de deformare mari (peste 80%) nu se mai deosebesc limitele dintre graunti. Grauntii de ferita se alungesc, iar austenita din perlita si incluziunile metalice se sfaramiteaza si se alungesc.(fig..)

Efectele ecruisarii se diminueaza sau se inlatura printr-un tratament termic numit recoacere de recristalizare. Acesta consta in incalzirea otelului la o temperatura (0,2-03) si mentinerea la aceasta temperatura un timp, urmata de o racire.

In urma acestui tratament au loc urmatoarele modificari in otel :

-apar graunti de forma echiaxiala care inlocuiesc strcutura fibroasa.

- scad , HB si cresc A, Z.

Dimensiunea grauntelui recristalizat este influentat de gradul de deformare aplicat anterior, astfel :

la grade de deformare mare, dupa recristalizare apare o granulatie fina;

la grade mici de deformare apare o granulatie grosolana.

4. Deformarea plastica la cald

Deformarea plastica la cald produce fenomene asemanatoare in oteluri ca in cazul deformarii plastice la rece. Apare o ecruisare a materialului dar si o recristalizare simultana deoarece temperatura de deformare plastica la cald este peste temperatura recoacerii de recristalizare a otelului.

Structura uni otel eutectoid deformat plastic la cald va fi formata din :

graunti echaxiali obtinuti in urma recristalizarii;

fibraj realizat din incluziuni nemetalice din oteluri.

Observatie.

De obicei deformarea plastica la cald se aplica pieselor turnate in vederea:

sfaramitarii dendridelor de turnare;

micsorarii neomogenitatilor chimce;

eliminarii suflurilor si porozitatilor;

obtinerii unei granulatii fine.

In urma deformarii plastice la cald se modifica si proprietatile materialului care devin anizotrope. De acest fenomen trebuie sa se tina seama la proiectare si in exploatare.

Rezistenta la compresiune si la intindere este maxima pe directia fibrajului, iar eforturile de forfecare sunt maxime pe directia    perpendiculara pe fibre (fig.m).

Structura imbinarilor sudate

Imbinarile sudate se realizeaza folosind procedee de sudare prin topire sau prin presare. In materialul supus operatiei de sudare se creeaza campuri termice care modifica structura in zona cusaturii si zona de influenta termica, precum si proprietatile acestor oteluri in aceste zone.

Cel mai utilizat procedeu este cel prin sudare. In cazul sudarii prin topire cu arc electric in urma sudarii se disting urmatoarele zone: cusatura (CS); zona de trecere (ZT) si zona de influenta termica (ZIT); metalul de baza MB.

Cusatura (CS)- Se formeaza prin solidificarea baii de sudura.Datorita voluului mic al baii, racirea se produce rapid obtinandu-se cristale columnare orientate in directia de solidificare .

Zona de trecere (ZT)- este partea imbinarii care face trecerea intre cusatura si metalul de baza.Este putin extinsa si apare ca o fasie ingusta, care este vizibila numai la microscop .

La otelurile carbon si cele slab aliate zona nu se observa, dar apare foarte bine conturata in cazul fontelor.

Zona de influenta termica (ZIT) - este zona din metalul de baza (MB) care a suferit transformari structurale ca urmare a actiunii temperaturii atinse din timpul sudarii. In functie de compozitia chimica a otelului, de temperatura de incalzire si viteza de racire in ZIT apar transformari.

La un otel cu continutulde C < 0,25 apar urmatoarele subzone :

Subzona de supraincalzire - apare o structura grosolana de tip Widmannstatten (subzona este fragila) (fig..)

Subzona de normalizare - apare o granulatie fina cu proprietati mecanice bune;

Subzona transformarilor incomplete din MB - se obtine o perlita fina, iar ferita nu a suferit modificari;

Fig.    6.1 - Structura imbinarilor sudate

Modul de lucru

Se vor analiza la microscopul optic metalografic structuri din otelul OL37; OL37ZK deformate plastic la rece si la cald, precum si imbinarea sudata a otelurilor OL37 si OL37ZK.

Se vor reprezenta si interpreta microstructurile examinate si se vor trece rezultatele in urmatorul tabel :

OL37(normalizat-graunti echiacsi)(100:1)

OL37 deformat la rece(100:1)

Gradul de deformare 50%

OL37 deformat la rece(100:1)

Gradul de deformare 80%