Tratamente Termice

Cap.1. Scopul şi importanţa disciplinei

Tratamentele termice sunt tehnologii de prelucrare la

cald compuse din ansambluri de operaţii constând din

încălziri şi răciri în condiţii determinate, aplicate

produselor metalice cu scopul aducerii acestora în stări

structurale şi de tensiuni interne corespunzătoare unor

anumite asociaţii de proprietăţi.

Proprietăţile mecanice, fizice şi chimice pe care le

exprimă în mod specific caracteristicile tehnologice şi

caracteristicile de exploatare sunt determinate atât de

compoziţia chimică a materialului metalic cât şi, mai

ales, de structura şi tensiunile interne ale

semifabricatului, piesei sau sculei. De regulă, structura

şi tensiunile interne care corespund valorilor prescrise

pentru caracteristicile tehnologice nu corespund

valorilor prescrise pentru caracteristicile de

exploatare. Pe de altă parte, în timpul operaţiilor de

prelucrare, prin care se realizează forma tehnologică şi

apoi forma funcţională, în material se produc

transformări structurale care determină şi schimbări ale

proprietăţilor. În starea structurală şi de tensiuni în

care sunt aduse produsele în diferite stadii de

prelucrare materialele metalice nu au, de regulă,

caracteristici tehnologice corespunzătoare potrivit

cerinţelor operaţiilor următoare de prelucrare până la

obţinerea formei finite şi nici caracteristici de

exploatare corespunzătoare celor prescrise privind

durabilitatea şi siguranţa în exploatare a pieselor şi

sculelor finite. Rezultă că obiectul aplicării

tratamentelor termice este de a modifica starea

structurală şi de tensiuni interne a semifabricatelor,

pieselor şi sculelor în scopul asigurării condiţiilor

celor mai avantajoase de prelucrare pînă la forma finală

şi prescripţiilor privind durabilitatea şi siguranţa în

exploatare a acestora.

Tehnologia tratamentelor termice ca disciplină de studiu

are ca obiect studierea proceselor care se desfăşoară în

timpul încălzirii şi răcirii produselor metalice, a

modificărilor de proprietăţi pe care aceste procese le

determină, în vederea obţinerii datelor necesare

stabilirii valorilor parametrilor în care trebuie să se

execute operaţiile procesului tehnologic.

Procesele care fac obiectul disciplinei tehnologice

tratamentului termic sunt de mai multe feluri:

a. procese de transformare în stare solidă la încălzirea

şi răcirea materialelor metalice;

b. procese de transfer de energie termică în timpul

încălzirii şi răcirii; uneori aceste procese se

desfăşoară concomitent cu procese de transfer de energie

mecanică, electromagnetică, termică, etc.

c. procese de transfer de masă în timpul încălzirii şi

răcirii în medii care interacţionează chimic cu

materialul metalic din stratul superficial al produselor;

d. procese de formarea tensiunilor interne ca urmare a

nesimultaneităţii variaţiilor de volum specific şi a

transformărilor structurale determinate de

neuniformitatea temperaturii şi vitezelor de încălzire şi

răcire în volumul produselor metalice supuse încălzirii

şi răcirii; în anumite cazuri aceste procese sunt

însoţite de o deformare elastică sau plastică sub

acţiunea unor forţe mecanice exterioare;

Obiectivul tehnologiei tratamentelor termice ca

disciplină de sudiu îl constituie stabilirea parametrilor

termici şi temporali, mecanici, electromagnetici,

ultrasonori şi a condiţiilor de efectuare a operaţiilor

prin care produse cu anumite forme şi dimensiuni, din

anumite materiale metalice, constituind încărcături cu

diferite mărimi şi moduri de alcătuire, încălzite şi

răcite în utilaje cu anumite caracteristici constructive

şi funcţionale, sunt aduse în stări structurale şi de

tensiuni corespunzătoare caracteristicilor tehnologice

sau de exploatare prescrise, prevenindu-se sau

diminuându-se efecte nefavorabile ale unor procese

însoţitoare (finisări, modificări de formă şi dimensiuni

şi ale compoziţiei chimice în structurile superficiale).

În acest scop se operează cu noţiuni şi mărimi specifice

disciplinelor ştiinţifice al căror obiect de studiu îl

formează procesele menţionate: metalurgia fizică,

termotehnica, chimia fizică, rezistenţa materialelor,

etc., precum şi cu noţiuni specifice, ca de exemplu:

1. Proces tehnologic de tratament termic-noţiune care

defineşte ansamblul operaţiilor descrise prin parametrii

tehnologici, termici, temporali, chimici, aplicate unor

încărcături metalice cu scopul aducerii produselor în

stări structurale şi de tensiuni cores-punzătoare

caracteristicilor tehnologice şi de exploatare prescrise.

2. Produs metalic – noţiune care defineşte un corp

metalic (semifabricat, piesă sau sculă) care este supus

încălzirii, răcirii, curăţirii, îndreptării şi altor

opraţii din procesul tehnologic.

3. Încărcătură metalică – ansamblul produselor metalice

care sunt supuse simultan unor operaţii din cadrul

procesului tehnologic. Se caracterizează prin mărime

(greutate) şi modul de aşezarea produselor.

4. Caracteristici structurale – ansamblu de noţiuni care

defineşte numărul, compoziţia chimică, structura

reticulară, proporţia, forma, dimensiunile şi distribuţia

cristalelor de faze şi constituienţi, care alcătuiesc

agregatul policristalin al unui produs metalic.

5. Caracteristici tehnologice de tratament termic –

ansamblu de caracteristici care definesc, numeric sau

calitativ, comportarea materialului metalic în timpul

operaţiilor de bază ale unei tehnologii de tratament

termic.

6. Caracteristici de exploatare – ansamblu de noţiuni

care definesc cantitativ, numeric, mărimi de material

care exprimă comportarea la solicitări mecanice, fizice,

chimice a acestuia, sub formă de epruvete, piese,

subansamble sau ansamble, supuse încărcărilor

standardizate sau nestandardizate în condiţii precis

determinate şi cât mai apropiate de cele în care sunt

destinate să lucreze în exploatere piesele sau sculele.

Importanţa şi eficienţa tehnică şi economică a

aplicării tratamentelor termice şi termochimice rezultă

din următoarele obiective pe care le poate realiza:

1. Valorificarea superioară a materialelor metalice,

metale şi aliaje, prin aducerea lor sub formă de

produse, în stări structurale şi de tensiuni interne

corespunzătoare celor mai ridicate valori ale

proprietăţilor care definesc durabilitatea şi

siguranţa în serviciu.

2. Se asigură posibilităţi de utilizare a unor

materiale metalice cu costuri mai mici de prelucrare

şi/sau utilizare şi cu productivităţi mai mari ale

diferitelor faze ale ciclului de fabricare.

Curs Tratamente Termice pentru studentii de la Stiinta si ingineria Materialelor