Curba Bain

Curbele Bain , denumite altfel curbe de transformare izotermă sau curbe TTT (din engleza Time Temperature Transformation ), sunt curbe experimentale care permit identificarea constituenților microstructurali ai oțelului obținuți la sfârșitul unui proces specific de răcire care variază în timp. Curbele TTT raportează începutul, sfârșitul și uneori și avansul procentual al tranzițiilor de fază care apar într-un oțel sub- răcit cu o compoziție specifică în timpul unei faze izoterme de durată suficientă, pornind de la același oțel complet austenitizat deasupra punctelor sale critice . ^{[1] [2] [3]}

Curbele Bain sunt aplicate în domeniul industrial, în special pentru a defini tratamentul termic care trebuie efectuat pe un produs: pe baza duratei și temperaturii întreținerii și aproximând scăderile de temperatură ca instantanee, este de fapt posibil să se prevadă din diagrama care va fi microstructura oțelului aleasă la temperatura camerei . ^[4]

În plus față de curbele de transformare, diagramele TTT raportează în mod normal una sau două temperaturi critice de echilibru (determinate tocmai de compoziția oțelului) și, uneori, date referitoare la procentul de volum transformat corespunzător curbelor de transformare finale sau la duritatea oțelului obținută la sfârșitul procesului. ^[5]

Exemple de curbe Bain

Diagramele TTT depind de compoziția precisă a oțelului care se răcește (în special dacă este hipoeutectoid , eutectoid , hipereutectoid ), deoarece microstructurile obținute și temperatura la care trebuie să înceapă procesul de răcire, precum și timpii de transformare caracteristici rezumați în curbe înșiși.

Oțeluri eutectoide

Figura 1 - Diagrama TTT a unui oțel eutectoid

Diagrama TTT pentru un oțel eutectoid este calitativ ca cea din figura 1. În primul rând, observăm că temperatura de la care începe răcirea este mai mare decât temperatura critică A ₁ , adică temperatura la care un oțel eutectoid austenitic este instabil. și începe să se transforme în alte faze și constituenți microstructurali (temperatura A ₁ corespunde exact cu 723 ° C).
Să luăm în considerare inițial curba de răcire roșie: după ce am răcit rapid austenita stabilă , începe faza izotermă a procesului (secțiune orizontală), aproximativ la 660 ° C; când segmentul îndeplinește curba P _s ( startul Perlitei ), austenita metastabilă începe să se transforme în perlit, finalizând transformarea la P _f ( finisajul Perlitei ); ^[6] dincolo de această ultimă curbă, nu mai apar modificări substanțiale ale constituenților microstructurali. Un raționament similar se aplică și curbei verzi din partea de jos a adânciturii celor două curbe ( nasul perlitic ^[7] ) se obține conform căruia bainita în loc de perlită (acest tratament precis se spune temperare bainitică sau austemperare ^[8] ).
Celelalte două curbe, pe de altă parte, conduc la formarea martensitei , pe măsură ce traversează segmentul M _s ( start Martensite ): sub această temperatură, martensita începe să se formeze, ^[8] și sub M _f ( finisaj Martensite ) transformarea austenitei este completă. În special, cu curba violetă, martensita se formează doar parțial, în timp ce austenita reziduală este transformată în bainită dincolo de curba punctată; cu curba galbenă, în cele din urmă, toată austenita este transformată în martensită. ^[6] În diagramele mai precise, segmentul M _f nu este indicat foarte des, dar este înlocuit cu o abreviere care arată procentul de martensită format la o anumită temperatură (de exemplu M ₉₀ , cu referire la un progres de transformare egal cu 90 %): acest lucru se datorează faptului că impuritățile oțelurilor (întotdeauna prezente în practică) scad temperaturile caracteristice ale diagramei, aducând temperatura de 100% martensită sub temperatura ambiantă, la care se termină de obicei răcirea. ^[9]

Oțeluri hipoeutectoidiene

Diagramele TTT ale oțelurilor hipoeutectoide diferă de cele ale oțelurilor eutectoidice în două privințe, referitoare la partea superioară a diagramei. Prima diferență constă în temperatura critică care trebuie luată în considerare, care nu mai este doar una (A ₁ ), ci două, deoarece două transformări apar într-un oțel hipoeutectoid austenitizat care suferă răcire: austenita se transformă mai întâi în ferită α , ^[10] și apoi, la 727 ° C, austenita reziduală se transformă în perlit (ambele transformări sunt prezentate în diagrama fier-carbon ); cele două temperaturi critice prezentate în diagramă vor fi deci A ₃ (a cărei valoare precisă, întotdeauna mai mare decât A ₁ , se stabilește pe baza compoziției precise a oțelului) și A ₁ . A doua diferență, legată de prima, este că deasupra nasului curbelor nu mai există doar zona de formare a perlitului (care tinde mult timp la valoarea de echilibru A ₁ ), dar există și o alta care o precedă. temporal și care reprezintă transformarea austenitei în ferită: tinde spre valoarea de echilibru A ₃ și curba sa de transformare finală coincide cu curba de început de transformare a perlitei. ^[8]
Dacă luăm în considerare curbele de răcire similare cu cele din figura 1, dar aplicate unei diagrame TTT a unui oțel hipoeutectoid, singurul proces diferit de eutectoid este cel reprezentat de curba roșie: dacă reținerea izotermă durează suficient pentru a merge dincolo de ambele zone de transformare, la sfârșitul procesului se obține o microstructură mixtă de perlit și ferită α. ^[11]

Oțeluri hipereutectoide

Diagrama TTT a oțelurilor hipereutectoide este calitativ foarte similară cu cea a oțelurilor hipoeutectoide, cu două diferențe: cele două temperaturi critice nu sunt A ₃ și A ₁ , ci A _cm și A ₁ , deoarece austenita se separă în cementită secundară și nu în ferită α (așa cum se poate observa prin observarea diagramei fier-carbon) și, în consecință, zona de transformare care precedă cea perlitică nu reprezintă transformarea austenitei în ferită, ci a austenitei în cementită. ^{[8] [12]} Cu toate acestea, citirea curbelor TTT este similară cu cazurile anterioare.

Aplicații practice

Unele tratamente termice care sunt deosebit de frecvente în domeniul metalurgic se bazează pe diagrame TTT: cele mai importante sunt recoacerea izotermă , întărirea bainitică și brevetarea . În toate aceste procese temperatura de pornire este mai mare decât cea critică: pentru oțelurile hipoeutectoide, de obicei, merge la 50 ° C peste A ₃ , în timp ce pentru oțelurile hipereutectoidice începe de obicei de la temperaturi ușor mai mici (aproximativ A _cm ), ^[13] deoarece unul ar trebui să funcționeze la A _cm +50 ° C, după cum se poate observa prin respectarea diagramei fier-carbon, temperatura ar fi periculoasă de cea de topire parțială a austenitei. ^[14]
Tratamentele menționate se efectuează de obicei în băi de sare topită și vizează obținerea unor structuri adecvate procesării ulterioare.

Notă

Bibliografie

• ( EN ) Donald R. Askeland și Wendelin J. Wright, Știința și ingineria materialelor , ediția a VII-a, Boston (Massachusetts), Cengage Learning, 2016, ISBN 9781305076761 ,OCLC 1016977857 .
• Marco Boniardi și Andrea Casaroli, Metalurgia oțelurilor - prima parte , Esine (Brescia), Lucefin, 2017, ISBN 978-88-909837-1-9 ,OCLC 1020132261 .
• ( EN ) Flake C. Campbell, Elements of Metal and Engineering Alloys , Materials Park, Russell Township (Ohio), ASM International, 2008, ISBN 9781615030583 ,OCLC 748904711 .
• Walter Nicodemi , Metalurgie. Principii generale , ediția a II-a, Bologna, Zanichelli, 2007, ISBN 978-88-08-06787-6 ,OCLC 799674999 .

Elemente conexe

• Metalurgie
• Oţel
• Curba de transformare anizotermică
• Tratament termic

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Bain's Curve

linkuri externe

• ( EN ) Bain Curve , pe Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Portalul chimiei

Portalul de materiale