DIRIJAREA MODIFICARILOR STRUCTURALE DIN ZIT SI COMBATEREA FISURARII METALULUI DE BAZA LA SUDARE CU AJUTORUL PARAMETRILOR TEHNOLOGICI

DIRIJAREA MODIFICARILOR STRUCTURALE DIN ZIT SI COMBATEREA FISURARII METALULUI DE BAZA LA SUDARE CU AJUTORUL PARAMETRILOR TEHNOLOGICI.

Studiul influentei parametrilor tehnologici asupra modificarilor structurale din ZIT si asupra tendintei de fisurare a metalului de baza se poate face pornind de la relatiile (2.75), (2.78). Aceste relatii corespund vitezelor de racire a punctelor din zona influentata termic (zona de trecere), in cazul sudarii corpurilor masive, respectiv a placilor sudate. Vitezele de racire ale acestor puncte nu trebuie sa depaseasca viteza de racire critica, determinata pentru conditiile de sudare ale otelului respectiv, cu scopul de a se evita aparitia fisurilor.

Rezulta ca pentru dirijarea structurii din ZIT sunt necesare urmatoarele etape:

Determinarea vitezelor critice de racire corespunzatoare punctelor caracteristice din zona influentata termic sau a timpilor .

Stabilitatea parametrilor tehnologici pentru care va rezulta structura dorita.

1. Determinarea vitezelor critice de racire

a)     Determinarea experimentala a vitezelor critice de racire

Din practica tratamentelor termice termice se cunoaste viteza de racire a diferitilor agenti termici pentru diferite intervale de temperatura. Prin sistematizarea acestor date pot fi prezentate figurile 4.12 si 4.13.

Fig. 4.12 Influenta mediului de racire asupra vitezelor de racire

LEGENDA: a - aer-apa pulverizata; u - ulei

Fig. 4.13 Variatia vitezei de racire la calirea in mediu aer-apa pulverizata

Prin incalzirea CIF a epruvetelor din otelul studiat, la diferite temperaturi maxime si prin racirea lor ulterioara in diferite medii de racire, prezentate in fig. 4.12 si 4.13, se obtin anumite duritati ale materialului. Prin cercetarea structurii si a duritatii epruvetelor, se pot deduce valorile vitezelor de racire pentru care incep sa se obtina structuri si duritati nefavorabile. Prin aceasta se deduce experimental viteza critica de racire a otelului studiat.

b)     Determinarea vitezelor critice de racire din diagramele de transformare ale austenitei

Diagramele de descompunere continua a austenitei la racire (D.D.C.A.) prezentate in diferite tratate , sunt ridicate pentru conditiile de austenizare specifice tratamentelor termice (lipsa supraincalzirii, mentinere in domeniul austenic pana la omogenizarea austenitei, etc.). Dupa cum s-a mai aratat, zona influentata termic este supusa unui regim de incalzire, care difera fata de cel aplicat la ridicarea diagramelor D.D.C.A. Aceasta face sa apara unele neconcordante atunci cand sunt utilizate diagrame D.D.C.A., pentru urmarirea transformarilor din ZIT, in functie de viteza de racire.

In etapa actuala, o cale importanta pentru a iesi din acest impas este stabilirea unei echivalente intre temperatura si durata de mentinere in campul austenititc, pentru obtinerea acelorasi marimi a grauntilor de austenita, respectiv a acelorasi caracteristici de transformare, reflectate asupra duritatii structurii, etc.

Se mentioneaza faptul ca factorii amintiti, inclusiv omogenitatea martensitei, continutul de incluziuni, modul de dezoxidare a otelului si altele, influenteaza mai ales transformarile cu difuzie, prin care iau nastere ferita, carburile sau amestecul de carburi si ferita. Transformarile din treapta intermediara si din treapta martensitica sunt mai putin influentate

Prin stabilirea in acest sens a unei relatii intre temperatura si durata de mentinere, se obtine un rezultat deosebit de important sub aspect practic si teoretic. Astfel, prin acesta metoda, un punct oarecare din ZIT poate fi caracterizat cu un singur parametru (P_a) in loc de doi parametrii (temperatura de austenitizare T_a si durata de mentinere in campul austenitic t_a). Stabilitatea unui parametru caracteristic in functie de T_a si t_a, creeaza posibilitatea echivalarii sub aspectul austenitizarii, a diferite cicluri termice parcurse la sudare, sau la tratament termic si corelarea rationala a acestor operatii. In urma cercetarilor efectuate , s-a definit un asa numit paramtru de austenitizare P_a, dat de relatia:

(4.1)

in care:

T_a - temperatura de austenitizare K

- constanta

DH - caldura de activare

R - constanta gazelor perfecte

t_a - timpul de mentinere

t_o - timp unitar ( de obicei t_o = 1 s)

n = ln10

Parametrul de austenitizare dat de relatia 4.1 poate fi definit ca temperatura echivalenta la care trebuie mentinut materialul timp de o secunda (t_o) pentru a se obtine acelasi rezultat ca si in cazul ciclului real.

La sudare temperatura variaza in domeniul austenitic dupa o anumita curba.

In aceasta situatie ciclul termic real (linia continua din fig. 4.14) poate fi inlocuit cu un ciclu termic echivalent (linia intrerupta din fig. 4.14). legatura intre diferite marimi care intervin la stabilirea ciclului termic echivalent, este data de relatia (4.2)

(4.2)

In relatia (4.1) se introduce, pentru T_a, valoarea temperaturii maxime atinse T_m, iar pentru t_a, durata de mentinere peste T_E = T_M - DT.

Pentru calculele practice, valoarea DT poate fi obtinuta din nomograma prezentata in fig. 4.15. Se mentioneaza ca in cazul cel mai frecvent n ^. c = 5,4 ^. 10⁴.

Ca un prim rezultat al stabilirii echivalentei timp-temperatura, in campul austenitic, in tabelul 4.1 se dau timpii suplimentari t_s echivalenti perioadei de incalzire si racire care trebuie adaugati timpului real t_a, de mentinere la aceasta temperatura.

Fig. 4.14 Echivalarea unui ciclu termic de la sudare

Fig. 4.15 Nomograma pentru determinarea marimii ΔT

S-a constatat ca in unele cazuri, in functie de conditiile de incalzire, timpii suplimentari pot fi neglijati, mai ales daca se tine seama de faptul ca, in valoarea parametrului P_a intervine logaritmul timpului t_a.

Tabelul 4.1 Timpi suplimentari (t_s) echivalenti perioadei de incalzire si racire

Valabilitatea parametrului P_a, a fost confirmata experimental. Astfel, s-a constatat ca suprafata medie a grauntilor de austenita cresc aproximativ liniar, in functie de parametrul P_a, pentru perioada de timp 1 s - 3 h.

De asemenea, s-a constatat experimentalo crestere liniara a valorii temperaturii critice de tranzitie, respectiv a fragilitatii otelului, in functie de parametrul P_a

In ceea ce priveste valabilitatea parametrului P_a pentru stabilirea diagramelor de transformare continua a austenitei, fig. 4.16.a reda diagramele D.D.C.A. pentru otelul 15 NCD 4 (0,15 %C; 0,26 %Si; 1,1 %Mn; 1,0 %Ni; 0,96 % Cr; 0,49 %Mo; 0,008 %N₂), austenitizat in conditiile in care P_a = 1125^oC + 273 K.

Se constata ca punctele corespunzatoare unor cicluri cu acelasi P_a, dar cu timpi de mentinere intre 1,6 si 360 s, se grupeaza bine in jurul curbelor din diagrama.

Fig. 4.16 Influenta parametrului de austenitizare asupre diagramelor de transformare continua a austeniei

a) gruparea punctelor pentru si timpii de mentinere intre (1,6-360)s b) deplasarea liniilor diagramei prin variatia parametrului P

Influenta parametrului P_a asupra caracteristicilor de transformare ale aceluiasi otel este ilustrata in fig. 4.16.b, din care rezulta ca, prin deplasarea de la P_a = (940^oC + 273) K la P_a = (1350 + 273) K se obtine o deplasare importanta a liniilor diagramei.

Facand legatura cu caracteristicile ciclurilor termice de la sudare, se poate afirma ca, o diagrama de descompuenre continua a austenitei, determinata pentru conditiile de austenitizare caracterizate prin parametrul P_a1, poate fi aplicata la deducerea structurii probabile a zonelor in care se realizeaza aceeasi valoare P_a1.

Calculul parametrului P_a se poate face pentru diferitele portiuni ale ZIT, cu ajutorul relatiilor 4.1 si 4.2 in care temperatura maxima T_m si timpul de mentinere peste o anumita temperatura se pot afla cu relatiile de la punctul 2.1.5 sau pot fi determinati experimental.

Pentru cazul simplu al sudarii cu arc electric intr-o singura trecere, parametrul P_a poate fi determinat in functie de temperatura maxima a ciclului termic si energia liniara a sursei termice, din nomograma prezentata in fig. 4.17.

Fig. 4.17 Nomograma pentru determinarea aproximativa a parametrului P_a

Fig. 4.18 Diagrama structurala in functie de parametrul de austenitizare P_a si viteza de racire W_r

Tinand cont de cel aratate si luand in consideratie faptul deosebit de important ca, in cazul sudarii, la o temperatura constanta din intervalul aproximativ 800 - 500^oC, viteza de racire practic nu depinde de pozitia punctului considerat din ZIT, s-a propus inlocuirea diagramelor D.D.C.A. prin diagrame structurale, din care sa poata fi obtinuta usor viteza critica de racire. In fig. 4.18 se observa o astfel de diagrama, stabilita pentru un otel Mn - Mo, la care in functie de viteza de racire si de parametrul de austenitizare sunt prezentate structurile obtinute dupa ciclul termic corespunzator.

O astfel de diagrama este rationala, deoarece, in diferitele portiuni din ZIT, viteza de racire in momentul transformarii, care are loc intre 800 - 500^oC, poate fi considerata constanta. In schimb, parametrul P_a scade continuu, pe masura ce punctul considerat este cel mai indepartat de zona de trecere.

La aprecierea orientativa a diferitelor zone, se iau in considerare datele de mai jos. Pentru zona in care se realizeaza conditiile minime de austenitizare completa, rezulta Pa (940^oC + 273) K, ceea ce corespunde de pilda unei mentineri de 20 s la 875^oC.

Valoarea lui P_a, care corespunde conditiilor obisnuite de austenitizare in cazul determinarii diagramelor D.D.C.A. este P_a = (1125^oC + 273) K si mai poate fi obtinuta prin incalzire la 1045^oC, timp de 20 s sau la 900^oC, timp de 1 h.

Efectul maxim al sudarii poate fi apreciat in mod satisfacator cu P_a = (1350^oC + 273) K realizat prin mentinere la 1220^oC timp de 40 s.

In mod asemanator, structura mai poate fi reprezentata in functie de P_a si in functie de viteza de racire, diferitele insusiri tehnice ale otelurilor (R_c, KCU, temperatura de tranzitie, rezistenta la mediile corozive, etc.). in acest fel se poate obtine o caracterizare corespunzatoare a comportarii la sudare a unui otel.

2. Stabilirea parametrilor tehnologici in vederea obtinerii unei anumite structuri

In acest domeniu sunt cunoscute cercetarile efectuate la catedra de Tehnologia Materialelor din Institutul Politehnic Brasov, in urma carora au fost elaborate tehnologii si utilaje adecvate pentru dirijarea structurii sudurilor cu directa aplicatie in practica.

Dupa cum s-a aratat la punctul 1, este posibila determinarea unei anumite viteze de racire in cazul unei calitati de otel pentru care, in portiunea cea mai periculoasa din zona influentata termic, sa fie obtinute structuri care inca mai prezinta proprietati corespunzatoare. Considerand ca aceasta este viteza critica W_cr, rezulta ca punctele situate in ZIT trebuie sa se raceasca cu viteze de racire mai reduse. Utilizand relatiile 2.75, respectiv 2.78 se poate impune conditia:

(4.3)

respectiv

(4.4)

Dupa cum se observa, pentru caracteristicile termofizice constante, corespunzatoare otelului sudat si pentru dimensiunile date piesei sudate, membrul stang se poate micsora prin cresterea energiei liniare P/v a sursei de caldura sau prin marirea termenului negativ T₀, care reprezinta temperatura initiala a materialului sudat, respectiv temperatura sa de preincalzire.

Intrucat energia liniara depinde de

(4.5)

rezulta ca parametrii tehnologici si modul in care pot fi dirijati acestia in vederea obtinerii unor structuri si proprietati corespunzatoare sunt:

Intensitatea curentului de sudare daca este marita, va rezulta energia liniara mare, iar viteza de racire a zonei influentate termic va scade.

Tensiunea arcului, respectiv rezistenta electrica a arcului electric daca sunt marite, vor favoriza de asemenea obtinerea unor viteze reduse de racire in ZIT, datorita cresterii energiei liniare.

Acelasi efect favorabil, produs in acelasi mod, il are si reducerea vitezei de sudare.

In ceea ce priveste randamentul termic al arcului electric, este evident faptul ca prin cresterea lui se obtine o reducere a vitezei de racire in ZIT.

In general se pot modifica toti acesti parametrii, in vederea reducerii vitezei de racire a punctelor situate in ZIT, dar implicatiile tehnologice sunt uneori incomode, iar in unele situatii se pot produce alte deficiente asupra calitatii sudurii.

Energia liniara se adopta din aceste motive la valoarea superioara la care inca nu se produc efecte nefavorabile asupra sudurii (cresterea latimii zonei influentate termic, producerea supraincalzirilor exagerate, cresterea exagerata a patrunderii si a participarii metalului de baza la cusatura, etc.)

Daca si in aceste conditii, obtinute cu energia liniara marita, viteza de racire depaseste limitele favorabile, este necesara aplicarea preincalzirii metalului de baza, pentru care parametrii se adopta in functie de carbonul echivalent (punctul 3.).

Mai exista posibilitatea de preintampinare a fisurarii si de modificare a structurii sudurii prin tratamente termice ulterioare operatiei de sudare.

3. Influenta preincalzirii asupra structurii si a tendintei de fisurare a otelurilor la sudare

Prin incalzirea pieselor de sudat pana la o anumita temperatura T_o, inainte de inceperea operatiei de sudare, pot fi satisfacute conditiile create de relatiile 4.3 sau 4.4, fara a mari in mare masura timpul de mentinere a punctelor din ZIT, in domeniul de supraincalzire.

In cazul otelurilor cu calibilitate ridicata, se poate evita in multe cazuri aparitia unor structuri fragile si a unor tensiuni proprii, care ar putea provoca fisurarea materialului, aplicand preincalzirea

In afara de aceasta, prin preincalzire se obtine o extindere a zonei incalzite peste o anumita temperatura, in care materialul poate avea proprietati de plasticitate, astfel incat sa poata prelua deformatii provocate de tensiunile proprii de la sudare.

Acest efect este important mai ales in cazul sudarii pieselor cu sectiuni mari, sau a ansamblelor cu rigiditate structurala mare, la care se micsoreaza in acest fel pericolul ruperii fragile.

La sudarea otelurilor calibile, nu intotdeauna o preincalzire obisnuita este suficienta pentru evitarea structurii martensitice. Dupa cum se observa din diagrama de transformare izoterma a austenitei (fig. 4.19), pentru un otel aliat calibil, daca preincalzirea este de scurta durata (mai mica decat t_cr din diagrama), in urma sudarii se obtine inca suficienta martensita, care sa determine fisurari in ZIT.

Fig. 4.19 Influenta preincalzirii asupra structurii din ZIT

1 - sudare fara preincalzire

2 - sudare cu preincalzire obisnuita

3 - sudare cu mentinere izoterma

La prelungirea duratei de preincalzire peste valoarea t_cr sunt evitate fisurarile, intrucat in ZIT va rezulta bainita, datorita transformarii izoterme a austenitei. Se remarca in acest caz ca temperatura de preincalzire se stabileste in functie de temperatura critica M_s din diagrama de transformare izoterma a austenitei.

In cazul general, temperatura de preincalzire se determina in functie de viteza critica de racire, care la randul ei este o functie de compozitie chimica a otelului (carbonul echivalent).

In cazul otelurilor nealiate, formarea constituentilor de calire este cu atat mai probabila, cu cat otelul contine mai mult carbon. Utilizand pentru determinarea carbonului echivalent relatia:

(4.6)

s-a stabilit o corelatie intre procentul de fisuri in ZIT si carbonul echivalent, dupa cum se observa in fig. 4.20

Fig. 4.20 Fisurarea din ZIT in functie de carbonul echivalent

Rezulta ca temperatura de preincalzire trebuie sa fie cu atat mai mare cu cat carbonul echivalent are valori mai mari, motiv pentru care in practica este frecventa stabilirea temperaturii de preincalzire T_o, in functie de carbonul echivalent.

(4.9)

a) Stabilirea temperaturii de preincalzire dupa metoda I.I.S. (Institutul International de Sudura)

Considerand ca in cazul otelului nealiat, carbonul echivalent a fost calculat cu relatia 4.6, iar in cazul otelurilor aliate cu relatia 4.7

(4.7)

I.I.S. recomanda calcularea temperaturii de preincalzire in functie de carbonul echivalent si de indicele de severitate termica I_ST.

Fiecarui continut de carbon echivalent si tipului de electrod utilizat ii corespunde in tabelul 4.2 litera de sudabilitate A, B, C, ., F.

In afara carbonului echivalent, se iau in consideratie si conditiile de racire. Astfel, in functie de numarul de cai pe care se evacueaza caldura si in functie de grosimea d a tablei de sudat, se defineste indicele de severitate termica I_ST. Acest indice se calculeaza inmultind numarul de cai pe care se evacueaza caldura in MB, cu grosimea tablei a carei masurare se face luandu-se ca unitate grosimea de 6 mm. Numarul de cai pe care se evacueaza caldura in MB este: 2, la sudarea in capete; 3, la sudarea in T si 4, la sudarea in cruce.

Spre exemplu, la sudarea in capete a doua tabele de 30 mm, rezulta: sau la sudarea in T a unei tabel de 24 mm cu o tabla de 12 mm (fig. 4.21) indicele de severitate termica este:

a)    

b)    

Fig. 4.21 Caile de pierdere a caldurii in MB

Tabelul 4.2 Literele de sudabilitate L_sud

Temperatura minima de preincalzire T_o se da in functie de litera de sudabilitate L_sud, de indicele de severitate termica I_ST si de diametrul electrodului de sudare d_s, in tabelul 4.3.

Tabelul 4.3

b) Calculul temperaturii de preincalzire dupa metoda Seferian

Si in acest caz se porneste de la notiunea de carbon echivalent, definita ca si la metoda I.I.S. (relatiile 4.6 si 4.7), cu rezerva ca in conditiile de racire intervine numai grosimea tablei d. Prin aceasta, valorilor carbonului echivalent li se vor mai face o corectie, in functie de grosimea tablei, cu termenul 0,005d

= C_e (1 + 0,005d (4.8)

Cu ajutorul carbonului echivalent corectat, dat de relatia (4.8), se poate calcula temperatura de preincalzire cu relatia:

(4.9)

Aceasta relatie este utilizata des in practica, intrucat pe baza compozitiei chimice se poate calcula cu rapiditate temperatura aproximativa de preincalzire, pentru care metalul de baza nu fisureaza in timpul sudarii.

Tot cu ajutorul unei relatii mai poate fi calculata temperatura de preincalzire

T_o = 1440 P_c - 392 (4.10)

in care Pc este factorul de fisurare:

(4.11)

In relatia 4.11, H este continutul de hidrogen masurat in cm³/100g iar d este grosimea materialului care se sudeaza in mm.

c) Stabilirea temperaturii de preincalzire cu ajutorul nomogramelor de racire

Dupa cum s-a mai aratat la punctul 1, daca viteza de racire a punctelor materiale din ZIT este mai redusa decat viteza critica de racire W_cr, formarea structurilor fragile va fi evitata si pericolul fisurarii metalului de baza se reduce. Se presupune ca daca se tine seama de factorii mai importanti care influenteaza W_cr, este posibila deducerea ei pe cale experimentala sau prin calcule. Pe baza relatiilor de calcul a vitezelor de racire, au fost construite nomograme pentru determinarea temperaturilor de preincalzire.

Astfel, in fig. 4.22 este prezentata o nomograma , construita pentru determinarea rapida a vitezei de racire a ZT, respectiv pentru determinarea temperaturii de preincalzire, pentru care in ZT se realizeaza o anumita viteza de racire nepericuloasa.

Nomogrma a fost construita pe baza relatiei 2.75, particularizata pentru parametrii de lucru si caracteristicile metalului de baza, specifice incarcarii prin sudare a matritelor

Determinarea vitezei de racire cu ajutorul nomogramei din fig. 4.22 se efectueaza astfel: considerand ca metalul de baza (corpul masiv) este preincalzit la o temperatura figurata prin punctul A din nomograma, se duce o paralela la abcisa pana la intersectarea liniei oblice corespunzatoare temperaturii la care este necesara determinarea vitezei de racire, (de obicei temperatura minima de stabilitate a austenitei) si astfel se obtine punctul B. Din acest punct se duce o paralela la ordonata pana la intersectiea curbei corespunzatoare energiei liniare utilizata la sudare si a conductivitatii termice a metalului de baza, obtinandu-se puctul C. acestui punct ii corespunde viteza de racire figurata prin punctul D din nomograma. Se observa ca nomograma prezentata in fig. 4.22, poate fi utilizata si in sens invers, adica daca se impune o viteza de racire W_r, poate fi determinata temperatura de preincalzire necesara T_o a metalului de baza.

Fig. 4.22 Variatia vitezei de racire a sudurii in functie de temperatura de preincalzire a metalului de baza (corp masiv) [53]

4. Modificarea structurii sudurilor si combaterea fisurarii prin tratamente termice

Tratamentele termice pot fi aplicate pieselor sau constructiilor sudate in diferite perioade fata de operatia de sudare.

In acest domeniu inca se mai remarca cercetarile colectivului catedrei T.M., care sub conducerea prof. Dr. ing. Ionescu I. Gh. a avut o serie de realizari importante

In functie de perioada in care se aplica aceste tratamente, se pot distinge urmatoarele:

a) Tratamente anterioare

b) Tratamente concomitente

c) Tratamente ulterioare

d) Tratamente speciale

a) Tratamentele anterioare aplicate metalului de baza, au ca scop reducerea tensiunilor din piesele masive sau cu variatii mari de sectiune, precum si depunerea si obtinerea unor structuri initiale care sa suporte in conditii mai favorabile socul termic de la sudare. Ca tratamente termice anterioare aplicate metalului de baza se remarca recoacerea de detensionare si recoacerea de normalizare.

b) Tratamente concomitente aplicate metalului de baza, au ca scop realizarea unor viteze de racire reduse, in urma carora sa rezulte structuri cu fragilitate redusa.

Cel mai utilizat tratament din aceasta categorie il constituie preincalzirea, care se poate face local, sau in toata masa piesei si a carui efect a fost studiat la punctul 3.

Tot in cadrul tratamentelor termice concomitente sudarii, dar aplicate incepand cu perioada de racire a sudurii se situeaza postincalzirea. Intrucat momentul exact de incepere al postincalzirii este mai dificil de stabilit si variaza in cazul sudarii portiunilor de lungimi mari, acest procedeu de dirijare a structurii din ZIT este mai rar utilizat practic.

In fig. 4.23 este prezentata operatia de postincalzire

Fig. 4.23 Postincalzirea piesei sudate

0-1-2 ciclul termic de sudare in ZIT

ciclurile de postincalzire

Dupa cum se observa in aceasta figura, perioada finala a ciclului normal de la sudare (simbolizat cu linia intrerupta coboratoare) nu se mai realizeaza practic, intrucat are loc o incalzire suplimentara a zonei sudate cu o sursa de caldura destinata acestui scop, care mentine temperatura constanta si impiedica formarea structurilor fragile.

Principalul avantaj pe care il prezinta postincalzirea fata de preincalzire este urmatorul:

Campul termic la sudarea cu postincalzire are valori mai reduse decat la sudarea cu preincalzire, deci zona influentata termic si implicit portiunea de supraincalzire este mai redusa.

O posibilitate de aplicare a postincalzirii la sudarea otelurilor se poate realiza prin montarea unui arzator cu flacara, care sa urmareasca sursa termica de sudare la o anumita distanta, care depinde de calitatea otelului si de parametrii de sudare.

In practica sunt unele cazuri in care se aplica concomitent preincalzirea cu postincalzirea. In aceasta situatie, momentul in care este necesara postincalzirea nu mai prezinta aceeasi importanta ca si in cazul aplicarii postancalzirii individuale.

c) Tratamente ulterioare. Aceste tratamente se caracterizeaza prin aceea ca se aplica dupa racirea prealabila a pieselor sudate, pana la temperatura camerei. In principiu ele pot fi aplicate atat la piesele sudate care au fost supuse tratamentelor concomitente, dar mai cu seama pieselor care nu au impus la sudare tratamente concomitente.

In ambele cazuri, tratamentele termice ulterioare urmaresc:

restaurarea insusirilor tehnice diminuate, datorita ciclului termic de sudare;

anularea sau reducerea tensiunilor proprii din ansamblul sudat sau din piesele incarcate prin sudare;

obtinerea unor duritati ridicate in straturile incarcate prin sudare, daca in urma sudarii au rezultat straturi cu duritate insuficienta;

precipitarea dispersa a unor compusi, care sa provoace durificarea intregii piese sudate;

reducerea duritatii zonelor martensitice (revenirea lor), pentru evitarea fisurarii intarziate;

eliminarea austenitei reziduale printr-o calire in trepte.

Cele mai uzuale tratamente termice ulterioare aplicate pieselor sudate sunt: detensionarea, recoacerea completa, calirea pentru punerea in solutie (calirea de inmuiere), normalizarea, revenirea, calirea urmata de revenire joasa sau medie, calirea urmata de revenire inalta (imbunatatire).

d) Tratamente speciale. In unele situatii se pot aplica nu numai tratamentele termice anterioare, concomitente sau ulterioare, ci se pot combina cate doua sau se pot aplica toate trei tipurile de tratamente.

De asemenea aceste tratamente se pot realiza dupa cicluri foarte variate (calire izoterma, calire in trepte, etc.)

Spre exemplu, in fig. 4.24 este prezentata o operatie de sudare cu racire simpla in trepte, aplicata otelurilor aliate.

Fig. 4.24 Ciclul termic la sudarea cu racire simpla in trepte

Piesa este incalzita in prealabil pana la temperatura de incalzire pentru calire T_c, la care este mentinuta timpul t₂, pentru austenizare. Urmeaza o racire pana la temperatura T_s corespunzatoare unei stabilitati maxime a austenitei subracite. Sudarea se incepe pe piesa mentinuta la aceasta temperatura si dureaza t_s. Dupa ce se mai mentine la aceeasi temperatura un timp t_m, piesa se raceste in aer pana la temperatura ambianta. Durata sudarii t_s nu trebuie sa depaseasca perioada t_m, pentru ca sudarea sa se efectueze pe materialul de baza austenitic, iar perioada de mentinere t_m trebuie sa asigure intersectarea curbelor din diagrama de transformare izoterma a austenitei, deasupra punctului M_s.

Rezulta ca in acest mod pot fi sudate numai otelurile la care perioada t_m de mentinere pana la inceperea transformarii izoterme a austenitei este mare, iar perioada de sudare t_s < t_m.

In acest caz se observa ca tratamentul termic la care este supusa piesa se aplica anterior, concomitent si dupa sudare. Prin aceasta se urmareste eliminarea fisurilor si nu cresterea duritatii, care ar corespunde unei caliri.

In cazul in care se urmareste ca dupa sudare sa se obtina si o structura martensitica dura, se poate recurge tot la metoda avantajoasa de sudare pe metal de baza austenitizat, (prin incalzirea in domeniul austenitic), mentinerea si apoi racirea pana la temperatura minima de stabilitate a austenitei, cu conditia ca racirea ulterioara sudarii sa fie efectuata in trepte dirijate.

Intrucat mentinerea austenitei la temperaturi reduse nu este posibila la orice calitate de otel, rezulta ca si procedeul de sudare cu racire dirijata in trepte poate fi aplicat numai in anumite cazuri (la otelurile aliate care nu au deplasate spre dreapta, jos, liniile de transformare din diagramele de transformare izoterma a austenitei).

In fig. 4.25 este prezentat ciclul termic corespunzator sudarii cu racire dirijata in trepte. Dupa cum se observa, ciclul este asemanator celui prezentat in fig. 4.24, avand in pus o racire brusca la sfarsitul perioadei t_m (calire in apa sau ulei). Prin aceasta, in structura sudurii si a metalului de baza apare martensita dura, dar si fragila. Pentru inlaturarea fragilitatii martensitei de calire se aplica o revenire la temperatura T_r, a carei valoare si durata se alege in functie de duritatea dorita. Trebuie remarcat, ca aplicarea acestor tratamente termice ale sudurilor, este posibila numai in cazul in care nici metalul de baza si nici metalul depus prin sudare nu fisureaza la calirea in trepte.

Fig.4.25 Ciclul termic la sudarea cu racire dirijata in trepte

Daca conditiile pentru mentinerea austenitei subracite nu pot fi satisfacute, respectiv daca perioada de sudare t_s depaseste valoarea timpului minim de stabilitate a austenitei subracite, atunci inaintea terminarii perioadei t_m (din fig. 4.24 si 4.25), este necesara o noua reincalzire la temperatura T_c. Prin aceasta se prelungeste durata in care piesa are o structura austenitica si sudarea decurge ca si in cazurile precedente. Si in acest ultim caz, in perioada imediat urmatoare sudarii, se poate aplica o mentinere izoterma pana in momentul transformarii austenitei. Daca este necesara o duritate mare a piesei si a metalului depus prin sudare, se poate face si aici o racire rapida (calire), urmata de o revenire.

Trabuie subliniat ca tratamentele termice speciale pot fi suprapuse peste ciclurile termice de sudare, numai daca nu apare pericolul de fisurare al metalului depus prin sudare, sau a zonei influentate termic.