Termicka obrada celika

UVOD

Svojstva i ponašanje metala i legura u proizvodnim procesima i u toku eksploatacije zavise od sastava,strukture, načina prerade i termičke obrade kojoj mogu biti podvrgnuti. Važna mehanička svojstva kao što suzatezna čvrstoća, napon tečenja, tvrdoća, žilavost i plastičnost mogu se poboljšati, kao što smo videli, promenomhemijskog sastava – legiranjem, promenom veličine metalnog zrna, ali na njih se može uticati i promenomstrukture i stvaranjem novih faza u procesima termičke obrade.
Termičkom obradom nazivaju se procesi koji se sastoje od zagrevanja do kritičnih temperatura, držanjem na tim temperaturama određeno vreme, a zatim hlađenje određenim načinom i brzinom.
Jedan od najrasprostranjenih primera poboljšanja svojstava je termička obrada čelika. Promena strukture i stvaranje novih faza u procesu termičke obrade čelika događa se u čvrstom stanju, a bazira se na: svojstvu polimorfije železa, na promeni rastvorljivosti ugljenika i legirajućih elemenata u rešetki železa i na sposobnosti atoma da se difuzno sele na povišenim temperaturama.
U ovom poglavlju biće razmotrene promene mikrostrukture u sistemu železo-ugljtehnologije   procesa termičke , termomehaničke i termohemijske obrade čelika.

Fazne transformacije u sistemu zeljezo – ugljenik

Transformacija perlita u austenit pojavljuje se u procesu zagrevanja čelika kod mnogih termičkih obrada. Prema dijagramu stanja Fe–Fe3C, eutektoidni čelik 0,8%C, ima perlitnu strukturu (lamele ferit + cementit). U procesu zagrevanja do temperature AC11
(linija PSK, 727°C) rastvara se manja količina cementita u feritu po liniji PQ.
Daljim zagrevanjem preko temperature AC1 na granicama feritne i cementitne faze obrazuju se mala zrna austenita u kojima je rastvoren ugljenik. Dalje, ova obrazovana zrna rastu
uz stvaranje novih zrna austenita, a proces razlaganja cementita se nastavlja. Proces transformacije perlita u austenit se završava kada se bivše perlitno zrno ispuni austenitnim zrnima.
Obrazovana zrna austenita nisu homogena u pogledu sadržaja rastvorenog ugljenika, pa je potrebno neko dodatno vreme da bi se izvršila homogenizacija austenitnih zrna. Prema tome, transformacija perlita u austenit nastaje usled alotropskih promena rešetke železa α → γ, razlaganja Fe3C i difuzije atoma ugljenika.   Brzina transformacije feritno-cementitne strukture u austenit, pored temperature zagrevanja, zavisi i od veličine njihovih lamela. Što su lamele ferita i cementita tanje, to se brže obrazuju jezgra austenita i proces austenitizacije je brži.  Sadržaj ugljenika u čeliku takođe ima uticaja na brzinu procesa austenitizacije. Što je veći sadržaj ugljenika, to se proces brže odvija. Legirajući elementi u čeliku: hrom, molibden, volfram, vanadijum i drugi  karbidoobrazujući elementi usporavaju proces austenitizacije, zbog teže rastvorljivosti karbida legirajućih elemenata u austenitu.
Sadržaj rastvorenih legirajućih elemenata u austenitu nije ujednačen. Proces homogenizacije austenita, koji sadrži legirajuće elemente, nešto duže traje jer je difuzija atoma legirajućih elemenata u rešetki γ–Fe znatno sporija u odnosu na ugljenik.