TRATAMENT TERMIC
Tratamentul termic este un proces termic controlat, utilizat pentru modificarea microstructurii metalurgice a oțelului în vederea obținerii proprietăților mecanice necesare. În funcție de procesul utilizat, tratamentul termic poate îmbunătăți rezistența, duritatea, tenacitatea, rezistența la uzură și comportamentul unui element de fixare la temperaturi ridicate.
PROCESELE DE TRATAMENT TERMIC PE SCURT
Procesul adecvat de tratament termic depinde de compoziția oțelului, dimensiunile elementului de fixare, clasa de rezistență necesară și aplicația prevăzută.
| Proces | Temperatură sau metodă aproximativă | Scop | Aplicații tipice pentru elementele de fixare |
|---|---|---|---|
| Recoacere | Puțin sub 721°C | Înmoaie și sferoidizează oțelul pentru o deformare mai ușoară | Sârmă laminată și semifabricate înainte de deformarea la rece |
| Normalizare | 800–920°C, urmată de răcire în aer | Rafinează structura cu granulație grosieră formată după prelucrarea la cald | Semifabricate laminate sau forjate la cald |
| Recoacere de detensionare | 550–650°C | Reduce tensiunile reziduale create în timpul deformării la rece | Elemente de fixare deformate la rece din clase de rezistență inferioare, atunci când este specificat |
| Călire | De regulă peste 800°C, urmată de răcire rapidă | Formează o microstructură martensitică dură | Prima etapă a călirii și revenirii |
| Revenire | Aproximativ 200–650°C | Reduce fragilitatea și ajustează duritatea și tenacitatea | Se efectuează după călire |
| Călire și revenire | Încălzire și răcire rapidă, urmate de revenire la aproximativ 340–650°C | Combină rezistența ridicată cu o tenacitate și ductilitate suficiente | Clasele de rezistență 8.8, 10.9 și 12.9 |
| Cementare | Atmosferă bogată în carbon, urmată de călire | Creează o suprafață dură, rezistentă la uzură, cu un miez mai tenace | Șuruburi autofiletante, formatoare și tăietoare de filet, șuruburi pentru PAL și anumite șuruburi autoforante |
| Călire prin inducție | Încălzire localizată prin inducție de înaltă frecvență, urmată de răcire rapidă | Asigură duritate și rezistență la uzură localizate | Tije filetate și componente speciale |
Notă: Temperaturile sunt orientative. Ciclul exact depinde de compoziția oțelului, dimensiunile elementului de fixare, echipamentul utilizat, proprietățile necesare și standardul de produs aplicabil.
RECOACERE
Oțelul este menținut timp de câteva ore la o temperatură puțin sub 721°C și apoi este răcit lent. În timpul acestui proces, structura se transformă din perlită lamelară dură în perlită globulară sau sferoidizată, mai moale. Astfel se obține o stare a materialului deosebit de potrivită pentru deformarea la rece și alte operațiuni de formare.
NORMALIZARE (RECRISTALIZARE)
Oțelul este încălzit pentru o perioadă controlată la o temperatură cuprinsă între aproximativ 800°C și 920°C, apoi este răcit în aer. Acest tratament rafinează structura cu granulație grosieră care se poate forma în urma proceselor precum laminarea la cald sau forjarea la cald. Reducerea dimensiunii granulelor poate îmbunătăți limita de curgere și rezistența la impact fără a reduce semnificativ rezistența la tracțiune.
RECOACERE DE DETENSIONARE
Deformarea la rece introduce în material tensiuni reziduale și ecruisare. Încălzirea elementelor de fixare din oțel la o temperatură cuprinsă între aproximativ 550°C și 650°C, pentru o perioadă controlată, permite reducerea unei mari părți a acestor tensiuni reziduale. Elementele de fixare sunt apoi răcite lent și uniform, pentru a evita formarea unor noi tensiuni termice. În funcție de material și de procesul de fabricație, acest tratament poate fi aplicat anumitor elemente de fixare deformate la rece din clase de rezistență inferioare.
CĂLIRE
Atunci când un oțel cu un conținut suficient de carbon este încălzit peste temperatura critică de transformare — adesea peste 800°C în cazul oțelurilor utilizate pentru elemente de fixare — și apoi este răcit rapid în ulei, apă sau într-un alt mediu adecvat, se poate forma o microstructură martensitică dură, dar fragilă.
Duritatea obținută depinde de conținutul de carbon, compoziția aliajului, secțiunea materialului și viteza de răcire. Elementele de fixare subțiri, realizate dintr-un oțel carbon adecvat, pot fi călite până la miez. În cazul diametrelor mai mari, căldura nu poate fi eliminată la fel de rapid din miez. Din acest motiv, pot fi adăugate elemente de aliere precum borul, manganul, cromul, nichelul și molibdenul, pentru a crește călibilitatea.
Uleiul este utilizat frecvent pentru călirea elementelor de fixare deoarece asigură o viteză de răcire mai controlată decât apa. Apa răcește mai agresiv, dar poate crește riscul de deformare și de apariție a fisurilor de călire.
REVENIRE
Pe măsură ce duritatea crește, cresc și tensiunile de călire și fragilitatea. Din acest motiv, după călire trebuie efectuat cât mai curând posibil un al doilea tratament termic, numit revenire. La temperaturi de până la aproximativ 200°C, fragilitatea se reduce doar ușor, iar duritatea este menținută în mare parte. La temperaturi de revenire mai ridicate, tensiunile interne și duritatea scad, în timp ce tenacitatea și ductilitatea se îmbunătățesc.
CĂLIRE ȘI REVENIRE
Călirea și revenirea formează un proces combinat în care încălzirea și răcirea rapidă sunt urmate de o revenire la temperatură ridicată, de regulă într-un interval de aproximativ 340°C până la 650°C. Acesta este unul dintre cele mai importante tratamente termice pentru elementele de fixare de înaltă rezistență. Procesul asigură un echilibru între rezistența ridicată la tracțiune și limita de curgere, împreună cu tenacitatea necesară pentru a suporta sarcini externe și dinamice. Clasele de rezistență 8.8, 10.9 și 12.9 sunt obținute prin călire și revenire controlate, în conformitate cu cerințele aplicabile.
CLASELE DE REZISTENȚĂ ALE ELEMENTELOR DE FIXARE ȘI TRATAMENTUL TERMIC
Clasele de rezistență definesc cerințele mecanice minime și nu impun o singură marcă comercială de oțel. Materialul și procesul de fabricație sunt selectate pentru a obține proprietățile mecanice și fizice necesare.
| Clasa de rezistență | Prelucrare sau tratament termic tipic | Rezistență minimă la tracțiune Rm (MPa) | Familie tipică de materiale |
|---|---|---|---|
| 4.6 | În mod normal nu este călită și revenită; procesul este ales pentru a îndeplini proprietățile specificate | 400 | Oțel cu conținut redus de carbon |
| 4.8 | În mod normal nu este călită și revenită; poate fi utilizată deformarea la rece sau recoacerea de detensionare | 420 | Oțel cu conținut redus de carbon |
| 5.6 | În mod normal nu este călită și revenită; procesul este ales pentru a îndeplini proprietățile specificate | 500 | Oțel carbon |
| 5.8 | În mod normal nu este călită și revenită; poate fi utilizată deformarea la rece sau recoacerea de detensionare | 520 | Oțel cu conținut redus de carbon sau oțel carbon |
| 6.8 | În mod normal nu este călită și revenită; procesul este ales pentru a îndeplini proprietățile specificate | 600 | Oțel carbon |
| 8.8, d ≤ 16 mm | Călită și revenită | 800 | Oțel carbon sau oțel aliat cu bor |
| 8.8, d > 16 mm | Călită și revenită | 830 | Oțel aliat cu bor sau alt oțel aliat |
| 10.9 | Călită și revenită | 1 040 | Oțel cu conținut mediu de carbon, oțel aliat cu bor sau oțel aliat |
| 12.9 | Călită și revenită | 1 220 | Oțel aliat |
Notă: Valorile minime ale rezistenței la tracțiune se bazează pe standardul ISO 898-1 pentru șuruburile și prezoanele aplicabile din oțel carbon și oțel aliat, testate la temperatura ambiantă. Mărcile materialelor, compoziția chimică și procesele de fabricație pot varia în funcție de producător, dimensiunile elementului de fixare și specificația produsului.
CEMENTARE
Cementarea este un proces de îmbogățire a suprafeței cu carbon, efectuat într-o atmosferă bogată în acest element. Carbonul difuzează în suprafața exterioară a componentei încălzite, formând un strat subțire care poate fi călit pentru a asigura o rezistență ridicată la uzură, în timp ce miezul rămâne mai tenace și mai ductil. Cementarea este aplicată frecvent șuruburilor autofiletante, formatoare și tăietoare de filet, șuruburilor pentru PAL și anumitor șuruburi autoforante. Printre tratamentele înrudite se numără carbonitrurarea, nitrurarea în baie de săruri și nitrurarea gazoasă.
CĂLIRE PRIN INDUCȚIE
Pentru aplicații speciale, se poate crea un strat rezistent la uzură prin încălzirea rapidă a unei zone selectate cu ajutorul unei bobine de inducție de înaltă frecvență, fără contact direct cu piesa. Zona încălzită este apoi răcită rapid în ulei, apă sau într-un alt mediu controlat.
Călirea prin inducție este utilizată atunci când doar o anumită parte a componentei necesită o duritate și o rezistență la uzură mai mari. Aceasta poate fi potrivită și pentru componente lungi, precum tijele filetate. Graficul de mai jos prezintă relația dintre conținutul de carbon al oțelului, temperaturile de tratament termic, categoriile de oțel și proprietățile mecanice rezultate.
ÎNTREBĂRI FRECVENTE DESPRE TRATAMENTUL TERMIC
De ce trebuie călite și revenite șuruburile de înaltă rezistență din clasele 8.8, 10.9 și 12.9?
Călirea formează structura martensitică dură necesară pentru obținerea unei rezistențe ridicate, însă imediat după răcirea rapidă elementul de fixare este prea fragil. Din acest motiv, revenirea este efectuată imediat după aceea pentru a reduce tensiunile interne și a restabili tenacitatea, păstrând cea mai mare parte a rezistenței. Împreună, aceste procese oferă echilibrul necesar între rezistența la tracțiune, limita de curgere și ductilitate pentru îmbinările cu șuruburi de înaltă rezistență.
Care este diferența dintre cementare și călirea în întreaga secțiune?
Călirea în întreaga secțiune modifică microstructura pe toată secțiunea transversală a elementului de fixare, de regulă prin călire și revenire. Cementarea creează doar un strat exterior subțire, dur și rezistent la uzură, în timp ce miezul rămâne mai tenace și mai ductil. Acest tratament este utilizat frecvent pentru șuruburi autofiletante, formatoare și tăietoare de filet, șuruburi pentru PAL și anumite șuruburi autoforante.
Poate fi inversat un tratament termic?
Un tratament termic nu poate fi inversat pur și simplu astfel încât să se garanteze recuperarea proprietăților inițiale. Recoacerea poate înmuia un oțel călit, după care poate fi aplicat un nou ciclu controlat de tratament termic. Totuși, creșterea granulației, decarburarea, deformarea și procesele anterioare pot afecta rezultatul final. Sudarea sau încălzirea necontrolată pot reduce rezistența unui element de fixare tratat termic și trebuie efectuate numai atunci când sunt permise în mod expres printr-o procedură aprobată.
Cum pot verifica dacă elementele mele de fixare au fost tratate termic în mod corect?
Marcajele de pe cap indică clasa de rezistență declarată și producătorul, dar nu demonstrează singure că un anumit lot de producție a fost tratat termic în mod corect. Verificarea poate include încercări de duritate, încercări la tracțiune, analize chimice și examinări metalografice. Laboratorul acreditat Fabory poate evalua proprietățile mecanice și microstructura materialului.
Tratamentul termic afectează acoperirea de suprafață a elementelor de fixare?
Tratamentul termic este finalizat, de regulă, înainte de aplicarea acoperirii de suprafață. Zincarea electrolitică poate introduce hidrogen în oțelurile de înaltă rezistență sau călite superficial. Din acest motiv, procesul de acoperire trebuie să respecte cerințele standardului ISO 4042 și să includă măsuri adecvate pentru reducerea riscului. Un tratament de eliminare a hidrogenului efectuat după acoperire poate reduce riscul de fragilizare cu hidrogen, dar nu îl poate elimina complet. Zincarea termică a elementelor de fixare este reglementată de standardul ISO 10684. Compatibilitatea depinde de clasa de rezistență, material, procesul de decapare, temperatura de zincare și temperatura inițială de revenire. Compatibilitatea acoperirii trebuie evaluată întotdeauna pentru elementele de fixare de înaltă rezistență.
CUMPĂRAȚI ELEMENTE DE FIXARE TRATATE TERMIC DE LA FABORY
- Șuruburi de înaltă rezistență din clasele 8.8, 10.9 și 12.9
- Piulițe de înaltă rezistență
- Șuruburi autofiletante și autoforante
- Produse cu locaș hexagonal și șuruburi de fixare
- Tije filetate și prezoane
GHIDURI TEHNICE ASOCIATE
- Zincare termică — Aflați cum interacționează acoperirile zincate termic cu elementele de fixare tratate termic și de ce standardul ISO 10684 se aplică elementelor de fixare filetate.
- Zincare electrolitică și acoperiri din aliaje de zinc — Aflați mai multe despre sistemele de acoperire electrolitică și riscurile asociate fragilizării cu hidrogen.
- Laboratorul de Calitate și Inginerie — Descoperiți capacitățile Fabory de testare a rezistenței la tracțiune, durității, compoziției chimice și microstructurii.
Ultima actualizare: iulie 2026