Scopul călirii martensitice este de a pune în evidență un constituent specific al oțelurilor, numit martensită, pentru a le face mai dure și mai rezistente la uzură și solicitări mecanice. Acesta este unul dintre cele mai vechi tratamente termice cunoscute ale metalelor și este utilizat și astăzi datorită eficacității acestui tratament și rolului-cheie jucat de martensită în întărirea oțelurilor. Această metodă produce oțeluri deosebit de durabile și este utilizată pentru tratarea marii majorități a oțelurilor din lume.
Cum funcționează întărirea martensitică
Pentru a înțelege pe deplin cum funcționează întărirea martensitică, trebuie să ne amintim că tratamentul termic al metalelor oferă două modalități de întărire a materialelor: întărirea structurală și întărirea martensitică. Călirea martensitică este cea mai veche tehnică și, după cum sugerează și numele său, se bazează pe formarea martensitei în timpul unei operații de călire.
Această metodă a fost primul tratament termic din istorie. Fierarii foloseau acest proces de răcire rapidă pentru a crește duritatea lamelor pe care le fabricau, controlând în același timp viteza acestei etape pentru a limita deformarea.
Procesul de călire martensitică
Acest proces a fost conceput de un metalurg german pe nume Martens. Analizând procesul de călire, acesta și-a dat seama că este posibil să crească considerabil duritatea oțelurilor prin simpla modificare a câtorva parametri ai operațiunii. În practică, întărirea martensitică presupune transformarea structurii oțelului. La temperatura camerei, acesta este alcătuit din ferită și perlită, iar atomii sunt distribuiți în material sub forma unei structuri cubice. Prin încălzirea piesei la o temperatură cuprinsă între 850°C și 1200°C, care este temperatura de austenitizare, se obține austenita. Apoi, prin răcirea foarte rapidă a metalului, structura internă a materialului, la scară atomică, se solidifică și ia forma unui tetraedru (structură pătratică). Acesta este momentul în care apare martensita. Această etapă este de o importanță crucială deoarece, dacă răcirea este prea lentă, piesa va reveni la structura sa inițială, formată din ferită și perlit, sau din constituenți intermediari cunoscuți sub numele de troostită. În practică, pot fi utilizate diferite fluide pentru răcirea metalelor în timpul călirii martensitice: apa, care este cea mai rapidă, dar și uleiul sau chiar anumite gaze, precum azotul sau argonul.
Crearea martensitei duce la o ușoară creștere a volumului structurii materialului, făcându-l mult mai rezistent la uzură și stres mecanic.
Revenirea, un tratament termic complementar pentru întărirea martensitică
Martensita obținută în urma unei operații de întărire martensitică garantează duritatea excelentă a materialului. Cu toate acestea, acest tratament poate fi însoțit de alte operații, cum ar fi revenirede exemplu, pentru ajustarea durității. Revenirea servește, de asemenea, la defragilizarea piesei pentru a o face mai rezistentă.
Avantajele acestei metode de tratament termic
Deși a fost primul tratament termic al metalelor care a existat, călirea martensitică a suferit mai multe evoluții tehnologice de-a lungul timpului. Această tehnică multiplică rezistența naturală a oțelului la uzură și la solicitările mecanice cu un factor cuprins între 5 și 10.
În ciuda vechimii sale, acest proces rămâne una dintre cele mai eficiente metode de întărire a metalului și este încă una dintre cele mai utilizate tehnologii în industrie. Se estimează că, în prezent, 80% din oțelurile disponibile în lume sunt adecvate pentru întărirea martensitică, în timp ce restul de 20% pot fi întărite structural. Fără inventarea acestui proces, avioanele nu ar zbura, trenurile nu ar circula și mașinile nu ar ieși din garaj. Cele mai cunoscute exemple de oțeluri tratate prin această metodă sunt, fără îndoială, arborii roților și cutiile de viteze ale automobilelor. Progresele tehnologice enorme au permis utilizarea tehnologiilor de vid, mult mai ecologice, și răcirea perfect controlată cu gaz sau ulei.
Poate că primii fierari nu au putut explica acest lucru, dar l-au înțeles bine: răcirea bruscă după încălzirea la temperaturi foarte ridicate produce martensită în oțel. Acest proces de tratament termic a supraviețuit în timp datorită capacității sale excepționale de a face piesele mult mai rezistente la uzură și la solicitările mecanice. Chiar și astăzi, întărirea prin revenire martensitică tratează 80% din oțelurile din lume. Compatibilă cu o operație de revenire, de exemplu, această metodă poate fi efectuată în diferite medii de răcire: apă, ulei, azot sau argon. Prin urmare, este un tratament termic extrem de popular, utilizat atât în automobile, cât și în avioane și trenuri, și care are încă un viitor foarte luminos în fața sa.
