Arama

Isıl İşlem ve Isıl İşlem Teknikleri

Güncelleme: 16 Kasım 2015 Gösterim: 9.076 Cevap: 5
ThinkerBeLL - avatarı
ThinkerBeLL
VIP VIP Üye
20 Mayıs 2009       Mesaj #1
ThinkerBeLL - avatarı
VIP VIP Üye
Isıl İşlem
MsXLabs.org & Vikipedi, özgür ansiklopedi
Sponsorlu Bağlantılar

Isıl işlem (İng: Heat treatment), metallerin mekanik özelliklerini (sertlik, mukavemet vb.) geliştirmek amaçlı uygulanan işlemlerin genel adıdır. Metalurjik bir işlem türüdür.
Genel anlamda, metalleri belirli bir sıcaklıkta tavlayarak yapılarını istenilen faza getirmek suretiyle yapılır. Daha sonra metal ani olarak soğutulur ve bu sayede granüller (grain) oda sıcaklığında termodinamik açıdan denge fazı (phase) olmayan bir faza hapsolmuş olur. Bu faz genellikle malzemenin daha üstün mekanik özellikler gösterdiği bir fazdır.
Isıl işlemin teorisi pek bilinmese de sanayi devrinden çok önceleri pratiği biliniyor ve uygulanıyordu. Örnek vermek gerekirse, demircilerin kılıçları sağlamlaştırmak için dövdükten sonra suya batırarak ani soğutması basit bir ısıl işlemdir. Benzer uygulamalar; keskinliğin, sertliğin, aşınmaya karşı direncin gerektiği diğer bazı metal eşyalarda da olmuştur.
Karbonizasyon adı verilen bir teknik ise sanayi devriminden sonra bulunmuş ve günümüzde sıkça kullanılmaktadır. Metallerin yüzey özelliklerini artırmakta kullanılan bir ısıl işlem tekniğidir. Bu teknikte, metal karbon açısından zengin bir ortamda karbon elementlerinin metalin yüzeyinden difüzyon yardımıyla geçebileceği bir sıcaklıkta tutulur (bekletilir). İşlem süresi istenilen efektif sertlik derinliğine göre değişir. Difüzyon işleminin doğası gereği yüzeyden derine doğru karbon konsantrasyonu parabolik olarak azalır. Burada, efektif sertlik derinliği arzu edilen minimum sertlik değerinin sağlandığı yüzey derinliğidir.
Karbon açısından zengin bir ısıtma ortamı sağlamak için atmosfer kontrollü fırınlarda ortama karbon zengini gazlar verilir, daha eski bir teknoloji ise metali karbon içeren ergimiş haldeki sanayi tuzlarının içinde sertleştirmektir.
Malzemenin sertliğinin artması ile aşınma dayanımı da artar ama aynı zamanda malzeme daha kırılgan olur ve dayanıklılığı azalır. Yani ısıl işlem bazı mekanik özellikleri iyileştirirken bazılarını da kötüleştirir. Bu anlamda kullanım alanı için en uygun noktayı bulmak esastır. Isıl işlem sırasında; sıcaklık, zaman ve atmosferin eş zamanlı kontrolü ile en uygun şartların oluşması sağlanarak istenilen nitelikteki malzeme üretilir.

Isıl İşlem Teknikleri
  • Sementasyon
  • Karbonitrasyon
  • Islah
  • Temperleme (Meneviş)
  • Hidrojen tavlaması
  • Alüminyum yaşlandırma
  • Normalizasyon
  • Gerilim giderme
  • Yumuşatma tavlaması
  • Sertleştirme
  • Gaz sementasyon
  • Nitrasyon
  • Oksidasyon
  • Sıfır altı işlemler (Subzero)
  • İndüksiyon yüzey sertleştirme
  • Vakum sertleştirme

Tanrı varsa eğer, ruhumu kutsasın... Ruhum varsa eğer!
_Yağmur_ - avatarı
_Yağmur_
VIP VIP Üye
30 Mart 2012       Mesaj #2
_Yağmur_ - avatarı
VIP VIP Üye
TAVLAMA

Sponsorlu Bağlantılar
Metalleri ve camı, döküm, soğuk işleme ya da mekanik işlemler sırasında meydana gelen iç gerilmelerden kurtarmak için yavaş yavaş ısıtıp soğutma işlemi.

Bu işlem, sanayide "tav fırını" adı verilen fırınlarda gerçekleştirilir. Tavlanmış malzemenin hem dayanıklılığı artar hem de işlenmesi kolaydır.

NORMALİZASYON TAVLAMASI

Çelik, Ac3 (ostenit+ferrit fazından tamamen ostenit faza geçiş) sıcaklığının yaklaşık 20–40 °C üzerine ısıtılır ve sonra havada soğumaya bırakılır. Böylece iki defa alfa – gama dönüşümü yapılarak değişen içyapı, normal bir içyapıya dönüştürülür. Yüksek tavlama sıcaklığında ve uzun bir tavlama süresi sonunda malzeme içyapısı iri taneli olur. Çok yavaş soğutma da bir dereceye kadar uzun ısıtma süresi gibi rol oynayarak iri tanelerin oluşmasına neden olur.

YUMUŞATMA TAVLAMASI

Amacı, yumuşak bir malzeme oluşturarak talaşsız veya talaşlı işlemeyi kolaylaştırmaktır. Tavlama işlemi, malzeme, Ac1 (723°C) sıcaklığının üzerine kadar ısıtılarak veya bu nokta etrafında sıcaklık, bir aşağı bir yukarı değiştirilerek gerçekleştirilir. Soğutma yavaş yapılmalıdır.

GERİLİM GİDERME TAVLAMASI

Döküm, sıcak şekillendirme ve ısıl işlemden sonra kesit boyunca meydana gelen farklı soğumalar nedeniyle, ayrıca kaynak ve soğuk şekillendirmeyle malzeme iç gerilimlere maruz kalır. Tavlamanın amacı, oluşan bu gerilimleri gidermektir. Tavlama 550 – 650 °C arasındaki sıcaklıklarda yapılır. Parça bu sıcaklıktan oldukça yavaş soğutulmalıdır. Bunun için fırında soğutma yapılır.

Difüzyon Tavlaması


Konsantrasyon farklılıklarının giderilmesi amacıyla yapılan bir işlemdir. Difüzyon tavlaması sırasında kristal lifleşmeleri giderilir. Ayrıca artan tavlama süresine bağlı olarak dendritlerin yavaş yavaş kaybolduğu görülür. Difüzyon tavlamasında malzeme, içeriğindeki karbon miktarına göre 1050 – 1300 °C ye ısıtılarak uzun süre bu sıcaklıkta bekletilir.

Tane İrileştirme Tavlaması

Bu tavlamanın amacı, adından da anlaşılacağı gibi tanelerin irileştirilmesidir. Tavlama, yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilir ve soğuma oldukça yavaş yapılır. Ac1 sıcaklığının altında soğutma bir miktar hızlandırılabilir.

Rekristalizasyon (Yeniden Kristalleştirme) Tavlaması

Yeniden kristalleştirme tavlaması, 600 – 700 °C arasındaki sıcaklıklarda yapılır. Haddeleme ve dövme sırasında bozulan taneleri kararlı haline dönüştürmek için yapılır. Tavlama sıcaklığı arttıkça tavlama süresi kısalır. Parçanın soğutulması normal bir hızda gerçekleşir.

MsXLabs.org & Morpa Genel Kültür Ansiklopedisi & kaynak

"İnşallah"derse Yakaran..."İnşa" eder YARADAN.
_Yağmur_ - avatarı
_Yağmur_
VIP VIP Üye
30 Mart 2012       Mesaj #3
_Yağmur_ - avatarı
VIP VIP Üye
ÇELİKLERE UYGULANAN ISIL İŞLEMLER

ISIL İŞLEMIN TARIFI
Genel anlamda ısıl işlem, metal veya alaşımlara istenilen özellikleri kazandırmak amacıyla katı halde uygulanan kontrollü ısıtma ve soğutma işlemleri olarak tanımlanır.

Isıl işlemin Türk Standartlarındaki (TS 1112) tanımı ise; katı haldeki metal veya alaşımlara belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine zamanlanarak uygulanan ısıtma ve soğutma işlemleri olarak verilmektedir.

Çeliklere uygulanan bütün temel ısıl işlemler, iç yapının dönüşümü ile ilgilidir. Dönüşüm ürünlerinin türü, bileşimi ve metalografik yapısı çeliğin fiziksel ve mekanik özelliklerini büyük ölçüde etkiler. Başka bir deyişle; bir çeliğin fiziksel ve mekanik özellikleri içerdiği dönüşüm ürünlerinin cinsine, miktarına ve metalografik yapısına bağlıdır.

Isıl İşlemin Genel Uygulamasi
  • Isıtma
  • Isıtılan Sıcaklıkta bekletme
  • Soğutma
Isıl işlem uygulanacak çelikleri içerdiği karbon oranına göre iki farklı grupta toplayabiliriz;

1-Ötektoid altı çelikler (%C <0,8),
2-Ötektoid üstü çelikler (%C > 0,8)

Çeliğin ısıl işlemine ostenitleştirme (ostenizasyon) ile başlanır. Ostenitleştirme; çeliğin uygun bir sıcaklığa kadar yavaşça ısıtılıp, yapısının tamamen ostenite dönüşmesine kadar (yani iç yapının her bölgede benzer yapı göstermesine kadar) tavlanması anlamına gelir. Ostenitleştirme için çelik malzeme, alt kritik sıcaklık çizgisinin (Ac1) üzerindeki bir sıcaklığa kadar ısıtılır.

Ötektoid altı çelikler, üst kritik sıcaklık çizgisinin (Ac3) 40-60ºC üzerindeki sıcaklıklarda ostenitleştirme işlemine tabi tutulurlar. Ac3 çizgisinin altındaki sıcaklıklarda ise çelik içerisinde yumuşak bölgelerin oluşmasına neden olur ve böylece malzemenin sertleşmesi engellenir.

Ötektoid üstü çelikler ise, Ac1 ile bu çeliklere ait üst kritik sıcaklık çizgisi (Acm) arasındaki sıcaklıklarda ostenitleştirilir. Acm çizgisi ani olarak yükseldiğinden, bütün yapıyı ostenitleştirmek için çok yüksek sıcaklıklara çıkmak gerekir.

Isıtılan çelik, uygulanan ısıl işlem türüne göre bu sıcaklıkta belirli bir süre bekletilir ve belirli bir soğuma hızında soğutulur.

Isıl İşlem Uygulamasında Dikkat Edilecek Hususlar;
• Çeliğin belirlenen sıcaklığa kadar ısıtılmasında seçilen ısıtma hızı, ısıl işlem çevrimindeki diğer faktörlere göre daha az önem taşır. Ancak, çarpılmanın önlenebilmesi için soğuk şekil değişimine tabi tutulmuş, yani aşırı ölçüde iç gerilme içeren malzemelerin, gerilmesiz malzemelere göre daha yavaş ısıtılması gerekir.

• Ayrıca, kesit değişikliği gösteren parçaların ısıtılması sırasında ince ve kalın kesitlerdeki ısınma veya sıcaklık artış hızları arasındaki farklar da dikkate alınmalıdır. Sıcaklık etkisiyle parçada meydana gelebilecek çarpılmayı en aza indirmek için, ince kısımları kalın kısımlara göre daha yavaş ısıtılması gerekir. Isıl işlem sırasındaki hasar riskini azaltmak amacıyla çelikler genelde yavaş ısıtılırlar.

• Çeliğin iç yapısının tamamen değiştiği bu sıcaklıklara çıkartılmasında, çelikte çarpılma, çatlama, oksidasyon, dekarbürizasyon (karbon atomlarının iç yapıdan kopması) ve tane büyümesi gibi istenmeyen durumlar meydana gelebilir. Bu nedenle çelikler olabildiğince düşük sıcaklıklarda ostenitleştirilirler.

Temel Isıl İşlemler

1-GERİLİM GİDERME TAVI (STRESS RELIEVING)
Gerilim giderme tavı şekil verme, döküm veya kaynak işlemlerinden doğan iç gerilmeleri azaltmak amacı ile çelik parçaları, genellikle 550-650ºC arasında ısıtma ve sonra yavaş yavaş soğutma işlemidir.

2-NORMALİZE TAVI (NORMALIZING)
Normalize tavı çelik malzemenin kristal yapısını daha homojen, daha ince bir hale getirmek ve bir sonraki ısıl işleminde karbürün uygun şekilde dağılmasını sağlamak amacıyla çeliğin kritik sıcaklığının (yeniden kristalleşme sıcaklığı) 40-60ºC üstünde tavlanıp havada soğutulmasıdır.

3-SU VERME İŞLEMİ (QUENCHING)
Belli bir sıcaklığa kadar (genellikle 850-1100ºC) ısıtılmış çeliğin cinsine göre su, yağ veya tuz banyolarında soğutularak martensit bir yapı sağlamasına su verme işlemi denir. Soğutma hızı, parçanın büyüklüğüne, çeliğin sertleşebilme yeteneğine ve su verme ortamına bağlı olarak değişir. En fazla arzu edilen su verme hızı, en uygun sertlik sağlamaya yarayan en ağır soğutma hızıdır. Soğutma hızı çok yüksek olursa parçada çatlaklar oluşur, çok düşük olması halinde de uygun sertlik elde edilemez .

4-MENEVİŞLEME (TEMPERING)
Menevişleme, ısıl işlem sonucu sertleştirilmiş bir çeliğin su verme sonunda soğutmadan ileri gelen gerginlikleri gidermek ve çeliğin sahip olduğu martensitik özlülüğünü ve direncini arttırmak için genellikle 150-450ºC arasında ısıtılarak ve uygun bir hızla soğutularak gevrekliğini giderme işlemidir. Çatlamaları en aza indirebilmek için meneviş işleminin su verme işleminden hemen sonra yapılması gerekir.

5-SEMENTASYON (YÜZEY SERTLEŞTİRME)
Sementasyon işlemi, düşük karbonlu çelik parçasının yüzeyine karbon emdirilmesi işlemidir. Karbon emdirilmesi işlemi, çelik parçasının karbon monoksit (CO) içeren bir ortamda östenit faz sıcaklığına (850-950ºC) kadar ısıtılmasıyla gaz-metal tepkimesi sonucu oluşur.
Çelik parça, sementasyon sıcaklığında yüzeyden çekirdeğe doğru karbon difüzyonunun istenen derinliğe kadar ilerlemesi için yeterli süre tutulur. Bu süreye sementasyon zamanı adı verilir. Bu süre içinde çelik parçanın yüzeyinden içeriye doğru difüz eden karbonun ilerleme derinliğine sementasyon derinliği adı verilir.

6-TAVLAMA
İstenilen yapısal, fiziksel ve mekanik özellikleri elde etmek ve talaş kaldırmayı veya soğuk şekillendirmeyi kolaylaştırmak amacıyla metal malzemelerin uygun sıcaklıklara kadar ısıtılıp, gerekli değişikler sağlanıncaya kadar bu sıcaklıkta tutulması ve sonradan yavaş soğutulması işlemine tavlama denir .

Yumuşatma Tavı
Yumuşatma tavı, çelik iç yapısındaki tane boyutunu küçülterek sertliği azaltmak, talaş kaldırmayı kolaylaştırmak veya döküm ve dövme parçalarındaki iç gerilmeleri gidermektir. Ötektoid altı çelikleri Ac3, ötektoid üstü çelikleri ise Ac1 çizgilerinin üzerindeki belirli sıcaklıklara kadar ısıtılır, iç yapılarını ostenite dönüştürdükten sonra fırın içerisinde tutarak çok yavaş soğutulur.

% 0,2 C içeren iri taneli ötektoid altı bir çelik parçanın tanelerinin tavlama işlemi sırasında iç yapısında meydana gelen değişimler şu şekildedir;

a) İlk veya orijinal yapı iri ferrit ve perlit tanelerinden oluşmaktadır
b) Ac1 çizgisinin hemen üzerindeki bir sıcaklıkta perlit ince taneli ostenite dönüşürken, ferrit yapıda aynen kalır. Eğer bu sıcaklıktan soğutmaya geçersek ferrit iri taneleri değişmediğinden tane boyutunda herhangi bir değişme olmaz
c) Ac3 çizgisinin üzerindeki bir sıcaklıkta yapı tamamen ince taneli ostenite dönüşür
d) Parça oda sıcaklığına soğutulduğunda, ince ferrit taneleri ile küçük perlit bölgelerini içeren bir iç yapı oluşur
Buradan; ötektoid altı çeliklerin yumuşatma tavına tabi tutulabilmeleri için Ac3 çizgisinin üzerindeki uygun sıcaklıklarda tavlanmalarının gerekli olduğu sonucu ortaya çıkmaktadır. Ötektoid altı çeliklerin sağlıklı biçimde ısıl işleme tabi tutulabilmeleri için, önce homojen bir ostenitik yapıya sahip olmaları gerekir. Bunun için, ostenitleştirme sıcaklığına kadar ısıtılan çelik malzemelerin her 25 mm et kalınlığı için 1 saatlik bir süre o sıcaklıkta tavlanmaları tavsiye edilir.
Ötektoid üstü çelikler Ac3,1 çizgisinin yaklaşık 50ºC üzerindeki sıcaklıklarda ostenitleştirme işlemine tabi tutulurlar. Bu sıcaklıklarda tutulan çelikler, ostenit ve sementit fazlarını içerir. Bu sıcaklıklardan çeliklere su verildiğinde sementit parçacıkları yapıda aynen kalır. Yapıdaki sementit fazı sertliği azaltmadığı gibi, çeliklerin aşınma dirençlerini de artırır. Bu nedenle ötektoid üstü çeliklerin tamamen ostenitleşmesine gerek yoktur. Bu çelikler Ac3,1 çizgisinin en az 10ºC üzerindeki bir sıcaklıkta tavlanırlar. Yumuşatma tavına tabi tutulan ötektoid üstü çeliklerin iç yapıları kaba lamelli perlit alanları ile bunları çevreleyen ötektoid dışı sementit fazından oluşur (Şekil 6). Bu yapıdaki perliti çevreleyen sementit ağı sert ve gevrektir. İç yapıda kalın ve sert tane sınırlarının bulunması, çeliklerin talaşlı yöntemle işlenmelerini zorlaştırır. Bu nedenle yumuşatma tavı, ötektoid üstü çeliklere son işlem olarak uygulanmaz.

Normalizasyon (Normalleştirme) Tavı:
Normalizasyon tavı genelde tane küçültmek, homojen bir iç yapı elde etmek ve çoğunlukla mekanik özellikleri iyileştirmek amacıyla ötektoid altı çelikleri Ac3 ve ötektoid üstü çelikleri Acm dönüşüm sıcaklıklarının yaklaşık olarak 40-50oC üstündeki sıcaklıklara kadar ısıtıp ,tavlandıktan sonra fırın dışında sakin havada soğutma işlemidir.
Normalizasyon tavının belli başlı amaçları;

a) tane küçültmek,
b) homojen bir iç yapı elde etmek,
c) ötektoid üstü çeliklerde tane sınırlarında bulunan karbür ağını dağıtmak,
d) çeliklerin işlenme özelliklerini iyileştirmek,
e) mekanik özellikleri iyileştirmek ve
f) yumuşatma tavına tabi tutulmuş çeliklerin sertlik ve mukavemetlerini artırmak
şeklinde sıralanabilir. Bu nedenlerle normalizasyon tavı, çeliklere uygulanan son ısıl işlem olabilir.

Yumuşatma tavına tabi tutulan ötektoid üstü çeliklerin yapısında oluşan sementit ağının, bu çeliklerin mukavemetini düşürdüğü bilinmektedir. Normalizasyon tavı, ötektoid üstü çeliklerdeki sementit ağının parçalanmasını ve bazı durumlarda da büyük ölçüde giderilmesini sağlar. Bu nedenle, normalize edilen çeliklerin mukavemetinde artış görülür.

Normalizasyon tavında, parçanın havada soğutulması nedeniyle nispeten yüksek soğuma hızı elde edilir. Genelde, soğuma hızı arttıkça ostenitin dönüşüm sıcaklığı düşer ve daha ince perlit elde edilir.

Ferrit çok yumuşak, sementit ise çok sert bir fazdır. Normalize edilen çeliğin yapısında bulunan sementit katmanlarının birbirine yakın veya sık olarak dizilmeleri nedeniyle çeliğin sertliği artar. Bu nedenle, normalize edilen çeliklerin sertlik ve mukavemeti, yumuşatma tavına tabi tutulan çeliklerin söz konusu değerlerinden önemli ölçüde yüksek olur. Tablo 1’de bazı çeliklerin yumuşatma tavına tabi tutulmuş ve normalize edilmiş durumlardaki mekanik özellikleri verilmektedir.

Küreselleştirme Tavı:
Küreselleştirme tavı, çelikleri Ac1 sıcaklık çizgisi civarında uzun süre tuttuktan ve bu bölgede salınımlı olarak tavladıktan sonra, yavaş soğutma ile karbürlerin küresel şekle dönüştürülmesi işlemidir. Bu işlem, ostenitleştirmeden sonra kontrollü soğutma ile de yapılabilir.Yumuşatma tavı işleminde belirtildiği gibi, tavlanmış durumdaki ötektoid üstü çelikler iç yapılarında sert ve gevrek sementit tanelerinin bulunması nedeniyle işlenmeye elverişli değildir. Bu tür çeliklerin işlenmesini kolaylaştırmak ve sünekliğini artırmak amacıyla da küreselleştirme tavı kullanılır.

Küreselleştirme tavı aşağıdaki yöntemlerden biri ile gerçekleştirilir.

a) Çelik malzeme Ac1 çizgisinin hemen altındaki bir sıcaklığa (örneğin 700oC) uzun süre (15-25 saat) tavlanır.
b) Çelik malzeme, düşük kritik sıcaklık çizgisinin (Ac1) hemen altında ve üstündeki sıcaklıklar arasında ısıtılıp soğutulur, yani salınımlı olarak tavlanır.
c) Malzeme Ac1 kritik sıcaklık çizgisinin üzerindeki bir sıcaklıkta tavlandıktan sonra ya fırında çok yavaş soğutulur, ya da Ac1 çizgisinin hemen altındaki bir sıcaklıkta uzunca bir süre tutulur.
Yüksek sıcaklıtaki tavlama işlemi, çeliğin içersindeki perlitik yapı ile sementit ağının parçalanarak dağılmasına neden olur. Küreselleştirme tavı sonucunda, ferritik bir matris ile bunun içersinde dağılmış durumda bulunan küre biçimindeki karbürlerden oluşan bir iç yapı elde edilir. Küreselleştirme tavı sonunda çeliğin sertliği azalır, buna karşılık sünekliliği artar. Bu işlem sonucunda, ötektoid üstü çelikler işlenmeye elverişli hale gelir.
Küreselleştirme tavı, daha çok yüksek karbonlu çeliklere uygulanır. Düşük karbonlu çelikler nadiren küreselleştirme tavına tabi tutulurlar. Çünkü; bu tür çelikler küreselleştirme tavı sonunda çok yumuşarlar ve bu aşırı yumuşama talaşlı işlem sırasında bazı zorluklar doğurur. Orta karbonlu çelikler ise yeterli ölçüde süneklilik kazanmaları için plastik şekil verme işleminden önce, bazen küreselleştirme tavına tabi tutulurlar. Küreselleştirme tavı sırasında tavlama süresinin iyi ayarlanması gerekir. Eğer çelik, gereğinden daha uzun süre tavlanırsa sementit parçacıkları birleşerek uzama gösterirler ve bu durum çeliğin işlenme kabiliyetini olumsuz etkiler.

Yumuşatma, küreselleştirme ve normalizasyon işlemleri çelikleri işlenmeye elverişli hale getirmek amacıyla uygulanır. Ancak, uygulanacak ısıl işlem çeliğin karbon oranına göre seçilir.

Gerilim Giderme Tavı ve Ara Tavı
Gerilim giderme tavı; döküm, kaynak ve soğuk şekil verme işlemlerinden kaynaklanan iç gerilmeleri azaltmak amacıyla, metalik malzemeleri dönüşüm sıcaklıklarının altındaki uygun bir sıcaklığa kadar ısıtma ve sonra yavaş soğutma işlemidir. Bu işlem, bazen dönüşüm sıcaklığı veya kritik sıcaklık altı tavı olarak da adlandırılır. Çelik malzemeler 540oC ile 630oC sıcaklıkları arasında gerilme giderme tavına tabi tutulurlar.

Ara tavı ise; gerilme giderme tavına çok benzeyen bir işlem olup, ötektoid altı çeliklerden sac ve tel yapımında soğuk şekillendirmeye devam edebilmek için çelik malzemelerin Ac1 dönüşüm sıcaklığının hemen altındaki bir sıcaklığa (550-680oC) kadar ısıtılıp, yeniden kristalleşme sağlandıktan sonra yavaş soğutulması işlemidir.

Su Verme Sertleştirmesi
Tavlama işleminden sonra, çelikler yavaş ya da orta seviyedeki bir hızla soğutulduklarında, ostenit içerisinde çözünmüş durumda bulunan karbon atomları difüzyon ile ostenit yapıdan ayrılırlar. Soğuma hızı arttırıldığında, karbon atomları difüzyon ile katı çözeltiden ayrılmak için yeterli zaman bulamazlar. Demir atomları bir miktar hareket etseler bile, karbon atomlarının çözelti içersinde hapsedilmeleri nedeniyle farklı bir yapı oluşur. Hızlı soğuma sonucunda oluşan bu yapıya “martenzit” adı verilir.

Martenzitin sertliğinin yüksek olmasının en önemli nedeni, kafes yapısının çarpıtılmış olmasıdır. Martenzitik dönüşüm sırasında çelik malzemelerde bir miktar hacimsel büyüme meydana gelir. Söz konusu hacimsel büyüme, çok yüksek düzeyde yerel gerilmeler oluşturarak çeliklerin yapısının aşırı ölçüde çarpılmasına veya plastik şekil değişimine uğramasına neden olur. Kafes yapısının çapılması, su verilen çeliklerin sertlik ve mukavemetini arttırır.

Su verme işleminden sonra oluşan martenzit mikroskop altında iğne veya diken biçiminde gözükür ve bazen saman demetini andıran bir görünüm sergiler. Çeliklerin çoğunda martenzitik yapı belirsiz ve soluktur, bu nedenle kolayca ayırt edilemez. Yüksek karbonlu çeliklerde ise kalıntı ostenit arka fonu oluşturduğundan, martenzitin iğne veya diken biçimindeki yapısı daha belirgin bir görünüm kazanır.

Martenzitik dönüşüm yalnız soğuma sırasında meydana gelir. Bu nedenle, söz konusu dönüşüm zamandan bağımsız olup, yalnız sıcaklığın azalmasına yani soğumaya bağlıdır. Martenzitin en önemli özelliği, çok sert bir faz olmasıdır. Çeliklerde, sementitten sonra gelen en sert faz martenzittir. Yüksek sertlik değerleri, ancak yeterli oranda karbon içeren çeliklerde elde edilir.

Çeliklerde su verme işleminden sonra elde edilen en yüksek sertliğin karbon oranına göre değişimi Şekil 7’de gösterilmiştir. Bu diyagramdan görüldüğü gibi; su verilen (martenzitik durumdaki) alaşımsız bir çelikten elde edilebilecek en yüksek sertliğin, yanlız çeliğin karbon oranına bağlı olduğu söylenebilir. Martenzitin sertliğinin yüksek olması, martenzit katı çözeltisinin çözebileceği orandan çok daha yüksek oranda karbon içermesi nedeniyle aşırı doymuşluktan kaynaklanan kafes yapısının çarpılmasındandır.

Sertleştirme işleminin temel amacı, tamamen martenzitik bir yapı elde etmektir. Bunun için de malzemenin tavlama işleminden sonra, kritik soğuma adı verilen bir değerden daha yüksek hızlarda soğutulması gerekir.

Su Verme Ortamları
İdeal su verme ortamı, başlangıçtaki soğuma hızının yüksek, malzemedeki çarpılmanın önlenmesi bakımından da düşük sıcaklıklardaki soğuma hızının düşük olmasını sağlamalıdır. Ancak, bu durumu tam olarak sağlayacak nitelikte bir su verme ortamı yoktur. Su ve inorganik tuzların sulu çözeltileri gibi su verme sıvıları, başlangıç aşamasındaki soğuma hızlarının yüksek olmalarını sağlarlar. Ancak, bu soğuma hızları düşük sıcaklıklarda da devam ettiğinden, malzemede çarpılma veya çatlama meydana gelebilir. Geleneksel su verme yağları ile uzun bir A devresi ve düşük soğuma hızına sahip kısa bir B devresi elde edilir
Sanayide kullanılan su verme ortamları, su verme şiddetlerine göre aşağıdaki gibi sıralanır.

a) Tuzlu su
b) Musluk suyu
c) Erimiş veya sıvı tuzlar
d) Yağ ve su karışımı
e) Yağ
f) Hava

Menevişleme
Çeliklerde, su verme işlemi ile elde edilen martenzitik yapı gevrek olduğundan pek çok uygulama için elverişli değildir. Ayrıca mertanzit oluşumu çelik içerisinde iç gerilmelerin meydana gelmesine neden olur. Bu nedenlerden dolayı su verilen çelikler, hemen hemen her zaman Ac1 çizgisinin altındaki sıcaklıklarda uygulanan tavlama işlemine menevişleme denir. Menevişlemenin amacı; su verilen çelikteki kalıntı gerilmeleri gidermek ve çeliğin süneklik ve tokluğunu artırmaktır. Su verilen çelikler menevişlendiklerinde süneklilikleri artar, buna karşılık sertlik ve mukavemetleri azalır.

AISI 4140 çeliğinin sertlik ve çentik darbe tokluğunun menevişleme sıcaklığına göre değişimi (menevişleme süresi : 1 saat)

Yüksek sertlik ve yüksek aşınma direnci gerektiren uygulamada kullanılan çelik parçalar 205ºC‘nin altındaki sıcaklıklarda, yüksek tokluk gerektiren uygulamalarda kullanılan parçalar ise 425ºC’nin üzerindeki sıcaklıklarda menevişlenirler. Eğer parçada gerilme yığılmasına neden olan çentik yoksa, süneklik değişimi tokluk için iyi bir ölçü olarak alınabilir ve bu durumda 205 ıle 425ºC sıcaklıkları arasında yapılan menevişleme işlemi sakıncalı olmayabilir. Menevişleme sıcaklığı 205ºC değerine ulaşınca, kalıntı gerilmeler büyük ölçüde giderilebilir. 480ºC sıcaklıkta ise kalıntı gerilmeler tamamen ortadan kalkar.

Menevişleme enerjiyi ilgilendiren bir işlem olduğundan hem sıcaklık, hem de süre menevişleme işlemini etkileyen önemli parametrelerdir. Yüksek sıcaklıkta kısa süre içerisinde veya düşük sıcaklıkta uzun süre içerisinde aynı menevişleme etkileri elde edilebilir. Şekil 14’de, menevişleme süresinin değişik sıcaklıklarda menevişlenen ötektoid bileşimindeki çeliğin sertliğine etkisi görülmektedir.

Martemperleme
Sertleştirilecek parça ostenitleştirme işlemine tabi tutulduktan sonra, martenzitik dönüşümün başlama sıcaklığının (Ms) hemen üzerindeki bir sıcaklıkta tutulan kurşun veya tuz banyosuna daldırılır. Yüzeyi ile merkezinin sıcaklıkları aynı oluncaya, yani bütün kesit boyunca aynı sıcaklık elde edilinceye kadar parça banyo içersinde tutulur. Daha sonra parçaya su verilerek tamamen martenzitik bir iç yapı elde edilir. Bu işlem sayesinde, soğuma ile oluşan büzülme olayı, ostenit-martenzit dönüşümü ile ortaya çıkan genleşme olayından ayrılarak, hem büyük parçalardaki su verme çatlaması önlenir, hemde parça sertleştirilir.

Ostemperleme
Sertleştirilecek parça ostenitleştirildikten sonra, martenzitik dönüşümün başlama sıcaklığının (Ms) üzerindeki sıcaklıkta tutulan kurşun veya tuz banyosuna daldırılır. Parça dönüşüm tamamlanıncaya kadar banyoda bekletilir ve sonradan banyodan alınırak havada soğutulur.

"İnşallah"derse Yakaran..."İnşa" eder YARADAN.
Efulim - avatarı
Efulim
VIP VIP Üye
14 Eylül 2012       Mesaj #4
Efulim - avatarı
VIP VIP Üye
Sementasyon
MsXLabs.Org & Morpa Genel Kültür Ansiklopedisi & Vikipedi

Katı metal cisimlerin yüzeyine yüksek sıcaklıkta difüzyon yoluyla bir ya da birden çok element emdirme. Bu işlem, sözkonusu metalin yüzey sertliğini artırır, korozyona ve aşınmaya daha dayanıklı olmasını sağlar. Genellikle çelik malzemeye (örneğin takım tezgâhlarında) uygulanır. Sementasyon işleminde kaplama maddesi olarak başlıca karbon ya da azot (doku sertleştirmesi), krom (kromlama), silisyum (silisyumlama), alüminyum (alüminyum emdirme) ve çinko (çinko emdirme) kullanılır.

Sementasyon veya Karbürizasyon en eski yüzey sertleştirme işlemlerinden biri olup; karbon içeriği düşük olan çelik malzeme yüzeyine katı, sıvı veya gaz ortam içerisinde karbon verilmesi (emdirilmesi) esasına dayanır.
Östenit sıcaklığına ısıtılan (850-9500 C) parça istenilen sertlik derinliğine bağlı olarak yüksek sıcaklıkta belirli bir süre tutulur ve daha sonra su, yağ, tuz veya polimer gibi uygun bir sertleştirme ortamında sertleştirilir. Sertleştirme sonrası tüm çeliklere uygulandığı gibi gerilim giderme ve meneviş işlemleri uygulanır. Bu işlemler sonrası parça yüzeyinde karbonca zengin aşınmaya dirençli bir yapı oluşurken, çekirdekte tok bir yapı meydana gelir.
Sen sadece aynasin...
eku123 - avatarı
eku123
Ziyaretçi
15 Eylül 2012       Mesaj #5
eku123 - avatarı
Ziyaretçi
Genel anlamda, metalleri belirli bir sıcaklıkta tavlayarak yapılarını istenilen faza getirmek suretiyle yapılır. Daha sonra metal ani olarak soğutulur ve bu sayede granüller (grain) oda sıcaklığında termodinamik açıdan denge fazı (phase) olmayan bir faza hapsolmuş olur. Bu faz genellikle malzemenin daha üstün mekanik özellikler gösterdiği bir fazdır.
Isıl işlemin teorisi pek bilinmese de sanayi devrinden çok önceleri pratiği biliniyor ve uygulanıyordu. Örnek vermek gerekirse, demircilerin kılıçları sağlamlaştırmak için dövdükten sonra suya batırarak ani soğutması basit bir ısıl işlemdir. Benzer uygulamalar; keskinliğin, sertliğin, aşınmaya karşı direncin gerektiği diğer bazı metal eşyalarda da olmuştur.
Karbonizasyon adı verilen bir teknik ise sanayi devriminden sonra bulunmuş ve günümüzde sıkça kullanılmaktadır. Metallerin yüzey özelliklerini artırmakta kullanılan bir ısıl işlem tekniğidir. Bu teknikte, metal karbon açısından zengin bir ortamda karbon elementlerinin metalin yüzeyinden difüzyon yardımıyla geçebileceği bir sıcaklıkta tutulur (bekletilir). İşlem süresi istenilen efektif sertlik derinliğine göre değişir. Difüzyon işleminin doğası gereği yüzeyden derine doğru karbon konsantrasyonu parabolik olarak azalır. Burada, efektif sertlik derinliği arzu edilen minimum sertlik değerinin sağlandığı yüzey derinliğidir.
Karbon açısından zengin bir ısıtma ortamı sağlamak için atmosfer kontrollü fırınlarda ortama karbon zengini gazlar verilir, daha eski bir teknoloji ise metali karbon içeren ergimiş haldeki sanayi tuzlarının içinde sertleştirmektir.
Malzemenin sertliğinin artması ile aşınma dayanımı da artar ama aynı zamanda malzeme daha kırılgan olur ve dayanıklılığı azalır. Yani ısıl işlem bazı mekanik özellikleri iyileştirirken bazılarını da kötüleştirir. Bu anlamda kullanım alanı için en uygun noktayı bulmak esastır. Isıl işlem sırasında; sıcaklık, zaman ve atmosferin eş zamanlı kontrolü ile en uygun şartların oluşması sağlanarak istenilen nitelikteki malzeme üretilir.

Kaynak
Teknikyaz - avatarı
Teknikyaz
Ziyaretçi
16 Kasım 2015       Mesaj #6
Teknikyaz - avatarı
Ziyaretçi
Isıl işlemi, metal veya alaşımlara istenilen özellikleri kazandırmak amacıyla katı halde uygulanan kontrollü ısıtma ve soğutma işlemleri olarak tanımlayabiliriz. Metallerin mekanik, fiziksel veya kimyasal yapılarını değiştirmek amacıyla uygulanmaktadır.
Isıl işlem genel olarak ürünü şekillendirmeye yönelik ısıl işlem ve parçanın uygun kullanım özeliklerini sağlamaya yönelik ısıl işlem olarak ikiye ayırabiliriz.
Ürünü Şekillendirmeye yönelik ısıl işlemde,
Bir önceki yapılan işlemden kalan(örneğin soğuk şekillendirme) stresleri kaldıran ve malzemeyi yumuşatan havada soğutma veya tavlama işlemleridir.
Parçanın uygun kullanım özelliklerini sağlamaya yönelik ısıl işlemde,
Bitmiş ya da bitmeye yakın parçalara çalışma şartlarındaki istenilen özelliği kazandırmak amacıyla yapılır.
Genel olarak ısıl işlem; ısıtma, ısıtılan sıcaklıkta bekletme ve soğutma aşamalarından oluşur. Önceleri ısıl işlemin ne olduğu teorik olarak bilinmese de pratikte kullanılmaktaydı. Örneğin, demircilerin kılıçları sağlamlaştırmak için dövdükten sonra suya veya yağa batırarak ani soğutması basit bir ısıl işlemdir. Benzer uygulamalar; keskinliğin, sertliğin, aşınmaya karşı direncin gerektiği diğer bazı metal eşyalarda da olmuştur.
Isıl işlem gören malzemenin yapısı yüksek sıcaklıkta ve düşük sıcaklıkta farklı özellikler gösteriyorsa bu takdirde soğutma hızı da önem kazanır.
Işıl işlem demirin alaşımlarına ve demir dışı metal veya alaşımlara uygulanabilir. Demir alaşımlarının mikro ve kristal yapısı ışıl işlemlerine bir avantaj getirmektedir. Sertlik, süneklik, dayanıklılık ve parlaklık gibi özellikleri kazandırmak ve çelikteki gerilimleri azaltmak, metali daha önceden tespit edilmiş bir sıcaklığa getirdikten sonra hızlı, orta hızda veya yavaşça soğutmakla mümkün olur.
Temel olarak kullanılan ısıl işlem türleri alttaki gibi sıralayabiliriz.
Tavlama: İşlem görecek malzemelerin (talaş kaldırma, soğuk şekillendirme vb..) işlenmesini kolaylaştırmak amacıyla uygun sıcaklığa kadar ısıtılarak ,gerekli değişiklikleri(sertlik azalması) sağlanıncaya kadar o sıcaklıkta tutulup yavaş soğutulması işlemidir.
Sertleştirme: Mekanik özellikleri yükseltme, sertliği yükseltme, aşınma dayanımı artırma işlemidir. Malzemeyi belirli bir sıcaklığa kadar ısıtarak o sıcaklıkta bekletme ve ani soğutma işlemidir.

Islah İşlemi: Malzemelere yüksek dayanım, yüksek akma sınırı, yüksek süneklik ve plastiklik kazandıran bir işlemdir. Yani malzemeyi birçok açıdan geliştirir. Bu işlem önce sertleştirme daha sonra yapıdaki gerilimleri almak ve tokluğu arttırmak için belirli bir sıcaklıkta bekletme ile yapılır.
Teknik Yazılar: Isıl İşlem Nedir?

Benzer Konular

17 Şubat 2013 / Mira Matematik
27 Mart 2010 / ThinkerBeLL Kimya
30 Temmuz 2012 / ThinkerBeLL X-Sözlük
15 Aralık 2015 / Safi X-Sözlük