Isıl İşlemler
Çelik Malzemelere Uygulanan Isıl İşlemler
1. Tavlama (Annealing)
Çeliğin iç gerilmelerini azaltmak, tane yapısını iyileştirmek ve işlenebilirliğini artırmak için uygulanır. Malzeme belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılır ve yavaşça soğutulur.
• Türleri: Tam tavlama, gerilim giderme tavlaması, küreselleştirme tavlaması.
2. Normalizasyon (Normalizing)
Çeliğin tane yapısını rafine etmek ve mekanik özelliklerini iyileştirmek için kritik sıcaklığın üzerine ısıtılıp havada soğutulması işlemidir. Genellikle dövme ve haddeleme sonrası uygulanır.
3. Sertleştirme (Hardening)
Çeliğin belirli bir sıcaklığa kadar ısıtıldıktan sonra hızla su, yağ veya hava ile soğutulması işlemidir. Martenzitik yapı oluşturularak malzemenin sertliği artırılır, ancak kırılganlığı önlemek için genellikle temperleme ile desteklenir.
4. Temperleme (Tempering)
Sertleştirilmiş çeliğin kontrollü bir sıcaklıkta ısıtılıp yavaşça soğutulması işlemidir. Kırılganlığı azaltarak sünekliği ve tokluk değerlerini artırır.
5. Östemperleme (Austempering)
Çeliğin belirli bir sıcaklığa kadar ısıtıldıktan sonra erimiş tuz banyosu veya kontrollü sıcaklıktaki bir ortamda tutulup izotermal olarak soğutulmasıdır. Bu sayede çelikte bainitik mikro yapı oluşur, bu da yüksek darbe dayanımı ve aşınma direnci sağlar.
6. Yüzey Sertleştirme (Surface Hardening)
Çeliğin sadece yüzeyinin sertleştirilip iç kısmının sünek kalmasını sağlayan işlemlerdir. Aşınmaya karşı dayanıklılığı artırır.
Yöntemler:
İndüksiyonla Sertleştirme (Induction Hardening)
Bu işlemde çelik parça, yüksek frekanslı bir elektromanyetik alan içinde hızla ısıtılır ve ardından su veya yağ gibi bir soğutucu ortamda ani olarak soğutulur (suyla sertleştirme). Bu hızlı ısıtma ve soğutma işlemi, yüzeyde martenzitik bir yapı oluşturarak sertliği artırır.
• Sadece yüzeyi sertleştirirken iç yapıyı sünek bırakır, böylece parça hem sert hem de dayanıklı olur.
• Seçici sertleştirme yapılabilir, yani yalnızca aşınmaya maruz kalan bölgeler sertleştirilebilir.
• Otomotiv, makine ve takım çeliği uygulamalarında yaygın olarak kullanılır (örneğin, dişliler, krank milleri, akslar).
Sementasyon (Carburizing)
Sementasyon, düşük karbonlu çeliklerin yüzeyine karbon difüzyonu yaparak sertleştirilmesi işlemidir. Çelik, karbon içeren bir gaz (örneğin karbon monoksit) veya katı karbon ortamında belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılır. Yüzey karbon açısından zenginleşirken iç kısmı sünek kalır. Daha sonra sertleştirme işlemi uygulanarak karbonca zenginleşen yüzey martenzitik hale getirilir.
• Düşük karbonlu çeliklere uygulanarak yüzey sertliği artırılır, çekirdek kısmı ise darbe dayanımı ve sünekliğini korur.
• Aşınmaya ve yorulmaya karşı dayanıklılığı artırır.
• Dişli çarklar, rulmanlar, mil ve kam milleri gibi aşınmaya maruz kalan parçalar için idealdir.
Nitrasyon (Nitriding)
Çelik yüzeyinin azot ile zenginleştirilerek sertleştirilmesi işlemidir. Çelik belirli bir sıcaklıkta amonyak gazı veya plazma ortamında işlem görerek yüzeyinde sert bir nitrür tabakası oluşturur. Yüksek sıcaklıklarda bile sertlik korunur ve aşınma direnci artar.
• Nitrasyon, düşük sıcaklıkta (500-600°C) uygulanarak yüzeyde sert nitrür tabakası oluşturur.
• Yüksek sertlik ve aşınma direnci sağlarken, çelik parçaların boyutsal değişimini minimumda tutar.
• Otomotiv sektöründe dişliler, krank milleri ve motor bileşenlerinde yaygın olarak kullanılır.