Çeliklerin Isıl İşlemi

0
157

ÇELİKLERİN ISIL İŞLEMİ

Çeliklerin Isıl İşlemi; Çeliklere uygulanan ısıl işlemler sertleştirme işlemine gelene kadar çelik denen malzememiz bir çok ısıl işlemler prosesinden geçmektedir. Öncelikle bu işlemlere geçmeden önce çeliğin ısıl işlemin ne olduğunu bilmemizde yarar vardır.

Isıl işlem: Bir malzemenin özelliklerini ve/veya içyapısını değiştirmek amacıyla, o malzemeye belli bir sıcaklık-zaman programı dahilinde uygulanan bir ısıtma ve soğutma işlemleri olarak tanımlanmaktadır.

sdadcdf

 

Isıl işlemlerin çeliklerine genel olarak amaç nedir?

Malzemenin sertliği,tane yapısı ve mekanik özelliklerinin istenilen değerlerde olmasını sağla-mak amacıyla yapılan işlemlerdir. Malzemenin talaşlı işlemler ,plastik şekillendirme kabiliyeti-ni artırmak amacıyla ve malzemenin iç yapısının düzeltmek amacıyla yapılan sırasıyla ve program aşamalarını uygulayarak ısıtma ve soğutma işlemlerine çeliklerdeki ısıl işlemlerine tavlama denmektedir.

Çeliklere uygulanan temel ısıl işlemler

Difüzyon tavlaması (Homojenleştirme tavlaması)

Normalleştirme tavlaması

Yumuşatma tavlaması

Gerilim giderme tavlaması

Kaba tane tavlaması

Yeniden kristalleştirme tavlaması

sada

  1. Talaşlı işlenebilme özelliğinin iyileştirilmesi örn. yumuşatma tavlaması, tane irileştirme diğer bir deyişle kaba tane tavlaması.
  2. Dayanımın arttırılması veya azaltılması örn. yumuşatma tavlaması, normalleştirme tavlaması, sertleştirme.
  3. Soğuk şekil vermenin etkisini yok etme örn. yeniden kristalleştirme tavlaması, normalleştirme tavlaması.
  4. Mikrosegregasyon’un giderilmesi örn. homojenleştirme tavlaması.
  5. Tane büyüklüğünün değiştirilmesi örn. tane irileştirme tavlaması, normalleştirme tavlaması, yeniden kristalleştirme tavlaması.
  6. İçgerilmelerin azaltılması örn. gerilme giderme tavlaması.
  7. Belirli bir içyapının elde edilmesi örn. Normalleştirme tavlaması, yumuşatma tavlaması, sertleştirme.

 

Temel ısıl işlemler genellikle 3 gruba ayrılmaktadır;

  • Tavlama işlemi
  • Temperleme  (ıslah etme işlemi ve meneviş giderme işlemi)
  • Sertleştirme

Tavlama malzemenin katılaşma eğrisi altındaki belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılmasına burada bekletilmesine ve sonradan soğutulmasına denmektedir. Tavlamanın amacı sert çeliği yumuşatarak daha sünek bir yapı elde etmek veya soğuk şekillendirme özelliği kazandırmak-tır.

 

DİFÜZYON TAVLAMASI

Difuzyon tavlaması Ac3 ve Acm  sıcaklıklarının oldukça üstünde (1050-1300) yapılamaktadır. Belli bir süre bekletildikten sonrası ile malzeme yavaş soğutma işlemi uygulanmaktadır.Bu tavlamanın temel amacı malzemenin içinde katılaşırken oluşan kaynaklanan ayrışık (heterojen) durumu ortadan kaldırıp malzemenin iç yapısını homojen hale getirmek yatmaktadır.

Ayrıca yüksek sıcaklıklarda yapılan bir işlem olmasından dolayı ayrıyeten malzemeye normalleştirme tavlaması gerekmektedir. Bu sıcaklığı seçerken malzemede karbon miktarına göre seçilmektedir.

wqeqer

Difüzyon tavlaması sırasında kristal lifleşmesi giderilir aynı zamanda artan sıcaklıkla birlikte malzeme içerisindeki dendritlerin yavaş yavaş kaybolduğu görülür fazla yabancı madde bulundurmayan çelikler uygun bir ısıl işlemdir. Çünkü yabancı maddeler  biraraya toplanırlar veya çözülebilirler. Bu işlem uygulanmaması halinde malzemede tane sınırlarında çok ince ayrışık olarak primer  tane sınırları yırtılmalarına neden olmaktadır.

fsdfe

Tabikide bu ısıl işlemin avantajları yanında dezavantajları bulunmaktadır. Çok yüksek sıcaklıklardan dolayı taneler çok fazla irileşir. Bu yüzden malzemede tekrardan normalleştirme tavlaması gerekmektedir. Bu işlemde malzemede cidar bölgelerinde karbonun yanmasıyla difüzyonla azalmasına neden olmaktadır bunu önlemek amacıyla soygaz içerisine veya çelik talaşının içinde bulunması gerekmektedir.

Bu ısıl işlem genel olarak bakıldığında üretim sırasında oluşmuş ve malzemenin iç yapısındaki kalıntıları düzenleyip sonradan yapılması gereken ısıl işleme yardımcı olmaktır.

 

NORMALLEŞTİRME TAVLAMASI

Normalleştirme ısıl işlemi ötektoid altı çeliklerde iş parçasının A3 sıcaklığının yaklaşık 60 derece yukarısnda östenit bölgesi içerisinde ötektoid üstü çeliklerde ise Acm sıcaklığının yaklaşık 60 derece yukarında yapılan ve oda sıcaklığına kadar malzemenin havada soğutulmasıyla yapılan işlem olarak tanımlanmaktadır

Normalleştirme tavlaması sonunda , küçük ve eş eksenli tanelerden oluşan perlitik  ferritik içyapı elde edilir.

fsdghg

 

Normalleştirme Tavlaması şu amaçlarla yapılır;

  • Soğuk şekil verme sonrasında uzamış taneleri başlangıç yapısına döndürmek,
  • Döküm iç yapısı olan Widmanstatten yapısını iyileştirmek, Widmanstatten yapısında yumuşak ferrit levhaları ile sert perlit kolonileri birbiri içine girdiğinden malzeme olduğundan daha çok perlit içeriyormuş gibi davranır. Diğer bir deyişle, malzeme aynı kimyasal bileşimde ve içinde perlit odacıkları bulunan ferritik içyapıya sahip çelikten daha sert ve gevrektir.
  • Sıcak haddeleme sonucunda oluşan bantlı içyapının giderilmesi ,
  • Kaynaklı parçalarda, (tane büyüklüğü farklı olan hadde yapısı ve döküm içyapısının bir arada olduğu durumlarda )
  • Difüzyon tavlaması sonucunda irileşmiş tanelerin inceltilmesi,

Genel olarak normalleştirme tavlaması iç yapının düzenlenmesinde kullanılır.İç yapının düzenlenmesinde kullanılır ayrıca malzemenin önceden geçirmiş olduğu difüzyon tavlamasında kullanılır. Yavaş soğutma yapılmasının nedeni malzemenin ince yapısının oluşmasını istenmektedir.

Orta karbonlu ve düşük karbonlu malzemelerde özellikle biçimlendirme ve işlemlerinde yapı bozulmasında yapının düzenlenmesinde kullanılmaktadır.

 

YUMUŞATMA TAVLAMASI

%C ≥%0.4 olan çeliklerde talaşlı işlemeyi, %C < %0.4 olan çeliklerde soğuk şekillendirmeyi kolaylaştırmak amacıyla uygulanmaktadır.

Tavlama sıcaklığı çeliğin ötektoid altı ya da ötektoid üstü olmasına göre değişir.

Tavlama süresi ise 5 h’denaz olmamalıdır. Bazen 100 h olabilir.

Yumuşatma tavlaması; ötektoidaltı çeliklerde sert perlit tanelerindeki sementit lamellerini parçalamak, ötektoidüstü çeliklerde ise hem perlit tanelerindeki sementit lamellerini hem de tane sınırlarındaki 2.sementit ağını parçalamak amacı ile uygulanır.

dfadfw

Bu işlemler sonunda malzemede maksimum süneklilik ve maksimum yumuşaklık sağlanır.Tane sınırları bölgesi azalmış olur.Bu işlemler sonunda ferritik matrise sahip olur. Malzemenin küreselleşmesi için fırında çok yavaş soğutma işlemine tabı tutulması gerekmektedir. Böylelikle lameller küreselleşmeye başlamaya başlar.GERİLİM GİDERME TAVLAMASIÜniform olmayan ısıtma-soğutma işlemleri (döküm, kaynak, sertleştirme), üniform olmayan şekil değişimi (eğme, soğuk şekillendirme), talaşlı işleme (frezeleme, tornalama vb) ve dönüşüm olayları sırasında parça içinde oluşan gerilmelerin giderilmesi amacıyla uygulanır.İşlem sıcaklığı malzemenin kimyasal bileşimine göre, alaşımsız ve az alaşımlı çeliklerde    500-680°C arasındadır.bteghrht

Gerilim giderme tavlamasının yapılış amaçları:

  • İç gerilmeleri gidererek parçanın çarpılma veya çatlamasını önlemek
  • Boyutsal kararlılık geliştirmek
  • Kaynak veya soğuk işlem görmüş parçanın gerilmelerini azaltmak.

Malzemede döküm sırasında ilk katılaşan bölgeler dış bölgelerdir iç bölgeler daha sıcak bölgelerdir. Bu sıcaklık farkından dolayı malzemede yapının bozulmasına neden olmaktadır. Bunun sonucunda yapıda malzemede iç gerilimler oluşur bunu ortadan kaldırmak amacıyla malzemeye 2-3 saat süre tutulur ve bunun ardından malzeme yavaş soğutma işlemine tabi tutulmaktadır.

 

 

 

 

 

KABA TANE TAVLAMASI

İri tane tavlaması, çekme dayanımı az olan çeliklerde talaşlı şekillendirme işlemini kolaylaştırmak için uygulanır. Ac3 sıcaklığının çok üzerindeki sıcaklıklarda yapılan tavlamalar, kaba tane teşekkül ettirirler. Bu tavlamada sıcaklık 950-1100 °C arasındadır. Kaba sementit lamellerine ulaşmak için, fırında yavaş soğutma yapılır. Hatta, perlit kademesinde bekletme yapılarak perlitleştirme de uygulanabilir.

gtgetgr

Primer yapıdaki dizisel kristal dağılımı, kaba sekonder yapıya kötü yönde etki yapar, fakat büyük sorun yaratmaz. Kaba tanenin pek az olan dayanımı nedeniyle kırılgan talaş elde edilir, kesici takımın aşınması azalır. Bu durum, raybalama gibi küçük kesme hızlarında da geçerlidir.

Kaba taneli çeliklerin serleştirme yapıldıktan sonra ya da sertleştirme yapılmadan kullanımında, gevrek bir yapıya sahip oldukları unutulmamalıdır. Bu nedenle, kaba tane tavlaması uygulanmış çeliklerin, talaşlı şekillendirme sonrasında normal tavlama uygulanarak tanelerinin tekrar inceltilmeleri gerekir. Kaba tane uygulanmasında gerekli sıcaklığın yüksek olması ve birbiri yanısıra uygulanan bu ısıl işlemler üretim maliyetini arttırdığından, çoğu zaman bu tavlama yöntemi yerine kükürt miktarı yükseltilmiş ve ayrıca kurşun gibi talaşları kırılgan hale getiren alaşım elementi içeren otomat çelikleri tercih edilmektedir.

 

YENİDEN KRİSTALLEŞTİRME TAVLAMASI

Plastik şekillendirme yöntemlerinde parçaların yapılarında özellikle cidar bölgelerinde ,kalıcı yapı bozulmaları meydana gelmektedir. Bu durum sertlik ve mukavemtin artmasına süneklik ve elektriksel iletkenliğinin azalmasına sebep olmaktadır. Faz dönüşüm sıcaklıklarının altında bir sıcaklıkta bir saat kadara bekletilmesiyle ve yavaş soğutulmasıyla tane yapısı daha düzgün homojen bir iç yapıya oluşmaktadır.

Bu işlemin diğer adı rektalizasyon tavlaması adı verilmektedir

fdfsfvsfv

KAYNAKÇALAR

  1. http://www.atacelik.com/tavlama.html
  2. http://yildiz.edu.tr/~akdogan/lessons/malzeme1/Celigin_isil_islemleri.pdf
  3. http://www.atacelik.com/tavlama.html
  4. http://www.eskisehirisilislem.com.tr/?sec=1&menuid=170&altmenuid=181
  5. http://www.hascelik.com/tr/celik-hakkinda/celiklerin-isil-islemi/70
  6. Birleşik metal ve ısıl işlem kalıp çelikleri
  7. Malzeme bilgisi ve malzeme muayenesi Prof. Dr. Müh. Metin Yılmaz Gürleyik
  8. Imal usullleri Prof. Dr. Yusuf Şahin
  9. Malzeme Bilgisi Yasin Güngör
  10. Mühendislik Alaşımları için Faz Dıyagramları Ahmet Karaaslan
  11. Metallerin ısıl işlem teorisi  İlya İsrailoviç Novikov
  12. http://www.endertav.com.tr/doc/CELIKLER-VE-CELIKLERIN-ISIL-ISLEMI.docx

Yazan: Eyüp Arık

Paylaş
Önceki İçerikRollforming Yöntemi İle Üretim
Sonraki İçerikBüyüme Makinesi
Yıldız Teknik Üniversitesi Gemi İnşaa ve Gemi Makineleri Mühendisliği mezunu. Kurumsal bir firmanın askeri projelerinde mühendis olarak görev almakta.

Henüz Yorum Yok

CEVAPLA