ISIL İŞLEMLER

 Daldırma ile Yüzey Sertleştirme

Daldırma sertleştirmesinde ısı kaynağı olarak 1000... 1300 o C deki tuz veya metal banyolarından faydalanılır. İnce parçalar için bekletme süresi saniye mertebesindedir. Su verme işlemi ısıtmadan sonra aralık vermeden derhal yapılmalıdır, zira her türlü bekletme sıcaklığının merkeze doğru akmasına sebep olur. Yani sertleşen tabakanın kalınlığı artar.

Avantajı : Basit tesislerde uygulanır. Özel üfleç veya bobinlere gerek yoktur. Enerji masrafları düşüktür. Her çeşit değişik şekilli yüzeylerin tek bir işlemle ısı alması mümkündür.

Dezavantajı : Sertleşen kısmın derinliği diğer usullere oranla daha büyüktür. Parçaların üzerindeki küçük ve sınırlanmış bölgelerin sertleştirilmesi bu usulle mümkün değildir. Basitliğine rağmen bu usul az kullanılır

 

 İndüksiyonla Yüzey Sertleştirme

İndüksiyonla yüzey sertleştirmenin prensibi, iş parçasının yüzeyini hızlı bir şekilde ostenitik şartlara ısıtma ve sert martensitik katman dönüşmesi için hızla su vermedir. İş parçasının kompozisyonunda değişim olmadığı için çelik, sert yüzey katmanı ve iç kısım özellikleri için seçilmelidir. Bu nedenle indüksiyonla yüzey sertleştirme çelikleri genellikle %0,4-0,75 karbon içermelidir ve iç kısım özellikleri indüksiyonla yüzey sertleştirmeden önce ısıl işlemle oluşturulmalıdır

İndüksiyonla sertleştirmede; çelik parçaların indüksiyonla ısıtılması, sertleştirilecek parçaların yüksek frekanslı alternatif akımın geçtiği su soğutmalı bakır indüksiyon bobini içerisine yerleştirilmesi ile yapılır. İndüksiyon yolu ile parçanın yüzeyinde bir elektrik akımı meydana gelir ve yüzey çok çabuk sertleştirme sıcaklığına ulaşır. Bobinde üretilen hızlı alternatif manyetik alan çeliğin yüzeyinde devamlı akıma neden olur. Çelikte elektrik akımı  i  ile ısı = i2R ilişkisine göre ısı üretilir. Burada R çeliğin elektrik direncidir.

İndüksiyon ısıtma ile yüzey sertleştirmenin avantajı yükseltilmiş aşınma direnci ve iyileştirilmiş yorulma dayanımıdır. İndüksiyonla sertleştirilen yüzey tabakası, alevle sertleştirilen yüzey tabakasına benzer. Ancak, indüksiyon yöntemiyle daha düşük sertleşme derinlikleri elde edilebilir. İndüksiyon yöntemi, alevle sertleşme yönteminde olduğu gibi, orta düzeyde karbon içeren alaşımsız çeliklerin yüzeylerinin sertleştirilmesi için uygulanabilir. Ama genelde çok sayıda simetrik şekilli parçaların yüzeyini sertleştirmek için kullanılan bir usuldür. İndüksiyonla ısıtılarak yüzey sertleştirmeye örnek olarak piston kolu, pompa milleri, alın dişlileri, krank milleri, kam milleri, aks milleri, dişliler, kamlar ve valfler  genelde indüksiyonla sertleştirilir
 

 Sementasyon (Karbürleme)

Bu tür “termokimyasal işlem” olarak bilinen sementasyon işlemi, % 0,20 den daha az karbon içeren çeliklere uygulanır. Bu işlemin esası, düşük karbonlu çeliklerin yüzeyine karbon vererek yüzeyin karbon verici bir ortamda ve Ac3 çizgisinin üzerindeki bir sıcaklıkta uygun bir süre tutulması ile gerçekleştirilir; demir- karbon denge diyagramı incelendiğinde; ferrit içerisinde en fazla % 0,025 oranında karbon çözülürken, östenit içerisinde %2,0 oranına kadar karbon çözündüğü görünür. Bu nedenle semente edilecek çelik parçalar östenit bölgesinde 900 ile 950 oC arasındaki bir sıcaklıkta, karbon verici bir ortamda yeterli bir süre tavlanırlar. Karbon verici ortamlar katı, sıvı veya gaz olabilir. Katı ortam olarak odun kömürü ile baryum karbonat karışımı, sıvı ortam olarak erimiş siyanür banyosu ve gaz ortamı olarak da hidrojen yada azotla karıştırılan karbonmonoksit, metan ve propan gibi gazlar kullanılabilir. Semente edilecek parçalar işlem süresince bu ortamlarda tutulur

Semantasyon işlemi için yapılan uzun süreli tavlama nedeniyle parçanın iç kısmı iri taneli olur ve uygun sertleştirme sıcaklığı aşıldığı için de kabukta iri taneli martensit oluşur.

Semantasyon tabakasını kalınlığı küçük parçalarda 0,2 mm den az, taşıt araçlarında kullanılan orta büyüklükteki parçalarda 0,5-1,5mm ve ağır makinalarda kullanılan büyük parçalarda ise  2-3mm arasında olabilir
 

GERİLİM GİDERME, NORMALİZASYON VE TAVLAMA

İŞLEMLER NEDİR ?

Gerilim Giderme Demir ve demir-dışı metallere uygulanır, talaşlı işlem, soğuk

şekillendirme ve kaynak gibi ön imalat işlemleriyle meydana gelen iç kalıcı gerilimleri

gidermek amacındadır. Bunlar uygulanmaz ise daha sonraki işlemler kabul

edilemeyecek çarpılmalara neden olabilir ve/veya malzeme kullanımda gerilim

korozyon çatlamaları gibi problemlerle karşılaşabilir. İşlem, malzeme yapısında veya

mekanik özelliklerinde belirgin bir değişiklik amaçlamaz ve bu nedenle nispeten

düşük sıcaklıklarla sınırlıdır.

Karbon çelikleri ve alaşımlı çeliklere iki çeşit gerilim giderme uygulanabilir:

(1) 150 - 200°C de işlem, sertleştirme sonrası sertliği belirgin olarak değiştirmeden

yüksek gerilimleri giderir (örnek: semente edilmiş parçalar, rulmanlar v.s)

(2) 600-680°C de işlem tam bir gerilim giderme sağlar (örnek: kaynak, talaşlı işlem

vb. sonrası).

Demir-dışı metaller alaşım tipi ve durumuna göre geniş bir sıcaklık aralığında gerilim

giderme işlemine tabi olurlar. Yaşlandırma işlemi görmüş alaşımlarda gerilim giderme

sıcaklıkları yaşlandırma sıcaklığı altındaki sıcaklıklarla sınırlıdır.

Östenitik paslanmaz çelikler 480°C altında veya 900°C üzerinde gerilim giderilirler,

ara sıcaklıklarda stabilize olmamış veya düşük karbonlu çeliklerin pas dayanımı

azalır. 900°C üzerindeki sıcaklıklar genellikle tam çözelti tavlarıdır.

Normalizasyon

Bazı mühendislik çeliklerine uygulanan normalizasyon işlemi malzemelerin ilk

durumuna göre bunları yumuşatır, sertleştirir veya gerilimlerini giderir. İşlemin amacı

döküm, dövme veya haddeleme gibi ön işlem etkilerinden kaynaklanan mevcut

homojen olmayan yapıyı talaşlı/talaşsız işlenebilirlik için iyileştirmek veya bazı

ürünlerde gerekli son mekanik özellikleri karşılaması içindir. Asıl amaçlarından biri de

şekillendirme sonrası çeliğin yapısını düzelterek bir sertleştirme işlemine tatmin edici

bir tepki vermesini sağlamaktır (örnek : ölçüsel stabiliteye yardımcı olmak için)

Normalizasyon işlemi uygun bir çeliğin tipik olarak 830-950°C aralığında ısıtılması,

(sertleşebilen çeliklerin setleştirme sıcaklığı veya üzeri, sementasyon çelikleri için

sementasyon sıcaklığı üzeri) ve sonra havada soğutulmasından meydana gelir.

Isıtma da genellikle açık atmosferde yapılır, bu nedenle tufal veya dekarbürüzasyon

tabakalarını kaldırmak için daha sonra talaşlı işlem veya yüzey tamamlama işlemleri

gereklidir.

Havada sertleşen çelikler (bazı otomotiv dişli çelikleri) çoğu kez normalizasyon

sonrası yapıyı yumuşatmak ve/veya işlenebilirliği arttırmak için “menevişlenir” (kritik

sıcaklık altı tavlama). Birçok uçak sanayi standardı bu işlem kombinasyonunu

öngörür.

Genel olarak normalize yapılmayan çelikler ; havada soğutma sırasında belirgin

olarak sertleşebilen çelikler (örnek: birçok takım çelikleri), veya yapısal yarar

sağlamayan veya

uygun olmayan yapı ve mekanik özelliklerle sonuçlanan çeliklerdir (örnek: paslanmaz

çelikler).

Tavlama

Tavlama işleminin asıl amacı malzeme sertliğini düşürmek ve sonraki üretim

operasyonlarının gelişimini kolaylaştırmaktır. Tavlama çoğunlukla döküm, dövme

veya haddeleme sonrası malzemelerin yapılarını dikkatle kontrol altında tutarak,

yumuşatmak ve kalıcı gerilimleri minimize etmek, işlenebilirliği iyileştirmek ve, tokluğu

arttırmak için kullanılır. Birçok takım ve paslanmaz çelikler gibi bant halindeki

çeliklerin çoğu tavlanır.

Demir-dışı metaller de tavlanır. Tavlama işlemi olarak adlandırılan birkaç değişik

işlem

vardır:

• Tam tavlama ; çeliklerde yüksek sıcaklıklara tavlanarak (tipik olarak 830 –

950°C) daha sonra oda sıcaklığına yavaş soğutmayla uygulanır. Demir dışı

metaller her alaşıma uygun sıcaklıkta tam tavlamayla yumuşatılır ve yapıları

rafine edilir.

• Isotermal / dönüşüm tavlaması ; çelikleri tam tavlama sıcaklığına ısıtma, bir

ara sıcaklığa soğutma (tipik olarak 550 – 700°C) ve dönüşümün yavaş olması

için uzun bir süre bekletme, daha sonra oda sıcaklığına soğutmayla uygulanır.

• İnterkritik tavlama ; çelikleri kimyasal bileşimlerine göre tam tavlama sıcaklığı

altına ısıtma (tipik olarak 723 - 910°C), ile uygulanır. Oda sıcaklığına

soğutmadan önce parçalar uzun bir bekletilir.

• Kritik altı tavlama ; çeliklerde tipik olarak 650 –720°C de uygulanır, oda

sıcaklığına soğutma öncesi uzun süre bekletilir.

• Homojenleştirme tavı ; demir ve demir dışı metallere uygulanabilir, malzeme

yapısındaki yığılmaları (segregasyonları) kırmak için uygulanan uzun süreli

yüksek sıcaklıkta bekletme işlemidir.

• Çözelti tavlaması ; genel olarak 1010-1150°C lerde östenitik paslanmaz

çeliklere uygulanır. Stabil olmayan kalitelerde işlemi hızlı soğutma veya su

verme işlemi takip etmelidir. Üretim sırasında yumuşatma amacıyla veya pas

dayanımını optimize etmek için (örneğin kaynak sonrası) uygulanır.

YARARLARI NEDİR ?

Gerilim giderme, normalizasyon veya tavlama işlemlerinin hepsi metalleri ve

alaşımları

daha sonraki işlemlere veya amaçlanan kullanım şartlarına hazırlarlar. Malzemelerin

kolaylıkla işlenme kabiliyetini kontrol eder, serviste çarpılmalarını önler, çatlama veya

yarılma olmadan şekillendirilmelerini sağlar, minimum çarpılmayla sertleşme veya

sementasyonu sağlar veya paslandırıcı ortamlara dayanımını yükseltir.

HANGİ TÜR ÇELİKLER İŞLEM GÖREBİLİR ?

Tüm ticari alaşımlar tavlanabilir ve gerilim giderilebilir. Normalizasyon yukarıda

açıklanan nedenlerden dolayı bazı çelikler ile sınırlıdır.

ISIL İŞLEMLER

SINIRLARI NEDİR ?

- Karbon veya düşük alaşımlı parçaların gerilim giderilmesi genellikle uygulanan

son ısıl işlemdir, bu nedenle işlem gören malzemelerin mekanik özelliklerinin

olumsuz etkilenmemesinden emin olunmalıdır.

- Talaşlı işlemler arası gerilim giderme işlemi ön işlem görmüş malzemelere

uygulanabilir.Gerilim giderme etkisi mekanik özelliklerin kaybını önlemek için

bir miktar azaltılabilir.

- Birçok östenitik paslanmaz çelikler yüksek sıcaklıkta gerilim giderme veya

çözelti tavı sonrası hızlı soğumaya ihtiyaç gösterir. Bu durumlarda bir miktar

çarpılma veya kalıcı gerilimlerin tekrar meydana gelmesi kaçınılmazdır.

- Gerilim giderilecek, tavlanacak veya normalize edilebilecek parça boyutları ısıl

işlemcide mevcut ekipman tipine bağlıdır. Büyük parçalar için uygun ölçüdeki

tesis imkanlarını daha önceden araştırınız.

HANGİ PROBLEMLER OLUŞABİLİR ?

- Birçok gerilim giderme işlemi açık atmosferde uygulanır, fakat koruyucu

ortamlar da mevcuttur. Açık havada alaşımlar, alaşım cinsi ve kullanılan

sıcaklığa bağlı olarak renk değişimi veya tufallaşmaya uğrarlar. Bu nedenle

işlem sonrası temizlik gerekebilir.

- Normalizasyon genel olarak yarı mamul çelik parçalara açık atmosferde

uygulanır, daha sonra talaşlı işlemle temizlendiklerinden tufallaşma veya

dekarbürizasyon sorun yaratmaz. Bazen koruyucu bir ortam gerekebilir,

örneğin: son ölçüdeki parçalara kısmi yüzey sertleştirme öncesi normalizasyon

uygularken.

- Tavlama işlemleri açık havada veya eriyik tuz, kontrollu gaz atmosferi veya

vakum gibi koruyucu ortamlarda uygulanabilir. Bazı tavlama işlemlerinde

gereken uzun süreler koruyucu bir ortam seçimini gerekli kılar.

- Hassas ince cidarlı kaplara veya büyük ağır parçalar yüksek sıcaklık işlemleri

uygulandığında her zaman çarpılma /bükülme riski vardır. Bu problemi

önlemek için ısıl işlemciniz özel destekler veya aparatlar kullanımına ihtiyaç

duyabilir.

ŞARTNAME NASIL HAZIRLANIR ?

Mümkünse aşağıdaki bilgilerin tamamı kapsanmalıdır. Emin değilseniz bir şartname

hazırlamadan önce ısıl işlemcinize danışınız;

• Gerekli İşlem : Bu, gerilim giderme, normalizasyon veya tavlama olabilir,

Parlak işlem gerektiğinde, veya açık atmosfer yeterli ise belirtiniz

ISIL İŞLEMLER

• Malzeme : Tipi, sınıfı, ilgili standart, mümkünse teknik resim, kimyasal bileşim

ve çelik üreticisinin kalite belgesi verilmelidir.

• Uygulanabilecek genel standartlar : Bağlantı kurulacak ilgili detayları içeren

standartlar.

• Mevcut durum : Mekanik veya diğer özellikleri sağlamak için uygulanmış

sertleştirme ve meneviş, çözelti tavı ve yaşlandırma gibi herhangi ısıl işlem

detayları.

• Gerekli mekanik özellikler : Genellikle ilgili standarttan bir sertlik veya çekme

dayanımı aralığı belirtilebilir. Isıl işlemcinin kontrolu dışındaki değişgenlerden

dolayı belirli tek bir değer öngörülemez, (örneğin aşırı soğuk şekillendirme

etkilerini uzaklaştırmak için tavlama). Çoğunlukla normalize edilecek veya

tavlanacak malzemeler için bir maksimum sertlik değeri talep edilir. Bazı

standartlar çelikler için bu tür değerler belirtirler.

• Gerekli testler : Gerekli test tiplerini, örneğin sertlik (Vickers veya Brinell),

çekme dayanımı vb ve özel test noktalarını veya test parçaları için numune

alım şeklini belirtiniz.

• Özel belge veya veri talepleri, ısıl işlemci tarafından sağlanması gerekli

olanlar.

• Gerekli diğer hizmetler ; Örnek: Doğrultma (çalışma sınırlarıyla birlikte),

temizleme / kumlama, laboratuar veya özel tahribatsız test servisleri.