ISIL İŞLEMLER

                                                                        

Demir esaslı malzemelerde geniş sınırlar içerisinde değiştirilebilir özellikleri esas alarak yapı tarzına ve yapı durumuna bağlıdır. Bu yapıların düzenlenmesi, östenitik sahadan soğutma koşullarında olduğu gibi ısıl işleme, karbon ve alaşım elemanlarının yapı içerisinde dağılmalarına bağlıdır.

Çeliklerde iç yapıyı düzenlemek, taneleri inceltmek yada kabalaştırmak, bileşim homojenliğini sağlamak , yapıyı yumuşatmak  iç gerilmeleri azaltmak gibi özellik değiştirme amacıyla uygulanan ısıl işleme tavlama adı verilir. Her ne kadar sertleştirme işlemlerinde de iç yapının yeniden düzenlenmesi söz konusu ise de, ana amaç tüm hacmin yada yüzeysel olarak sertlik artırmada olduğundan sertleştirme işlemi tavlamadan ayrı tutulur. Şimdi  çeşitli tavlama işlemlerini görelim.

Normal Tavlama

Normal tavlama ile malzemenin iç yapısındaki homojensizlikler giderilir, ve daha ince taneli yapıya ulaşılır . Normal tavlamada sakin havayla soğutulabilir. İnce parçalarda 550-600°C sıcaklıktaki tuz banyolarında soğutma yapmak suretiyle yüksek dayanımlı ve şekillenme kabiliyeti olan çok ince lamelli perlitik yapıda elde edilmesi mümkündür . Bu tavlama patentleme olarak tabir edilir ve tel , yay ve benzeri materyallerin imalatında kullanılır.

Yumuşak Tavlama           

Yumuşak tavlama ,  ferritik matriks yapı içerisinde sertleşmiş sementiti küresel hale getirerek dengeli bir yapı teşekkül ettirmek amacıyla uygulanır Bu işlem ötekoid altı çeliklerde uzun süre tavlamayla gerçekleştirilir. Başlangıç yapısındaki lamelli perlit  ne kadar kaba ise gerekli tav süresi o kadar uzundur,  ve sementit küreleri de o kadar büyüktür. Yumuşak   tavlama ile sertlik önemli ölçüde düşer ve süneklik artar. Ferrit içerisindeki sementit küreleri, talaşsız şekil vermede ferrit ile birlikte şekil almazlar ve bundan dolayı sementit lamellerinde görülen şekil almada etkili engelleme yapmaları beklenemez. Talaşlı şekillendirmede de bu vardır. Yumuşak tavlamanın, özellikle östekoid üstü çeliklerde yapının sertleştirme için uygun hale getirilmesinde rolü büyüktür.

Gerilim Giderme Tavlaması

Gerilim giderme tavlaması, parçalarda bulunan iç gerilmeleri azaltarak sorun yaratmayacak seviyeye indirmek veya ortadan kaldırmak için yapılır. İç gerilmeler sıcaklık farklılıkları, bükme, doğrultma, ince yüzey talaşlı imalattan dolayı meydana gelebilir. Bu tavlamada yapı değişimi söz konusu değildir.  Parçalar ısıtıldıktan sonra yeni gerilmeler olmaması için yavaş yavaş soğutulmalıdır. Bu soğutma havada soğutma veya vakum ortamında soğutma olabilir.

Difüzyon tavlaması 

Difüzyon tavlaması ile katılaşmada meydana gelen bileşim farklılıklarının engellenmesi sağlanır. Bunun için malzeme 1000-1200°C gibi katılaşma hattına yakın sıcaklıklarda uzun süreli tavlanması gerekir .  Fakat bu sırada çok fazla tane kabalaşması da ortaya çıkar Önlenmesi için sıcak şekillendirilmesi (sıcak haddelenmesi) veya normal tavlanması gereklidir.

Serleştirme işlemleri

Malzemenin sertliğini artırmak için veya aşındırıcı bir karakter kazandırmak için yapılan işlemler sertleştirme olarak adlandırılırlar. Normal sertleştirme de parçalar havada , yüzeyde karbon azalması veya karbon artması olmasından sakınmak için koruyucu gaz altında veya tuz banyosunda sertleştirme sıcaklığında yeterli homojenlikte ostenit oluşumu meydana gelene ve mevcut özel karbürlerin gereken kadarı çözülene kadar beklenmelidir. Bu işlemlerin ardından, martensit oluşumu için gerekli olan ani soğutma yapılar, soğutma ortamı olarak en çok su ve yağ, özel durumlarda ise hava kullanılır. Ayrıca başka değişik sertleştirme işlemleri de vardır bunlar; nitrürleme, yüzeye bor emdirme, indüksiyon akımıyla sertleştirmede ısıl işlemler içindedir. Şimdi bazı sertleştirme türlerini inceleyelim.      

Suda Sertleştirme

Isıtılmış çelik parçanın soğutulmasında en yüksek soğuma hızı parça ve su arasındaki sıcaklık farkının en yüksek olduğu durumda değil, bu farkın 350 ila 400°C olduğu görülür.  Suda görülen bu durum yağ gibi diğer sıvılarda da geçerlidir. Su ile sertleştirme yağ ile sertleştirmeye göre üç kat daha fazla iyi sertleştirir. Suda sertleştirme endüstride kullanılan en etkili ve en yaygın sistemdir, çünkü ekonomik ve kolaydır.

Yağda Sertleştirme

Yağın soğutma gücü suyun 1/3’ü kadardır. Endüstride daha çok nebati ve mineral yağlar, nadirende hayvansal yağlar kullanılır. Fakat nebati yağlar sıklıkla değişmesi gerektiğinden pek ekonomik değildir. Genellikle mineral yağlar kullanılır. Kullanılan mineral yağlar ; parlak soğutma yağları ve yüksek güçlü soğutma yağları olarak ikiye ayrılır.

Havada Sertleştirme

Ani soğutmalarda su ve yağ ortamlarının dışında nadirende hava kullanılır hava genelde çok ani soğuması istenmeyen mamüllerin fırın çıkışlarında kullanılır.

         

   Islah İşlemleri

Sertleştirme işlemi uygulanan parçalarda önemli iç gerilmeler ortaya çıkar, bu  istenmeyen bir durumdur. Bu istenmeyen durumu ortadan kaldırmak için ise menevişleme adı verilen bir işlem uygulanır. Menevişlemek için sertleştirme yapılan parçayı 100-670°C sıcaklığa tabi tutmak gerekir. Sertleştirme ve menevişleme işlemlerinin arka arkaya uygulanmasına ise ıslah denir.

Sertlik Deneyi

Sertlik bir tür mukavemettir. Malzemenin yüzeyine batırılan herhangi bir şeye karşı gösterdiği güce denir. Atölyede gördüğümüz sertlik deneylerini inceleyelim.

Brinell Sertliği:  

Bu sertlik deneyinde ucunda bilye olan bir çubuk malzemeye bir P yükü ile batırılır. Oluşan izin çapı ölçülür. P yükü oluşan S yüzey alanına bölünerek Brinell sertliği elde edilir. Malzemeye bilyenın batırılacağı süre önemlidir. Bu süre 30 saniyeyi geçmemelidir. Çünkü artık malzeme deformasyona uğrayacak ve gereğinden daha fazla batacaktır.

Rockwell Sertliği:

Bu sertlik deneyinde ise bilye veya koni şeklinde bir uç P yükü altında malzemeye batırılır. Oluşan izin derinliği ölçülerek Rockewell sertliği ölçülür.bu yöntem pürüzlü malzemelerde batma derinliği etkiler. bunu gidermek için önce uç cisme sıfırlanır. Pratik olması nedeniyle rockwell sertliği yaygın olarak kullanılır.

Vickers Sertliği:

Bu yöntemde ise batıcı uç piramit şeklinde olup elmastan yapılmıştır. Belirli bir yükle malzemeye bastırılan ucun malzeme üzerinde açtığı dörtgen şeklindeki yaranın köşegenleri ölçülerek ortalaması alınır. Vickers sertliği hassas olmakla beraber en uzun zaman alanıdır.

Şimdi atölyede yaptığımız deneyi inceleyelim. Önce G.S.K. eğrisinin 50°C çıkardığımız numunemizi fırından çıkardıktan sonra bir maşa vasıtasıyla alarak suda soğuttuk.  Yeterli süre suda soğuyan parçanın sertliğini ölçelim. Bunun için saf çeliğe (CrMo₄) suda ve yağda soğutalım numuneye 100 kg’lik bir yük uygulayacağız Normal hiçbir işlem görmemiş çeliğin sertliği 92 R_B çıktı. Yağda sertleştirdiğimiz malzemeye 150 kg uyguladık buda 20 R_C çıktı. Suda sertleştirdiğimiz malzemede ise 54 R_C  çıktı.

   

 Çekme Deneyi:

Önce torna tezgahında numune hazırlamamız gerekir. Numunemiz ortadan belli bir kesite indirgenmiş olup çenelere bağlıyacağımız kısımlar kalın kesitlidir. Alt ve üst çenelere bağladığımız numune cinsine göre belli bir yük altında kopar. .Buna göre t_emniyet değerinde kopar. Ayrıca parçanın üstüne tesbit edilen bir ekstansometre ile uzamalar ölçülür.

·         Çekme mukavemeti:             t_ç=N_m/A_o

·         Kopma mukavemeti:             t_k=N_k/A_o

·         Gerçek kopma mukavemeti: t_gk=N_k/A_s      

  Çentik Darbe Deneyi:

Bu deneyde belli bir yüksekliğe çıkardığımız çekici çentikli belgeye vurduktan sonra numuneyi kırarak çekicin belli bir yüksekliğe çıkışını görmektir. Burada önemli olan çekicin kırdıktan sonra ne kadar yükseğe çıktığıdır çünkü ilk yüksekliği ile son yüksekliği arasındaki potansiyel enerji farkı numuneyi kırmıştır.