Isıl İşlemler

Alaşım veya metali belirli özellikler kazandırmak için bir yada daha fazla, yerine göre arkası sıra kontrollü ısıtma ve soğutma işlemleridir. Kazandırılmak istenen özellikler (başlıca) ; Malzemeyi talaşlı veya talaşsız imalata hazırlamak Mikroyapıdaki heterojenliği gidermek, ince taneli, homojen, düzgün dağılımlı yapı elde etmek Soğuk şekil vermenin etkisini (pekleşmeyi) gidermek Kimyasal bileşimdeki farklılıkları gidermek Artık gerilmeleri azaltmak (kısmen gidermek)

Tavlama Fırında soğutma RC 15 tutma T Isıtma Su verme Fırında Ostemperleme Su verme Temper. Havada Süre Tavlama Fırında soğutma RC 15 Normalizasyon Havada soğutma RC 30 Su verme Suda soğutma RC 65 Temperleme Su verme sonrası ısıtma RC 55 Ostemperleme Ms sıcaklığının üstüne soğutma RC 45

Isıl işlemler Tavlama Su verme Su verme + Temperleme (ıslah işlemi) a) 800 Ostenit (kararlı)) a) b) Tavlama TE T(°C) Os. Su verme Perlit 600 Su verme + Temperleme (ıslah işlemi) Beynit 400 Os. 100% Adapted from Fig. 10.22, Callister 7e. 50% 0% c) 0% 200 M + Os. 50% M + Os. 90% -1 3 5 10 10 10 10 süre (s)

Perlit içindeki Fe3C miktarı Ötektoid reaksiyon 0.8 0.02 6.67 cool Perlit Perlit içindeki Fe3C miktarı Ötektoid sıcaklığının hemen altındaki kırmızı çizgisi bağ çizgisini göstermektedir.

Faz diyagramları dönüşümün miktarı veya süresi hakkında bize bilgi vermezler ! Bu nedenle, ostenit-perlit dönüşümü için zaman-sıcaklık-dönüşüm (ZSD) diyagramlarına ihtiyaç duyarız. Yabancı kaynaklarda, bu kısaltmanın karşılığı TTT (time-temperature-transformation) şeklindedir.

%0,8C’lu çeliğin TTT diyagramı Kararlı ostenit Başlangıç Bitiş Kararsız ostenit Dikkat : Kararlı /karasız ostenit ????

a) Kaba ve b) ince perlitin x3000 büyültmedeki görüntüsü

' a g ¾ ® Ötektoid çeliğinin ZSD diyagramı Su verme Sertlik :65 RC Kararlı Ostenit Sertlik :65 RC Başlangıç ' a g ¾ ® soğutma hızlı Bitiş ’: martenzit (M) Martenzit oluşumu için şart : soğutma çok hızlı perlit burnunu kesmeden Kararsız Ostenit Ms : Martenzit başlangıç sıcaklığı Ms A+M Mf : Martenzit bitiş sıcaklığı Mf M

Martensitic transformation Amount of martensite formed does not depend upon time, only on temperature. Atoms move only a fraction of atomic distance during the transformation: 1. Yayınmasız (no long-range diffusion) HMT-hacim merkezli tetragonal (BCT:Body Central Tetragonal) 2. Shear (one-to-one correspondence between  and ’ atoms) 3. No composition change

Sertlik HRC %C (ağr.) Mikroyapı Isıl işlem Çelik Tavlama (fırında soğ.) Kaba perlit A 15 0.8 İnce perlit B 30 0.8 normalizasyon C 45 0.8 beynit ostemperleme Temper. martenzit D 55 0.8 temperleme E 65 0.8 martenzit Su verme

Çeliklerde sertleşebilirlik • Martenzit oluşturabilme kabiliyeti, sert. derinliği • Jominy deneyi yardımıyla sertleşebilirlik belirlenebilir 24°C su Numune (g bölgesine Isıtılmış) Düz taşl.yüzey Rockwell C sertlik ölçümü Sertliğin su verme ucundan uzaklıkla değişimi. Sertlik, HRC Su verme ucundan uzaklık Adapted from Fig. 11.12, Callister 7e.

Sertlik uzaklıkla niçin değişir ? • Soğuma hızı, su verme ucundan (alından) uzaklıkla değişir 60 Martenzit Martenzit + Perlit İnce Perlit Perlit 40 Sertlik, HRC 20 Uctan uzaklık 1 2 3 T(°C) 0% 100% 600 A ® P Adapted from Fig. 11.13, Callister 7e. (Fig. 11.13 adapted from H. Boyer (Ed.) Atlas of Isothermal Transformation and Cooling Transformation Diagrams, American Society for Metals, 1977, p. 376.) 400 M(baş.) 200 Ost ® M M(bitiş) 0.1 1 10 100 1000 Süre (s)

T(°C) süre (s) 800 Tötektoid 600 A B 400 M(baş.) 200 M(90%) 10 -1 3 5 200 400 600 800 süre (s) M(baş.) M(90%) Alaşım elementleri perlit dönüşüm Eğrisini sağa kaydırarak, kritik soğuma hızını düşürmektedir. B A Tötektoid

Su verme ortamı & Geometri • Ortamın etkisi: Ortam hava yağ su Soğutma hızı düşük orta yüksek Sertlik düşük orta yüksek • Geometrinin etkisi: Yüzey/hacim oranı arttıkça ; --soğuma hızı artar --sertlik artar Bölge merkez yüzey Soğuma hızı düşük yüksek Sertlik

Şekilde 40 mm çaplı parçanın 5140 çeliğinden üretilmesi ve yağda sertleştirilmesi durumunda yüzey ve merkezinin alacağı sertlik değerlerinin nasıl belirlendiğine dair bir uygulama verilmiştir. a) Aynı çelik için yüzeyde en az 50 RSD-C, merkezde en az 43 RSD-C değerlerinin sağlanabilmesi için ne önerirsiniz ? b) Çapı 60 mm olan bir parçanın yüzeyinde en az 45 RSD-C, merkezinde ise en az 37 RSD-C sertlik değerinin sağlanabilmesi için hangi çeliği tercih edersiniz? Not: Yanda verilen soğuma eğrileri düşük alaşımlı çelikler için geçerli olduğu unutulmamalıdır. Alaşımlı çelikler için niçin bu tür bir sertlik tahmini yapma yoluna pek gidilmez? tartışınız . 8 mm 13 mm 13 mm 8 mm

Çökelme/yaşlanmanın mekanik özellikler üzerine etkisi • Örneğin: 2014 Al alaşım • Çekme day. Çökelme süresiyle değişimi • Sıcaklığın artması çökelmenin etkinliğini arttırmakta • %kopma uzaması, çökelme ile birlikte azalır. %kopma uzaması 10 20 30 1dk. 1s. 1gün 1ay 1yıl 204°C 149 °C Yaşlandırma süresi Yaşlandırma süresi Çekme dayanımı (MPa) 200 300 400 100 1dk. 1s 1gün 1ay 1yıl 204°C non-equil. solid solution many small precipitates “aged” fewer large “overaged” 149°C