NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ MALZEME BİLİMİ Çeliklere Uygulanan Isıl İşlemler NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ © Mühendislik Mimarlık Fakültesi mmf.nisantasi.edu.tr

Çeliklere Uygulanan Isıl İşlemler Çeliklere uygulanan bütün temel ısıl işlemler, iç yapının dönüşümü ile ilgilidir. Dönüşüm ürünlerinin türü, bileşimi ve metalografik yapısı çeliğin fiziksel ve mekanik özelliklerini büyük ölçüde etkiler. Başka bir deyişle; bir çeliğin fiziksel ve mekanik özellikleri içerdiği dönüşüm ürünlerinin cinsine, miktarına ve metalografik yapısına bağlıdır. NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

Çeliklere Uygulanan Isıl İşlemler Çeliğin ısıl işlemine ostenitleştirme (ostenizasyon) ile başlanır. Ostenitleştirme, çeliğin alt kritik sıcaklık çizgisinin (Ac1) üzerindeki bir sıcaklığa kadar yavaşça ısıtılıp, yapısının tamamen ostenite dönüşmesine kadar tavlanması anlamına gelir. 1-Ötektoid altı çelikler (%C <0,8), Ac3+40-50 ºC 2-Ötektoid üstü çelikler (%C > 0,8), Acm-Acı Demir – Karbon denge diyagramı Tavlama işleminin şematik gösterimi NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ © Temel Isıl İşlemler Alaşımsız çeliklere uygulanan yumuşatma, normalizasyon, küreselleştirme ve sertleştirme işlemleri için tavlama sıcaklık aralıkları NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

Su Verme Sertleştİrmesİ Tavlama işleminden sonra, çelikler yavaş ya da orta seviyedeki bir hızla soğutulduklarında, ostenit içerisinde çözünmüş durumda bulunan karbon atomları difüzyon ile ostenit yapıdan ayrılırlar. Soğuma hızı arttırıldığında, karbon atomları difüzyon ile katı çözeltiden ayrılmak için yeterli zaman bulamazlar. Demir atomları bir miktar hareket etseler bile, karbon atomlarının çözelti içersinde hapsedilmeleri nedeniyle farklı bir yapı oluşur. Hızlı soğuma sonucunda oluşan bu yapıya “martenzit” adı verilir. Martenzit karbonla aşırı doymuş hacim merkezli tetragonal (HMT) yapıya sahip bir katı çözeltidir. Martenzitin en önemli özelliği, çok sert bir faz olmasıdır. Çeliklerde, sementitten sonra gelen en sert faz martenzittir. NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

İzotermal Dönüşüm Diyagramları (ZSD, TTT) İzotermal dönüşüm sabit sıcaklıkta meydana gelen faz dönüşümü demektir. Demir-sementit denge diyagramı, yalnız denge koşulları için geçerli olduğundan hızlı soğutulan çeliklerin incelenmesinde doğrudan kullanılmaz. Hızlı soğutulan çeliklerde ostenitin ne zaman dönüşüme başlayacağı, dönüşümün ne kadar süre sonunda tamamlanacağı ve sonuçta hangi ürünlerin oluşacağı hususları izotermal dönüşüm diyagramları yardımıyla belirlenir. Ötektoid bileşimdeki çeliğin ZSD diyagramı NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

KESİKLİ SU VERME YÖNTEMLERİ Parçanın kütlesi attıkça, merkezi ile yüzeyinin soğuma hızları arasındaki fark büyür ve dolayısıyla su verme çatlamasının meydana gelme olasılığı artar. Bu nedenle bazı parçaların sertleştirilmesi için normal su verme yöntemi yerine martemperleme ve ostemperleme yöntemleri geliştirilmiştir. Ötektoid bileşime sahip çeliğe uygulanan martemperleme Ötektoid bileşime sahip çeliğe uygulanan ostemperleme NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

Çeliklere Uygulanan Yüzey Sertleştirme İşlemleri Çelik parçaların hem aşınma dirençlerinin, hem de darbe dayanımlarının yüksek olması için parçaların yüzeylerinin sert, iç veya merkez bölgelerinin nispeten yumuşak olması gerekir. Çelik parçaların yüzeyleri sermantasyon (karbürleme), nitrürasyon (nitrürleme), alevle ve endüksiyonla sertleştirme ile sertleştirilir. Takım çeliklerinin plazma nitrürlemesi Alevle yüzey sertleştirme NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ © Alevle Yüzey Sertleştirme Orta karbonlu çeliklerin yalnız yüzeyi alevle ısıtılıp ostenitleştirildikten sonra su verilerek sertleştirilir. Yoğun ısıtma, oksijen – yanıcı gaz (asetilen, propan vb.) alevi ile sağlanır. Bu işlemde, su verme sıcaklığı normal su verme sertleşmesi için gerekli tavlama sıcaklığından daha yüksektir. Nitrürleme Düşük karbonlu ve nitrür yapıcı alaşım elementleri(Al, Cr, Mo) içeren çeliklere uygulanır. Çelikler, 500ºC dolayında bir sıcaklıkta, azot verici bir ortamda uzunca bir süre (40-90 saat)tavlanır. Azot verici ortam-sodyum siyanür (NaCN) ve potasyum siyanür (KCN) içeren banyolar NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©