12 Farklı Isıl İşlem Yöntemi Hakkında | Tüm Bilmeniz Gerekenler

Isıl işlem genel anlamda, metalleri belirli bir sıcaklıkta tavlayarak yapılarını istenilen faza getirmek için yapılan işlemlerdir. Bu işlemin farklı yöntemleri vardır.

Metal veya alaşımlara istenen özellikleri vermek için bir veya daha çok sayıda, bazen birbiri ardına yapılan ısıl işlem asıl olarak kontrollü soğutma ya da kontrollü ısıtmadır.

Isıl işlem yöntemleri farklı farklıdır ve her bir yöntemin kendine göre avantaj ya da dezavantajları bulunmaktadır.

Metallerin mekanik amaçla geliştirilmeleri için yapılan ısıl işlemin tavlama, normalleştirme, karbürleme, nitrürleme, su verme gibi 12 farklı yöntemini bu yazımızda bulabilirsiniz.

Tavlama Isıl İşlemi Nedir

İlk ısıl işlem yöntemi tavlamadır. Genellikle metali yumuşatmak için yapılan bir işlemdir. Metalin önce ısıtılması daha sonra yavaş yavaş soğutulması şeklinde gerçekleştirilir.

Malzeme genellikle çeliktir, Ac3 +30-50 derece arası ya da Ac1 (723°C) +30 –50 derece ısıtıp sonra yavaş yavaş soğutulmasıyla tavlama işlemi gerçekleşmiş olur.

Tavlama işlemi genel olarak sertliği azaltır, kesme ve basınç işleme fonksiyonlarını iyileştirir. Mekanik işlevleri iyileştiren işlem sonraki adımlar için hazırlık aşamasıdır. Soğuk ve sıcak işleme arasındaki gerilimleri de azaltır.

Genel olarak alaşımlı çelik, karbon çeliği, dövme çelik parçalar, kaynak parçaları ve yetersiz tedarik koşullarına sahip hammaddeler için uygun bir ısıl işlem yöntemi olarak kabul edilir.

Normalleştirme Isıl İşlemi Nedir?

Normalleştirmede operasyon yöntemi, çeliğin Ac3 veya Accm üzerinde 30-50 dereceye kadar ısıtılması, ısıtmadan sonra tavlamaya göre biraz daha hızlı soğutulması şeklindedir.

Normalleştirme genellikle dövme, kaynaklı ve karbonlaşmış parçalar üzerinde kullanılan bir ısıl işlem yöntemidir. Aslında bir ön işlem sürecidir. Düşük ve orta karbonlu karbon çelikler ve düşük fonksiyonel gereksinimleri olan düşük alaşımlı çelik parçalar içinse son ısıl işlem yöntemi olabilir.

Sıradan orta ve yüksek alaşımlı çelikler söz konusu ise hava soğutması tam veya kısmi sertleşmeye neden olabilir. Bu nedenle son ısıl işlem yöntemi olarak kullanılamaz.

Normalleştirme çeliğin dayanıklılığını ve sertliğini artırır. Tahılları ve mekanik işlevleri iyileştirmek ve sonraki adımlara hazırlamak için yapılan bir işlemdir. Soğuk ve sıcak işleme arasındaki gerilimleri de azaltır.

Su Verme Isıl İşlemi Nedir?

Su verme işleminde çelik parça, belli bir süre Ac3 veya Ac1 sıcaklığında tutulduktan sonra bu sıcaklığın üzerinde bir sıcaklıkta ısıtılır. Daha sonra su, nitrat, yağ ve havada hızla soğutulur.

Genellikle karbon içeriği yüzde 0,3’ ten fazla olan karbon çeliği ve alaşımlı çelik için kullanılan bir ısıl işlem yöntemidir.

Su verme genellikle yüksek sertlikte martensitik bir seviye elde etmek için kullanılır. Bazen paslanmaz çelik veya aşınmaya dayanıklı çelik gibi alaşımlı çeliklere su verildiğinde aşınma direncini yükseltmek için tek bir düzgün östenit düzenlemesi elde etmek gerekebilir.

Su verme çeliğinin mukavemet ve aşınma direnci potansiyelini tam olarak kullanabilir, ancak bunlar birlikte büyük bir iç gerilim oluşturacak çeliğin şekil verme düzeyini ve darbe tokluğunu azaltacaktır.

Temperleme İşlemi Nedir?

Temperleme, alaşımın sertliğini azaltarak daha fazla tokluk elde etmek için çelik veya dökme demir gibi demir alaşımlarına uygulanan bir ısıl işlem yöntemi olarak tanımlanır.

Genellikle, Su Verme işleminden sonra gerçekleştirilir. Söndürülmüş çelik parçalar, başlangıçtan Ac1’in altındaki sıcaklığa kadar ısıtılır ve ısı korumasından sonra hava, yağ ya da suda soğutulur.

Çelik sertleştiğinde aşırı derecede kırılgan ve sert hale gelebilir. Bununla birlikte, sertleştirilmediğinde, çelik amaçlanan uygulama için gereken mukavemete veya aşınma direncine sahip olmayabilir. Temperleme sertleştirilmiş bir çeliğin işlenebilirliğini ve şekillendirilebilirliğini arttırır. İşlem sonunda iç gerilimler nedeniyle çeliğin çatlaması veya kırılma riski azaltılmış olur.

Temperlemede amaç iş parçası boyutunu sabitlemek, şekillendirilebilirliği artırmak, direnci iyileştirmek ve sertliği ayarlamaktır.

Tavlamadan daha düşük sıcaklıkta gerçekleştirilen bir işlem olan temperleme bina ve endüstriyel uygulamalarda kullanılan daha az kırılgan çelikleri oluşturur.

İşlem sırasında Su Vermeden sonra çeliğin yüksek sertliği ve aşınma direnci için düşük sıcaklıkta temperleme gerekir.

Belli bir toklukta ısrar etmek şartıyla çeliğin elastikiyetini ve akma mukavemetini artırmak için orta sıcaklıkta temperleme yapılır.

Yüksek darbe tokluğu ve şekillendirilebilirlik için yüksek sıcaklıkta tavlama daha iyi sonuçlar verebilir.

Genellikle çeliğin 230- 280 derece arası, paslanmaz çeliğin ise 400- 450 derece arasında temperlenmesi engellenmelidir, çünkü bu değerler temperleme gevrekliği oluşturur.

Su Verme ve Tavlama Isıl İşlemi Nedir?

Su verme işleminden sonra, yüksek sıcaklıkta tavlama, su verme ve tavlama olarak adlandırılır. Bu yöntemde çelik, Su Verme sırasındaki sıcaklıktan 10- 20 derece daha yüksek bir sıcaklığa ısıtılır. Isı korumasından sonra su verme işlemi gerçekleştirilir ve ardından 420- 700 arasındaki bir sıcaklıkta yeniden temperlenir.

Alaşımlı yerleşim çeliği, alaşımlı doğu/batı çeliği ve yüksek sertleştirilebilen niteliklere sahip  yüksek hız çeliği için kullanılır. Sadece son ısıl işlemi olarak değil, aynı zamanda deformasyonu azaltmak için vidalar gibi belirli sıkı parçaların ön ısıl işlemi olarak da kullanılabilir.

İşlem Su Verme sırasında çatlama ve deformasyonu önlemek, kesme işlevini iyileştirmek ve işleme görünümünü iyileştirmek, olağanüstü endüktif mekanik elde etmek için kullanılır.

Yaşlandırma Isıl İşlemi Nedir?

Çeliğin 80 – 200 dereceye kadar ısıtılması ve 5- 20 saat arasında bu sıcaklıkta tutulmasının ardından soğutulması sonucunda gerçekleşen işlem yaşlanmadır.

Su verme işleminden sonra tüm çelik türleri için uygun bir işlemdir.  Şekilleri değişmeyen sıkı iş parçaları için kullanılmaktadırlar.

Depolama ve kullanım süresi boyunca deformasyonu azaltmak ve su verme işleminden sonra çelik parçaları düzenlemek için kullanılan bir ısıl işlem yöntemidir. İşlem ayrıca su verme ve öğütme işleminden sonra iç gerilimi azaltmak, şekil ve boyutu stabil hale getirmek için kullanılır.

Soğuk Isıl İşlem Nedir?

Su Verme işleminden geçirilmiş çelik parçalar, kuru buz ya da sıvı nitrojen gibi düşük sıcaklıktaki bir ortamda -60 ile -80 derece veya daha düşük bir sıcaklığa soğutulur. Sıcaklık eşit olarak dışarı alınır ve daha sonra oda sıcaklığına ulaşmasına izin verilir.

Burada amaç söndürülmüş çelik parçada kalan Östenitin tamamını veya çoğunu martenzite yapmak ve ardından çelik parçanın sertliğini, mukavemetini, aşınma direnci ve yorulma sınırını iyileştirmektir.

Çelik parçaların şeklini ve boyutunu stabilize etmek için de kullanılır.

Uygulama sırasında, çelik parçalar su verme işleminden hemen sonra soğuk işleme tabi tutulmalı ve daha sonra düşük sıcaklıkta soğutma sırasında iç gerilimi ortadan kaldırmak için düşük sıcaklıkta tavlanmalıdır.

Soğuk işlem esas olarak sıkı parçalar, ölçüm aletleri ve alaşımlı çelikten yapılmış sıkı parçalar için geçerlidir.

Alevle Isıtılan Yüzeye Su Verme

Oksijen, asetilen gazla yakılan alev çelik parçanın yüzeyine püskürtülür ve çelik hızla ısıtılır. Su Verme sıcaklığına ulaştığında ise çeliği hemen soğutmak için su püskürtülür.

Çelik parçaların sertliği, aşınma direnci ve yorulma mukavemetini iyileştiren bir işlemdir.

Çoğunlukla orta karbonlu çelik paralar için kullanılır. Genellikle sertleştirilmiş tabakanın derinliği 2-6 mm civarındadır.

Büyük iş parçalarının ve kısmi sertleştirme gerektiren iş parçalarının tek veya küçük parti üretimi için uygundur.

İndüksiyonla Isıtılan Yüzeye Su Verme

Çelik parçaları indüktöre koyduktan sonra, parçaların yüzeyine akım indüklenir. Bu ısıl işlem yöntemi metalin çok kısa sürede Su Verme sıcaklığına ısıtılmasından sonra soğutmak için su püskürtülmesi ile yapılır. Çoğunlukla orta karbonlu çelik ve orta düzeyli alaşımlı çelikler için kullanılır.

Çelik parçaların görünüm sertliğini, aşınma direncini ve yorulma mukavemetini iyileştirmek için kullanılır.

Karbürleme Nedir?

Bu ısıl işlem yönteminde çelik parçalar karbonlama ortamına konulur ve 900- 950 dereceye kadar ısıtılır. Sıcaklık korunur ve böylece çelik karbonların yüzeyinde belirli bir konsantrasyon ve derinlikte bir karbon tabakası elde edilebilir.

Amaç çelik parçaların dış sertliğini, aşınma direncini ve yorulma mukavemetini iyileştirmektir.

Karbürlemeden sonra, karbürleme amacı tamamlanmadan yüzeyde martenzit elde etmek için su verme işlemi yapılmalıdır.

Nitrürleme Nedir?

500-600 derecede amonyak gazı ile ayrılan aktif nitrojen atomlarını kullanarak çelik, nitrojen ile doyurulur ve nitrürlenmiş bir tabaka oluşturulur. Çeliğe difüzyon yoluyla azot verme işleminin adıdır.

Çelik parçaların sertliğini, aşınma direncini ve korozyon direncini geliştirmek için kullanılır.

Çoğunlukla alüminyum, krom, karbon çeliği ve dökme demir gibi alaşım elementleri bakımından zengin, orta karbon alaşımlı düzen çelikleri için kullanılır. Nitrürlenmiş tabakanın kalınlığı genellikle 0,025 ve 0,8 mm’dir.

Nitrokarbürleme Nedir?

Isıl işlem yöntemlerinin sonuncusu olan Nitrokarbürlemede azot, karbon ve çok az sayıda oksijen atomu, çelik veya diğer demir alaşımlarının yüzeyine yayılır. İşlem bir yüzey bileşiği ve difüzyon tabakası oluşturur.

Nitrokarbürleme 490 ile 580 derece arasındadır. Bu, 600 derecenin üzerindeki çeliğin temperleme sıcaklığının altındadır.

Çelik parçaların sertliğini, aşınma direncini ve korozyon direncini geliştirmek için kullanılır.

Çoğunlukla düşük karbonlu çelik, düşük alaşımlı çelik parçalar için kullanılmaktadır.

Nitrürlemeden sonra su verme ve düşük sıcaklıkta tavlama gerekmektedir.