Isıl İşlem Nedir ? Neden Yapılır ?

0
çelik ısıl işlem
çelik ısıl işlem

Merhaba mühendis alemi takipçileri. Sizlere metallere uygulanan ısıl işlemler hakkında bilgi sahibi olabileceğiniz bir yazı dizisi hazırladım. Öncelikle ısıl işlem (heat treatment) nedir? sorusuyla başlamak istiyorum. Isıl işlem,metallere sertlik,mukavemet vb.mekanik özelliklerini geliştirmek amacıyla uygulanan işlemlerin genel adıdır. Türk Standartları (TS) 1112′ de ısıl işlem şöyle tanımlanmaktadır: Katı haldeki metal veya alaşımlara belirli özellikleri kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, duruma göre birbiri ardına zamanlanarak uygulanan ısıtma ve soğutma işlemleri olarak tanımlanmaktadır.

Isıl işlem aslında birçok kez tarih filmi izleyenlerin karşısına çıkmıştır. Nasıl mı? Demircilerin kılıçları sağlamlaştırmak için sıcak bir şekilde dövdükten sonra suya batırarak ani soğutması basit bir ısıl işlemdir.

Isıl işlem çeşitlerinden bir tanesi olan normalizasyon işlemine geçmeden önce konuyu iyi kavrayabilmemiz açısından Demir – Karbon (Fe-C) Denge Diyagramını (Demir-Sementit (Fe-Fe3C)Diyagramı olarak da bilinir) bilmemiz gerekir. Peki nedir bu Fe-C Denge Diyagramı? Özellikle Metalurji ve Malzeme Mühendislerinin adı gibi bilmesi gereken bir diyagramdır. Saf demir mukavemetinin düşük olması nedeniyle teknolojik bir önemi yoktur. Saf karbon da tek başına önemli bir materyal değildir.  Ama demir ile karbon bir araya getirilirse “çelik” ve “dökme demir” isminde mekanik özellikleri farklı iki malzeme elde edilir. İşte Fe-C denge diyagramı bu mekanik özellikleri belirlemeye yardımcıdır.

fe-c-faz-diyagramı
fe-c-faz-diyagramı

Yukarıdaki resimde Fe-C denge diyagramını görüyorsunuz. Bu diyagram dikkatli incelenirse, yatay eksen; erimiş demir içerisinde bulunan %C oranını gösterir. Düşey eksen ise sıcaklığı göstermektedir.

Yatay eksen’ de karbon en fazla %6,67′ ye kadar konabiliyor. Tam bu noktada iç yapı %100 Sementit(Fe3C)’dir. %4,5 C’ dan sonra olan yapının teknolojik bir önemi yoktur.

Düşey eksende sıcaklık değiştikçe ve yatay eksende karbon oranı değiştikçe her bölgede yapı değişmektedir.

Üç önemli yapı mevcuttur. Bunlar; Ferrit(α), Östenit(γ), Sementit(Fe3C)

Fe-C Denge Diyagramına kısaca değindik. Daha ayrıntılı bir şekilde başka bir yazıyla anlatılabilir. Biz asıl konumuza dönelim. Çeliklere uygulanan ısıl işlem metodlarından normalleştirme tavı ( normalizasyon ) işleyecez.

Normalleştirme Tavı ( Normalizasyon )

Normalleştirme tavı,malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirmek,tane boyutunu küçültmek ve homojen bir iç yapı elde etmek için uygulanan bir ısıl işlemdir. Ötektoid altı çelikleri Ac3 ve ötektoid üstü çelikleri Acm dönüşüm sıcaklıklarının yaklaşık 40-50 °C üstündeki sıcaklıklara kadar ısıtıp tavladıktan sonra fırın dışında havada soğutma ısıl işlemi olarak da tanımlanabilir.

ısıl işlem fırındaki çelikler
ısıl işlem fırındaki çelikler

Normalizasyon ısıl işleminin amaçları.

  • Tane küçültmek
  • Homojen bir iç yapı oluşturmak
  • Ötektoid üstü çeliklerde tane sınırlarında bulunan karbür ağını dağıtmak.
  • Çeliklerin işlenmesini kolaylaştırmak ve malzeme mekanik özelliklerini iyileştirmek.

Havada soğutma işlemi dengesiz olduğundan normalize edilmiş çeliğin iç yapısında bulunan ötektoid dışı sementit ve perlit oranlarını hesaplamak için Fe-C denge diyagramı kullanılamaz.

Normalizasyon tavında, parçanın havada soğutulması nedeniyle soğuma hızı yüksektir. Bunun sonucunda östenitin dönüşüm sıcaklığı düşer ve daha ince perlit elde edilir. Dolayısıyla,normalize edilen çelikte daha ince ve daha yüksek oranda perlit oluşur.

Malzemelere uygulanan ısıl işlem metotlarından normalizasyon tavlamasını kısaca anlattık. Başka bir yazıda görüşmek dileğiyle….

KAYNAKLAR

  • Wikipedia
  • Prof.Dr.Temel Savaşkan Malzeme Bilgisi ve Muayenesi kitabı
  • Prof.Dr.Mehmet Eroğlu Isıl İşlem Ders Notları
  • Prof.Dr.İrfan Ay Malzeme Teknolojisi Ders Notları
YAZIYI PAYLAŞABİLİRSİNİZ
Metalurji ve Malzeme Mühendisi. Bilim ve teknoloji meraklısı.

CEVAP VER