Isıl İşlem Nedir ?
Isıl işlem, özellikle metalik malzemelere uygulanan ve malzemenin mekanik özelliklerini sıcaklık değişimi ile iyileştirme amaçlı prosesler bütününe denir. Isıl işleme verilebilecek en eski örnek demirciler, nalbantlar ve silah ustaları tarafından kullanılan çeliğe “su verme” işlemidir. Bu uygulamada belirli bir sıcaklığın üzerine çıkarılarak şekillendirilmesi tamamalanan çelik, suya sokularak hızlı bir şekilde soğuması sağlanır. Hızlı soğuma, çeliğin mikro yapısında değişimlere sebep olur ve daha sert bir malzeme haline gelmesini sağlar
Su verme işleminin çelik malzemede sertliğe sebep olmasının nedeni Karbon elementinin çeliğin farklı fazlardaki (allotrop) çözünürlüğü ile ilgilidir. Demir ve karbonun farklı sıcaklıktaki bir biri içindeki çözünme değerlerine göre hazırlanan demir-karbon faz diyagramı, demirin farklı sıcaklıklardaki fazları ile ilgili de bilgi vermektedir.
Austenite : Östenit
Pearlite : Perlit
Ferrite : Ferrit
Liquid : Sıvı
Fe3C : Sementit, Demir karbür
Ledeburite : Ledebürit
Carbon: Karbon
Mass: Ağırlık, kütle
Eutectoid : Ötektoit
Eutectic : Ötektik
Yukardaki grafikte gösterildiği gibi, içinde ağırlıkça yaklaşık %0.76 karbon ihtiva eden bir çelik 727 C ye ısıtıldığında östenit fazına geçer. Östenit fazı, grafikden de anlaşılabildiği gibi % 2.14 civarı karbon çözebilmektedir. Ferrrit fazı ise sadece %0.022 oranında karbon çözebilir. Oda sıcaklığında %0.76 karbon ihtiva eden bir çeliğin içinde karbon çoğunlukla Fe3C (demir karbür) bileşiği olarak bulunur. Bu malzeme 727 C üzerine ısıtıldığı zaman, malzeme içindeki Ferrit yapısı östenite geçiş yapar, Fe3C elementlerine ayrılır ve bu bileşikden gelen karbon östenit yapısı içinde çözünür. Bu koşullardaki malzeme suya atılarak hızlı soğutmaya tabi tutulursa karbon difüzyonu engellenmiş olur . Yapı içindeki karbonun tekrar Fe3C bileşiğini oluşturmasına imkan kalmaz ve Fe3C oluşturamayan karbonlar malzeme yapısında hapsolur, çeliğin bu formuna martensit denir.
Martensit çok sert ve kırılgan bir demir fazıdır. Bir çok farklı ısıl işlem, martensitin kontrollü olarak oluşturulması ile ilgilidir. Su verme işleminden sonra genellikle menevişleme (temperleme) işlemi uygulanır. Temperleme sıcaklığı çeliğin kimyasal yapısına bağlı olmakla birlikte yaklaşık olarak 600 C civarındadır. Bu işlem martensit yapısı oluşumu sırasında meydana gelen malzeme içindeki gerilimleri azaltır ve yapının içindeki karbonun difüzyonunu sağlar. Bu işlem sonunda daha az kırılgan fakat sertlik ihtiyacını karşılayan bir çelik elde edilmiş olur.
Diğer ısıl işlem metodları ile ilgili yazılar gelecekte yayınlanacaktır.
Bu faydalı ve ilginç bilgiler için çok teşekkürler.
gercekten super anladım tesekkurler
mükemmel bi tez ellerinize sağlık emeği geçen hekese tesekkür ederim…
daha fazla bilgi verilirse sevinirim teşekkürler…
@bhrr
selamlar,
Hangi malzemeler için ısıl işlemi konusunda bilgi almak istiyorsunuz. Belirtirseniz yardımcı olabiliriz.
tesekkurler gerçekten faydalı oldu…ancak ısıl işlem sırasında kullanılan propan amonyak metanol azot gazı gibi kimyasalların işlevlerini ve değerlerini içeren bir yazı dizisi yazarsanız sevinirim
Bilinçsiz uygulanan ısıl işlem sakıncaları hakkında bilgi verebilirmisiniz.Örneğin oksiasetilen kaynağının otomobillerde kullanılması, profillendirilmiş alaşım parçaların soğuk yada ısıl işlemle doğrultulması gibi.
Teşekkürler
Tunç ERKAYA
Selamlar,
Her nekdadar oksiasetilen kaynağı kabul edilmis ve sanayide kullanılan bir yöntem olsa da, bilinçsiz bir şekilde kullanılması malzeme üzerinde ciddi hasarlara yol açabilir. Örneğin: oksiasetilen uygulmasında 3 tip alev vardı, oksitleyici (oksijen vanası fazla açılırsa), redükleyici (asetilen vanası fazla açılırsa) ve nötr. Eğer alev aşırı oksitleyici ise karbon çeliği malzemeler üzerinde dekarbürüzasyon denen bir hasara neden olur ve bu nedenle malzeme yüzeyinde önceki halinden çok daha yumuşak bir yapı oluşur. Oksiasetilen ile ilgil örnekle çoğaltılabilir.
Genel olarak sıcak, soğuk bükme, alevle bölgesel ısıtma sanayide kabul edilen uygulamalardır ancak bir kaç noktaya önem verilmesi gerekir.
1. Metalin alaşımı soğuk, sıcak bükme yada alevle ısıtmaya uygun mu ?
2. Metalin bükme sınırları nedir ? Hangi noktadan sonra çatlak oluşma ihtimali vardır nasıl önüne geçilir?
3. Çeliğin sertleşebilme özelliği var mı ?
4. Malzemenin dönüşüm sıcaklıkları neler? Hangi noktada yumuşak östenit fazına geçer ? hangi soğuma hızında sertleşir ?
5. Bölgesel ısıtma işlemi malzemede kalıcı gerilimlere neden olur. Bu gerilimler parçanın kullanımı açısından tehlike oluşturmakta mı yoksa önemsiz mi?
Sonuç olarak yukarıdakiler gibi ve daha da fazla bir çok dikkat edilmesi gereken nokta var. Eğer bu işlemlerin uygulandığı parça ciddi bir uygulamada kullanılmıyorsa, yük taşımıyorsa, güvenlik gereksinimi yoksa, yukarıdaki kriterleri dikkate almadan da bu işlemler uygulanabilir örneğin : ferforje bahçe kapısı. Bu tür işlemleri uygulamadan önce parçanın üretici firması tarafından yayınlanan bakım el kitabı, tamir el kitabı gibi kaynaklara baş vurulmalıdır. Önemli ve kritik noktalar zaten o parçaların üreticisi tarafından öngörülmüştür.