Karbon çeliğine ısıl işlem uygulanmasının amacı çeliğin mekanik özelliklerini (genellikle süneklik, sertlik, akma dayanımı veya darbe direnci) değiştirmektir. Elektriksel ve termal iletkenliğin yalnızca çok az değiştiğini unutmayın. Çelik için çoğu güçlendirme tekniğinde olduğu gibi Young modülü (elastisite) etkilenmez. Çeliğin tüm işlemleri, artan mukavemet için süneklik sağlar ve bunun tersi de geçerlidir. Demirin ostenit fazındaki karbon için çözünürlüğü daha yüksektir; bu nedenle küreselleştirme ve işlem tavlaması dışındaki tüm ısıl işlemler, çeliğin ostenitik fazın var olabileceği bir sıcaklığa ısıtılmasıyla başlar. Daha sonra çelik yüksek bir oranda söndürülür (ısı çekilir), sementitin çökelmesine ve son olarak kalan saf demirin katılaşmasına neden olur. Çeliğin ötektoid sıcaklıkta soğutulma hızı, karbonun ostenitten difüzyon ve sementit oluşturma hızını etkiler. Genel olarak konuşursak, hızlı soğutma, demir karbürü ince bir şekilde dağılmış halde bırakacak ve ince taneli bir perlit üretecektir (martensit kritik sıcaklığına ulaşılana kadar) ve yavaş soğutma, daha kaba bir perlit verecektir. Ötektoid altı bir çeliğin soğutulması (ağırlıkça %0,77'den az C), demir karbür katmanlarından oluşan katmanlı-perlitik bir yapıya neden olur.α-ferrit (saf demir) arasındadır. Ötektoid üstü çelik (ağırlıkça %0,77'den fazla C) ise yapı, her tarafa dağılmış sementitin küçük tanecikleri (perlit lamellerinden daha büyük) içeren tam perlittir. Bileşenlerin bağıl miktarları kaldıraç kuralı kullanılarak bulunur. Aşağıda olası ısıl işlem türlerinin bir listesi bulunmaktadır:
·Küreselleşme: Karbon çeliği yaklaşık 700°C'ye ısıtıldığında küreselleşme oluşur.°C'de 30 saatten fazla. Sferoidit daha düşük sıcaklıklarda oluşabilir, ancak bu difüzyon kontrollü bir süreç olduğundan gereken süre büyük ölçüde artar. Sonuç, birincil yapı (ötektoidin hangi tarafında olduğunuza bağlı olarak ferrit veya perlit) içindeki sementit çubuklarından veya kürelerinden oluşan bir yapıdır. Amaç, yüksek karbonlu çelikleri yumuşatmak ve daha fazla şekillendirilebilirliğe olanak sağlamaktır. Bu, çeliğin en yumuşak ve en sünek şeklidir. Sağdaki resim küreselleşmenin genellikle nerede meydana geldiğini göstermektedir.
Tam tavlama: Karbon çeliği yaklaşık 40°C'ye ısıtılır°C Ac3'ün üzerinde mi? yoksa Acm mi? 1 saat boyunca; bu, tüm ferritin ostenite dönüşmesini sağlar (ancak karbon içeriği ötektoidden daha fazlaysa sementit hala mevcut olabilir). Daha sonra çeliğin 20°C civarında yavaşça soğutulması gerekir.°C (36°F) saat başına. Genellikle sadece fırın soğutulur, burada çelik hala içerideyken fırın kapatılır. Bunun sonucunda kaba bir perlitik yapı oluşur, bu da perlitin "bantlarının" kalın olduğu anlamına gelir. Tamamen tavlanmış çelik, genellikle uygun maliyetli şekillendirme için gerekli olan iç gerilimleri olmayan yumuşak ve sünektir. Yalnızca küreselleştirilmiş çelik daha yumuşak ve daha sünektir.
·Proses tavlaması: Ağırlıkça %0,3'ten daha az C içeren, soğuk işlenmiş karbon çeliğinde gerilimi azaltmak için kullanılan bir proses. Çelik genellikle 550°C'ye kadar ısıtılır.–650°1 saat boyunca C, ancak bazen 700'e kadar çıkan sıcaklıklar°C. Sağdaki görüntü [açıklama gerekli] proses tavlamanın gerçekleştiği alanı göstermektedir.
İzotermal tavlama: Ötektoid altı çeliğin üst kritik sıcaklığın üzerine ısıtılarak bu sıcaklığın bir süre muhafaza edildiği, daha sonra sıcaklığın alt kritik sıcaklığın altına düşürülerek tekrar muhafaza edildiği işlemdir. Daha sonra oda sıcaklığında soğutulur. Bu yöntem herhangi bir sıcaklık gradyanını ortadan kaldırır.
Normalleştirme: Karbon çeliği yaklaşık 55°C'ye ısıtılır°1 saat boyunca Ac3 veya Acm'nin üzerinde C; bu çeliğin tamamen ostenite dönüşmesini sağlar. Çelik daha sonra havayla soğutulur; bu da yaklaşık 38 soğuma hızına karşılık gelir.°C (100°F) dakikada. Bunun sonucunda ince bir perlitik yapı ve daha düzgün bir yapı elde edilir. Normalleştirilmiş çelik, tavlanmış çeliğe göre daha yüksek bir dayanıma sahiptir; nispeten yüksek bir mukavemete ve sertliğe sahiptir.
Söndürme: Ağırlıkça en az %0,4 C içeren karbon çeliği normalleştirme sıcaklıklarına kadar ısıtılır ve daha sonra su, tuzlu su veya yağ içerisinde kritik sıcaklığa kadar hızla soğutulur (söndürülür). Kritik sıcaklık karbon içeriğine bağlıdır ancak genel bir kural olarak karbon içeriği arttıkça daha düşük olur. Bunun sonucunda martensitik bir yapı elde edilir; Deforme olmuş vücut merkezli kübik (BCC) kristal yapıda, çok fazla iç gerilime sahip, uygun şekilde vücut merkezli tetragonal (BCT) olarak adlandırılan, süper doymuş karbon içeriğine sahip bir çelik türü. Bu nedenle su verilmiş çelik son derece sert fakat kırılgandır ve genellikle pratik amaçlar için çok kırılgandır. Bu iç gerilimler yüzeyde gerilim çatlaklarına neden olur. Söndürülmüş çelik, normalleştirilmiş çeliğe göre yaklaşık üç ila dört kat (daha fazla karbonlu) daha serttir.
Martemperleme (Marquenching): Martemperleme aslında bir temperleme işlemi değildir, dolayısıyla “marquenching” terimi de kullanılır. Tipik olarak erimiş tuz banyosunda “martensit başlangıç sıcaklığının” hemen üzerindeki bir sıcaklıkta ilk söndürmeden sonra uygulanan bir izotermal ısıl işlem şeklidir. Bu sıcaklıkta, malzeme içindeki artık gerilimler giderilir ve başka bir şeye dönüşmeye zamanı olmayan kalan ostenitten bir miktar beynit oluşabilir. Endüstride bu, bir malzemenin sünekliğini ve sertliğini kontrol etmek için kullanılan bir işlemdir. Daha uzun söndürmeyle, mukavemette minimum kayıpla süneklik artar; çelik, iç ve dış sıcaklıklar eşitlenene kadar bu çözelti içinde tutulur. Daha sonra çelik, sıcaklık gradyanını minimumda tutmak için orta hızda soğutulur. Bu işlem sadece iç gerilimleri ve gerilim çatlaklarını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda darbe direncini de arttırır.
Su verme ve temperleme: Bu, karşılaşılan en yaygın ısıl işlemdir çünkü nihai özellikler, temperleme sıcaklığı ve süresine göre kesin olarak belirlenebilir. Temperleme, söndürülmüş çeliğin ötektoid sıcaklığın altındaki bir sıcaklığa yeniden ısıtılmasını ve ardından soğutulmasını içerir. Yüksek sıcaklık, çok küçük miktarlarda küreselleşmenin oluşmasına izin verir, bu da sünekliği geri kazandırır, ancak sertliği azaltır. Her bileşim için gerçek sıcaklıklar ve zamanlar dikkatle seçilir.
Ostemperleme: Ostemperleme işlemi, çeliğin erimiş tuz banyosunda beynit dönüşüm sıcaklıkları boyunca tutulması ve ardından orta derecede soğutulması dışında martemperleme ile aynıdır. Ortaya çıkan beynit çeliği daha fazla sünekliğe, daha yüksek darbe direncine ve daha az distorsiyona sahiptir. Ostemperlemenin dezavantajı sadece birkaç çelik üzerinde kullanılabilmesi ve özel bir tuz banyosu gerektirmesidir.
Gönderim zamanı: Kasım-01-2019