Çeliğe Su Verme Nasıl Yapılır

RUHFUS'a göre su verme işleminin etkisini aşağıdaki koşullar belirler: 
 

İdeal bir su verme ortamı malzemeden perlit kademesinde mümkün olduğu kadar çok, martenzit kademesinde ise çatlama tehlikesini azaltmak için mümkün olduğu kadar az ısı çekmelidir. Yüksek sıcaklıktaki parçanın su vb. bir sıvıya daldırılarak soğutulması, yüzeyinde oluşan buhar filminin yalıtım etkisiyle başlangıçta oldukça yavaştır. Sıcaklık düştükçe (<6000 °C) ve ortam hareketinin de yardımıyla bu filmin yırtılması sonucu buhar kabarcıklar halinde yükselmeye başlar. Parçayla doğrudan temas eden suyun kuvvetle buharlaşmaya devam etmesi, soğuma hızını 400°C ilâ 500°C arasında en büyük değerine ulaştırır. Yüzey sıcaklığı buharlaşma noktasına indikten sonra ısı hemen hemen sadece konveksıyonla uzaklaştırıldığından su verme etkisi yeniden azalır. 

Suya NaOH, NaC1 gibi uçucu olmayan maddelerin %5-10 oranında katılması, buharlaşma noktasını yükseltir, ayrıca film oluşumunu engeller. Böylece en etkin soğutma bölgesi saf suya göre daha üst sıcaklıklara kaymış bir su verme ortamının kullanılmasıyla, parçanın sertleşme derinliği artarken çatlama tehlikesi de azalmış olur. 

Su verme yağlarının suya göre yaklaşık üç kat daha az olan soğutma etkisi, ancak alaşımlı çeliklerin sertleştirilmesi için yeterli olup, su verme gerilmelerinin alçak düzeyde kalmasını sağlar. Öte yandan su ile yıkanabilen yağların seçilmesi, iş parçalarını temizleme masrafını önemli ölçüde azaltır. 
 

Su veya yağ gibi tek bir ortamda sürekli soğutma yöntemidir. Sertleşme derinliği az olan alaşımsız çeliklerde, yüksek hızla (suda) soğutma sonucu karmaşık biçimli parçaların iç ve dış kısımları arasında doğabilecek büyük sıcaklık farkı nedeniyle, çarpılma ve çatlama tehlikesi ortaya çıkar. Dolayısıyla bu tür konstrüksiyon elemanları, su verme işlemi göreceklerse, kritik soğuma hızları düşük olan (yağda soğutulabilen) alaşımlı çeliklerden yapılmalıdır. Ayrıca su verme gerilmelerini azaltıcı aşağıdaki yöntemlere de başvurulabilir. 
 

Ostenitlenmiş parça önce 300°C ilâ 400°C sıcaklığa kadar hızlı (genellikle suda), daha sonra da iç ve dış kısımlar arasında sıcaklığın dengelenmesi beklenmeden ortam değiştirilerek yavaş (yağda) soğutulur. Böylece ideal su verme koşullarına bir ölçüde yaklaşılmakla birlikte, ara sıcaklığın seçimi ve yakalanması deneyim gerektirdiğinden, yöntem seyrek olarak uygulanır. 
 

Ostenitlenen çeliğe, sıcaklığı Ms'nin hemen üzerindeki (gerektiğinde altında da seçilebilir) bir Ta değerinde sabit tutulan ve çoğunlukla tuz eriyiği olan bir banyoda su verilir. İç ve dış sıcaklık dengesi sağlanıncaya kadar burada bekletilen parça, beynit dönüşünü başlamadan dışarı alınarak yağ veya havada yavaş olarak soğutulur. Böylece sabit sıcaklıkta bekletme sırasında ostenitin kolayca şekil değiştirmesiyle ısıl gerilmeler giderildiği gibi, parçanın her yanın da eşzamanlı martenzit oluşumu sağlanarak, dönüşüm gerilmeleri de büyük ölçüde azaltılmış olur. Ancak sıcak banyoda oldukça yavaş soğumadan ötürü perlitin engellenmesi güçleştiğinden öncelikle alaşımlı çelikler için öngörülen yöntem, parçanın ince kesitli olması durumunda bazı alaşımsız çeliklere de uygulanır. 

Martemperleme yapılacak çeliklerin Ms sıcaklığı çok yüksek olmamalıdır. Aksi halde, elverişli yayınma koşulları dolayısıyla beynit dönüşümü kolaylaşacağından, tutma süresi yeterince uzun alınamaz. Bu nedenle ıslah veya takım çeliklerinden, 180 – 240 °C arasında banyo sıcaklığı gerektiren, en az %0,6 karbonlular tercih edilir.
 

Su verilen parçanın iç-dış, ince-kalın gibi çeşitli bölgelerindeki değişik soğuma koşulları nedeniyle oluşan, aşağıda belirtilen iki tür gerilmenin toplamı olarak çarpılma ve/veya çatlama tehlikesine yol açabilen gerilmelerdir. 

Isıl Gerilmeler: Hızlı soğuma sonucu parçadaki sıcaklık dağılımına bağlı farklı büzülmeler dolayısıyla meydana gelirler. 

Dönüşüm Gerilmeleri: Ostenitin, kafesi karbonca aşırı doyarak gerilmiş tetragonal martenzite dönüşmesinden ötürü, sertlik ile birlikte hacim artışında ortaya çıkar. Çeliğin karbon miktarına bağlı olarak etkinleşen bu olayın, soğuma koşullarına göre parçanın her yanında aynı oran ve zamanda gerçekleşmemesi dönüşüm gerilmelerini yaratır. 

Su verme gerilmeleri öncelikle düşük soğuma hızları uygulanarak, ayrıca ısıl dengeleme yardımıyla da azaltılabilir. Dolayısıyla çeliğin kritik soğuma hızı sadece gerektiği kadar aşılmalıdır. Tüm kesit sertleştirilmesinin zorunlu olmadığı durumlarda, öngörülen sertlik değerinin elde edilmesi için yeterli soğuma hızı çeliğin ZSD-diyagramından (sürekli soğuma) kolayca belirlenir. 

Sertleştirmeden sonra artık ostenitin bir bölümü zamanla martenzite dönüşeceğinden yüksek karbonlu çelikleri dönüşüm gerilmeleri daha da artabilir. Bu nedenle su verilmiş parçalar hiç bekletilmeden temperlenmelidir. Temperleme sıcaklığının, sertliği düşürmemek amacıyla 1000-2000 °C arasında seçilmesi bile, aşırı kafes gerilmelerini ve dolayısıyla çatlama tehlikesini azaltıcı etki yapar.