DIN 17014'e göre sertleştirme çeliklerin A
3 veya A
1 üzerindeki bir sıcaklıktan, yüzeyde veya aynı zamanda kesitte önemli sertlik artışı sağlayacak bir hızla soğutulmasıdır (su verme). Böylece genellikle martenzite dönüşen içyapıda ferrit ve perlit oluşumu engellenir.
Bir çeliğin sertleşme davranışı iki ayrı kavramı, yani hem erişilebilen en büyük sertliği hem de elde edilebilen sertleşme derinliğine kapsar. Martenzitik yapının ulaşabileceği en büyük sertlik öncelikle çeliğin karbon derişikliğine bağlıdır; diğer alaşım elementlerinin tür ve miktarı bu değeri pek etkilemez. Sertleşme kabiliyeti de denilen sertleşme derinliği (SD) ise, sertliğin öngörülen bir değeri astığı kenar tabakasının kalınlığı olup, karbondan çok, alaşım elementleri miktarı ile belirlenir.
Alaşımsız çeliklerde kritik soğuma hızının yüksek olmasından ötürü sertleşme derinliği azdır. Elde edilebilen martenzitik bölgenin kalınlığı yaklaşık 5 mm'yi geçemez. Dolayısıyla bu malzemeler sığ sertleşme çelikleri olarak da adlandırılır.
Ötektoidaltı çeliklere A
c3'ün 30-50°C üzerindeki ostenitleme sıcaklıklarından suverilir. V
soğ > V
ükr olmak üzere M
f sıcaklığının altına inildiğinde içyapı %100 martenzite dönüşür. Soğuma hızı üst kritik değerden azalarak uzaklaştıkça ölçüde diğer dönüşüm ürünleri alır. Bu sonuçların elde edilebilmesi için, çelikte bulunabilecek bazı kararlı karbur parçacıklarının tümüyle çözünmesi gerekir. Aksi halde bunlar çekirdek görevi üstlenerek, su vermede perlit oluşumuna yol açtıkları gibi, martenzitin karbon miktarını da azaltırlar. Dolayısıyla işlemin başarıya ulaşmasında yeterli ostenitleme sıcaklığı ve süresinin sağlanması önemli rol oynar.
Ostenitleme sıcaklığı gereğinden yüksek seçilirse, tane irileşmesi meydana geleceğinden, soğuma sırasında yayınma güçleşir. Ostenitin perlite dönüşüm eğiliminin azalmasından ötürü çeliğin sertleşme kabiliyeti artar. Ancak martenzitin kaba taneli ve aşırı gevrek olmasına yol açtığı için bu yöntem pek uygulanmaz. Bazı takım çeliklerinde sertleşme davranışını iyileştirmek amacıyla kararlı karbürleri çözebilecek kadar yüksek ostenitleme sıcaklıklarına yıkılması ve uzun tutma süreleri sakınca yaratmaz. Çünkü alaşımlı çeliklerde tane büyüme tehlikesi, bunu engelleyen karbürler çözünmedikçe söz konusu değildir.
Aşırı ısınmaya karşı duyarsız yani tane büyüme eğilimi çok az olan ince taneli çelikler de geniş bir sıcaklık aralığında ostenitlenebilirler. Bununla birlikte küçük ostenit tanesinde perlit oluşumu kolaylaştığından, bu çeliklerde aynı martenzit oranı iri tanelilere göre ancak daha hızlı soğutmayla elde edilebilir.
Tam ostenitleme gerçekleşmezse, yani sertleştirme sıcaklığı A
c3’den düşükse, çözünmeyen ferrit sertleşmiş içyapıda yumuşak bölgelerin kalmasına neden olur; sertlik düşer ve eş dağılım göstermez. Yorulma dayanımı da önemli ölçüde azalır.
Ötektoidüstü bir çeliğin tam ostenitlenmesi için Acm sıcaklığının üzerine çıkılması, ostenitte çözünen karbon miktarını artırarak M
f sıcaklığını düşürür. Parçayı 0°C 'ın altına soğutma gibi önlemler alınmazsa, su verme sonucu içyapıda büyük miktarda artık ostenit ile karşılaşılır. Ayrıca yüksek tav sıcaklığı kaba taneli çok gevrek martenzit oluşumuna yol açar. Dolayısıyla ötektoidüstü çeliklere A
c1’in hemen üzerinden su verilerek, ince martenzit ve sertliği aynı düzeyde olan bir miktar sementit elde edilir. Böylece artık ostenit azaltıldığı gibi, gereksiz enerji tüketimine de yer verilmemiş olur.
Karbürlerin küresel dağıldığı bir içyapı (örneğin yumuşama tavı sonrası) sertleştirme için en uygun başlangıç yapısıdır.
Çeliklerde sertleştirme yöntemleri genel olarak aşağıdaki gibdir.
Su Verme Yöntemleri
Toklaştırma Yöntemleri
Yüzey Sertleştirme Yöntemleri
Sınırlı Isıtmanın Uygulandığı Yöntemler
Kimyasal Bileşimin Değiştirildiği Yöntemler
