Çelik Toklaştırma Yöntemleri Nelerdir

 

Sertleştirilen çelik tetragonal martenzit yapısından ötürü, genellikle çok sert ve pratikte kullanılamayacak kadar gevrektir. Aşırı kırılganlığın giderilmesi amacıyla tavlanması gerekir. A_c1'in altındaki sıcaklıklarda yapılan, temperleme veya menevişleme denilen bu tav işleminin etkisiyle içyapı daha kararlı duruma gelir ve çoğunlukla sertlik de azalır. Temperlemedeki özellik değişimleri, karbon ve demir atomlarının artan sıcaklıkla hareketlilik kazanmasına dayanır. Alaşımsız ve az alaşımlı çeliklerde genellikle üç ayrı temperleme kademesinden söz edilebilir; 

1.Temperleme Kademesi: Yaklaşık 100°C ila 200°C arasında ince karbürlerin (Fe₂C) çökelip yapıya dağılmasıyla tetragonal martenzit, kafesi daha az gerilmiş kübik martenzite dönüşür. Temperleme öncesi artmış olan hacmin bu nedenle azalmasına karşılık sertlikte önemli bir düşüş görülmez. Ancak "cam sertliği" diye nitelenecek ölçüde fazla olan gevrekleşmenin, yani aşırı kafes gerilmelerinin giderilmesi ile çelik kullanılabilir duruma getirilmiş olur. 

2.Temperleme Kademesi: 200°C ila 350°C dolaylarında karbon atomlarının yayınması kolaylaştığından yeni çökelen karbürler Fe₃C bileşimindedir. Kübik martenzitin kafes gerilmeleri daha da azaldığı için sertlik ve çekme dayanımı düşmeye başlar. İnce dağılmış karbürler dislokasyon hareketlerini etkin bir şekilde engelleyerek kaymayı güçleştirdiklerinden akma sınırı pek değişmez. Öte yandan su verilmiş yüksek karbon çeliği içyapısında her zaman bulunabilen artık ostenit içinde de karbürler çökelir. Böylece çözünmüş karbon miktarı azalarak M_s ve M_f sıcaklıkları yükselen artık ostenitin kübik martenzite dönüşmesiyle hacim artısı meydana gelir. 

3.Temperleme Kademesi: Yaklaşık 350°C'dan A_c1'e kadar olan sıcaklıklarda, tümüyle Fe₃C olan demir karbürler optik mikroskopla görülebilecek kadar büyük parçacıklar halinde çökelirler. Kübik martenzitin yerini ferrit ana kütle aldığından hacim azalır. Temperleme sıcaklığı yükseldikçe, sertlik değeri ile çekme ve akma dayanımları düşer, süneklik ve özellikle çentik vurma tokluğu artar. 

Özetlenirse, sertleştirmeden sonra temperleme sıcaklığına bağlı olarak, çeliklerin içyapıları ve dolayısıyla mekanik özellikleri kullanım yerine uymak üzere, çok geniş bir aralıkta (martenzitten yumuşatılmış duruma kadar) değiştirilebilir. Öte yandan yukarıda belirtildiği gibi, gerek sertleştirme gerek çeşitli temperleme kademelerindeki pozitif ve negatif hacim (boyut) değişimleri özellikle dar toleranslı parçalarda dikkate alınmalıdır.

Islah etme deyiminden, sertleştirme ile temperleme (çoğu kez 450°C-650°C arasında) aşamalarından oluşan birleşik bir yöntem anlaşılır. Amaç çeliğin sünekliğini fazla düşürmeden, çekme ve akma dayanımları yanında özellikle tokluğunu, normalleştirilmiş durumdakinden de daha iyileştirmektir.
 

Ostenitlenen çelik, beynit kademesindeki bir (T_b) sıcaklığına ısıtılmış kurşun veya tuz banyosuna daldırılıp, kararsız ostenitin beynite izotermik dönüşümü tamamlanıncaya kadar bekletildikten sonra, istenilen bir hızla (örneğin havada) soğutulur. Martemperlemedeki gibi sabit sıcaklıkta tutma sırasında, ostenitin ısıl gerilmelerin etkisiyle kolayca şekil değiştirebilmesi sonucu bu gerilmeler giderilmiş olur. Ayrıca beynitin yayınma yoluyla oluşumundan dolayı kafes gerilmeleri de geniş çapta azalır. Beynitik içyapı temperlenmiş martenzite çok benzediğinden( ince karbür çökeltileri içeren ferrit) bir tür "ıslah" işlemi olarak nitelenebilir.

Ostemperleme çatlak oluşumuna duyarlı çeliklerde veya karmaşık biçimli parçalarda büyük yarar sağlar. Isıl gerilmeler çok düşük düzeye indiği için çarpılma ve çatlama olasılığı azalır. Aynı sertlikteki temperlenmiş martenzitin tokluk değeri aşılabilir ve temper gevrekliği söz konusu değildir. Öte yandan içyapıda ferrit veya perlitin az miktarda bile bulunması beynitin üstün tokluk özelliğini olumsuz yönde etkilediği için yöntemin uygulanabileceği çelikler sınırlıdır. Martemperlemeye göre daha da yüksek olan banyo sıcaklığından ötürü, ostenitleme sıcaklığından soğutma oldukça yavaş gerçekleşirken perlit burnunun kesilmemesi, öncelikle alaşımlı veya kesitin ince olması koşuluyla bazı alaşımsız çeliklerde mümkündür. Bu arada hangi tür çelikte olursa olsun, saf yani %100 beynitin sadece izotermik dönü-şümle elde edilebileceği göz önünde tutularak, ekonomik açıdan, anılan dönüşümün kısa sürede sonuçlanacağı çelikler seçilmelidir.
 

Ostemperlemeye benzer biçimde, ancak sıcaklığı perlit kademesinde olan bir banyo yardımıyla yapılır. Böylece soğuk şekillendirilme kabiliyeti çok iyi olan sorbitik-trostitik bir içyapıya ulaşılır. Soğuk çekmede bu yapının kuvvetle pekleşmesi sonucu, örneğin çok yüksek dayanımlı teller üretilebilir.