Magnezyum Alaşımlarının Isıl İşlemleri

 

Magnezyum alaşımları genellikle ya mekanik özelliklerini yükseltmek ya da özel üretim işlemleri için şartlandırmak üzere ısıl işlemden geçirilirler. Seçilen ısıl işlemin tipi alaşımın bileşim ve tipi ile beklenen hizmet şartlarına bağlıdır.

Katı eriyik işlemi dayanımı yükseltir. Darbe direncini arttırır. Katı eriyik işleminden sonra dinlendirme azami sertlik ve akma dayanımı vermekle beraber, dayanıklılığı bir miktar azaltır. Katı eriyik veya tavlama işlemi yapılmaksızın döküm alaşımlara uygulanan dinlendirme işlemi daha çok bir normalleştirme işlemidir ve çökme özelliklerini de bir miktar azaltır.

Magnezyum döküm alaşımlarının çoğunda ısıl işlem yoluyla yüksek mekanik özellikler sağlanabilir. Döküm alaşımlar bileşimlerine göre ticari önem yönünden altı genel sınıfta toplanabilirler.

a- Magnezyum-alüminyum-manganez.
b- Magnezyum-alüminyum-çinko.
c- Magnezyum-çinko-zirkonyum.
d- Magnezyum-nadir toprak elemanı-çinko-zirkonyum.
e- Magnezyum-nadir toprak elemanı-gümüş-zirkonyum.
f- Magnezyum-toryum-zirkonyum, çinkolu veya çinkosuz.

Isıl işlemle sertleştirilebilen dökümden başka alaşımlar, bileşimlerine göre dört sınıfa ayrılırlar. 

a- Magnezyum-alüminyum-çinko. 
b- Magnezyum-toryum-zirkonyum. 
c- Magnezyum-toryum-manganez. 
d- Magnezyum-çinko- zirkonyum. 

Önerilen Makale: Islah çeliği malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için ıslah çelikleri nedir sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
 

Dökümden başka magnezyum alaşımlarının çeşitli plastik sertleştirme veya temper işlemlerinden geçirilmiş olanları, alaşım tipine bağlı olarak bir saat veya daha uzun süre ile 290-455 °C’a ısıtmak suretiyle tavlanabilirler. Bu prosedür genellikle pratik bakımdan tavlanmış bir ürünü vermektedir. Magnezyum alaşımlarının dine işlemlerinden çoğu yüksek sıcaklıklarda yapıldığına göre, malzemenin tamamıyla tavlanmış olması zorunluluğu diğer metallerden daha azdır. 
 

Magnezyum alaşımlarında normalleştirme işlemi soğuk ve sıcak işlemler, şekillendirilme, doğrultma ve kaynak gibi işlemler dolayısıyla yer alan kalıntı gerilmelerin alınmasında kullanılır. 

Dökümlerin Normalleştirilmesi

Magnezyum döküm parçaların çok küçük toleranslara işlenmesi, distorsiyonun önlenmesi ve korozyon çatlamalarının ortadan kaldırılması için magnezyum-alüminyum döküm alaşım parçalarda kalıntı gerilmelerin tamamıyla alınmaları şarttır. Normal olarak magnezyum dökümlerde fazla kalıntı gerilmeler bulunmamakla beraber esneklik modülünün düşük olması dolayısıyla oldukça küçük gerilmeler esnek deformasyonlar meydana getirebilir. 

Kalıntı gerilmeler katılaşma esnasında çekme, ısıl işlemden sonra uniform olmayan bir soğuma veya su verme gibi olaylardan meydana gelebilir. Atölye işlemleri de kalıntı gerilmelere yol açtıklarından son pasolar verilmeden önce parça mutlaka normalleştirme işleminden geçirilmelidir. 

Magnezyum alaşımlarının kaynakla onarılmalarında oldukça büyük kalıntı gerilmeleri meydana gelebilir. Bu nedenle kaynak işleminden hemen sonra normalleştirme işlemi uygulanmalıdır. Aşağıdaki ısıl işlemler uygulandığında mekanik özellikler bozulmaksızın iyi bir normalleştirme sağlanabilir. 

Mg – Al – Mn = Her temper ⇒ 1 Saat 260 °C
Mg – Al – Zn = Her temper ⇒ 1 Saat 260 °C
ZK6IA = T5 Temper ⇒ 48 Saat 130 °C
 

Magnezyum alaşımlarının ısıl işlemlerinde en çok karşılaşılan problemler oksitlenme, bünyede boşluklar, şekil değişimi, dane irileşmesi, parçalardaki özellik farklarıdır. 

a- Oksitlenme: Koruyucu veya inert atmosfer kullanılmaksızın yapılan ısıl işlemlerden meydana, gelir. Parçada yöresel zayıflamaya, hatta metalin fırın içinde yanmasına sebep olabilir. 

Önlenmesi: Isıl işlem % 0,5-1,5 SO₂’li veya % 3-5 CO₂’li kontrollü atmosferde veya daha pahalı olmakla beraber vakumda ya da inert atmosferde yapılmalıdır.

b- Bünyede Boşluklar: Mg-Al-Zn alaşımlarının 260-370 °C arasında yetersiz bir ısıtma hızı ile ısıtılmaları; bu alaşımların veya çinko, toryum, nadir toprak elemanı alaşımlarının katı eriyik işlem sıcaklıklarının aşılmasından meydana gelir. 

Önlenmesi: Önce fırın 260 °C’a çıkarılır ve Mg-Al-Zn alaşımlarının fırına yerleştirilmelerinden sonra da fırın sıcaklığı 2 saat içinde düzgün bir hızla katı eriyik sıcaklığına çıkarılır. Katı eriyik sıcaklığı kontrol edilerek 3 °C’lık ısı toleransının aşılmamasına dikkat edilir. 

c- Şekil Değişimi: Isıl işlem esnasında döküm parçaların yeterli desteklenmemesi veya sıcaklığın üniform şekilde dağılmamasıdır. 

Önlenmesi: İnce kesitli uzun parçalar basit veya karmaşık aparatlarla desteklenir; fırın, yeterli bir atmosfer sirkülasyonu sağlanacak şekilde yüklenir. 

d- Dane İrileşmesi: Katı eriyik sıcaklığına geç varılmak veya gerekli sıcaklıkta çok uzun süre tutulmak yüzünden özellikle HK3IA alaşımında görülür. 

Önlenmesi: HK3IA alaşımında önce fırın katı eriyik sıcaklığına çıkarılır, döküm parçalar mümkün olduğu kadar çabuk fırına yüklenirler.
 

Kaynakla onarılan magnezyum kum dökümlerin ısıl işlemden geçirilerek normalleştirilmeleri gerekebilir. Ayrıca kaynaktan önce ısıtmak veya kaynak bölgesinin ısıtılması suretiyle mekanik özellikleri bozulan dökümlerin de kaynaktan sonra ısıl işlemden geçirilmeleri zorunlu olabilir. Isıl işlemler dökümün kaynaktan önceki temperi ile kaynaktan istenen temperine dayanmaktadırlar. Kaynaktan sonraki ısıl işlemler genellikle kaynak gerilmelerini almağa ve kaynak bölgesinde malzemeye optimum mekanik özellikler vermeğe yeterlidir.