Nitrürasyon ve Nitemperleme İşlemleri Öncesi Isıl İşlemler

 

Genel olarak her türlü çelikler yumuşak (talaşlı imalatta kolaylıka işlenebilir) durumda, satış aşamasında imalatçıya arz edilir. Çelik malzemelerinin talaşlı imalat öncesi tornalama, frezeleme ve delik delme işçilikleri esnasında işlemeyi zorlaştırıcı ve işleme sertliği 30 HRC den yüksek ise işleme zorluluğu ile karşı karşıya kalınacağından dolayı malzemelerinin yumuşatma tavlaması ile sertliğinin düşürülmesi gerekir. Takım çeliklerinde imal edilmiş malzemelere: 680-860 °C sıcaklıkları arasında yumuşatma tavlaması uygulanır. Malzemeler 50-75 °C/h ısıtma hızı ile birlikte koruyucu atmosfer kontrollü olarak ısınan fırın içerisin konulur. Programlana (780 °C’de) sıcaklık da 5 Saat gibi uzun süreli tavlanır ve daha sonra 35-45 °C/h düşüş hızı ile yavaş olarak soğutmaya alınır. Fırın içerisinin sıcaklığı: 80-100 °C ulaşınca malzemeler fırın dışarısına çıkartılır. İşlem sonrası takım çeliği oldukça yumuşak (işleme sertliği 22-25 HRC civarındadır ) işlenmesi kolay ve sertleştirme işlemi öncesi için en uygun durumdadır. Yumuşatma tavlaması ısıl işlemin temelidir.
 

Malzemeleri çalışma şartları ve resim değerlerine göre istenilen şekilde işlenirken mekanik işlemler, aşırı talaş alınması, malzemelerin işleme esnasında ısınması sonucu malzemenin içyapısında gerilmeler meydana gelir. Sertleştirme öncesi bu gerilmelerin giderilmesi zorunludur. Aksi halde sertleştirme işlemi sonrası çarpılmaların oluşması kaçınılmadır.

Talaşlı imalat esnasında malzemede oluşan gerilmelerin alınması için malzemelere gerilme giderme tavlaması yapılır. Kalıp malzemeler için gerilme giderme tavlaması: 650- 700 °C sıcaklıklar arasında uygulanır. Malzemeler 35-40 °C/h: ısıtma hızı ile fırın içerisine konulur ve programlana 700 °C’ye fırın sıcaklığı ulaşınca bu sıcaklıkta 2 saat bekletilir ve fırın sıcaklığı 20-25 °C/h soğutma hızı ile soğumaya alınarak yavaş olarak 100 °C soğutulur. Malzemeler, talaşlı imalatın yapılması için fırın dışarısına çıkartılır.

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

Takım çeliklerinin sertleştirilme işlemi diğer imalat çeliklerinden farklı olarak bir dizi ısıtma ve soğutma işlemlerinden oluşur Bu nedenle işlemler ön ısıtma işlemi olarak adlandırılır. Ön ısıtma işlemi esnasında malzeme yüzeyi ile çekirdeği arasındaki sıcaklık farklılıklarına bağlı olarak çatlakları önlemek için, ön ısıtma işleminin bir kaç aşamada yapılması ısıl işlem açısında en ideal olanıdır.

Özellikle yüksek alaşımlı ve karmaşık imalat dizaynına -tasarımlarına sahip takımlarda çatlama tehlikesi daha da önem kazanır ve ön ısıtma uygulanmadığında ısınma çatlakları ile karşılaşabilir. Ön ısıtma belirli bir sıcaklık noktasında beklenerek malzeme yüzeyi ile çekirdeği arasındaki sıcaklıkları dengelemektir. Bekleme süresi düşük sıcaklıklarda milimetre kalınlık başına yarım (1/2) dakika yüksek sıcaklıklarda bir dakika olarak tespit edilir.
 

Ön ısıtmayı takiben takım sıcaklığı sertleştirme sıcaklığına yükseltilir. Sertleştirme sıcaklığı bilindiği gibi östenit fazına dönüşüm sıcaklığıdır. Yapının tümüyle östenite dönüşümüne gereken süreyi tanımlamak için. Söz konusu malzemenin kalitesi ve takım goemetrisine göre sertleştirme işlemi: Su, Yağ, Hava veya Tuz banyosunda yapılır. 

Genel durumlarda, sertleştirme ortamı olarak: Alaşımsız çeliklerin sertleştirilmesi suda, alaşımlı çeliklerin sertleştirilmesi yağda veya tuz banyosunda, yüksek alaşımlı çeliklerin sertleştirilmesi havada soğutularak sertleştirme işlemi yapılır. Su ve yağ banyolarında yapılan su verme işlemlerinde sıvının veya parçanın çalkalanmasına önem gösterilmelidir. Tuz banyosunda su verme değişik banyo sıcaklıklarında yapılabilir. Ancak parça tuz sıcaklığına geldiğinde havada soğutmaya devam edilir. Takım çeliklerinde sertleştirme sıcaklığı: 780-1250 °C arasındadır. 

Su verme sonucu parça sıcaklığı 80 °C’ye indikten hemen sonra 100-150 deki fırında parça bir müddet yüzey ve göbek-çekirdek arasındaki sıcaklık farkını azaltmak için fırın içerisinde bekletilir. Özellikle büyük hacimli parçalarda bu dengeleme işlemi çatlakları önlemek ve çarpılmaları en aza indirmek amacıyla kullanılmalıdır. Su verildikten sonra çelik en sert durumuna ulaşır. Bu durumda çeliğin işlenmesi zordur ve takluğu düşük ve çatlamaya meyillidir. Süratli olarak temperlenmesi gerekir. 
 

Temperleme: 100-700 °C arasında birkaç defa ısıtma ve daha sonra soğutma işlemidir. Temperleme, genel olarak sertleştirme sürecinde oluşan gerilmeleri azaltmak amacıyla kullanılır. Ancak takım çeliklerinde temperlemenin bundan başka amaçları da vardır. Yüksek alaşımlı takım çeliklerinde martenzitin tamamlama sıcaklığı "Mf” oda sıcaklığının altında kaldığından sertleşme sonunda yapıda önemli oranda artık östenit kalır. Temperleme bu artık östenitin dönüşümünü sağlar. 

Yüksek alaşımlı çeliklerde üstelik yapıda dağılan karbürler temperleme ile yapıda temper sertleşmesine veya ikinci sertleştirmeye yol açar. Malzemelerin çatlama tehlikesi azalır ve tokluk yükselir. Sertleşme sonrası elde edilen birçok özellikler daha uygun hale gelir. Temperleme süresi her 20 mm kalınlık için bir saattir. Ancak bir saatten az daha kısa sürede uygulanamaz.

Soğuk iş takım çeliklerinde sertlik alaşımsız çeliklerde daha fazla olmak üzere temper sıcaklığına bağlı olarak aynı oranda azalır. Bu nedenle soğuk iş takım çelikleri sürekli kullanımda 200 °C altında bulunmalıdır. Genel olarak takım çelikleri temper sıcaklıkların altındaki bir sıcaklıkta kullanılmaları uygun olur. 

Sıcak iş takım çelikleri ve yüksek hız çeliklerinin sertlikleri 350 °C üzerindeki 1. temper sıcaklığında, sertliğin yükseldiği ve 550 °C’de ikinci temper sıcaklığında en yüksek sertlik değerine ulaştığı görülür. Bu durum çeliklerin yüksek kullanım sıcaklıklarında sertlik kaybına uğramadıklarını açıklar. Soğuk iş takım çelikleri ve karmaşık dizayn yöntemi ile imalatı düşünülen parçaların sertleştirilmesi, mevcut sertleştirme sıcaklık aralığının alt sınırı seçilmesinde yarar vardır.