Tavlama, bir metal veya alaşımın uygun bir sıcaklığa ısıtıldığı, belirli bir süre o sıcaklıkta tutulduğu ve ardından tipik olarak fırında yavaşça soğutulduğu bir ısıl işlem sürecidir. Tavlamanın özü, çeliği ostenitleştirmek için ısıtmak ve ardından perlitik bir dönüşüme uğrayarak dengeye yakın bir mikro yapı elde etmektir.
Tavlamanın Amaçları:
Sertliği Azaltın ve Plastisiteyi Artırın:Bu, malzemenin işlenmesini ve soğuk işlenmesini kolaylaştırır.
Kompozisyon ve Yapının Homojenize Edilmesi:Bu, tane boyutunu iyileştirir ve malzeme özelliklerini iyileştirir veya mikro yapıyı söndürmeye hazırlar.
İçsel Stresleri Azaltın ve İş Sertleştirme:Bu, deformasyon ve çatlamaların önlenmesine yardımcı olur.
Tavlama ve normalleştirme, öncelikle hazırlık ısıl işlemleri olarak kullanılır. Düşük stres ve mütevazı performans gereksinimleri olan parçalar için, tavlama ve normalleştirme aynı zamanda son ısıl işlem olarak da kullanılabilir.
Tavlama Yöntemlerinin Sınıflandırılması
Yaygın tavlama yöntemleri ısıtma sıcaklığına göre sınıflandırılır:
Kritik Sıcaklığın Üzerinde Tavlama (Ac1 veya Ac3):Bunlara tam tavlama, difüzyon tavlama, eksik tavlama ve küreselleştirme tavlaması dahildir.
Kritik Sıcaklığın Altında Tavlama (Ac1 veya Ac3):Bunlara yeniden kristalleştirme tavlaması ve gerilim giderme tavlaması dahildir.
Yedi Çeşit Tavlama Yöntemi
Tam Tavlama:
İşlem:Çelik, Ac3'ün 20-30 derece üzerine kadar ısıtılır, bu sıcaklıkta tutulur ve daha sonra dengeye yakın bir mikro yapı (tamamen östenitlenmiş) elde etmek için yavaşça soğutulur (genellikle fırında).
Uygulamalar:Çoğunlukla hipoötektoid çelikler (0.3-0.6% C) için kullanılır, orta karbonlu çelikler ve düşük ila orta karbonlu alaşımlı çelik dökümler, dövmeler ve sıcak haddelenmiş bölümler dahil. Bazen kaynaklar için de kullanılır. Düşük karbonlu çelikler, tam tavlamadan sonra, işleme için çok düşük sertliğe sahip olabilir. Hiperötektoid çelikleri Accm'nin üzerine ısıtmak ve yavaşça soğutmak, Fe3CII'nin tane sınırları boyunca çökelmesine neden olarak mukavemeti, sertliği, plastisiteyi ve tokluğu önemli ölçüde azaltabilir ve bu da nihai ısıl işlemde potansiyel sorunlara yol açabilir.
Amaç:Tane boyutunu iyileştirmek, yapıyı homojenleştirmek, iç gerilimi gidermek, sertliği azaltmak ve işlenebilirliği iyileştirmek için. Hipoeutektoid çelik için tam tavlamadan sonraki mikro yapı ferrit artı perlittir (F+P). Uygulamada, üretkenliği iyileştirmek için soğutma yaklaşık 500 derecede durdurulabilir ve malzeme hava ile soğutulabilir.
İzotermal Tavlama:
İşlem:Ostenitlemeden sonra çelik, Ar1 sıcaklığının hemen altına hızla soğutulur ve ostenit perlite dönüşene kadar izotermal olarak tutulur, ardından oda sıcaklığına hava ile soğutulur. Bu yöntem tavlama süresini önemli ölçüde azaltır.
Uygulamalar: Suitable for steels with stable austenite, such as high carbon steels (C > 0.6%), alloy tool steels, and high alloy steels (with total alloy content >%10). İzotermal tavlama, tekdüze mikro yapı ve özellikler elde etmek için faydalıdır. Ancak, her yerde tekdüze izotermal koşulların sağlanması zor olduğundan, büyük kesitli çelik bileşenler veya büyük partiler için uygun değildir.
Amaç:Tam tavlamaya benzer, ancak daha kontrollü dönüşümlerle.
Eksik Tavlama:
İşlem:Çelik, Ac1 ile Ac3 (hipo-ötektoid çelikler için) veya Ac1 ile Accm (hiper-ötektoid çelikler için) arasındaki bir sıcaklığa ısıtılır, tutulur ve daha sonra neredeyse dengeye yakın bir mikro yapı elde etmek için yavaşça soğutulur.
Uygulamalar:Esas olarak, iç gerilimi azaltan, sertliği düşüren ve işlenebilirliği artıran küresel bir perlit yapısı elde etmek için hiperötektoid çelikler için kullanılır. Küreselleştirme tavlaması, eksik tavlamanın bir biçimidir.
Küreselleştirme Tavlaması:
İşlem:Çelik, Ac1'in 20-30 derece üzerine kadar ısıtılır ve kısa bir süre, genellikle 2-4 saat, tutulur, ardından Ar1'in hemen altında fırında soğutulur veya uzun süreli izotermal bekletilir.
Uygulamalar:Öncelikle karbon takım çelikleri, alaşımlı takım çelikleri ve rulman çelikleri gibi ötektoid ve hiperötektoid çelikler için. Amaç, karbürlerin küreselleştirildiği ve küresel perlit ile sonuçlanan bir mikro yapı üretmektir. Bu yapı daha yumuşaktır ve işlenmesi daha kolaydır ve sonraki söndürme sırasında ostenit tane boyutu ince kalır ve deformasyon ve çatlama eğilimini azaltır. Hiperötektoid çelikte bir karbür ağı varsa, başarılı küreselleştirmeyi sağlamak için küreselleştirmeden önce normalleştirme yapılmalıdır.
Amaç:Sertliği azaltmak, yapıyı homojenleştirmek ve söndürmeye hazırlıkta işlenebilirliği iyileştirmek için. Küreselleştirme tavlama yöntemleri şunları içerir:
Tek küreselleştirme tavlaması:Çeliği Ac1'in 20-30 derece üstüne kadar ısıtın, uygun bir süre tutun, sonra fırında yavaşça soğutun. Başlangıç yapısı ince perlit olmalı, karbür ağları bulunmamalıdır.
İzotermal küreselleştirme tavlaması:Isıtma ve bekletme işleminden sonra çelik, izotermal bekletme için Ar1'in biraz altına soğutulur. Tamamlandığında çelik yavaşça yaklaşık 500 dereceye soğutulur, ardından hava ile soğutulur. Bu yöntem, kısa bir döngü, düzgün küresel yapı ve kontrol edilebilir kalite avantajlarına sahiptir.
Döngüsel küreselleştirme tavlaması.
Difüzyon Tavlama (Homojenizasyon Tavlama):
İşlem:Çelik külçe, döküm veya dövme, solidusun hemen altındaki bir sıcaklığa kadar ısıtılır ve uzun bir süre tutulur, ardından kimyasal bileşim ayrışmasını ortadan kaldırmak için yavaş bir şekilde soğutulur.
Uygulamalar:Yüksek kaliteli alaşımlı çelikler ve önemli ayrışma içeren alaşımlı çelik dökümleri veya külçeleri için kullanılır. Difüzyon tavlamasından sonra, yapıyı iyileştirmek için tam tavlama veya normalizasyon gerekir.
Amaç:Katılaşma sırasında oluşan dendritik segregasyon ve bölgesel segregasyonları ortadan kaldırarak homojen bir kompozisyon ve yapı elde etmek.
Gerilim Giderici Tavlama:
İşlem:Çelik, Ac1'in (genellikle 500-650 derece) altındaki bir sıcaklığa ısıtılır, tutulur ve daha sonra fırında yavaşça soğutulur.
Uygulamalar:Sıcaklık Ac1'in altında olduğundan bu tavlama yöntemi mikro yapısal değişikliklere neden olmaz.
Amaç:Kalan iç gerilmeleri ortadan kaldırmak için.
Yeniden Kristallendirme Tavlaması:
İşlem:Ara tavlama olarak da bilinen yeniden kristalleştirme tavlaması, soğuk işlenmiş metalin yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerindeki bir sıcaklığa ısıtılmasını, uygun bir süre tutulmasını ve daha sonra iş sertleşmesini ve kalıntı gerilimi gidermek için yavaşça soğutulmasını içerir.
Uygulamalar:Bu işlem, metal önemli soğuk plastik deformasyona uğradığında ve yeniden kristalleşmeyi başlatmak için belirli bir sıcaklığın üzerine ısıtılması gerektiğinde kullanılır. Yeniden kristalleşmenin meydana geldiği en düşük sıcaklığa minimum yeniden kristalleşme sıcaklığı denir, genellikle malzemenin erime noktasının 0.4 katıdır.
Amaç:Deforme olmuş taneleri, düzgün eş eksenli tanelere dönüştürerek iş sertleşmesini ve kalıntı gerilmeleri ortadan kaldırmak.
Tavlama Yöntemlerinin Seçimi
Tavlama yönteminin seçimi genellikle şu prensiplere göre yapılır:
Tam Tavlama:Tipik olarak hipoötektoid çelikler için seçilir. Tavlama süresini azaltmak için izotermal tavlama kullanılabilir.
Küreselleştirme Tavlaması:Genellikle hiperötektoid çelikler için kullanılır. Gereksinimler sıkı değilse, eksik tavlama seçilebilir. Takım çelikleri ve yatak çelikleri genellikle küreselleştirme tavlamasına tabi tutulur. Bazen, soğuk ekstrüzyon veya soğuk şişirme için düşük veya orta karbonlu çelikler de küreselleştirilir.
Yeniden Kristallendirme Tavlaması:İş sertleşmesini ortadan kaldırmak için seçilmiştir.
Gerilim Giderici Tavlama:Çeşitli işlem adımlarından kaynaklanan iç gerilimleri ortadan kaldırmak için seçilmiştir.
Difüzyon Tavlama:Genellikle yüksek kaliteli alaşımlı çelikler ve büyük alaşımlı çelik dökümlerinde mikro yapıyı ve kimyasal homojenliği iyileştirmek için tercih edilir.
