Çeliğin Temperlenmesi
Temperleme, söndürülmüş bir iş parçasının A1'in altındaki bir sıcaklığa kadar yeniden ısıtıldığı, belirli bir süre tutulduğu ve daha sonra oda sıcaklığına soğutulduğu bir ısıl işlem prosesidir. Su verilmiş çelik doğrudan kullanılmamalıdır; çeliğin mikro yapısını ve özelliklerini belirleyen ve çok önemli bir ısıl işlem adımı olan tavlamaya tabi tutulmalıdır.
Temperlemenin Amacı
İstenilen Mekanik Özellikleri Elde Etmek
Söndürmeden sonra iş parçasının sertliği yüksek ancak sünekliği ve tokluğu düşüktür. Çeşitli parçalar için farklı performans gereksinimlerini karşılamak amacıyla, söndürülmüş mikro yapıyı değiştirmek, sertliği ayarlamak ve kırılganlığı azaltmak için temperleme kullanılır ve bu da iş parçasında istenen mekanik özelliklerin elde edilmesini sağlar.
İş Parçası Boyutlarını Stabilize Etmek İçin
Söndürme sırasında oluşan martensit ve tutulan ostenit, zamanla ayrışarak boyut ve şekil değişikliklerine neden olabilecek kararsız yapılardır. Temperleme, söndürülmüş mikro yapıyı stabil bir yapıya dönüştürerek iş parçasının kullanım sırasında boyutlarını ve şeklini korumasını sağlar.
Söndürmeden Kaynaklanan İç Gerilmeleri Azaltmak veya Ortadan Kaldırmak için
Söndürme önemli bir iç strese neden olur. Temperleme yoluyla derhal giderilmezse bu gerilimler iş parçasının deforme olmasına ve hatta çatlamasına neden olabilir.
Su Verilmiş Çeliğin Temperlenmesi Sırasındaki Dönüşümler
Söndürülmüş martensit ve tutulan ostenit, oda sıcaklığından A1'in altına kadar temperlendiğinde ferrit ve karbürlere ayrışan yarı kararlı fazlardır. Spesifik dönüşümler tavlama sıcaklığına bağlıdır:
Martenzitin Ayrışması (200 dereceden az veya eşit)
80 derecenin altında temperlendiğinde martenzit içerisindeki karbon atomlarının kümelenmesi dışında önemli bir mikroyapısal değişiklik meydana gelmez. 80 derece ile 200 derece arasında, martensit ayrışmaya başlar; karbon atomları ε-karbürler (Fe2.4C) olarak çökelerek martensitteki karbon aşırı doygunluğunu azaltır ve tetragonalliği azaltır. Temperleme sıcaklığı düşük olduğundan, fazla karbonun yalnızca bir kısmı çökelerek martensiti -Fe'de aşırı doymuş bir katı karbon çözeltisi olarak bırakır. İnce ε-karbürler, aşırı doymuş -katı çözeltinin arayüzleri boyunca dağılır ve tutarlı bir ilişki korunur (burada faz sınırlarındaki atomlar, iki kristal kafes tarafından paylaşılır). Daha az aşırı doymuş -katı çözelti ve ε-karbürlerden oluşan bu mikro yapıya temperlenmiş martensit adı verilir. ε-karbürlerin ince ve oldukça dağılmış doğasından dolayı, çeliğin sertliği 200 derecenin altında temperlendiğinde önemli ölçüde azalmaz. Bununla birlikte, ε-karbürlerin çökelmesi kafes distorsiyonunu azaltır, su verme gerilimini azaltır ve çeliğin plastisitesini ve tokluğunu bir miktar artırır.
Tutulan Östenitin Ayrışması (200 derece –300 derece)
Tutulan östenit, aşırı soğutulmuş östenite benzer, bu nedenle temperleme dönüşüm ürünleri, benzer sıcaklık koşulları altında aşırı soğutulmuş östenitinkilerle aynıdır ve sıcaklığa bağlı olarak martensit, beynit veya perlit oluşturur.
Çelik 200 derece ile 300 derece arasında temperlendiğinde martensit ayrışmaya devam eder ve tutulan ostenit daha düşük beynite dönüşmeye başlar (200 derece –300 derece alt beynit dönüşüm aralığıdır). Bu sıcaklık aralığında söndürme gerilimi daha da azalır, ancak sertlik önemli ölçüde düşmez.
Karbürlerin Dönüşümü (250 derece –450 derece)
250 derecenin üzerinde temperlendiğinde, karbon atomlarının artan difüzyon yeteneği, ε-karbürlerin yavaş yavaş stabil sementite dönüşmesine neden olur. 450 dereceye gelindiğinde tüm ε-karbürler oldukça dağılmış sementite dönüşür. Karbonun sürekli çökelmesi, -katı çözeltideki karbon içeriğini denge seviyesine düşürür ve iğne-şeklinde kalmasına rağmen onu ferrite dönüştürür. İğne benzeri ferrit ve oldukça dağılmış sementitten oluşan bu yapıya temperlenmiş troostit adı verilir. 45 çeliğinin temperlenmiş troostit yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Bu noktada çeliğin sertliği azalır, tokluğu ve esnekliği daha da artar ve su verme gerilimi neredeyse ortadan kalkar.
Sementitin Toplanması, Büyümesi ve Ferritin Yeniden Kristalleşmesi (450 derece –700 derece)
450 derecenin üzerinde yüksek oranda dağılmış sementit yavaş yavaş küreselleşerek ince parçacıklara dönüşür ve sıcaklık arttıkça bu parçacıklar büyür. Eş zamanlı olarak ferrit, 500 derece ile 600 derece arasında yeniden kristalleşmeye başlar ve çıta veya iğne-benzeri şekillerden çokgen tanelere dönüşür.
Poligonal bir ferrit matris üzerine dağılmış granüler sementitten oluşan bu yapıya temperlenmiş sorbit adı verilir. 45 çeliğinin temperlenmiş sorbit yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Sıcaklık 650 derece –A1'e daha da yükseltilirse granüler sementit kabalaşır ve temperlenmiş perlit olarak bilinen poligonal ferrit ve daha büyük granüler sementitten oluşan bir mikro yapı oluşturur.
Temperleme sırasında su verilmiş çeliğin dönüşümü farklı sıcaklık aralıklarında meydana gelir. Aynı temperleme sıcaklığında bile birden fazla türde dönüşüm meydana gelebilir. Temperlenmiş çeliğin özellikleri bu mikroyapısal değişikliklere bağlıdır ve bu da mekanik performansını etkiler. Genel olarak, temperleme sıcaklığı arttıkça mukavemet ve sertlik azalırken süneklik ve tokluk artar, bu değişiklikler daha yüksek sıcaklıklarda daha belirgin hale gelir.
Temperleme Çeşitleri ve Uygulamaları
Çeliğin mikro yapısını ve özelliklerini belirleyen temel faktör tavlama sıcaklığıdır. Temperleme, sıcaklığa ve ortaya çıkan mikro yapıya bağlı olarak üç tipe ayrılır:
Düşük-Sıcaklıkta Temperleme (150 derece –250 derece)
Düşük-sıcaklıkta temperleme, temperlenmiş martenzit üretir. Amaç, su verilmiş çeliğin yüksek sertliğini ve aşınma direncini korurken iç gerilimi ve kırılganlığı azaltmak ve süneklik ve tokluğu arttırmaktır. Bu yöntem esas olarak kesici takımlarda, ölçüm takımlarında, soğuk presleme kalıplarında, rulmanlarda, karbürlenmiş parçalarda ve yüzeyi su verilmiş-parçalarda yüksek-karbonlu ve alaşımlı çelikler için kullanılır. Temperleme sonrası sertlik tipik olarak 58-64 HRC arasındadır.
Orta-Sıcaklıkta Temperleme (350 derece –500 derece)
Bu yöntem temperlenmiş troostit verir. Amacı yüksek akma dayanımı, elastik sınır ve önemli derecede tokluk elde etmektir. Orta-sıcaklıkta temperleme öncelikle çeşitli elastik bileşenler ve sıcak-işleme kalıpları için kullanılır. Temperleme sonrası sertlik genellikle 35-50 HRC arasında değişir.
Yüksek-Sıcaklıkta Temperleme (500 derece –650 derece)
Bu yöntem temperlenmiş sorbit üretir. Amaç, güç, sertlik, süneklik ve tokluk arasında bir denge sağlamaktır. Su verme ve yüksek-sıcaklıkta temperleme birleştirildiğinde, işleme genel olarak "su verme ve temperleme" adı verilir. Otomobil, traktör ve takım tezgahlarının (bağlantı çubukları, saplamalar, dişliler ve transmisyon milleri gibi) üretimindeki kritik yapısal bileşenler için yaygın olarak kullanılır. Temperleme sonrası sertlik genellikle 200–330 HBW arasında değişir.
Çeliğin normalleştirme ve su verme-temperleme işleminden sonraki sertlik değerleri oldukça benzer olmasına rağmen, üretimdeki kritik yapısal bileşenler genellikle normalleştirme yerine su verme-temperleme işlemine tabi tutulur. Bunun nedeni, temperlenmiş sorbitin mikro yapısının granüler sementit içermesi, normalizasyondan elde edilen sorbitin ise katmanlı sementit içermesidir. Bu nedenle, su verilmiş ve temperlenmiş çelik, normalleştirilmiş duruma kıyasla yalnızca daha yüksek mukavemet sergilemekle kalmaz, aynı zamanda daha iyi süneklik ve tokluğa da sahiptir.
Su verme ve temperleme, son ısıl işlem işlemi olarak veya yüzey sertleştirme ve kimyasal ısıl işlemden önce bir ön işlem olarak kullanılabilir. Temperlenmiş çeliğin sertliği yüksek olmadığından kolay işlenebilirliğe ve düşük yüzey pürüzlülük değerlerine olanak sağlar.
Bu üç yaygın tavlama yöntemine ek olarak, bazı yüksek-alaşımlı çelikler, küreselleştirme tavlamasına alternatif olarak temperlenmiş perlit elde etmek için A1'in 20 derece –40 derece altında yüksek-sıcaklıkta yumuşatma tavlamasına tabi tutulur.
Temperleme sırasında mikroyapısal dönüşümün tam olmasını sağlamak için iş parçası, malzemeye, sıcaklığa, kalınlığa, yüke ve ısıtma yöntemine bağlı olarak genellikle 1 ila 3 saat arasında yeterli bir süre boyunca temperleme sıcaklığında tutulmalıdır. Temperleme sonrası soğutma yönteminin karbon çeliğinin performansı üzerinde çok az etkisi vardır, ancak yeni gerilimlerin oluşmasını önlemek için iş parçaları genellikle temperlemeden sonra havada yavaş yavaş soğutulur.
Bize Ulaşın
Daha fazla bilgi için lütfen bizimle iletişime geçin:metal@welongpost.com.