Malzeme bilimi için son derece önemli ve vazgeçilmez bir seçenek olan ısıl işlemi ele alacağız. Başta çelikler olmaz üzere alüminyum alaşımların bir çoğuna ve çeşitli metallere uygulanarak malzemelerin mikroyapısı, fiziksel ve mekanik özellikleri değiştirilebilir.
ISIL İŞLEM NEDİR?
Metal metal bir parçanın özelliklerinde belirgin bir değişiklik sağlamak amacıyla metal veya alaşımların katı halde ısıtılıp soğutulması işlemlerine “ısıl işlem” denir. Isıl işlem istenen değişikliklerin yanı sıra istenmeyen değişiklikler de yaratabilir.Özel olarak yapılabileceği gibi başka bir işlemin sonucu olarakta ortaya çıkabilir.
ÇELİĞE NEDEN ISIL İŞLEM YAPILIR?
- Aşınma dayanımını arttırmak için.
- Mekanik özelliklerini iyileştirmek için(tokluk,çekme ve akma dayanımı).
- Sünekliğini geliştirmek ve yumuşatmak için.
- Kaba tane yapısını inceltmek için.
NE ZAMAN YAPILIR?
- Çeliğe yapılan ilk işlem olabilir. Örneğin,işlenebilirliği geliştirmek için.
- Bir parçanın imalat sırasında ısıl işlem görmesi gerekebilir. Örneğin soğuk şekillendirme sırasında parçanın tekrar şekil verilebilmesi için yumuşatılması gerekebilir.
- Aşınma dayanımı elde etmek için en son işlem olarak yapılabilir. Örneğin saban demiri(pulluk kulağı).
NASIL YAPILIR?
- Değişik mikro yapılar elde etmek amacı ile allotropik dönüşümlerden yararlanılarak.
- Bu mikro yapıların oluşumu öncelikle soğuma hızına, ya da daha teknik bir ifade ile, zaman-sıcaklık ilişkisine bağlıdır.
- Soğuk işlem görmüş düşük karbonlu bir çeliğin yapısını yeniden kristalleştirme işlemi, allotropik dönüşüme bağımlı değildir.
Uygun bir ısıl işlem, hassas zaman ve sıcaklık kontrolü gerektirir. Çoğu ısıl işlem parçanın belli bir dereceye kadar ısıtılmasıyla başlar. Buradaki amaç malzemede faz dönüşümünü sağlamaktır. Sıcaklıktan gelen enerji kristal yapıdaki faz dönüşümü için harcanır. Sıcaklıktan ziyade, bu sıcaklıkta bekleme süresi önem taşır. Eğer kısa süre beklenirse faz dönüşümü tamamlanmaz, çok uzun süre beklenirse kristal yapıda tane büyümesi oluşur ve büyük taneler mekanik sertlik ve çekme dayanımı gibi özellikleri düşürür. Bu nedenle parça boyutlarına bağlı olarak optimum süre hesaplanmalı ve test edilmelidir.
Malzemenin mekanik özelliklerinin nasıl değiştiğini öğrenmek için genellikle jominy sertleşebilirlik deneyi kullanılır.
MALZEME – TASARIM – ISIL İŞLEM İLİŞKİLERİ
Pratikte sık sık karşılaşılabilen yetersiz sertlik, yetersiz mukavemet değerleri veya çatlak vb. sorunlar, üretim birimleri arsında çözümü zor tartışmalara neden olur ve hata, genellikle ısıl işlem bölümüne yüklenir. Aslında, amaçlar doğrultusunda, hatasız parçalar üretmek için dikkat edilmesi gereken bir çok nokta vardır. Örneğin, malzeme seçimi, tasarımı, taşlama ilk akla gelen önemli faktörlerdir.
