İnsanlar ısıl işlemlerini binlerce yıldan beri uygulamışlardır. Arkeolojik kazı çalışmaları ısıl işlem yöntemleri hakkında bilgi edinmemizi sağlamıştır. Taş devrinden bronz çağına geçişte insanlar altın ve bakırı taştan yapılmış çekiçlerle döverek metalik araç gereçler yaptılar.

İlk insanlar, bıçakların inceltilmesi, ok başlıkların sivriltilmesi gibi soğuk şekillendirme olgusuyla karşılaşmışlardır. Demircinin metale yeniden şekil verebilmesi için soğuk dövülmüş bakır gereci ısıtması, yani yeniden kristalleştirme tavlaması yapması gerekmiştir. Bununla ilgili ilk güvenilir kaynaklar MÖ. onbeşbin yılın sonlarına aittir. Güney Türkmenistan’da Eneolithik çağa ait kazılardan çıkan gereçlerde bu sonuca varılmıştır. Yine M.Ö. 2000 yıllarına ait kazılarda bol miktarda tabak ve sahan yapımında kullanılan levhalara rastlanmıştır. Bakırı döverek levha haline getirmek için yeniden kristalleşme tavlaması uygulaması yapmak zorunludur. Bunun için, yeniden kristalleştirme tavlaması başvurulan ilk ısıl işlem yöntemidir.

İlk demir doğrudan cevherden “Bloomery Proses” ile elde edildi. Bu yöntemle elde edilen demirin karbon oranı çok düşüktü. Dolayısıyla demirden yapılmış silahlar sertleştirilemiyordu. Daha sonra, sıcak dövme işleminden önce meşe kömürü içinde ısıtılmış ve sonra su da soğutulmuş silahların daha iyi netice verdiği bulundu. Böylece meşe kömürünün demirin karbon oranını arttırdığı, bir çeşit karbürleme yaptığı görüldü. Demirin üretimi ve buna bağlı olarak karbürleme ve su verme işlemleri insanlık tarihinin en büyük başarılarından biridir.

Çeliğe su vererek sertleştirme işlemi eski Grek ve Romalılardan beri başarı ile uygulanmıştır. Orta çağlarda ısıl işlem yöntemleri çok çeşitliydi. Bunlar değişik sıvı ortamlarda su verme, basınçlı hava ile sertleştirme; düşük, orta ve yüksek-sıcaklıklarda menevişleme, karbürleme, karbonsuzlaşmaya karşı çeliğin korunması, yeniden kristalleştirme tavlaması vb.di.

Işıl işlemlerde ilk bilimsel çalışmalar

10. ve 15.yüzyıllara ait yüzlerce buluntu üzerinde mikroyapı çalışmaları, x-ışını analizleri mikrosertlik ölçümleri yapılmıştır. Mühendislik alanındaki gelişmeler, ısıl işlemi bir sanat eseri olmaktan çıkarıp bir bilim olmasını sağlamıştır. 1868 yılında Dmitry K. Chernov (1839-1921), Rus İmparatorluk Bilimler Akademisinin bir oturumunda, çeliğin iç yapısı ve su verildiğinde neden sertleştiği hakkında bir tez sunmuştur. Bu tezinde Chernov, içinde önemli bir miktarda karbon
olmadıkça ve belirli bir kritik sıcaklığın üzerine çıkmadıkça su verme yoluyla çeliğin sertleştirilemiyeceğini gösterdi.

Metalografi alanındaki yeni buluşlar sayesinde çelik, alüminyum diğer metal alaşımlarındaki dönüşümleri basit ve dakik olarak incelemek mümkün olmuştur. 1890-1920 yılları arasındaki 30 yıl içinde, bu devreden önceki 200 yılda elde edilen gelişmeden daha fazla ilerleme elde edilmiştir. Bu zaman zarfında büyük hacimlerde araştırma eseri hazırlanmış ve binlerce sayfalık araştırma etüdü basılıp yayınlanmıştır. Bu çalışmalar bize metal ve alaşımlarının denge diyagramını, yapılarını ve bunların ısınıp soğumaları esnasındaki olayları kesin ve detaylı bilgiler halinde elde etmemizi sağlamıştır.

Kaynak: Feryal MERSİN HARMAN – YÜKSEK LİSANS TEZİ