Metal Isıl İşlemine İlişkin Temel Bilgilerin Özeti

Metal ısıl işlemi mekanik imalatta önemli proseslerden biridir. Diğer işleme süreçleriyle karşılaştırıldığında, ısıl işlem genellikle çelik ürünün şeklini ve genel kimyasal bileşimini değiştirmez, ancak öğenin içindeki mikro yapıyı değiştirir veya yüzeyin kimyasal bileşimini değiştirir, böylece ürünün performansını artırır veya artırır. Metal ısıl işleminin amacı, metalin içsel kalitesini artırarak gerekli mekanik özelliklere, fiziksel özelliklere ve kimyasal özelliklere sahip olmasını sağlamaktır. Makul malzeme seçimi ve çeşitli şekillendirme işlemlerine ek olarak, ısıl işlem süreçleri de genellikle gereklidir. Çelik, mekanik endüstrisinde en yaygın kullanılan malzemedir. Çeliğin mikro yapısı karmaşıktır ve ısıl işlemle kontrol edilebilir. Bu nedenle çeliğin ısıl işlemi metal ısıl işleminin ana içeriğini oluşturur.

Isıl İşlem Prosesi

Isıl işlem süreci genel olarak üç işlemi içerir: ısıtma, yalıtım ve soğutma. Bazen yalnızca iki süreç vardır: ısıtma ve soğutma. Bu süreçler birbirine bağlıdır ve kesintiye uğratılamaz. Isıtma, ısıl işlemin önemli süreçlerinden biridir. Metal ısıl işleminde birçok ısıtma yöntemi vardır. Isı kaynağı olarak ilk olarak kömür ve kömür kullanılmış, son zamanlarda ise sıvı ve gaz yakıtlar kullanılmaya başlanmıştır. Elektrik uygulanması ısıtmanın kontrolünü kolaylaştırır ve çevre kirliliği yaratmaz. Bu ısı kaynakları, doğrudan ısıtma veya erimiş tuz veya metal veya hatta yüzen parçacıklar yoluyla dolaylı ısıtma için kullanılabilir.

Isıtma sıcaklığı, ısıl işlem prosesinin önemli proses parametrelerinden biridir. Isıtma sıcaklığının seçimi ve kontrolü, ısıl işlemin kalitesinin sağlanmasında temel hususlardır. Isıtma sıcaklığı işlenen metal malzemeye ve ısıl işlemin amacına bağlı olarak değişmekle birlikte genellikle yüksek sıcaklıkta bir yapı elde etmek için faz dönüşüm sıcaklığının üzerine ısıtılır. Ayrıca dönüşüm belli bir süre gerektirir. Bu nedenle metal yüzeyi gerekli ısıtma sıcaklığına ulaştığında iç ve dış sıcaklıkların tutarlı olabilmesi ve mikro yapı dönüşümünün tamamlanabilmesi için belirli bir süre bu sıcaklıkta tutulması gerekir. Bu süreye yalıtım denir. Yüksek enerji yoğunluklu ısıtma ve yüzey ısıl işlemi kullanıldığında, ısıtma hızı oldukça yüksektir ve genellikle yalıtım süresi yoktur, kimyasal ısıl işlem için yalıtım süresi ise genellikle daha uzundur.

Soğutma aynı zamanda ısıl işlem sürecinin vazgeçilmez bir adımıdır. Soğutma yöntemleri, esas olarak soğutma hızını kontrol etmek üzere prosese bağlı olarak değişir. Genellikle tavlama en yavaş soğuma hızına sahiptir, normalleştirme daha hızlı bir soğuma hızına sahiptir ve söndürme normalleştirmeden daha hızlı bir soğuma hızına sahiptir. Ancak farklı çelik türleri nedeniyle farklı gereksinimler de vardır.

Yüzey ısıl işlemi yüzey katmanının mekanik özelliklerini değiştirmek için yalnızca metalin yüzey katmanını ısıtan bir metal ısıl işlem işlemidir. Metalin iç kısmına çok fazla ısı aktarmadan sadece metalin yüzeyini ısıtmak için kullanılan ısı kaynağının enerji yoğunluğunun yüksek olması yani metale birim alan başına büyük miktarda ısı enerjisi verilmesi gerekir, böylece metalin yüzeyi veya bir kısmı kısa sürede yüksek sıcaklıklara ulaşabilir. Yüzey ısıl işleminin ana yöntemleri arasında alevle söndürme ve indüksiyon ısıtmalı ısıl işlem bulunur. Yaygın olarak kullanılan ısı kaynakları arasında oksijen asetilen, oksijen propan, indüklenen akım, lazer ve elektron ışını bulunur.

Kimyasal ısıl işlem metalin yüzeyinin kimyasal bileşimini, yapısını ve özelliklerini değiştiren bir metal ısıl işlem işlemidir. Kimyasal ısıl işlem, metalin karbon, tuz ortamı veya diğer alaşım elementlerini içeren bir ortamda (gaz, sıvı, katı) ısıtılması ve uzun süre sıcak tutulması, böylece metalin yüzeyinin karbon, nitrojen, bor ve krom gibi elementlere nüfuz edebilmesidir. Elemanların süzülmesinden sonra bazen su verme ve temperleme gibi diğer ısıl işlem işlemleri de gerçekleştirilir. Kimyasal ısıl işlemin ana yöntemleri karbürleme, nitrürleme ve metalleştirmeyi içerir.

Genel olarak konuşursak, metal ısıl işlemi, mekanik parçaların, takımların ve kalıpların imalat sürecindeki önemli süreçlerden biridir. Metalin aşınma direnci, korozyon direnci vb. gibi çeşitli özelliklerini sağlayabilir ve geliştirebilir. Öte yandan, çeşitli soğuk ve sıcak işlemleri kolaylaştırmak için işlenmemiş parçanın yapısını ve gerilim durumunu da iyileştirebilir.