İlk olarak, soğutma gerilimi boyut ve şekil değişikliğine neden olur.
Sertleştirme gerilimi (bozulma) iki türdedir: boyut değişimi ve şekil değişimi (deformasyon). Boyut değişimi, sertleştirme sırasında faz değişiminden kaynaklanan genleşme veya büzülmeden kaynaklanan boyut değişimidir ve esas olarak uzama, kısalma, kalınlaşma ve incelme gibi benzer deformasyonları ifade eder. Deformasyon ise esas olarak parçaların ölü ağırlığından kaynaklanan sarkma ve gerilmeden kaynaklanan şekil bozulmasından kaynaklanır; örneğin, eğilme, bükülme ve burulma gibi benzer olmayan deformasyonlar. Elbette, boyut değişirse şekil de değişir, bu nedenle boyut değişimi mi yoksa deformasyon mu olduğu konusunda sık sık karışıklık yaşanır ve boyut değişimleri ile deformasyonlar sıklıkla örtüşür. Bunu en uygun şekilde sertleştirme gerilimi ile ifade etmek gerekir. Metalurjide sertleştirme geriliminin tanımı, ısıl işlemden sonra parçalar tarafından oluşturulan gerilimlerin toplamının sıfıra yaklaştığı durumdur.
Sönme geriliminin ortaya çıkışı üç aşamayı içerir:
① Isıtma (içsel gerilimin giderilmesine dayalı);
② Yalıtım (kendi ağırlığı nedeniyle sarkma, yani eğilme);
③ Soğutma (düzensiz soğutma ve faz dönüşümüne dayanır). Bu üç aşama üst üste gelir ve sonunda parçaların sertleşme gerilimine yol açar.
İkinci olarak, boyutsal değişikliklerle ilgili 6 soru.
1. Boyutsal değişimin sebebi nedir: Genellikle boyutsal değişim, faz dönüşümünden kaynaklanan genleşme ve büzülme gibi organizasyonel değişimlerden kaynaklanır. Genleşme, su verme işlemiyle martensit oluştuğunda, büzülme ise artık östenit oluştuğunda meydana gelir ve büzülme miktarı artık östenit miktarıyla orantılıdır. Tavlama işleminde genellikle büzülme olur ve birden fazla kez tavlanmış ve sertleştirilmiş alaşımlı çeliklerde genleşme meydana gelir. Ayrıca, soğuk işlem uygulandığında, artık östenitin martensiti genleşerek boyutsal değişimlere neden olur. Bu organizasyonların özgül hacmi, karbon içeriğinin artmasıyla artar. Karbon içeriği ne kadar fazla olursa, boyutsal değişim de o kadar büyük olur.
2. Malzeme ve boyutsal değişiklikler: Sertleştirme nedeniyle oluşan boyutsal değişiklik (sertleştirme gerilimi), çeliğin malzemesine göre değişir. P, Mo, Cr, C ve Mn boyutsal değişiklik üzerinde büyük etkiye sahipken, Si ve Ni boyutsal değişiklik üzerinde küçük bir etkiye sahiptir. SKS3 ve SKS31 (W-Cr-Mn takım çeliği) gibi ölçü ve kesici takım çelikleri, sertleştirme deformasyonu az olan ve hatta sertleştirme gerilimine uğramayan çelikler olarak adlandırılan çeliklerdir. İkinci olarak, çeliğin plastik akış çizgisi, sertleştirme boyutsal değişikliği üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Plastik akış çizgisi yönünde, yani uzunlamasına yönde, boyutsal değişiklik büyüktür; uzunlamasına yöne dik yönde, yani enine yönde, boyutsal değişiklik küçüktür. Bu nedenle, malzeme seçerken plastik akış çizgisi yönünün tutarlılığına dikkat etmek gerekir. Ayrıca, karbürlerin doğrusal ayrışması da boyutsal değişikliği etkiler.
3. Söndürme ve boyutsal değişim
(1) Sadece organizasyonel değişiklikten kaynaklanan boyutsal değişim: Çelik parçalar sertleştirildiğinde çeşitli organizasyonel değişiklikler meydana gelir. Bu organizasyonel değişiklikler boyutsal değişikliklere neden olur. Östenit yapısı martensit yapısına dönüştüğünde (tam sertleştirme), parçanın boyutsal değişimi (genişleme) en büyüktür; östenit yapısı beynit yapısına dönüştüğünde, boyutsal değişim yukarıdakinin yaklaşık 1/3'ü kadardır; perlit yapısına dönüştüğünde (tavlama), yukarıdakinin yaklaşık 1/4'ü kadardır. Ayrıca, martensit nedeniyle oluşan genişleme, çelikteki karbon içeriğinin artmasıyla artar.
(2) Kalıcı östenitin etkisi: Su verme etkisi nedeniyle, az miktarda östenit kalsa bile, genleşmeden kaynaklanan boyutsal değişim buna bağlı olarak azalacaktır. Bu nedenle, az miktarda kalıcı östenitin varlığı, boyutsal değişimin azalmasına yol açar. Bununla birlikte, kalıcı östenitin varlığı, su verme sertliğini azaltacak ve oda sıcaklığına yerleştirildiğinde yaşlanma deformasyonuna neden olacaktır.
(3) Çözünmemiş karbürlerin etkisi: Su verme ısıtması sırasında, östenitte çözünen karbür sayısı daha azdır; başka bir deyişle, tutulan karbür sayısı ne kadar fazla olursa, boyutsal değişim o kadar küçük olur. Tutulan karbürlerin morfolojisi ve tipindeki değişiklikler hacim değişikliklerine neden olmaz, bu nedenle boyutsal değişikliklerle hiçbir ilgileri yoktur.
(4) Soğuk işlemin etkisi: Soğuk işlem uygulandığında, tutulan östenit miktarı azalır ve martensit miktarı artar, bu nedenle genişleyici bir boyutsal değişim meydana gelir.
4. Tavlama ve boyut değişimi
(1) Martensit Ayrışması: Tavlama nedeniyle oluşan martensit ayrışması, büzülme boyut değişiminin nedenidir. Boyut değişiminin miktarı, martensit karbon içeriğiyle değişir. Martensit karbon içeriği ne kadar yüksekse, boyut değişimi o kadar büyük olur. Bununla birlikte, su verme öncesi durum referans alınırsa, su verme ve tavlamadan sonraki toplam boyut değişimi sonuçta yine de genleşme yönündedir.
(2) Çözünmemiş karbürlerin etkisi: Çözünmemiş karbürler varsa, östenitin karbon içeriği azalır ve karbürlerin kendileri boyut değişimini etkilemez, bu nedenle temperlemenin ilk aşamasındaki (200'ün altında temperleme) boyut değişimi büzülmedir.
(3) Kalıcı östenitin etkisi: Kalıcı östenit varsa, temperlemenin neden olduğu boyutsal değişim küçüktür; temperleme sıcaklığı 200℃'nin üzerinde olduğunda, kalıcı östenit beynite dönüşür ve genleşme kaynaklı boyutsal değişime neden olur. Bu nedenle, temperlemenin başlangıç aşamasında (200°C'nin altında), kalıcı östenit boyutun küçülmesine neden olur. Bu sıcaklığın üzerinde, temperleme sıcaklığı artırılır ve kalıcı östenitin ayrışması genleşme kaynaklı boyutsal değişimlere neden olur.
5. Alaşımlı çeliğin boyut değişiklikleri
Alaşımlı çelikteki karbürler genellikle özel elementleri çözer, ancak özgül hacimlerinin neredeyse değişmediği söylenebilir. Bu nedenle, alaşımlı çeliğin işlenmesi yöntemi yukarıdaki yöntemle aynıdır. Sadece, tutulan östenit miktarı alaşım elementlerinin türüne ve miktarına göre değişir; karbür miktarı da değişir. Bu nedenle, boyut değişiklikleri dikkate alınmalıdır.
6. Boyut değişikliklerini nasıl azaltabiliriz?
Su verme veya temperleme işleminden sonra yapıda meydana gelen değişiklikler boyut değişikliklerine neden olur. Bu nedenle, boyut değişikliklerini tamamen ortadan kaldırmak mümkün değildir. Sadece ısıl işlem yöntemleriyle azaltılabilir:
(1) Genleşme martensit kaynaklıdır: Büzülme ise tutulan östenit kaynaklıdır; bu nedenle martensit miktarı ve martensit içinde çözünmüş karbon içeriği azaltılmalı ve tutulan östenit miktarı artırılmalıdır. Bununla birlikte, tutulan östenitin artmasının yaşlanma deformasyonuna neden olacağı unutulmamalıdır.
(2) Çözünmemiş karbürlerin (kalıntı karbürler) miktarını artırın. (3) Çeliği sertleştirmek için martensit dışında başka yapılar kullanın ve beynit en iyisidir. %50 beynit ve %50 martensit içeren çelik serttir ve boyutsal değişiklikleri azdır, bu nedenle boyutunu kontrol etmek kolaydır.
(4) Tavlama işlemi yapılmalıdır.
Yayın tarihi: 05-11-2024