Çeliklerde Tavlama Yöntemleri .: Makina Mühendisi

ÇELİKLERDE TAVLAMA YÖNTEMLERİ

Çeliklerde iç yapıyı düzenlemek,taneleri inceltmek yada kabalaştırmak,tane veya bileşim homejenliği sağlamak,iç gerilmeleri azaltmak gibi özellik değiştirme amacıyla yapılan ısıl işlemlere genel olarak Tavlama işlemleri denir.

Normal Tavlama :
İnce parçalarda yaklaşık 550 C-600C sıcaklıklarındaki tuz banyolarında ani soğutmak suretiyle yüksek dayanımlı ve şekillendirme kabiliyeti olan çok ince lamelli perlitik yapı elde edilmesi mümkündür.Bu yöntem patentleme olarakda isimlendirilir ve Tel imalatında (yay ve halat için) kullanılır.
Ayrıca çok düşük karbonlu çeliklerde talaş kaldırmayı iyileştirmek için aynı yöntemden perlitleştirme tavı olarakda yararlanılır.Normal tavlama daha çok yarı mamüllerde ve yüksek sıcaklıklarda dövülmüş haddelenmiş yada kaynak dikişinin çevresi gibi bölgesel farklı ısı etkisi altında kalmış parçalarda kaba taneli yapının ince taneli hale getirilmesi için veya çelik döküm gibi malzemelerde uygulanır.Ayrıca Dökümden sonra yavaş soğumadan dolayı meydana gelmiş pek az sünekliğe sahip dendiritik yapının düzenlenmesi mümkündür.Düşük Karbonlu şçeliklerde de normal tavlamayla kristal segregasyonlarının sebeb olduğu dizisel yapıda giderilebilir.(Tam yok edilmesi ancak Difüzyon Tavlamasıya mümkündür.)

Yumuşak Tavlama:
Ferritik Matriks yapı içerisinde yerleşmiş sementiti küresel hale getirerek dengeli bir yapı teşkil etmek amacıyla uygulanır.Bu işlem Ötektoid altı çeliklerde A1 sıcaklığın altında uzun süre tavlamayla gerçekleştirilir.
Kural olarak başlangıç yapısındaki lamelli perlit ne kadar kaba ise gerekli tav süresi o kadar uzundur.ve sementit küreleri o kadar büyüktür.
Yumuşatma Tavlaması ile sertlik önemli ölçüde düşer ve sünekliği artar.Yüksek karbonlu çeliklerde yumuşak tavlama ile talaş şekilledirme iyileşirken Düşük karbonlu çeliklerde aksine kötüleşir.
Yumuşa Tavlama alaşımsız çeliklerde yaklaşık %0.5 ve alaşımlı çeliklerde %0.3 den itibaren daha yüksek karbonlularda daha çok kullanılır.Özellikle ötektoid sütü çeliklerde önemlidir.Bu konuda perlit nokatasının alaşımlı çeliklerde %0.8 karbondan çok daha aşağılara düşeceği unutulmamalıdır.Sementasyon çelikleri gibi düşük karbonlu çeliklerde lamelli perlitik yapıda yeterli talaşsız şekillenebilirlik vardır ve yumuşak tavlama bu tür çeliklerde talaşlı şekillendirede yüksek sıcaklığa ısıtma yapıldığında tüm karbürler ostenit içerisinde çözünebilir.
Gerilim Giderme Tavlaması:
Gerilim Giderme Tavlamasında iç gerilmeler sürünme olaylarıyla azaltılır.Önceden yapılmış plastik şekil vermeye bağlı olarak uygulanan rekristalizasyon tavlamasına karşıt olarak bu tavlamada yapı değişimi söz konusu değildir.Gerilim Giderme Tavlamasında sıcaklık en yüksek kullanım sıcaklığının üstünde fakat özellik değşimlerinin rastlandığı sıcaklık derecesi altında gerçekleştirilmelidir.Örneğin 100C de sıcaklığa ısıtmakla sertlikde dikkate değer bir düşme olmaksızın iç gerilmeler önemli ölçüde azaltılmış olur.Isıl işlem görmemiş parçalar için gerilim giderme tavlamasında sıcaklık değeri A1 sıcaklığının altında seçilmelidir.Yeni gerilmelerin oluşmasını engellemek için parçalar fırında yavaş soğutulmalıdır.Gerilmelerin yok olmasını sağlayan süre genellikle 2 saatte tamamlandığından özel durumlar dışında daha uzun süre genellikle beklenmez.
Gerilim Giderme Tavlaması örneğin kaynak edilmiş parçalarda iç gerilmeleri azaltak için kullanılır.
Rekristalizasyon Tavlaması ( Yeniden Kristalleştirme Tavlaması)
Kuvvetli soğuk şekillendirilme sonrası dayanım artışını gidermek ve ince taneli yapıya ulaşmak için yapılır.
Demir olamayan malzemeler için kaba taneli yapıyı ince taneli yapıya dönüştürmek için tek yol bu tavlama işlemidir.Buna karşın çeliklerde soğuk dayanıklaşmayı gidermel ve ince taneli yapı için ayrıca normal tavlamada yapılır.Ancak Normal tavlama sıcaklığının yüksek oluşu enerji maliyetinin yüksekliği,fırında aşınmanın fazlalığı ve tufallaşma Kayıpları karbon azalması ve deformasyon olaylarından dolayı eğer parçada homojen ve kritik şekil değiştirmenin üzerinde şekillendirme varsa Yeniden Kristalleştirme tavlaması uygulanabilir.
Rekristalizasyon tavlamasıyla tane büyüklüğü,şekillendirme derecesi,rekristalizasyon sıcaklığı ve süresine bağımlı olan yeni yapı oluşur. Ve Şekillendirme derecesi yükseldikçe o ölçüde tane incelmesi iyileşir.Kritik şekil değiştirme derecesinin altında şekillendirilmiş parçalarda bu tavlama uygulandığında ince taneli yapı değil aksine kaba taneli yapı meydana gelir.
Difüzyon Tavlaması:
Bu tavlama ile katılaşma meydana gelen bileşim farklılıklarının (Primer çökelmeler yada çözelti segregasyonlarında) dengelenmesi amaçlanır.Bunun için malzemelerin 1000…1200 C gibi katılaşma hattına yakın sıcaklıklarda uzun süre tavlanması gerekir.Anca bu esnada çok fazla tane kabalaşması da kaçınılmaz olur.Bunun giderilmesi içinde difüzyon Tavlamasından sonra da sıcaklık şekillendirilmesi yada normal tavlanmasıda kaçınılmaz olur.
Difüzyon tavlamasıyla ulaşılan yapıdaki çok iyi homojenlik sonucunda döküm parçalarda çok iyi süneklik ve haddelenmiş yada dövülmüş parçalarda da dizisel yapıların yok edilmesi sağlanır. Ancak bu tavlama ile yalnızca katı segregasyonları yok edilebilir ve blok segregasyonları için çok uzun günler hatta haftalar gerektiğinden genellikle uygulanmaz.Difüzyon tavlamasının maliyeti yüksektir.Tesiste fazla aşınma meydana gelir ve önemli ölçüde tufal ve yanma kayıpları meydana gelir.Bu nedenle bu tavlama yüksek değerli malzemelerde ancak uygulanabilir.
Kaba Tane Tavlaması yada Yüksek Sıcaklık Tavlaması:
Özellikle %0.2’den daha az karbon içeren semantasyon çeliklerinde talaşlı şekillendirmeyi iyileştirmek için yapılır.Bu tavlamanın uygulanması büyük ölçüde normal tavlamaya benzer ancak kaba tane elde etmek için ostenitleşme sıcaklığı daha yüksek olarak 950…1100 C arasında seçilir.Tavlama sonrasında kaba yapılı ferrit-perlit taneleri elde edilir.Tane sınırı bölgelerinde yabancı atomların çökelmesi nedeniyle çeliğin plastik şekil değiştirilebilirliği çok azalır.Ancak talaşlı şekillendirmede kırılgan talaş elde edildiğinden çok iyileşme olur.
Perlitleştirme Tavlaması:
A1 sıcaklığının üzerindeki bir sıcaklıkta ostenitik halde bulunan bir çeliğin perlit kademesinde sabit sıcaklıkta soğutulmasıyla uygulanır.Perlitleştirme tavlaması ile belirli bir dayanıma ve işlenebilirliğe ulaşılır.Kalın parçalarda dahi çekirdek arasında dengeli bir yapı ve pek az gerilme sağlanır.
Parçalarda mevcut olan iç gerilmeleri azaltarak sorun yaratmayacak seviyeye indirmek yada tamamen yok etmek için yapılır.İç gerilmeler cidar ve çekirdek arasındaki sıcaklık farkından dolayı hızlı soğuma martensit dönüşümünde hacim artmasıyla sertleştirme doğrultma ve bükme gibi plastik şekil verme kaynakta veya ince yüzey tabakalarında talaşlı şekillendirme sonrası çok değişik nedenlerle meydana gelebilir.Normal Tavlama ile yapıdaki homejensizlikler giderilir ve daha ince taneli yapıya ulaşılır.Parçalar tavlanıp sakin havada soğuturlurlar.Bunun için ötektoid altı çeliklerde A3 sıcaklığının 30…50C üzerine kadar ısıtmak ve pek az beklemeden sonra soğutmak gerekir.