Isıl işlem, istenen yapı ve özellikleri elde etmek için malzemelerin ısıtıldığı, sıcak tutulduğu ve katı halde soğutulduğu bir metal ısıl işlem sürecini ifade eder.
1. Isıl işlem
1. Normalleştirme: Çelik veya çelik parçaları, AC3 veya ACM kritik noktasının üzerindeki uygun sıcaklığa ısıtın, belirli bir süre saklayın ve ardından perlit benzeri yapıyı elde etmek için havada soğutun.
2. Tavlama: Ötektoid altı çelik iş parçasını AC3'ün 20-40 derece üzerine ısıtın, bir süre sıcak tutun ve ardından fırınla yavaşça 500 derecenin altına soğutun (veya kuma veya kirecin içine gömün) ve havada soğutun. .
3. Çözelti ısıl işlemi: Alaşımı yüksek sıcaklıktaki tek fazlı bir bölgeye ısıtın ve sabit bir sıcaklıkta tutun, böylece fazla faz katı çözelti içinde tamamen çözülebilir ve daha sonra aşırı doymuş bir katı çözelti elde etmek için hızla soğutulabilir. ısıl işlem süreci.
4. Yaşlandırma: Alaşım çözelti ısıl işlemine veya soğuk plastik deformasyona tabi tutulduktan sonra oda sıcaklığına veya oda sıcaklığının biraz üstüne konulduğunda özellikleri zamanla değişir.
5. Çözelti tedavisi: İşleme ve şekillendirmeye devam etmek için alaşımdaki çeşitli fazları tamamen çözün, katı çözeltiyi güçlendirin, tokluğu ve korozyon direncini artırın, stresi ortadan kaldırın ve yumuşatın.
6. Yaşlandırma tedavisi: Güçlendirme fazının çökeldiği sıcaklıkta ısıtın ve sıcak tutun, böylece güçlendirme fazı çöker, sertleşir ve mukavemeti arttırır.
7. Su Verme: Çeliğin ostenitleştirildiği ve uygun bir soğutma hızında soğutulduğu, böylece iş parçasının tüm kesitte veya belirli bir aralıkta martenzit ve diğer dengesiz yapısal dönüşümlere maruz kaldığı bir ısıl işlem prosesi.
8. Temperleme: Su verilmiş iş parçasını AC1 kritik noktasının altındaki uygun bir sıcaklığa belirli bir süre ısıtın ve ardından gerekli yapı ve performansı elde etmek için gereksinimleri karşılayan bir yöntemle soğutun.
9. Çeliğin karbonitrasyonu: Karbonitrürleme, karbon ve nitrojenin aynı anda çelik yüzeyine infiltrasyonu işlemidir. Geleneksel olarak karbonitrasyona siyanürleme de denir ve orta sıcaklıkta gaz karbonitrasyon ve düşük sıcaklıkta gaz karbonitrasyon (yani gaz yumuşak nitrürleme) yaygın olarak kullanılır. Orta sıcaklıkta gaz karbonitrasyonunun temel amacı çeliğin sertliğini, aşınma direncini ve yorulma mukavemetini arttırmaktır. Düşük sıcaklıkta gaz karbonitrasyon esas olarak nitrürlemedir ve ana amacı çeliğin aşınma direncini ve tutukluk direncini arttırmaktır.
10. Su verme ve temperleme: Genellikle su verme ve yüksek sıcaklıkta temperlemeyi birleştiren ısıl işleme su verme ve temperleme adı verilir. Su verme ve temperleme işlemi, çeşitli önemli yapısal parçalarda, özellikle de alternatif yükler altında çalışan bağlantı çubuklarında, cıvatalarda, dişlilerde ve millerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Su verme ve temperleme işleminden sonra temperlenmiş sorbit yapısı elde edilir ve mekanik özellikleri aynı sertliğe sahip normalleştirilmiş sorbit yapısından daha iyidir. Sertliği, yüksek sıcaklıktaki temperleme sıcaklığına bağlıdır ve çeliğin temperleme stabilitesi ve iş parçasının kesit boyutuyla ilişkilidir, genellikle HB200-350 arasındadır.
11. Lehimleme: İki iş parçasının ısıtılıp eritildiği ve lehimle birbirine bağlandığı bir ısıl işlem işlemi.
2. Proses özellikleri
Metal ısıl işlemi mekanik imalatta önemli proseslerden biridir. Diğer işleme teknikleriyle karşılaştırıldığında, ısıl işlem genellikle iş parçasının şeklini ve genel kimyasal bileşimini değiştirmez, ancak iş parçasının içindeki mikro yapıyı değiştirir veya iş parçasının yüzeyinin kimyasal bileşimini değiştirir. İş parçasının performansını vermek veya geliştirmek. Genellikle çıplak gözle görülemeyen, iş parçasının içsel kalitesinin iyileştirilmesiyle karakterize edilir. Metal iş parçalarının gerekli mekanik özelliklere, fiziksel özelliklere ve kimyasal özelliklere sahip olmasını sağlamak için, makul malzeme seçimi ve çeşitli şekillendirme işlemlerine ek olarak, ısıl işlem işlemleri genellikle gereklidir. Çelik, makine 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. Ayrıca alüminyum, bakır, magnezyum, titanyum vb. ve bunların alaşımları da ısıl işlemle mekanik, fiziksel ve kimyasal özelliklerini değiştirerek farklı performans elde edebilirler.
3. Süreç
Isıl işlem prosesi genellikle ısıtma, izolasyon, üç soğutma prosesinden oluşur, bazen sadece iki ısıtma ve soğutma prosesi vardır. Bu süreçler birbirine bağlıdır ve kesintiye uğratılamaz.
Isıtma, ısıl işlemin önemli süreçlerinden biridir. Metal ısıl işleminin ısıtma araçları çoktur, termal kaynak olarak en erken kömür ve kömürü benimseyen ve daha sonra sıvı ve gazlı yakıt kullananlardır. Elektrik uygulanması, çevreyi kirletmeden ısıtmanın kontrolünü kolaylaştırır. Bu ısı kaynakları doğrudan ısıtma için kullanılabileceği gibi, erimiş tuz veya metal veya hatta yüzen parçacıklar yoluyla dolaylı ısıtma için de kullanılabilir.
Metal ısıtıldığında iş parçası havaya maruz kalır ve sıklıkla oksidasyon ve dekarbürizasyon meydana gelir (yani çelik parçanın yüzeyindeki karbon içeriği azalır), bu da iş parçasının yüzey özellikleri üzerinde çok olumsuz bir etkiye sahiptir. Isıl işlemden sonra parçalar. Bu nedenle metallerin genellikle kontrollü atmosferde veya koruyucu atmosferde, erimiş tuzda ve vakumda ısıtılması gerekir ve ayrıca kaplama veya paketleme yöntemleriyle de korunabilir.
Isıtma sıcaklığı, ısıl işlem sürecinin önemli teknolojik parametrelerinden biri olup, Isıtma sıcaklığını seçer, kontrol eder ve ısıl işlem kalitesini garanti eden konudur. Isıtma sıcaklığı, işlenmiş metalik malzeme ve ısıl işlemin amacı ile farklı ve farklıdır, ancak genel olarak hepsi, yüksek sıcaklıkta mikro yapı elde etmek için dönüşüm sıcaklığının üzerinde ısıtılmaktır. Ayrıca dönüşüm belirli bir zaman alır, bu nedenle metal iş parçasının yüzeyi gerekli ısıtma sıcaklığına ulaştığında, iç ve dış sıcaklıkların tutarlı hale getirilmesi ve işlemin tamamlanması için belirli bir süre bu sıcaklıkta tutulması gerekir. Mikroyapı dönüşümü. Bu süreye tutma süresi denir. Yüksek enerji yoğunluklu ısıtma ve yüzey ısısı kullanıldığında, ısıtma hızı son derece hızlıdır ve genellikle ıslatma süresi yoktur ve termo-kimyasal işlemin ıslatma süresi genellikle daha uzundur.
Soğutma aynı zamanda ısıl işlem sürecinin vazgeçilmez bir adımıdır. Soğutma yöntemi, esas olarak soğutma hızını kontrol etmek için farklı işlemler nedeniyle farklıdır. Genel tavlanmış soğutma hızı en yavaştır, soğutmanın normalleştirme hızı çok hızlıdır ve soğutmanın söndürme hızı daha hızlıdır. Ancak farklı çelik türlerinden dolayı farklı gereksinimler söz konusudur. Örneğin boş sert çelik, normalizasyonla aynı soğuma hızında sertleştirilebilir.
4. Proses sınıflandırması
Metal ısıl işlem prosesleri kabaca üç kategoriye ayrılabilir: genel ısıl işlem, yüzey ısıl işlemi ve kimyasal ısıl işlem. Isıtma ortamı, ısıtma sıcaklığı ve soğutma yönteminin farklılığına göre, her büyük sınıf yine bazı farklı ısıl işlem proseslerine ayrılabilir. Aynı metal, farklı yapılar elde etmek için farklı ısıl işlem süreçlerini benimser ve dolayısıyla farklı özelliklere sahiptir. Çelik, endüstride en yaygın kullanılan metaldir ve çeliğin mikro yapısı da en karmaşık olanıdır, bu nedenle çeliğe yönelik çeşitli ısıl işlem süreçleri vardır.
Genel ısıl işlem, iş parçasını bir bütün olarak ısıtan ve daha sonra genel mekanik özelliklerini değiştirmek için gerekli metalografik yapıyı elde etmek üzere uygun bir oranda soğutan bir metal ısıl işlem işlemidir. Çeliğin genel ısıl işleminde genellikle dört temel işlem vardır: tavlama, normalleştirme, su verme ve temperleme.
Süreç şu anlama gelir:
Tavlama, iş parçasını uygun bir sıcaklığa ısıtmak, malzemeye ve iş parçasının boyutuna göre farklı tutma sürelerini benimsemek ve ardından yavaşça soğutmaktır. Organize olun.
Normalleştirme, iş parçasının uygun bir sıcaklığa kadar ısıtılması ve daha sonra havada soğutulmasıdır. Normalleştirmenin etkisi tavlamaya benzer ancak elde edilen yapı daha incedir. Genellikle malzemelerin kesme performansını artırmak için kullanılır, bazen de düşük gereksinimlere sahip bazı parçalar için kullanılır. Son ısıl işlem olarak.
Söndürme, ısıtma ve ısı korumasından sonra iş parçasının su, yağ veya diğer inorganik tuzlar ve organik sulu çözeltiler gibi söndürme ortamlarında hızla soğutulmasıdır. Söndürmeden sonra çelik parça sertleşir, ancak aynı zamanda kırılgan hale gelir. Zamanla kırılganlığın giderilmesi için genellikle zamanla temperlenmesi gerekir.
Çelik parçaların kırılganlığını azaltmak için su verilmiş çelik parçalar, oda sıcaklığının üzerinde ancak 650 derece C'nin altında uygun bir sıcaklıkta uzun süre bekletilir ve daha sonra soğutulur. Bu işleme temperleme denir. Tavlama, normalleştirme, söndürme ve temperleme, genel ısıl işlemin "dört yangınıdır". Bunlar arasında söndürme ve temperleme birbiriyle yakından ilişkilidir ve sıklıkla birlikte kullanılırlar ve her ikisi de vazgeçilmezdir. "Dört yangın", farklı ısıtma sıcaklıkları ve soğutma yöntemleriyle farklı ısıl işlem prosesleri geliştirmiştir. Belirli bir mukavemet ve tokluk elde etmek için su verme ve yüksek sıcaklıkta temperlemenin birleştirilmesi işlemine su verme ve temperleme adı verilir. Bazı alaşımlar, aşırı doymuş bir katı çözelti oluşturmak üzere söndürüldükten sonra, alaşımın sertliğini, mukavemetini veya elektriksel özelliklerini geliştirmek için oda sıcaklığında veya biraz daha yüksek bir sıcaklıkta daha uzun bir süre tutulur. Bu tür ısıl işlem prosesine yaşlandırma tedavisi denir.
İş parçasının iyi bir mukavemet ve tokluk elde edebilmesi için basınç işleme deformasyonunu ve ısıl işlemi etkili ve yakından birleştirme yöntemine deformasyon ısıl işlemi denir; Negatif basınçlı atmosferde veya vakumda ısıl işleme, vakumlu ısıl işlem denir; bu, yalnızca iş parçasının oksitlenmemesi ve karbondan arındırılması, iş parçasının yüzeyinin işlemden sonra pürüzsüz tutulması, iş parçasının performansının iyileştirilmesi ve infiltrasyon maddesinin iyileştirilmesini sağlamaz. kimyasal ısıl işlem için de kullanılabilir.
Yüzey ısıl işlemi, yüzeyin mekanik özelliklerini değiştirmek için yalnızca iş parçasının yüzeyini ısıtan bir metal ısıl işlem işlemidir. İş parçasının iç kısmına çok fazla ısı geçirmeden sadece iş parçasının yüzeyini ısıtmak için kullanılan ısı kaynağının enerji yoğunluğunun yüksek olması yani iş parçasına birim alan başına büyük miktarda ısı enerjisi vermesi gerekir. böylece iş parçasının yüzeyi veya bir kısmı kısa süreli veya anlık olabilir. yüksek sıcaklığa. Yüzey ısıl işleminin ana yöntemleri alevle söndürme ve indüksiyon ısıtmalı ısıl işlemdir. Yaygın olarak kullanılan ısı kaynakları, oksiasetilen veya oksipropan gibi alevler, indüklenen akım, lazer ve elektron ışınıdır.
Kimyasal ısıl işlem, iş parçası yüzeyinin kimyasal bileşimini, yapısını ve özelliklerini değiştiren bir metal ısıl işlem işlemidir. Kimyasal ısıl işlem ile yüzey ısıl işlemi arasındaki fark, ilkinin iş parçası yüzeyinin kimyasal bileşimini değiştirmesidir. Kimyasal ısıl işlem, iş parçasının karbon, tuz ortamı veya diğer alaşım elementlerini içeren bir ortamda (gaz, sıvı, katı) ısıtılması ve uzun süre sıcak tutulması, böylece iş parçasının yüzeyinin aşağıdaki gibi elementlerle süzülmesidir. karbon, nitrojen, bor ve krom. Elementlerin infiltrasyonundan sonra bazen su verme ve temperleme gibi diğer ısıl işlem prosesleri gerekebilir. Kimyasal ısıl işlemin ana yöntemleri karbürleme, nitrürleme ve metalleştirmedir.
Isıl işlem, mekanik parça ve alet ve kalıpların imalat sürecinde önemli proseslerden biridir. Genel olarak konuşursak, iş parçasının aşınma direnci ve korozyon direnci gibi çeşitli özelliklerini sağlayabilir ve geliştirebilir. Ayrıca çeşitli soğuk ve sıcak işlemleri kolaylaştırmak için işlenmemiş parçanın yapısını ve gerilim durumunu da iyileştirebilir.