Çeliğin güçlendirilmesi ve yumuşatılması, endüstride önemli bir konudur. Bu işlem, çeliklerin mekanik özelliklerini optimize etmeyi ve istenilen performansı sağlamayı amaçlar. Güçlendirme, çeliğin dayanıklılığını ve sertliğini artırırken, yumuşatma ise çeliği daha işlenebilir ve tok hale getirir. Bu işlemler, çeşitli endüstriyel uygulamalarda kullanılan çelik malzemelerin performansını artırmak için yaygın olarak kullanılır.
Çeliğin güçlendirilmesi ve yumuşatılması, endüstrideki en önemli işlemlerden biri olan temperleme süreciyle gerçekleştirilir. Bu işlem, çeliğin sertleştirilmesinden sonra iç gerilimleri hafifletmek ve istenilen mekanik özellikleri elde etmek için uygulanır. Temperleme, çeliğin dayanıklılığını artırırken aynı zamanda kırılganlığını azaltır, böylece çelik daha kullanışlı hale gelir.
Isıl işlem terimi, önceden sertleştirme, soğuk işleme (soğuk seviyeleme) veya kaynaklama sonrasında oda sıcaklığı ile dönüşüm noktası Ac1’in altında bir sıcaklıkta ısıtma işlemini ve ardından uygun soğutma yapılmasını (DIN 17022 bölüm 1-5) tanımlamak için kullanılır.
Hızlı soğutma ile hızlı bir şekilde dönüştürülen mikro yapı, istikrarlı bir denge durumunda değildir, bu da tekrar ısıtıldığında dayanıklılığın arttığını ve aynı zamanda sertliğin azaltılabileceğini gösterir. Sertliğin azalma miktarı, temperleme süresi ve sıcaklığına bağlıdır.
Sertleştirme işlemi uygulandıktan sonra, çelik genellikle gerekenden daha sert ve çoğu pratik kullanım için çok kırılgandır. Ayrıca, sertleştirme sıcaklığından hızlı soğutma ile ciddi iç gerilimler oluşur. İç gerilimleri hafifletmek ve kırılganlığı azaltmak için çeliği sertleştirdikten sonra temperlemek gereklidir.
Temperleme, çeliği belirli bir sıcaklığa (sertleştirme sıcaklığının altında), bu sıcaklıkta belirli bir süre tutmak ve genellikle havada soğutmak şeklinde gerçekleşir. Elde edilen dayanıklılık, sertlik ve çekme dayanımı, temperleme işlemi sırasında çeliğin hangi sıcaklığa ısıtıldığına bağlıdır.
İç gerilimleri hafifletmek ve kırılganlığı azaltmak için çeliği sertleştirdikten sonra temperlemek gereklidir. Temperleme, çeliği belirli bir sıcaklığa (sertleştirme sıcaklığının altında), bu sıcaklıkta belirli bir süre tutmak ve genellikle havada soğutmak şeklinde gerçekleşir. Elde edilen dayanıklılık, sertlik ve çekme dayanımı, temperleme işlemi sırasında çeliğin hangi sıcaklığa ısıtıldığına bağlıdır.
Temperleme her zaman sertleştirme işlemini takip eder, öncesinde değil. Kırılganlığı azaltmanın yanı sıra, temperleme çeliği yumuşatır. Bu kaçınılmazdır ve çeliğin hangi sıcaklığa kadar ısıtıldığına bağlı olarak kaybedilen sertlik miktarı değişir. Bu, yüksek hızlı çelik hariç tüm çelikler için geçerlidir. Temperleme, yüksek hızlı çeliklerin sertliğini artırır.
Çoğu uygulama, sertleştirilmiş parçaların temperlenmesini gerektirir. Temperleme, bir çeliği düşük kritik sıcaklık altında ısıtmayı (genellikle istenen sonuçlara bağlı olarak 400 ila 1105 °F veya 205 ila 595 °C arasında), bir miktar dayanıklılık kazandırmak için bu sıcaklıkta tutmayı içerir. Temperleme, her zaman çeliğin düşük kritik noktasının altındaki sıcaklıklarda yapılır.
Sertleştirilmiş çelik tekrar ısıtıldığında, temperleme 212 °F’de başlar ve sıcaklık düşük kritik noktaya doğru arttıkça devam eder. Belirli bir temperleme sıcaklığı seçerek, elde edilen sertlik ve dayanıklılığı önceden belirleyebilirsiniz.
Temperleme için minimum sıcaklık süresi 1 saattir. Genellikle, temperleme sıcaklığından soğumadan sonra çelik parçaları hala havada soğutulur; ancak, bazı çelik türlerinin kırılganlığı önlemek için temperleme sıcaklığından sertleştirilmesi gerekebilir. Bu mavi kırılgan çelikler, belirli sıcaklık aralıklarında ısıtıldığında ve yavaş soğutulduğunda kırılgan hale gelebilir. Nikel krom çeliklerin bazıları bu temper kırılganlığına maruz kalabilir.
Yeni taşlanmış veya parlatılmış çelik, ısıtıldığında oksit tabakaları oluşturur. Bu, çeliğin yüzeyinde renklerin görünmesine neden olur. Sıcaklık arttıkça, demir oksit tabakası kalınlığını artırır ve rengi değiştirir. Bu renklere, yüzyıllardır metalin sıcaklığını ölçmek için kullanılan temperleme renkleri denir.
Temperleme renkleri, temperli çeliğin nihai özelliklerini belirlemek için kullanılabilir. Çok sert takım çeliği genellikle açık sarıdan koyu kahverengiye kadar olan aralıkta temperlenir, oysa yay çeliği genellikle maviye temperlenir.
Ancak, temperlenmiş çeliğin nihai sertliği, çeliğin bileşimine bağlı olarak değişir. Çeliğin sertliği varsa, normalleştirildikten sonra temperlenmesi mümkündür. Tavlama yapılan çelik temperlenemez.
Temperleme, sertleştirme gerilimlerini hafifletir ve sertliği ve kırılganlığı azaltır. Aslında, sertleştirilmiş bir çeliğin çekme dayanımı, çeliğin yaklaşık 450 °F sıcaklığında temperlenmesiyle artabilir. Temperleme, yumuşaklığı, dövülebilirliği, şekil değiştirme yeteneğini ve darbe direncini artırır. Yüksek hızlı çelik, yüksek bir sıcaklıkta (yaklaşık 1550 °F) temperlenirse sertliğinde artış gösterir.
Unutmayın, tüm çelikler tamamen soğumadan önce sertleştirme banyosundan çıkarılmalı ve temperlenmelidir. Doğru temperleme yapılmadığında, sertleştirilmiş parçanın hızlı bir şekilde başarısız olmasıyla sonuçlanır.