Çeliğin istenilen dayanıklılığı ve mukavemetini sağlamak için çelik sertleştirme yöntemleri oldukça önemlidir. Bu yöntemler, çeliğin yapısal özelliklerini değiştirerek onu daha dayanıklı hale getirir ve uzun ömürlü kullanım sağlar.
Çelik sertleştirilirken amaç, dayanıklılığı ve aşınma özelliklerini artırmaktır. Eğer yeterli karbon içeriği varsa, çelik doğrudan sertleştirilebilir.
Çoğu çelik için sertleştirme işlemi, çeliği belirli bir sıcaklığa ısıtarak ve ardından onu hızla yağa, suya veya tuzlu suya daldırarak hızlı soğutmayı içerir. Çoğu çelik sertleştirme için hızlı soğutma (sönme) gerektirir, ancak birkaç çelik aynı sonuçları elde etmek için havada soğutulabilir.
Sertleştirme, çeliğin sertliğini ve dayanıklılığını artırır, ancak onu daha az sünek hale getirir. Bazı kırılganlığı gidermek için, çeliği sertleştikten sonra ısıtmalısınız.
Çelik, sertliğini ve mukavemetini arttırmak için çeşitli metalurjik işlemlerle sertleştirilebilir.
Çeliği sertleştirmenin bazı yaygın yöntemleri şunlardır:
Su Verme ve Temperleme: Bu, çeliğin belirli bir sıcaklığa kadar ısıtıldığı ve daha sonra yağ veya su gibi bir sıvı içinde hızla soğutulduğu (söndürüldüğü) yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Söndürmeden sonra çelik, daha düşük bir sıcaklığa yeniden ısıtılarak temperlenir; bu, sertliği korurken kırılganlığı azaltır.
İndüksiyonla Sertleştirme: Bu yöntemde çelik, indüksiyon bobinleri kullanılarak ısıtılır ve ardından hızla soğutulur. Bu işlem çeliğin belirli bölgelerini seçici olarak sertleştirerek hassas uygulamalar için lokal sertleştirme sağlar
Tavlama: Tavlama öncelikle çeliği yumuşatmak için kullanılsa da, belirli çelik türlerini belirli bir sıcaklığa kadar ısıtıp ardından yavaşça soğutarak sertleştirmek için de kullanılabilir. Bu işlem malzemenin sertliğini ve gücünü artırmaya yardımcı olabilir
Farklı Çelik Sertleştirme Yöntemleri
- Su Sertleştirme (Suyla Hızlandırılmış Soğutma): Çelik, yüksek sıcaklıkta ısıtıldıktan sonra aniden soğutularak sertleştirilir. Bu yöntemde çelik, suyun hızlı soğutma etkisiyle hızlıca katılaşır ve daha sert bir yapıya sahip olur.
- Yağ Sertleştirme: Su sertleştirmede olduğu gibi, çelik yüksek sıcaklıklara ısıtılır ancak soğutma işlemi için su yerine yağ kullanılır. Bu yöntem, su sertleştirmeye göre daha yavaş bir soğutma sağlar ve çeliğin daha az gerginlik kazanmasını sağlar.
- Hava Sertleştirme: Bu yöntemde, ısıtılmış çelik havaya maruz bırakılarak soğutulur. Su veya yağ sertleştirmeden daha yavaş bir soğutma sağlar ve daha az gerginlik oluşmasını sağlar.
- Indüksiyon Sertleştirme: Çelik, indüksiyon bobinlerinden geçirilerek yüksek sıcaklıkta ısıtılır ve ardından hızlı bir şekilde soğutulur. Bu yöntem, özellikle kompleks şekillere sahip parçaların sertleştirilmesinde etkilidir.
Çelik sertleştirme yöntemleri içinde her birinin kendine has avantajları vardır ve nihai ürünün istenen özelliklerine göre seçilir. Çelik sertleştirme yöntemleri çeliğin türü, gerekli sertlik ve malzemenin özel uygulaması gibi faktörlere bağlı olarak yapılır.
Pek çok demir dışı metal, kontrollü ısıtma ve hızlı soğutma ile sertleştirilerek dayanıklılığını artırabilir. Saf demir, dövme demir ve son derece düşük karbonlu çeliklerin sertleşme özellikleri çok azdır ve ısıyla sertleştirilmeleri zordur.
Dökme demirin sınırlı sertleşme yetenekleri vardır. Dökme demiri hızlı soğuttuğunuzda, sert ve kırılgan olan beyaz demir oluşturur. Basit karbonlu çelikte, ısı işlemi ile elde edilen maksimum sertlik neredeyse tamamen çeliğin karbon içeriğine bağlıdır.
Karbondaki artışla, çeliğin sertleşme yeteneği artar; ancak, karbon içeriğindeki artışla sertleşme yeteneğinin devamı yalnızca belirli bir noktaya kadar sürer. Karbon içeriğini %0,80’in üzerine çıkardığınızda, sertlikte bir artış olmaz, ancak aşınma direncinde bir artış olur. Çeliğin sertliğini artırmak için çelik alaşımı yaptığınızda, alaşımlar karbonun sertliği ve dayanıklılığı artırmada daha etkili hale getirir.
Bu nedenle, maksimum sertliği üretmek için gereken karbon içeriği, basit karbonlu çelikler için olduğundan daha düşüktür. Genellikle, alaşımlı çelikler basit karbonlu çeliklere üstündür.
Karbonsuz çelikler genellikle tuz veya suya batırılarak sönümlendirilir, alaşımlı çelikler ise genellikle yağda sönümlendirilir. Karbonlu çelik sertleştirilirken, çeliği 1000°F’nin altına 1 saniyeden az bir sürede soğutmanız gerektiğini unutmayın. Sönümleme, çelikte son derece yüksek iç gerilmeler oluşturur ve bunları gidermek için çeliği soğumadan hemen önce temperleyebilirsiniz.
