Post on 28-Feb-2018
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 1/27
MMT440Çeliklerin Isıl İşlemi
2 Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik
Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir2011-2012 Bahar Yarıyılı
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 2/27
Genel Bakış
2
2. Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik
2.1. Tanımlar 2.2. Su verme ve temperleme
2.2.1. Östenitleme 2.2.2. Su verme
2.2.3. Östemperleme (Beynitleme)
2.2.4. Temperleme
2.2.5. Temper gevrekliği 2.2.6. İkincil sertlik etkisi
2.3. Sertleşebilirlik testi
2.4. Sertleşebilirlik hesaplanması
2.5 Sementasyon
2.6 Sertleştirilmiş çeliklerin özellikleri 2.6.1. Mukavemet sertlik
2.2.2. Kalıntı gerilmeler
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 3/27
TS 1112 EN 10052 Standardına göre sertle tirme
3
TS 1112 EN 10052 Standardına göre iki tip
sertleştirme ikiye ayrılır
1. Sertleştirme: Östenitleme ve soğuma ileöstenitin tamamen ya da kısmen martenzitedönüştüğü ısıl işlemlerdir. Bazı durumlarda beynitdönüşümü tercih edilebilir.Genellikle % 0.3 C içeren çeliklere uygulanır.
2. Yüzey sertleştirme: Sementasyon ya da
karbonitrürleme sonrası sertleştirmenin elde edildiğiısıl işlemlerdir.Genellikle < % 0.25 C’lu çeliklere uygulanır.
Kaynak: Merkblatt 452
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 4/27
Genel Bakış
4
2. Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik
2.1. Tanımlar 2.2. Su verme ve temperleme
2.2.1. Östenitleme 2.2.2. Su verme
2.2.3. Östemperleme (Beynitleme)
2.2.4. Temperleme
2.2.5. Temper gevrekliği 2.2.6. İkincil sertlik etkisi
2.3. Sertleşebilirlik testi
2.4. Sertleşebilirlik hesaplanması
2.5 Sementasyon
2.6 Sertleştirilmiş çeliklerin özellikleri 2.6.1. Mukavemet sertlik
2.2.2. Kalıntı gerilmeler
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 5/27
Su verme ve temperleme
5
Bu iki ısıl işlem genelde birlikte anılır ve aşağıdaki basamaklardan oluşur.
Östenitleme: Çeliğin östenitleme sıcaklığına ısıtılması ve mikroyapınınhomojenleştirilmesi
Su verme: Bir soğuma ortamında (yağ, su vb.) hızlı soğuma
Temperleme : Ac1 altındaki bir sıcaklığa tekrar ısıtma ve sabit sıcaklıktatutma
Kaynak: Bleck, 2008
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 6/27
Su verme ve temperlemede sıcaklık-süre
6
100
300
500
700
900
S ı c a k l ı k ,
° C
Süre
Östenitleme Su verme Temperleme
Ö
Ö+F+K
F+P
M
B
A
P
F
A
c3
A c1
M
Kaynak: Bleck, 2008
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 7/27Martenzit ve karbon miktarına bağlı olarakula ılabilir en üksek sertlikler
7
Karbon miktarı, Kütle-%
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
H R C
60
40
20
0
Burns’e gore maks. sertlik
Hodge ve Orehoski’ye
gore martenzit miktarına bağlı olarak hesaplanan sertlik
Hacim. -% Martenzit
50
80
90
95
99,9
% 0,15 C’de en yüksek sertlik (% 99,9 Martenzit) 42 HRC,
% 0,60 C’de en yüksek sertlik 65 HRC
Kaynak: Bleck, 2008
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 8/27Martenzit ve karbon miktarına bağlı olarakula ılabilir en üksek sertlikler
8
En yüksek sertlik = K+50*(Kütle-% C) ± 2 HRC
Tamamen martenzitik yapıda olan çeliklerde: HRC
Kaynak: Bleck, 2008
Martenzit % K
100 35
80 30
50 23
%C-Kütle6020sertlik yüksekEn
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 9/27Çeliklerde hızlı soğuma ve ısıl işlemler
9
Kaynak: Müller , 2009
Normalizasyon
Patentleme
OstemperlemeBeynitleme
Martemperleme
Ara verilmişsuverme
Martenzit
Martenzit
Beynit
Süre, sn
S ı c
a k l ı k ,
º C
Süre, sn
Suverme
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 10/27
Genel Bakış
10
2. Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik
2.1. Tanımlar 2.2. Su verme ve temperleme
2.2.1. Östenitleme 2.2.2. Su verme
2.2.3. Östemperleme (Beynitleme)
2.2.4. Temperleme
2.2.5. Temper gevrekliği 2.2.6. İkincil sertlik etkisi
2.3. Sertleşebilirlik testi
2.4. Sertleşebilirlik hesaplanması
2.5 Sementasyon
2.6 Sertleştirilmiş çeliklerin özellikleri 2.6.1. Mukavemet sertlik
2.2.2. Kalıntı gerilmeler
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 11/27Östenitleme sıcaklıklarının Fe-Cdi a ramında österimi
11
Kaynak: Bleck, 2008
Fe 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4500
600
700
800
900
1000
1100
1200
T e m p e r a t u r i n ° C
Perlit+
Fe C
Ferrit+
Perlit P e r l i t
723°C
K
G
P S
3
+ Fe C3
E
1147°C
Austenit
( - Mischkristall)
C in Massen-%
Östenit -katı ergiyiği
Karbon miktarı, Kütle-%
S ı c a k
l ı k ,
º C
Ötektoid altı çelikler ;GS çizgisinin 30-50 ºC üzerinde
Ötektoid üstü çelikler ;SK çizgisi üzerinde genellikle780-800 ºC arasında
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 12/27Karbon miktarına bağlı olarak martenzitsertli i
12
Kaynak: Bleck, 2008
+
+Fe C3
Ms
Mf
1000
800
600
400
200
0
-200
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
Kohlenstoffgehalt in Massen-%
T e m p e r a t u r i n ° C
1 Härte von 2 mm - Plättchen, abgeschreckt aus dem Gebiet in Eiswasser mit 10% NaCl
2 Härte nach Abschrecken aus dem Zweiphasengebiet + Fe C
3 Härte nach vollständiger Umwandlung in Martensit, abgeschreckt
aus dem durch Tiefkühlung
3
Gebiet
1200
1000
800
600
400
200
H ä
r t e i n H V 1 0
20
40
0Restaus
tenit-
gehaltin
Vol-%
1
2
3
Karbon miktarı, Kütle-%
S ı c a k l ı k ,
º C
S e r t l i k , H V 1 0
K a l ı n t ı ö s t e n i t ,
H a c i m s e l
- %
1 Sertlik, 2 mm plaka kalınlığı için- bölgesinden % 10NaCl içeren buzlu suda su verme
2 Sertlik, +Fe3C çift faz alanından su verme
3 Sertlik, tamamen martenzite dönüşüm, alanından sıfıraltı işlemi ile soğuma
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 13/27Östenitleme sıcaklıkları
13
Kaynak: Bleck, 2008
94(%V)23(%Ni)
10(%Mo)74(%Al)5(%Cr)45(%Si)8(%Mn)%C264947C
A
Su verilmiş ve temperlenmiş çelikler
Alaşımsız vedüşük alaşımlı çeliklerde (%C>0,8) 780-820 °C
Dökme demirlerde 850-880 °C
Yüksek alaşımlı takım çeliklerinde(sıcak ve soğuk iş takım çeliği) 950-1100 °C(yüksek hız çeliği) 1150-1230 °C
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 14/27ZSÖ-Zaman Sıcaklık Östenitleme Di a ramları
14
Kaynak: Müller , 2009
Süre, sn
S ı c a k l ı k ,
º C
Süre, sn
Homojen östenit
Isıtma hızı, K/sn
Östenitleme sırasında gerçekleşen difüzyonabağlı olaylar;
• Sementit ayrışması ve karbonun serbestkalması
• Demir atomlarının ferrit yapısından östenit yapısına geçmesi
• Serbest kalan karbonun östenitte
arayerlere yerleşmesi
Mikroyapı bileşenleri
Östenit
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 15/27
Genel Bakış
15
2. Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik
2.1. Tanımlar 2.2. Su verme ve temperleme
2.2.1. Östenitleme 2.2.2. Su verme
2.2.3. Östemperleme (Beynitleme)
2.2.4. Temperleme
2.2.5. Temper gevrekliği 2.2.6. İkincil sertlik etkisi
2.3. Sertleşebilirlik testi
2.4. Sertleşebilirlik hesaplanması
2.5 Sementasyon
2.6 Sertleştirilmiş çeliklerin özellikleri 2.6.1. Mukavemet sertlik
2.2.2. Kalıntı gerilmeler
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 16/27
Soğuma
16
Kaynak: Müller , 2009
Soğutma ortamı
Gaz Akışkan Ergimiş metal
Tuz banyosu
Soğutma yağları Suda çözünenkonsantreler
Mineral katkılıolmayan
Mineral katkılıolan
Aquatensit
tipi
Feroquench
tipi
Aquacool
tipi
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 17/27
1000 ºC’de östenitleme sonrası tamamen martenzitedönüşüm için gerekli soğuma hızları
17
Kaynak: Bleck, 2008
0 0,4 0,8 1,2 1,4
Kohlenstoffgehalt in Massen-%
200
400
600
800
1000
1200
K r i t i s c h e A b k ü h l g e s c h w i n d i g k e i t i n K s - 1
Karbon miktarı, Kütle-%
K r i t i k s o
ğ u m a h ı z ı , K / s n
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 18/27
Soğuma hızını etkileyen faktörler
18
Kaynak: Bleck, 2008
Çeliğin ısı kapasitesi ve ısıl iletkenliği
Parçanın büyüklüğü, biçimi ve yüzey kalitesi
Parça-soğuma ortamı arasında ısı iletimi
Soğuma ortamının tipi, konsantrasyonu, sıcaklığı ve karıştırılması
Hızlı soğuma
tuzlu su
su
polimer çözeltileri
yağ
sıcak banyolar* hava
Yavaş soğuma
* tuz ya da ergimiş metal
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 19/27
Polimer çözeltilerinin yağ yerine tercih edilme nedenleri
19
Kaynak: Bleck, 2008
Yangın riskinin ortadan kalkması
Duman ve yağ buharı çıkmaması
Parça ile yağ gibi direk temasta olmamaları
Su verme kapasitesini artırmaları ve daha düşük maliyetliçeliklerin sertleştirilebilmesini sağlamaları
Parçada yağ giderme işlemine ihtiyaç duyulmaması
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 20/27
Akışkan bir soğuma ortamındaso uma evreleri
20
Kaynak: Bleck, 2008
Su
Sulu çözeltiler Yağ için
Leidenfrost
sıcaklığı Soğuma ortamı
buharlaşmasıcaklığı
210 840 85
J/sn.cm2 J/sn.cm2 J/sn.cm2Isı akışı
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 21/27
Su verme ve temperleme
21
Kaynak: Bleck, 2008
Kaynama evresi Film evresi
200 100 0 300 400 500 600 700 800
100
200
300
400
Deney parçası sıcaklığı, °C
A b k ü h l g
s c h w i n d i g k e i t t i n K s
- 1
Konveksiyon evresi
S o ğ u m a
h ı z ı , K / s n
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 22/27
Genel Bakış
22
2. Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik
2.1. Tanımlar 2.2. Su verme ve temperleme
2.2.1. Östenitleme 2.2.2. Su verme
2.2.3. Östemperleme (Beynitleme)
2.2.4. Temperleme
2.2.5. Temper gevrekliği 2.2.6. İkincil sertlik etkisi
2.3. Sertleşebilirlik testi
2.4. Sertleşebilirlik hesaplanması
2.5 Sementasyon
2.6 Sertleştirilmiş çeliklerin özellikleri 2.6.1. Mukavemet sertlik
2.2.2. Kalıntı gerilmeler
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 23/27
Östemperleme (Beynitleme)
23
Kaynak: Bleck, 2008
Östemperleme (Beynitleme)
Beynitlemenin amacı su verme sonrası ferrit-perlit oluşumunu engelleyerektamamen ya da kısmen beynitik bir mikroyapı elde etmektir.
Genelde Cr, Mo, Mn ve B içeren çeliklere uygulanır. Böylece ferritik-perlitik
dönüşümler daha uzun sürelere ötelenmiş olur.
Sürekli soğuma ile yada eş ısıl soğuma (500 ºC altında Ms üzerinde) ileoluşturulabilir.
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 24/27
Genel Bakış
24
2. Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik
2.1. Tanımlar 2.2. Su verme ve temperleme
2.2.1. Östenitleme 2.2.2. Su verme
2.2.3. Östemperleme (Beynitleme)
2.2.4. Temperleme
2.2.5. Temper gevrekliği 2.2.6. İkincil sertlik etkisi
2.3. Sertleşebilirlik testi
2.4. Sertleşebilirlik hesaplanması
2.5 Sementasyon
2.6 Sertleştirilmiş çeliklerin özellikleri 2.6.1. Mukavemet sertlik
2.2.2. Kalıntı gerilmeler
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 25/27
50 CrMo4 çeliğindetem erleme sıcaklı ının özelliklere etkisi
25
Kaynak: Bleck, 2008
2500
2000
1500
1000
500
0
0 100 200 300 400 500 600 700
100
80
60
40
40
0
R
u n d
R
i n N / m m
m
p
2
Anlasstemperatur in °C
Rm
Z
A
A
u n d
Z i n %
Temperleme sıcaklığı, ºC
R m v e
R p , N / m m 2
A v e Z , %
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 26/27
Temperleme kademeleri
26
Kaynak: Bleck, 2008
Temperleme kademeleri
1. Kademe (100-150 °C): Karbon miktarı % 0,2 üzerinde ise, martenzitten -
Karbürleri (Fe2C) çökelmeye başlaması.
2. Kademe (250-325 °C): Kalıntı östenitin beynit ya da martenzite dönüşmesi.
3. Kademe (325-400 °C): Sementit (Fe3C) oluşumunun başlaması ve Fe2C’ninFe3C’ye dönüşmesi.
4. Kademesi (>400 °C): Martenzitin mikroyapısında toparlanma ve
rekristalizasyonun gerçekleşmesi ve kusurların (örn: boşyerler ) giderilmesi.
5. Kademe (>450 °C): Yüksek alaşımlı çeliklerde ikincil sertleşmeyi sağlayankarbürlerin çökelmesi.
%
7/25/2019 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik
http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 27/27
55Cr3 çeliğindet l kl tki i
27
Kaynak: Bleck, 2008
100 200 300 400 500
Temperleme sıcaklığı,°C
A n l a s s s t u f e n
R e s t a u s t e n i t -
g e
h a l t i n %
R p 0 , 2
S t r e c k g r e n z e
i n M
P a
Z
Hücre oluşumu ile toparlanma
Fe3C Ostwald kabalaşması
Cr,Mo,V Karbürleri
Fe2C Fe3CKalıntı östenit giderilmesi
Fe2C çökelmesi Hata yörelerinde C- birikmesi 0
1
2 3
4
5
0
5
10
1200
1400
1600
1800
B r u c h e i n s c h n ü r u n g Z i n %
0
20
40
60
R p0,2
T e m p e r l e
m e k a d e m s i
K a l ı n t ı
ö s t e n i t ,
%
A k m a
m u k a v e m e t i ,
M P a
K e s i t d a r a l m a s ı Z ,
%