MMT440 Çeliklerin Isıl İşlemi 3 Tavlama İşlemleri: Difüzyon Tavlaması (Homojenleştirme) ve Kaba Tane Tavlaması

Transkript

1 MMT440 Çeliklerin Isıl İşlemi 3 Tavlama İşlemleri: Difüzyon Tavlaması (Homojenleştirme) ve Kaba Tane Tavlaması Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Bahar Yarıyılı

2 Tarih Konu Isıl İşlem Yöntemlerinin Sınıflandırılması ve Tanımlanması Isıl İşlem Yöntemlerinin Sınıflandırılması ve Tanımlanması Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik Tavlama İşlemleri: Difüzyon Tavlaması ve Kaba Tane Tavlaması Tavlama İşlemleri: Normalizasyon Tavlaması ve Yumuşatma Tavlaması Tavlama İşlemleri: Rekristalizasyon Tavlaması, Gerilim Giderme Tavlaması ve Diğer Tavlama İşlemleri Dönüşüm Diyagramları ZSA ve ZSD Diyagramları Ara sınav haftası Resmi Tatil??? Termomekanik İşlemler Termomekanik İşlemler Dökme Demirlerin Isıl İşlemi Alüminyum Alaşımlarının Isıl İşlemi Bakır Alaşımlarının Isıl İşlemi 2 Genel bakış

3 3. Tavlama İşlemleri 3.1. Tavlama İşlemleri 3.2. Difüzyon Tavlaması (Homojenleştirme) 3.3. Kaba Tane Tavlaması (Tane Büyütme Tavı) 3.4. Normalizasyon Tavlaması 3.5 Yumuşatma Tavlaması 3.6 Gerilim Giderme Tavlaması 3.7 Rekristalizasyon (Yeniden Kristallenme) Tavlaması 3.8 Diğer Tavlama İşlemleri 3 Genel Bakış

4 Tavlama Temperleme Menevişleme Sertleştirme Termokimyasal işlemler Termomekanik işlemler Toparlanma Rekristalizasyon Yumuşatma Küreselleştirme < 200 C nin altında temperleme C de temperleme =Temperleme ve su verme Gerinmesiz temperleme Tam kesitte sertleştirme Yüzey sertleştirme Sementasyon Sertleştirme gerektirmeyenler: Sülfürleme Oksitleme Nitrürleme Nitrokarbürleme Sertleştirme gerektirenler: Sıcak deformasyon Yarı sıcak deformasyon Normalizasyon Sementasyon Patentieren Karbonitrürleme Patentleme Kaba tane Bazen sertleştirme gerektirenler: Borürleme Difüzyon Kromlama Stahl-Informations-Zentrum Merkblatt Çeliğin ısıl işlemleri

5 Sıcak şekillendirme Difüzyon Sertleştirme öncesi ısıtma Yumuşatma Normalizasyon Nitrürleme Gerilim giderme Yüksek sıcaklık Rekristalizasyon Sıcak şekillendirme Rekristalizasyon Çözeltiye alma, Homojenizasyon Temperleme Çelik Gerilim giderme Pirinç Al alaşımları şekillendirmeye uygun (AlCu, AlMgSi, vb.) Kaynak: Müller, Isıl işlemlerin sıcaklık aralığı

6 Sıcaklık, C L + d d L 1500 A d + g L + g Tavlama renkleri Sarımtrak beyaz A 3 A 2 A Difüzyon 1200 Açık sarı Sarı Kaba tane 1000 g 1000 A 911 cm Sarı-kırmızı g + Fe 3 C 900 Açık kırmızı g+a Kiraz kırmızı 723 Yumuşatma Koyu kırmızı a 600 Gerilim giderme Kahverengimsi kırmızı Yeniden kristallenme 500 Koyu kahverengi 400 a + Fe 3 C M s Ötektoid altı Ötektoid üstü çelik çelik Temper renkleri Gri Mavimsi gri Açık mavi Mavi Mor Kırmızı Sarı-kahverengi Saman sarısı Karbon miktarı, kütle-% Tavlama Isıl İşlemleri Kaynak: Bleck,

7 Sıcaklık, C TS 1112 EN (2002) ye göre DİFÜZYON TAVLAMASI (HOMOJENLEŞTİRME); Faz ayrışması nedeniyle ürünün kimyasal bileşiminde meydana gelen heterojenlikleri difüzyon yoluyla azaltmak amacıyla yüksek sıcaklıkta yapılan uzun süreli TAVLAMA TS 1112 EN (2002) ye göre KABA TANE TAVLAMASI (TANE BÜYÜTME TAVI); L + d d L 1500 A d + g L + g Difüzyon A 3 Kaba tane 1000 g A cm g + Fe 3 C 900 Tane irileşmesini sağlamaya yeterli bir SABİT SICAKLIKTA TUTMA işlemi için A c3 sıcaklığının çok üzerinde bir sıcaklıkta yapılan TAVLAMA. A 2 A g+a 723 Yumuşatma a 600 Gerilim giderme Yeniden kristallenme 500 a Fe 3 C 400 Tanımlar M s Ötektoid altı Ötektoid üstü çelik çelik Karbon miktarı, kütle-% Kaynak: TS 1112 EN

8 3. Tavlama İşlemleri 3.1. Tavlama İşlemleri 3.2. Difüzyon Tavlaması (Homojenleştirme) 3.3. Kaba Tane Tavlaması (Tane Büyütme Tavı) 3.4. Normalizasyon Tavlaması 3.5 Yumuşatma Tavlaması 3.6 Gerilim Giderme Tavlaması 3.7 Rekristalizasyon (Yeniden Kristallenme) Tavlaması 3.8 Diğer Tavlama İşlemleri 8 Genel Bakış

9 DIN EN ye göre difüzyon çok yüksek sıcaklıklarda ( C) uzun süreli (50 saate kadar) yapılan tavlama işlemleridir. Bu işlem sayesinde segregasyon gibi yöresel kimyasal bileşim farklılıkları difüzyon yardımıyla giderilir ve mikroyapısal heterojenite önlenmiş olur. Mikroyapısal heterojeniteler şekline, düzenine ve boyutuna göre sınıflanıdırılabilirler; bölge şeklinde heterojeniteler, anizotrop heterojeniteler ve izotrop heterojeniteler. Difüzyon Kaynak: Bleck,

10 a) Bölge şeklinde heterojeniteler : Bir vidada segregasyon bölgesi (Oberhoffer ile dağlama) b) Anizotrop heterojeniteler : Satırlanmış ferrit-perlit yapısı, % 0.25 C lu çelik (Nital ile dağlama) c) İzotrop heterojeniteler : Heterojen tane büyümesi, % 0.03 C lu St24 çeliği (Nital ile dağlama) a) 1cm b) 50 m c) 50 m Mikroyapısal heterojeniteler Kaynak: Bleck,

11 Makrosegregasyon Kaynak: Müller,

12 100 mm -160 mm arası çaplarda 160 mm -200 mm arası çaplarda SEP 1615 e göre makroskopik görüntüler, Yumuşatma sonrası yapılar Makrosegregasyon Kaynak: Müller,

13 Difüzyon Amaç: Çelikteki segregasyonu ve mikroyapısal anizotropiyi gidermek, böylece enine kesitte tokluğu arttırmak Uygulama: Örneğin ºC de saat tavlama ile kimyasal bileşim dağılımı sağlanabilir. Bu nedenle dekarbürizasyona ve tane kabalaşmasına dikkat etmek gerekir. Kullanım yerleri; Ötektik karbürlerin çözülmesi (Soğuk iş takım çelikleri ve rulman çelikleri), yorulma dayanımı ve tokluk artar. Segregasyonun ve sülfür boyutunun azaltılması (Sıcak iş takım çelikleri), enine kesitte tokluğu artar. Difüzyon Kaynak: Bleck,

14 Çekme mukavemeti, MPa Bruchdehnung A 5 in % Kopma uzaması A 5, % Kesit daralması, % a 50 m b Homojenleştirilmemiş nicht homogenisiert Homojenleştirilmiş homogenisiert Homojenleştirilmemiş nicht homogenisiert Homojenleştirilmiş homogenisiert Zugfestigkeit in MPa Brucheinschnürung in % Yüzey Rand Merkez Kern Yüzey Rand Merkez Kern Yüzey Rand Merkez Kern Numunenin Probenlage alındığı yer Difüzyon nın etkisi (3h, 1310 ºC) X38CrMoV5-1 Kaynak: Bleck,

15 Segregasyon derecesi Sülfür boyutu, m Tavlama sıcaklığı, ºC Difüzyon nın etkisi (3h) X40CrMoV5-1 Sıcak iş takım çeliği Kaynak: Berns,

16 3. Tavlama İşlemleri 3.1. Tavlama İşlemleri 3.2. Difüzyon Tavlaması (Homojenleştirme) 3.3. Kaba Tane Tavlaması (Tane Büyütme Tavı) 3.4. Normalizasyon Tavlaması 3.5 Yumuşatma Tavlaması 3.6 Gerilim Giderme Tavlaması 3.7 Rekristalizasyon (Yeniden Kristallenme) Tavlaması 3.8 Diğer Tavlama İşlemleri 16 Genel Bakış

17 Kaba tane, ötektoid altı çeliklerin A c3 sıcaklığının üzerinde uzun süre beklemesi ve uygun hızda soğutulmasını içeren bir tavlama işlemidir. Nihai olarak talaş kaldırmayı iyileştiren bir kaba taneli ferrit-perlit yapısı elde edilir. Genellikle sementasyon çelikleri (<%0.4 C) talaş kaldırma işleminde sıvanma adı verilen bir davranış gösterirler. Bu nedenle, genellikle sementasyon çeliklerine uygulanan bir işlemdir. Kaba tane Kaynak: Bleck,

18 Summenhäufigkeit Sıklık, % 99,87 97,72 84,13 50,00 15,87 Korngröße Tane boyutu, (ASTM) ASTM C 1000 C 1050 C 1100 C 1150 C 2,28 0,13 1E-06 1E-05 0,0001 0,001 0,01 Kornfläche Tane alanı, in m 2 0,1 1 Nb-mikroalaşımlı 16MnCr5 çeliğinde tavlama sıcaklığının östenit tane boyutuna etkisi Kaynak: Bleck,

19 Başlangıç tane boyutu, m Anormal tane büyümesi Tane büyümesi yok Normal tane büyümesi Zener kuvveti, J/cm 3 Anormal tane büyümesi Kaynak: Prahl, Erisir, Konovalov, Zeislmair, Rudnizki,

20 Isıl Behandlung işlem Kaba Grobkorngeglüht tane Dövme Schmieden Kaba Grobkornglühen tane 15min dk bei C ºC de 15min dk bei C ºC de 30min dk bei C ºC de an havada Luft erkalten soğuma Talaşlı Gesamte kaldırma Zerspanung işlemi Einsatzhärten Sementasyon Normalizasyon Normalisiert Dövme Schmieden Normalizasyon Normalisieren 15min dk bei C ºC de an havada Luft erkalten soğuma Talaşlı Gesamte kaldırma Zerspanung işlemi Sementasyon Einsatzhärten Mikroyapı Gefüge ( 100 m ) Aşınma izi genişliği; frezeleme Verschleißmarkenbreite am v=30m/dk Fräser für v=30m/min, s=1,6mm/fräserumdrehung mm/freze turu Freze beim Nutenfräsen ile oluk açma 49 nach parça 49 Werkstücken sonra beim Verzahnen Diş açma nach 98 Werkstücken 98 parça sonra 0,18 mm 0,15 mm 0,43 mm 0,20 mm 16MnCr5 çeliğinde mikroyapı, yüzey kalitesi ve takım aşınmasına ısıl işlemin etkisi Kaynak: Bleck,