2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik

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



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



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



Genel Bakış

4





2.2.4. Temperleme




2.5 Sementasyon





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



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


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


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


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



Genel Bakış

10





2.2.4. Temperleme




2.5 Sementasyon




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


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


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


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


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


http://slidepdf.com/reader/full/2-sertlestirme-isil-islemi-ve-sertlesebilirlik 14/27ZSÖ-Zaman Sıcaklık Östenitleme Di a ramları

14


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



Genel Bakış

15





2.2.4. Temperleme




2.5 Sementasyon





Soğuma

16


Soğutma ortamı

Gaz Akışkan Ergimiş metal

Tuz banyosu

Soğutma yağları Suda çözünenkonsantreler

Mineral katkılıolmayan

Mineral katkılıolan

Aquatensit

tipi

Feroquench

tipi

Aquacool

tipi



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


K r i t i k s o

ğ u m a h ı z ı , K / s n



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



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



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



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



Genel Bakış

22





2.2.4. Temperleme




2.5 Sementasyon





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.



Genel Bakış

24





2.2.4. Temperleme




2.5 Sementasyon





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 , %



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.

%



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 ,

%

2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik

Documents

Transcript of 2 Sertleştirme Isıl İşlemi Ve Sertleşebilirlik