Metal Sertleştirme Yöntemleri

Malzeme bilgisi kategorisinde bu yazının konusu metal sertleştirme yöntemleri olacak. Alevle Yüzey sertleştirme. Su vererek sertleştirme. İndüksiyon akımıyla yüzey sertleştirme. Sementasyonla, Nitrürasyonla ve laserle yüzey sertleştirme nasıl yapılır inceleyeceğiz.

Sertleştirme; çeliğin sertliğini, çekme direncini arttırmak, aşınma ve biçim değiştirme dayanımını yükseltmek ve dokusunu ince taneli hale getirmek için yapılan ısıtma ve soğutma işlemidir.

Sertleştirilecek olan çelik malzeme, uygun bir sıcaklığa kadar ısıtıldıktan sonra hızla soğutulur. Bu işlem sonunda malzeme sertleşmiş olur. Böylece, çeliğin sertliği ile çekme direnci arttırılır, aşınma ve biçim değiştirme dayanımı yükseltilir. Ayrıca malzeme dokusu ince taneli hale getirilir.
Çeliklerin, içerisindeki karbon miktarına göre belli bir sertleştirme sıcaklığı vardır.

Çeliği Sertleştirmek için değişik sistemler ve makineler bulunsa da metalleri sertleştirme işlemi, küçük işletmelerde genellikle yukarıdaki videodaki gibi uygulanır.

Şimdi metal sertleştirme yöntemleri nelerdir? Bir inceleyelim.

Su vererek sertleştirme

Öncelikle hatırlatalım; su vererek sertleştirme yönteminde, suyun dışında bazı soğutucular da kullanılır. Örneğin yağ ve hava.

Çelik, aşağıda verilen çelikler için ısıl işlem sıcaklıkları diyagramındaki GSK çizgisinin yaklaşık 30°C kadar üstündeki sıcaklıklarda kızdırılır ve herhangi bir soğutma maddesinde hızla soğutulursa sertleşir.

Su vererek sertleştirmede malzemenin iç tarafı da sertleşir. Fakat çekirdek (orta yer) dış kısımdan daha yumuşak olur.

Su vermede, soğutma maddesi olarak ısı iletkenlikleri iyi olan maddelerden; su, sulu eriyikler, sabunlu su, eritilmiş tuz, bazı madenler, yağlar ve hava kullanılır, pratikte soğutma maddesi olarak en çok; su, yağ ve havadan faydalanılır.

Alevle yüzey sertleştirme

Alevle sertleştirme, bir yüzey sertleştirmesidir. Sertleştirilecek yüzey, oksijenle yakılan bir gaz yakacağın alevi ile, su verme sıcaklığına kadar kızdırılır (Çizelge 1). Kızdırmadan hemen sonra hızla soğutulur.

Bu şekil sertleştirmede, parçanın yüzü sert, çekirdeği yumuşak olur. Yüzeydeki sertleşen kısmın kalınlığı 2-3 mm. kadardır. Bu kalınlık, sertliğini kaybetmeden, parçanın yüzeyinden ince bir talaşın alınmasına olanak sağlar.

Alevle yüzey sertleştirme nasıl yapılır?

Alevle sertleştirmede, asetilen ve havagazı kullanılır.

Alev püskürtücünün memeleri, sertleştirilecek parçanın biçimine uyacak şekilde ayarlanır. Alevle sertleştirme, parçayı tornada döndürerek, üzerine alev ve soğutma sıvısı püskürtmekle de yapılabilir.

Alevle yüzey sertleştirme hangi durumlarda uygulanır?

Alevle sertleştirme, otomobil aksları ve benzeri parçaların, bilhassa fırına girmeyen çok büyük parça ve dişli çarkların sertleştirilmesinde kullanılır.

İndüksiyon akımı ile yüzey sertleştirme

Alevle sertleştirmeye benzeyen bir yüzey sertleştirmesidir. Bunda, frekansı 10000-100000 arasında değişen bir akımın geçtiği sargılar arasına konan çeliğin yüzeyi, birkaç saniyede su verme sıcaklığına kadar ısınır.

Isınan yerler, alevle sertleştirmede olduğu gibi, soğutma sıvısı püskürtmek veya soğutma sıvısına daldırmak suretiyle hemen soğutulur. Böylece parçayı 0,01 mm. ile birkaç mm. arasındaki derinliklere kadar sertleştirmek mümkün olur.

yüzey sertleştirme teknikleri arasında olan indüksiyon akımıyla yüzey sertleştirme, örnek olarak krank millerinin yatak içinde kalan kısımlarına uygulanır ve böylece aşınma direnci kazandırılmış olur.

Sementasyonla yüzey sertleştirme

Metal sertleştirme yöntemleri deyince akla gelenlerden biri de bu yöntemdir. Semantasyon da bir yüzey sertleştirmesidir. Bu yöntemde yüzeyin kimyasal bileşimi değiştirilmektedir. Az karbonlu çelikler (% 0.2 ve daha az karbon içerenler) , yüzeyine bir miktar karbon verilerek ısı işlemine tabi tutulur ve yüzeyleri sertleştirilir. Fakat parçanın iç kısmı sertleşmemiş halde yumuşak kalır.

Sementasyon işlemi

Semantasyon maddesi olarak odun kömürü, kok veya linyit kullanılarak iş parçası üzeri açık madensel bir kasa içine gömülür.
Kasa, üzeri kapatılarak fırına konur ve 900°C ye kadar ısıtılır.

Kasa, karbon alacak olan iş parçasının büyüklüğüne göre, fırın içinde 15 dakika ile 1 saat arasında bırakılır. Bu suretle çelik 0,4 mm. derinliğe kadar karbon alabilir.
İş parçası kasa içinden çıkarılıp suya daldırılarak sertleştirilir. Sadece dış yüzey su alır, iç kısım veya çekirdek kısmı yumuşak kalır.

Sementasyon işlemi hangi durumlarda uygulanır?

Bu işlem, çekiç başları, piston pimleri, dişli çarklar gibi aşınmaya ve ani darbelere dayanması istenen parçalara uygulanır, iş parçası sonradan taşlanacaksa yüzey sertleştirme yapılmamalıdır. Çünkü, ince olan sertleşmiş tabaka taşlama ile giderilebilir.

Nitrürasyonla yüzey sertleştirme

Nitrürasyon nedir : Nitrürasyon da bir yüzey sertleştirmesidir. Genellikle alaşımlı (krom ve molibdenli) çeliklere yapılır.Bu çeliklere nitrürasyon çeliği denir.

Nitrürasyon nasıl yapılır?

Nitrüre edilecek parçalar, sıcaklığı 500°C-550UC olan amonyak gazı akımında belli bir zaman bırakılırsa, yüzeylerinde çok sert olan nitrür tabakası meydana gelir. Bu tabakanın kalınlığı nitrürasyon zamanı ile çok yavaş artar (örneğin; 10 saatte 0,25 mm., 20 saatte 0,35 mm.).

Nitrürasyon ve sementasyonun farkı nedir?

Bu sertleştirme yönteminde iş parçasına su vermeye lüzum yoktur. Çünkü nitrür tabakası aslında serttir. Bunun için nitrüre edilmiş parçaların içinde semente edilmiş parçaların tersine olarak gerginlikler olmaz.

Laserle Yüzey Sertleştirme

Metal sertleştirme yöntemleri arasında son zamanlarda yaygınlaşmakta olan bir yöntemdir.Aşağıdaki videoda laserle yüzey sertleştirme makinesinin çalışması gösterilmiştir.

Laserle yüzey sertleştirmenin yapılışı (yukarıda)