Isıl işlem

Vikipedi, özgür ansiklopedi

Isıl işlem (İng: heat treatment) metallerin mekanik özelliklerini (sertlik, mukavemet etc.) geliştirmek amaçlı uygulanan işlemlerin genel adıdır. Metalurjik bir işlem türüdür.

Genel anlamda, metalleri belirli bir sıcaklıkta tavlayarak yapılarını istenilen faza getirmek suretiyle yapılır. Daha sonra metal ani olarak soğutulur, ve bu sayede garnüller (grain) oda sıcaklığında termodinamik açıdan denge fazı (phase) olmayan bir faza hapsolmuş olur. bu faz genellikle malzemenin daha üstün mekanik özellikler gösterdiği bir fazdır.

Isıl işlemin teorisi pek bilinmese de sanayi devrinden çok önceleri pratiği biliniyor ve uygulanıyordu. Örnek vermek gerekirse, demircilerin kılıçları sağlamlaştırmak için dövdükten sonra suya batırarak ani soğutması basit bir ısıl işlemdir. Benzer uygulamalar keskinliğin, sertliğin, aşınmaya karşı direncin gerektiği diğer bazı metal eşyalarda da olmuştur.

Karbonizasyon adı verilen bir teknik ise sanayi devriminden sonra bulunmuş ve günümüzde sıkça kullanılmaktadır. metallerin yüzey özelliklerini artırmakta kullanılan bir ısıl işlem tekniğidir. bu teknikte metal karbon açısından zengin bir ortamda, karbon elementlerinin metalin yüzeyinden difüzyon yardımıyla geçebileceği bir sıcaklıkta tutulur (bekletilir). İşlem süresi istenilen efektif sertlik derinliğine göre değişir. Difüzyon işleminin doğası gereği yüzeyden derine doğru karbon konsantrasyonu parabolik olarak azalır. (Efektif sertlik derinliği arzu edilen minimum sertlik değerinin sağlandığı yüzey derinliğidir.)

Karbon açısından zengin bir ısıtma ortamı sağlamak için atmosfer kontrollü fırınlarda ortama karbon zengini gazlar verilir, daha eski bir teknoloji ise metali karbon içeren ergimiş haldeki sanayi tuzlarının içinde sertleştirmektir.

Malzemenin sertleşmesi ile sertliği (hardness) artar, dolayısıyla aşınma dayanımı artar, ama aynı zamanda daha kırılgan (brittle) olur ve dayanıklılığı (toughness) azalır. Yani ısıl işlem çeşitli mekanik özellikleri iyileştirirken bir kısmını da kötüleştirir. Bu anlamda kullanım alanı için optimum noktayı bulmak esastır. Isıl işlem sırasında sıcaklık, zaman ve atmosferin eş zamanlı kontrolü ile optimizasyon sağlanır.