Isıl işlem nedir? Isıl işlem kademeleri nelerdir?

Isıl işlem, malzemeyi belirli bir sıcaklığa ısıtıp, bu sıcaklıkta belirli bir süre tutulduktan sonra kontrollü olarak soğutma işlemidir.Malzemeyi oluşturan atomlar, yüksek sıcaklıkla beraber hareketlilik kazanırlar.Bu hareketlilik sonucunda yeni konumlarına geçerler.

Isıl işlemde amaç, atom hareketlerini kontrol altına alarak, malzemeye istenen özellikleri kazandıran mikroyapıyı oluşturmaktır.

Isıl İşlem Kademeleri

Malzemelerin özelliklerini geliştirmek amacıyla yapılan ısıl işlemlerin hemen hepsinde, ısıtma, tutma ve soğutma olmak üzere 3 temel kademe vardır.

Isıl işlemin ilk kademesinde, malzeme tutma sıcaklığına kadar ısıtılır. Tutma sıcaklığı; malzemenin cinsine, yapılan ısıl işlem çeşidine, malzeme içerisindeki alaşım elementlerine ve malzeme boyutları gibi birçok faktöre bağlıdır.

Isıtma hızı ise; malzemenin bileşimi, ısıl genleşme katsayısı gibi özelliklere bağlı olarak değişir.

Malzeme, tutma sıcaklığı ile aynı sıcaklığa sahip fırınlara konması halinde ısıtma hızı yüksek olur.Bu yöntem düzgün şekilli küçük parçalar için uygun olmasına rağmen kalın ve karmaşık şekilli parçalarda çatlamalara neden olabilir. Bu durumda kalın ve karmaşık şekilli parçalar, kademeli olarak ısıtılıp ısıtma hızı düşürülmelidir.

Tutma kademesinde önceden belirlenen sıcaklığa ısıtılmış olan malzeme, sabit sıcaklıkta ve belirlenen sürede atom yayınımına bağlı olarak bir takım mikroyapı değişimleri (faz dönüşümleri, değişen tane boyutları) oluncaya kadar bekletilir.Tutma süresi ve/veya sıcaklığının gerekenden daha düşük olması mikroyapısal dönüşümlerin tamamlanmamasına, gereğinden uzun olması ise tane büyümesine neden olmaktadır. Ayrıca uzun tutma süresi enerji ve zaman kaybının yanında oksitlenme ve/veya bileşim farklılaşmasına (örneğin çeliklerde dekarbürizasyon) da sebep olabilir.Bu nedenle tutma kademesinde, malzeme en uygun sıcaklıkta en uygun sürede bekletilmelidir.

Isıl işlemin son kademesi olan soğuma kademesinde, tutma sıcaklığında bekletilen malzeme, istenen mikroyapıyı oluşturmak amacıyla uygun hızda soğutulur.Soğuma genellikle su, yağ veya hava ortamında yapılır.Tutma sıcaklığındaki malzemenin suya daldırılması, yağda ve havada soğutmaya nazaran daha yüksek soğuma hızı sağlar.Özellikle farklı kalınlıktaki karmaşık şekilli parçalar, bileşimlerine de bağlı olarak, soğuma kademesinde çarpılma ve çatlama tehlikesiyle karşı karşıyadırlar.Soğuma hızını düşürerek bu tür problemlerin önüne geçmek mümkündür. Ancak soğuma hızının çok düşük olması halinde soğutma kademesinde malzemeye istenen mikroyapı kazandırılamayabilir.