Difüzyon (Homojenleştirme) Tavlaması Homojenleştirme tavlaması

1
Difüzyon (Homojenleştirme) Tavlaması
Homojenleştirme tavlaması, genellikle alaşımlı çelik ingotlara ve büyük döküm parçalara kristal
tanelerin içindeki kimyasal bileşim farklarını “difüzyon (yayınma)” yoluyla gidermek için uygulanır.
Çünkü döküm işlemi sonrası katılaşan bir çeliğin içyapısında alaşım elementlerinin dağılımı her
yerde aynı değildir.
Çeliklerde ve dökme demirlerde özellikle kalın kesitli veya karmaşık şekilli parçalarda katılaşma
sırasında karbon ve alaşım elementlerinin parçanın her yerine yayınması aynı oranda gerçekleşmez.
Bu durum, çeliğin sertlik ve mukavemet özellikleri yönünden farklılık gösteren alanlarının
doğmasına neden olur.
Homojenleştirme, çoğunlukla sıcak haddeleme veya dövmeden önce çeliğe uygulanan ilk işlem
adımıdır; sıcak şekillendirme de bu sıcaklık aralığında gerçekleştirilir.
Homojenleştirme, ingot katılaşması sırasında meydana gelen segregasyon veya kimyasal
konsantrasyon gradyentinin difüzyon kontrolü ile hızlı bir şekilde azaltılması için ostenit faz
alanındaki yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilir.
Ayrıca karbürler gibi ikinci fazlar da mümkün olduğunca tam olarak çözünürler.
Sonuçta ostenitin üniformluğu veya homojenliği sadece sıcak şekillendirme kabiliyetini artırmaz,
fakat takip eden tavlama ve sertleştirme işlemlerine çeliğin tepkisinde de bir homojenlik sağlar.
Homojenleştirme tavlaması, çeliğin difüzyon hızının yüksek olduğu 1100-1200C sıcaklık
aralığında uzun süre tavlanması suretiyle gerçekleştirilir.
Çelik tutma sıcaklığına izin verilen en yüksek ısıtma hızıyla çıkarılır.
Yüksek sıcaklıkta yüzeyde “kav” oluşumu çok yoğun olduğundan çelik yüzeyinde önemli ölçüde
malzeme kaybı olur. Bu nedenle tutma süresi, gereğinden fazla olmamalıdır.
Örneğin; az alaşımlı Cr, Ni, Mo’li çeliklerde 14 ton ağırlığındaki şarj için tutma süresi 12 saattir.
Çelik, tutma süresinin sona ermesinden sonra, 6-8 saat kadar 800-850C’ye kadar fırın
içerisinde, daha sonra da havada soğutulur.
Yani soğutma işlemi yavaş olarak yapılmaktadır.
İri taneli yapısı nedeniyle döküm parçalar, difüzyon tavından sonra tane yapısını küçültmek
amacıyla tam tavlama işlemine tabi tutulmalıdır.
Kaba (İri) Tane Tavlaması

Kaba tane tavı ile, %0,2’den az C içeren çeliklerde kaba tane ve kaba lamelli perlit elde ederek
talaş kaldırmayı kolaylaştırmayı amaçlanmaktadır.
2

Çeliği A3’ün 150-200C üzerindeki sıcaklıklarda (950-1100°C) tutmak, A1 sıcaklığında perlit
dönüşümü tamamlanıncaya kadar fırında soğutmak (3-5 saat) suretiyle gerçekleştirilir.

İşlem sıcaklığının yüksekliği nedeniyle maliyeti yüksek olan bu ısıl işlem malzemenin tokluğunu
da düşürdüğü için seyrek uygulanmaktadır.
Gerilim Giderme Tavlaması

Üniform olmayan döküm, kaynak, sertleştirme gibi ısıtma-soğutma işlemleri; eğme, soğuk
şekillendirme gibi üniform olmayan şekil verme; frezeleme, planyalama, tornalama gibi talaşlı
işlemlerin yanı sıra, dönüşüm olayları sırasında parça içinde oluşan gerilmelerin giderilmesi amacıyla
uygulanır.

Oluşan iç gerilmeler parçada, elastik şekil değiştirmeye neden olurlar.

İç gerilmeleri gidermek, bunları plastik şekil değişimine dönüştürmekle olur ki, bunun için,
sıcaklığın artışı ile akma dayanımının düşmesinden yararlanılır.

Dayanım özelliklerinde önemli değişikliklere yol açmamak için tavlama sıcaklığı, A1 alt kritik
sıcaklığından düşük tutulmalıdır.

Bu nedenle bu işleme bazen “dönüşüm sıcaklığı altı tavı” veya “kritik sıcaklı altı tavı” da denilir.

Bu sıcaklık, kimyasal bileşime göre, alaşımsız ve az alaşımlı çeliklerde 500-680°C arasındadır.

Tav süresi ise 0,5-1 saat arasındadır.

İşlemin başarılı sonuç verebilmesi için, soğuma işleminin yavaş yapılması gerekir.

Aksi takdirde soğuma farkı nedeniyle, malzeme içinde tekrar iç gerilmeler oluşabilir.
Yeniden Kristalleştirme Tavlaması (Rekristalizasyon Tavlaması)

Soğuk şekil verme sonucunda pekleşen malzemenin özelliklerini (örneğin yüksek dayanım, düşük
süneklik ve tokluk gibi) başlangıç durumuna getirmek amacıyla yapılır.

Plastik şekil değiştirme sonucu kristal ve tane yapısı bozulmuş, iç gerilmeler oluşmuş bir metal
malzemede, yeni tanelerin oluşmasını ve bu arada gerilme giderilmesini de sağlayan ısıl işlemdir.

Tavlama, 600-700°C sıcaklıkta, yaklaşık 1 saatlik sürede gerçekleşir.

Bu tavlamanın uygulanabilmesi için malzemenin en az %10 oranında soğuk şekillendirilmiş
olması gerekir.

Böylece metalik malzemenin, katı halde bozulmadan yeniden kristalleşmesi sağlanır ve soğuk
şekillendirme sonucunda oluşan pekleşmenin sertleşme etkisi giderilerek, malzemeye daha sonraki
soğuk şekillendirme işlemleri için gerekli olan süneklik kazandırılır.
3
 Soğuk şekil verdikten sonra içyapı
Tavlamadan sonraki içyapı
- Dislokasyon yoğunluğu yüksek

- Dislokasyon yoğunluğu azalmış
- Yapıda homojenlik yok

- Yapıda homojenlik var
- Taneler uzamış

- Taneler küçük ve eş eksenli
- İç gerilme yüksek

- İç gerilme azalmış

Tav sonucu oluşan tane boyutu, malzemeye uygulanan soğuk şekil değiştirme oranına bağlıdır.

Soğuk şekil değiştirme oranı fazla ise ince taneli, az ise iri taneli içyapı oluşur.

Tane büyüklüğünü, tav sıcaklığını da etkiler; rekristalizasyon sıcaklığı yüksek tutulursa kaba
taneler oluşur.

Rekristalizasyon tav süresi, tavlama sıcaklığı ve şekil değiştirme oranına uygun olarak seçilir.

Yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerinde yapılan şekillendirme işlemleri sıcak şekil verme,
altında yapılan işlemler soğuk şekil verme olarak adlandırılır.

Tavlama sonucunda, malzemenin dislokasyon yoğunluğu azaldığından, malzeme başlangıç
sünekliğine kavuşur.

Yüksek alaşımlı çelikler gibi dönüşüm göstermeyen çeliklerde tane boyutu küçültme işlemi
rekristalizasyon tavlaması ile yapılır.
4
5
Sertleşebilirlik



Sertleşebilirlik Fe-C alaşımının martenzit oluşumuyla sertleşme kabiliyetidir.
Sertleşebilirlik sertlik değildir.
Azalan martenzit içeriğinden dolayı yüzeyden itibaren mesafeyle sertlikteki azalmanın bir
ölçüsüdür.

Yüksek sertleşebilirlik, numune hacmi boyunca alaşımın yüksek oranda martenzit üretebilme
kabiliyeti anlamına gelir.


Sertleşebilirlik Jominy Deneyi ile (TS 1381) ölçülür.





Ostenit sıcaklığında 20-30 dakika ısıtılır.
Deney numunesi
25 mm × 100 mm
En fazla 5 saniye içinde deney cihazına yerleştirilir.
Alt yüzeyine en az 10 dakika su püskürtülür.
Uzunluk ekseni doğrultusunda karşılıklı iki yüzeyi 0,4 mm derinlikte taşlanır.
Soğutulmuş uçtan itibaren 1,5-3-5-7-9-11-13-15-20-25-30-35-40-45-50 mm uzaklıklarda
Rockwell C sertlik ölçümleri yapılır.



50 HRc ve üzerinde sertliğin elde edildiği derinliğe sertleşme derinliği denir.
Sertleşme derinliği ne kadar büyükse, çeliğin sertleşebilirliği o kadar iyidir.
Sertleşme derinliği bileşime, maksimum yüzey sertliği ise karbon içeriğine bağlıdır.