Isıl işlemin amacı, çelik boruların ve hassas çelik boruların mekanik özelliklerini iyileştirmek, kalıntı gerilimleri ortadan kaldırmak ve çelik metallerin işlenebilirliğini iyileştirmektir. Belirli amaçlara bağlı olarak, ısıl işlem süreçleri genel olarak iki kategoriye ayrılabilir: hazırlık ısıl işlemi ve son ısıl işlem.
Hazırlık Isıl İşlemi
Hazırlayıcı ısıl işlemin amacı işlenebilirliği iyileştirmek, iç gerilimleri ortadan kaldırmak ve son ısıl işlem için uygun bir metalurjik yapı hazırlamaktır. İlgili işlemler arasında tavlama, normalleştirme, yaşlandırma ve söndürme ve temperleme yer alır.
(1) Tavlama ve Normalleştirme
Tavlama ve normalleştirme, sıcak işlenmiş boşluklara uygulanır. Karbon içeriği %0.5'ten fazla olan karbon çelikleri ve alaşımlı çelikler, sertliklerini azaltmak ve kesmeyi kolaylaştırmak için sıklıkla tavlanır. Tersine, karbon içeriği %0.5'in altında olanlar, kesme sırasında aletin sıkışmasına yol açabilecek aşırı yumuşaklığı önlemek için normalleştirmeye tabi tutulur. Tavlama ve normalleştirme ayrıca tane yapılarını iyileştirir, mikro yapıları homojenleştirir ve malzemeyi sonraki ısıl işlemlere hazırlar. Bu işlemler genellikle boşluk imalatından sonra ve kaba işleme öncesinde gerçekleştirilir.
(2) Yaşlanma Tedavisi
Yaşlandırma işlemi, esas olarak, boş parça imalatı ve işleme sırasında oluşan iç gerilimleri ortadan kaldırmak için kullanılır. Genel hassasiyet gerektiren parçalar için, aşırı taşımayı önlemek için son işlemden önce tek bir yaşlandırma işlemi yeterlidir. Ancak, daha yüksek hassasiyet gereksinimleri olan parçalar için (örneğin, bir koordinat delme makinesinin kutusu), iki veya daha fazla yaşlandırma işlemi gerekebilir. Basit parçalar genellikle yaşlandırma işlemi gerektirmez.
Dökümlerin yanı sıra, düşük sertliğe sahip hassas parçalar (örneğin, hassas kurşun vidalar) genellikle iç gerilimleri ortadan kaldırmak ve işleme doğruluğunu sabitlemek için kaba ve yarı son işleme arasında birden fazla yaşlandırma işlemine tabi tutulur. Bazı eksenel parçalar da düzeltmeden sonra yaşlandırma işlemi gerektirir.
(3) Söndürme ve Tavlama
Söndürme ve temperleme, söndürmeyi yüksek sıcaklıkta temperleme takip eder. Bu işlem, malzemeyi daha sonraki yüzey söndürme ve nitrürleme sırasında azaltılmış deformasyona hazırlayan, düzgün ve ince taneli temperlenmiş bir sorbit yapısı üretir. Bu nedenle, söndürme ve temperleme aynı zamanda hazırlık ısıl işlemi olarak da kullanılabilir.
Mükemmel kapsamlı mekanik özellikleri nedeniyle, su verme ve temperleme, sertlik ve aşınma direnci açısından orta düzeyde gereksinim duyulan parçalar için son ısıl işlem olarak da kullanılabilir.
Son Isıl İşlem
Son ısıl işlemin amacı sertlik, aşınma direnci, mukavemet gibi mekanik özellikleri iyileştirmektir.
(1) Söndürme
Söndürme, yüzey söndürme veya söndürme yoluyla olabilir. Yüzey söndürme, minimum deformasyon, oksidasyon ve dekarbürizasyon nedeniyle yaygın olarak kullanılır. Yüksek dış mukavemet, iyi aşınma direnci sunar ve iyi iç tokluk ve darbe direncini korur. Yüzey söndürmeli parçaların mekanik özelliklerini geliştirmek için, söndürme ve temperleme veya normalleştirme gibi hazırlık ısıl işlemleri genellikle önceden gerçekleştirilir. Tipik işlem akışı şöyledir: kesme → dövme → normalleştirme (veya tavlama) → kaba işleme → söndürme ve temperleme → yarı son işleme → yüzey söndürme → son işleme.
(2) Karbürleme ve Söndürme
Karbürleme ve söndürme, düşük karbonlu ve düşük alaşımlı çelikler için uygundur. Bu işlem, parçanın yüzeyindeki karbon içeriğini artırarak söndürmeden sonra yüksek yüzey sertliği elde ederken, çekirdek orta düzeyde mukavemet, yüksek tokluk ve plastikliği korur. Karbürleme, tam veya kısmi olabilir ve ikincisi, karbürlenmemiş alanlar için anti-karbürleme önlemleri (örneğin, bakır kaplama veya anti-karbürleme kaplamaları) gerektirir. Önemli deformasyon ve tipik olarak 0.5 ile 2 mm arasında bir karbürleme derinliği nedeniyle, karbürleme işlemi genellikle yarı-bitiş ve bitiş işleme arasında planlanır.
Tipik proses akışı şu şekildedir: kesme → dövme → normalleştirme → kaba ve yarı mamul işleme → karbürleme ve söndürme → son işleme.
Kısmen karbürlenmiş bir parçanın karbürlenmemiş kısmı, fazla karbürlenmiş tabakaların çıkarılmasına izin verecek şekilde genişletildiğinde, bu çıkarma adımı karbürlemeden sonra ancak söndürmeden önce gerçekleştirilmelidir.
(3) Nitrürleme
Nitrürleme, nitrojen atomlarının metal yüzeye sızmasını ve nitrojen bileşikleri tabakası oluşturmasını içerir. Nitrürlenmiş tabaka, parçanın yüzey sertliğini, aşınma direncini, yorulma mukavemetini ve korozyon direncini artırır. Nitrürleme, düşük sıcaklıklarda minimum deformasyonla çalıştığı ve ince bir tabaka (genellikle 0.6-0.7mm'den fazla değil) ürettiği için, nitrürleme işlemi mümkün olduğunca geç planlanmalıdır. Nitrürleme sırasında deformasyonu en aza indirmek için, genellikle kesme işleminden sonra gerilim giderici yüksek sıcaklıkta tavlama yapılır.
