+90 (232) 877 17 29 info@mert-celik.com.tr
Dijital Katalog Stok Listesi

Isıl İşlem ve Mekanik Özellikler

Mikroyapı — Faz Dönüşümleri — Mühendislik Performansı

ISIL İŞLEM VE MEKANİK ÖZELLİKLER

Isıl İşlem Yöntemleri Görsel

Isıl işlem, çeliğin atomik dizilimini (mikroyapısını) yeniden düzenleme sanatıdır. Kimyasal analiz çeliğin potansiyelini belirler; ancak bu potansiyeli gerçeğe dönüştüren tek şey doğru uygulanan sıcaklık-zaman-soğutma diyagramıdır.

Uygulanan sıcaklık, bekleme süresi ve soğuma hızı; ferrit, perlit, beynit ve martenzit oranlarını belirler. Bu faz dengesi ise doğrudan sertlik, akma dayanımı, çekme dayanımı, uzama, darbe dayanımı ve aşınma direncini etkiler.

💡 Mühendislik Notu: Aynı kalite çelik, farklı ısıl işlem senaryolarında tamamen farklı performans gösterebilir. Bu nedenle ısıl işlem; kalite seçimi kadar kritik bir mühendislik parametresidir.

ISIL İŞLEM TEKNOLOJİLERİ VE FAZ DÖNÜŞÜMLERİ

1. Tavlama

Tavlama işlemleri genel olarak çeliği yumuşatmak, iç gerilmeleri azaltmak, tane yapısını düzenlemek ve işlenebilirliği artırmak amacıyla uygulanır. Ancak her tavlama türü farklı bir mikroyapı hedefler.

• Yumuşatma Tavı

Bu işlemde çelik, kritik dönüşüm sıcaklığının üzerine ısıtılır ve fırın içerisinde yavaş soğutulur. Yavaş soğuma sayesinde ince ve dengeli bir perlit-ferrit yapısı oluşur. Sertlik düşer, süneklik artar ve talaşlı işleme uygun bir yapı elde edilir.

Orta karbonlu çeliklerde (örneğin ıslah çelikleri) işleme öncesi tercih edilir. Bu işlem yapılmazsa takım aşınması artar ve yüzey kalitesi düşebilir.

• Küreselleştirme Tavı

Özellikle yüksek karbonlu çeliklerde uygulanır. Lamelli sementit yapısı küresel forma dönüştürülür. Bu mikroyapı değişimi, işlenebilirliği önemli ölçüde iyileştirir ve takım ömrünü uzatır.

Küreselleştirme yapılmamış yüksek karbonlu çeliklerde talaş kırılması zorlaşır, kesme kuvveti artar ve işleme maliyeti yükselir.

• Normalizasyon

Normalizasyon işleminde çelik kritik sıcaklığın üzerine ısıtılır ve hava ortamında soğutulur. Bu yöntem, tane yapısını inceltir ve mekanik özellikleri daha homojen hale getirir.

Haddelenmiş malzemelerde görülen yönlenmiş yapı dengelenir, darbe dayanımı artar. Normalizasyon yapılmayan malzemelerde iri taneli yapı ve düşük tokluk problemi görülebilir.

• Gerilim Giderme Tavı

Kaynak, yoğun talaşlı işleme veya soğuk şekillendirme sonrası malzeme içerisinde iç gerilmeler oluşur. Gerilim giderme tavı, bu gerilmeleri kontrollü şekilde azaltır.

Bu işlem yapılmazsa servis sırasında eğilme, ölçü değişimi veya çatlama riski ortaya çıkabilir.
Tavlama Türü Hedef Yapı Mühendislik Çıktısı Mert Çelik Teknik Notu
Yumuşatma Tavı İri Perlit + Ferrit Minimum sertlik, maksimum süneklik. Talaşlı imalat öncesi "şarttır". Takım ömrünü %40 artırır.
Küreselleştirme Küresel Sementit En yüksek işlenebilirlik indeksi. Yüksek karbonlu çeliklerde (1.2379, 1.3505) "lamel" yapıyı kırar.
Normalizasyon İnce Taneli Perlit Homojen iç yapı ve tane inceltme. Dövme veya haddeleme sonrası "yönlenmiş" lif yapısını düzeltir.
Gerilim Giderme Değişmez Boyutsal stabilite. 550–650°C'de yapılır. Talaşlı imalat sonrası "çarpılmayı" önler.

2. Su Verme (Sertleştirme)

Su verme işleminde çelik ostenit bölgesine kadar ısıtılır ve ardından su, yağ veya polimer ortamında hızlı soğutulur. Bu ani soğuma sonucunda martenzitik yapı oluşur ve malzeme maksimum sertliğe ulaşır.

Martenzit fazı çok serttir ancak gevrektir. Bu nedenle su verilmiş çelik doğrudan kullanıma uygun değildir. İç gerilmeler yüksektir ve çatlama riski bulunur. Kesit kalınlığı arttıkça sertlik dağılımı farklılık gösterebilir; yüzey sert, iç yapı daha yumuşak kalabilir.

3. Temperleme (Menevişleme)

Temperleme, su verme sonrası oluşan gevrek martenzitik yapıyı dengelemek amacıyla uygulanır. Çelik daha düşük bir sıcaklıkta yeniden ısıtılır ve kontrollü soğutulur.

Bu işlem sertliği bir miktar düşürür ancak tokluğu ve darbe dayanımını önemli ölçüde artırır. Temperleme sıcaklığı yükseldikçe sertlik azalır, süneklik artar.

Islah çeliklerinde istenen mekanik özellik kombinasyonu; doğru su verme ve doğru temperleme parametreleri ile elde edilir.

💡 Mühendislik Notu: Bir nevi martenzitin stresini almak için 150–650°C arasına yeniden ısıtılmasıdır.

MEKANİK ÖZELLİKLER SÖZLÜĞÜ

Akma Dayanımı (Re)

Malzemenin kalıcı şekil değiştirmeye başladığı gerilme değeridir.

Çekme Dayanımı (Rm)

Malzemenin kopmadan önce dayanabildiği maksimum gerilmedir.

Uzama (A%)

Kopma anına kadar gösterilen plastik deformasyon miktarıdır.

Kesit Daralması (Z%)

Kopma sonrası kesit alanındaki daralma oranıdır.

Darbe Dayanımı (Charpy)

Ani yük altında kırılmaya karşı gösterilen dirençtir. Dinamik yüklerde malzemenin enerjiyi yutma kabiliyeti. Joule (J) cinsinden ölçülür.

Sertlik (HB, HRC, HV)

Malzemenin plastik deformasyona karşı direncidir.

Mekanik Grafik Görsel
Bu parametreler birbirinden bağımsız değildir; sertlik arttıkça genellikle uzama ve darbe dayanımı azalır. Doğru ısıl işlem, bu değerler arasında optimum denge kurmayı hedefler.

SERTLİK DÜNYASI

Çeliklerde sertlik farklı yöntemlerle ölçülür. Ölçüm yöntemi seçimi, malzemenin sertlik seviyesine ve kesit kalınlığına göre belirlenir.

Yüksek sertlik, aşınma direnci sağlar; ancak fazla sertlik gevrek kırılma riskini artırır. Bu nedenle mühendislik uygulamalarında yalnızca maksimum sertlik değil, servis şartlarına uygun sertlik seçimi önemlidir.
Brinell

 1. Brinell Sertlik Yöntemi (HBW)

Genellikle döküm parçalar, dövme bloklar ve yumuşak imalat çelikleri için tercih edilir.

  • Yöntem: Sert metal bilyanın belirli bir yükle malzeme yüzeyine bastırılmasıdır.
  • Avantajı: İzin geniş olması sayesinde heterojen yapıdaki ortalama sertliği en iyi yansıtan yöntemdir.
  • Mert Çelik Notu: Isıl işlem görmemiş malzemelerin giriş kalite kontrolünde "altın standart" Brinell'dir.

 2. Rockwell C Sertlik Yöntemi (HRC)

Rockwell C

Dünya genelinde ısıl işlem görmüş (sertleşmiş) çelikler için en yaygın kullanılan yöntemdir.

  • Yöntem: 120° elmas koninin ön yük + ana yükle batırılması; kalıcı izin derinliği ölçülür.
  • Uygulama: Islah edilmiş miller, sementasyon dişlileri ve takım çelikleri.
  • Kritik Sınır: 20 HRC – 70 HRC aralığında hassas sonuç verir.

 3. Rockwell B Sertlik Yöntemi (HRB)

Rockwell B

Daha yumuşak ve orta sertlikteki malzemeler için kullanılır.

  • Yöntem: 1/16 inç çelik bilya, toplam yük 100 kgf.
  • Uygulama: Bakır alaşımları, alüminyumlar ve düşük karbonlu yumuşak çelikler.
  • Karakter: HB ile HRC arasındaki geçiş bölgesindeki malzemeler için idealdir.

 4. Vickers Sertlik Yöntemi (HV)

Vickers

Metalürji laboratuvarlarının "mikroskobik" ölçüm standardıdır.

  • Yöntem: 136° açılı piramit elmas uç; iz mikroskop altında ölçülür.
  • Uygulama: Nitrasyon tabakası, ince saclar ve mikroyapıdaki faz sertlikleri.
  • Mert Çelik Notu: Nitrasyon çeliklerinde yüzey sertliği HV cinsinden ölçülür (örn: 900 HV ≈ 67 HRC).

 5. Shore Sertlik Yöntemi (HS)

Shore

Seyyar ölçümlerde ve çok büyük parçalarda kullanılan bir "geri sıçrama" yöntemidir.

  • Yöntem: Elmas uçlu çekicin belirli yükseklikten serbest bırakılması; geri sıçrama yüksekliği ölçülür.
  • Uygulama: Büyük hadde merdaneleri, dev dişli gövdeleri ve laboratuvara taşınamayan ağır kütleler.
  • Kısıtlama: Yüzey pürüzlülüğünden çok etkilenir; yüzeyin taşlanmış olması gerekir.

🎯 SERTLİK KARŞILAŞTIRMA VE SEÇİM TABLOSU

Yöntem Sembol Uç Tipik Uygulama Mert Çelik Tavsiyesi
Brinell HB Bilya Döküm, Dövme, Ham Miller Büyük kesitli malzemeler için en güvenilir sonuç.
Rockwell C HRC Elmas Koni Islah ve Takım Çelikleri Hızlı ve doğrudan sonuç. (Sektör standardı).
Rockwell B HRB Bilya Sac, Bakır, Yumuşak Çelik İnce ve yumuşak kesitler için ideal.
Vickers HV Piramit Nitrasyon, Mikroyapı Hassas yüzey işlemlerinde tek seçenek.
Shore HS Geri Sıçrama Dev Merdaneler, İş Sahası Laboratuvara gitmeyen büyük parçalar için.
💡 TRİK BİLGİ: SERTLİK ÖLÇERKEN DİKKAT!
  1. Kenar Etkisi: Ölçüm noktanız malzemenin kenarına çok yakınsa sertlik gerçek değerinden daha düşük çıkar. Kenardan en az 3 "iz çapı" kadar içeride ölçüm yapın.
  2. Yüzey Pürüzlülüğü: HRC ve HV ölçümlerinde yüzeydeki "tufal" veya "pas" temizlenmemişse, sertlik yanıltıcı derecede düşük okunur.
  3. Dekarbürizasyon (Karbon Kaybı): Sıcak hadde malzemelerin dış yüzeyinde karbon kaybı olur. Yüzeyi en az 1–2 mm taşlamadan ölçüm yaparsanız, çelik 1.2379 olsa bile yüzeyi "ST37" sertliğinde çıkabilir!

 MAKSİMUM SERTLİK DİZİNİ (Genel Yaklaşım)

  • Düşük karbonlu yapı çelikleri sınırlı sertleşme kabiliyetine sahiptir ve genellikle 20–30 HRC aralığında kalır.
  • Orta karbonlu ıslah çelikleri uygun su verme ile 50–55 HRC seviyelerine ulaşabilir.
  • Yüksek karbonlu rulman çelikleri ve takım çelikleri 60–66 HRC seviyelerine çıkabilir.
Ancak bu değerler; kesit kalınlığı, alaşım elementi içeriği ve soğutma hızına bağlı olarak değişir.

SERTLİK ÇEVRİM TABLOSU

BRINEL VICKERS (HV) ROCKWEL C (HRC) ÇEKME DAYANIMI (N/mm²)
78 80 - 255
80.7 85 - 270
85.5 90 - 285
90.2 95 - 305
95 100 - 320
98.8 105 - 335
105 110 - 350
109 115 - 370
114 120 - 385
119 125 - 400
124 130 - 415
128 135 - 430
133 140 - 450
138 145 - 465
143 150 - 480
147 155 - 495
152 160 - 510
156 165 - 530
162 170 - 545
166 175 - 560
171 180 - 575
176 185 - 595
181 190 - 610
185 195 - 625
190 200 - 640
195 205 - 660
199 210 - 675
204 215 - 690
209 220 - 705
214 225 - 720
219 230 - 740
223 235 - 755
228 240 20.3 770
233 245 21.3 785
238 250 22.2 800
242 255 23.1 820
247 260 24.0 835
252 265 24.8 850
257 270 25.6 865
261 275 26.4 880
266 280 27.1 900
271 285 27.8 915
276 290 28.5 930
280 295 29.2 950
285 300 29.8 965
295 310 31.0 995
304 320 32.2 1030
314 330 33.3 1060
323 340 34.4 1095
333 350 35.5 1125
342 360 36.6 1155
352 370 37.7 1190
361 380 38.8 1220
371 390 39.8 1255
380 400 40.8 1290
390 410 41.8 1320
399 420 42.7 1350
409 430 43.6 1385
418 440 44.5 1420
428 450 45.3 1455
437 460 46.1 1485
447 470 46.9 1520
(456) 480 47.7 1555
(466) 490 48.4 1595
(475) 500 49.1 1630
(485) 510 49.8 1665
(494) 520 50.5 1700
(504) 530 51.1 1740
(513) 540 51.7 1775
(523) 550 52.3 1810
(532) 560 53.0 1845
(542) 570 53.6 1880
(551) 580 54.1 1920
(561) 590 54.7 1955
(570) 600 55.2 1995
(580) 610 55.7 2030
(589) 620 56.3 2070
(599) 630 56.8 2105
(608) 640 57.3 2145
(618) 650 57.8 2180
- 660 58.3 -
- 670 58.8 -
- 680 59.2 -
- 690 59.7 -
- 700 60.1 -
- 720 61.0 -
- 740 61.8 -
- 760 62.5 -
- 780 63.3 -
- 800 64.0 -
- 820 64.7 -
- 840 65.3 -
- 860 66.4 -
- 880 66.4 -
- 900 67.0 -
- 920 67.5 -
- 940 68.0 -