Söndürmenin tanımı ve amacı
Çelik, kritik Ac3 (hipoetektoid çelik) veya Ac1 (hiperetektoid çelik) noktasının üzerindeki bir sıcaklığa ısıtılır, tamamen veya kısmen östenitlenmesi için bir süre bekletilir ve ardından kritik söndürme hızından daha yüksek bir hızda soğutulur. Aşırı soğutulmuş östeniti martenzit veya alt bainite dönüştüren ısıl işlem sürecine söndürme denir.
Söndürmenin amacı, aşırı soğutulmuş osteniti martensit veya bainite dönüştürerek martensit veya alt bainit yapısı elde etmektir. Bu yapı, çeliğin mukavemetini, sertliğini ve direncini önemli ölçüde artırmak için farklı sıcaklıklarda temperlemeyle birleştirilir. Aşınabilirlik, yorulma dayanımı ve tokluk gibi özellikler, çeşitli mekanik parça ve aletlerin farklı kullanım gereksinimlerini karşılar. Söndürme ayrıca, ferromanyetizma ve korozyon direnci gibi belirli özel çeliklerin özel fiziksel ve kimyasal özelliklerini karşılamak için de kullanılabilir.
Çelik parçalar, fiziksel durum değişiklikleri olan bir söndürme ortamında soğutulduğunda, soğutma işlemi genellikle şu üç aşamaya ayrılır: buhar filmi aşaması, kaynama aşaması ve konveksiyon aşaması.
Çeliğin sertleştirilebilirliği
Sertleşebilirlik ve sertleşebilirlik, çeliğin su verme kabiliyetini belirleyen iki performans göstergesidir. Ayrıca, malzeme seçimi ve kullanımı için de önemli bir temel oluştururlar.
1. Sertleştirilebilirlik ve sertleştirilebilirlik kavramları
Sertleşebilirlik, çeliğin ideal koşullar altında su verilip sertleştirildiğinde ulaşabileceği en yüksek sertliğe ulaşma kabiliyetidir. Çeliğin sertleşebilirliğini belirleyen ana faktör, çeliğin karbon içeriğidir. Daha doğrusu, su verme ve ısıtma sırasında ostenitte çözünen karbon içeriğidir. Karbon içeriği ne kadar yüksekse, çeliğin sertleşebilirliği de o kadar yüksektir. Çelikteki alaşım elementlerinin sertleşebilirlik üzerinde çok az etkisi vardır, ancak çeliğin sertleşebilirliği üzerinde önemli bir etkiye sahiptirler.
Sertleşebilirlik, çeliğin belirli koşullar altında sertleşme derinliğini ve sertlik dağılımını belirleyen özellikleri ifade eder. Yani, çeliğe su verildiğinde sertleşmiş tabakanın derinliğine ulaşma yeteneğidir. Çeliğin doğasında bulunan bir özelliktir. Sertleşebilirlik, aslında çeliğe su verildiğinde ostenitin martenzite dönüşme kolaylığını yansıtır. Esas olarak çeliğin aşırı soğutulmuş ostenitinin kararlılığı veya çeliğin kritik su verme soğuma hızı ile ilişkilidir.
Ayrıca, çeliğin sertleşebilirliğinin, belirli su verme koşulları altında çelik parçaların etkin sertleşme derinliğinden ayırt edilmesi gerektiği belirtilmelidir. Çeliğin sertleşebilirliği çeliğin kendi doğasında olan bir özelliktir. Sadece kendi iç faktörlerine bağlıdır ve dış faktörlerle hiçbir ilgisi yoktur. Çeliğin etkin sertleşebilirlik derinliği sadece çeliğin sertleşebilirliğine değil, aynı zamanda kullanılan malzemeye de bağlıdır. Soğutma ortamı ve iş parçası boyutu gibi dış faktörlerle ilişkilidir. Örneğin, aynı östenitleme koşulları altında, aynı çeliğin sertleşebilirliği aynıdır, ancak suda su vermenin etkin sertleşme derinliği yağda su vermenin etkin sertleşme derinliğinden daha büyüktür ve küçük parçalar yağda su vermenin etkin sertleşme derinliğinden daha küçüktür. Büyük parçaların etkin sertleşme derinliği büyüktür. Bu, suda su vermenin yağda su vermenin etkin sertleşmesinden daha yüksek olduğu anlamına gelmez. Küçük parçaların büyük parçalardan daha yüksek sertleşmeye sahip olduğu da söylenemez. Çeliğin sertleşebilirliğini değerlendirmek için iş parçasının şekli, boyutu, soğutma ortamı vb. gibi dış faktörlerin etkisinin ortadan kaldırılması gerektiği görülmektedir.
Ayrıca sertleştirilebilirlik ve sertleştirilebilirlik farklı kavramlar olduğundan, su verme sonrası yüksek sertliğe sahip çelik mutlaka yüksek sertleştirilebilirliğe sahip değildir; sertliği düşük olan çelik de yüksek sertleştirilebilirliğe sahip olabilir.
2. Sertleşebilirliği etkileyen faktörler
Çeliğin sertleşebilirliği, ostenitin kararlılığına bağlıdır. Aşırı soğutulmuş ostenitin kararlılığını artırabilecek, C eğrisini sağa kaydırabilecek ve böylece kritik soğuma hızını düşürebilecek herhangi bir faktör, yüksek sıcaklıktaki çeliğin sertleşebilirliğini artırabilir. Ostenitin kararlılığı, esas olarak çeliğin kimyasal bileşimine, tane boyutuna ve bileşim homojenliğine bağlıdır; bunlar da çeliğin kimyasal bileşimi ve ısıtma koşullarıyla ilişkilidir.
3.Sertleşebilirliğin ölçüm yöntemi
Çeliğin sertleşebilirliğini ölçmek için birçok yöntem vardır, en yaygın kullanılanlar kritik çap ölçme yöntemi ve uç sertleşebilirlik test yöntemidir.
(1)Kritik çap ölçüm yöntemi
Çelik belirli bir ortamda söndürüldükten sonra, çekirdek tamamen martenzit veya %50 martenzit yapıya ulaştığında ulaşılacak maksimum çapa kritik çap denir ve Dc ile gösterilir. Kritik çap ölçüm yöntemi, farklı çaplara sahip bir dizi yuvarlak çubuk yapmak ve söndürme işleminden sonra, her numune kesitinde çap boyunca dağılmış sertlik U eğrisini ölçmek ve merkezinde yarı martenzit yapıya sahip çubuğu bulmaktır. Yuvarlak çubuğun çapı kritik çaptır. Kritik çap ne kadar büyükse, çeliğin sertleşebilirliği o kadar yüksek olur.
(2) Son söndürme test yöntemi
Uçtan söndürme test yöntemi, standart boyutlarda uçtan söndürme uygulanmış bir numune (Ф25mm × 100mm) kullanır. Östenitleme işleminden sonra, numunenin bir ucuna özel bir ekipmanla su püskürtülerek soğutulur. Soğuduktan sonra, sertlik eksen yönünde - suyla soğutulan uçtan - ölçülür. Mesafe ilişkisi eğrisi için test yöntemi. Uçtan sertleştirme test yöntemi, çeliğin sertleşebilirliğini belirleme yöntemlerinden biridir. Avantajları, basit kullanımı ve geniş uygulama yelpazesidir.
4.Gerilme, deformasyon ve çatlamaların giderilmesi
(1) Söndürme sırasında iş parçasının iç gerilimi
İş parçası söndürme ortamında hızla soğutulduğunda, iş parçası belirli bir boyuta sahip olduğundan ve ısıl iletkenlik katsayısı da belirli bir değerde olduğundan, soğutma işlemi sırasında iş parçasının iç kesiti boyunca belirli bir sıcaklık gradyanı oluşacaktır. Yüzey sıcaklığı düşük, çekirdek sıcaklığı yüksek ve yüzey ve çekirdek sıcaklıkları yüksektir. Sıcaklık farkı vardır. İş parçasının soğutulması sırasında iki fiziksel olay da meydana gelir: biri ısıl genleşmedir, sıcaklık düştükçe iş parçasının hat uzunluğu kısalır; diğeri ise sıcaklık martensit dönüşüm noktasına düştüğünde ostenitin martensite dönüşümüdür. Bu da özgül hacmi artıracaktır. Soğutma işlemi sırasındaki sıcaklık farkından dolayı, iş parçasının enine kesiti boyunca farklı bölgelerde ısıl genleşme miktarı farklı olacak ve iş parçasının farklı bölgelerinde iç gerilim oluşacaktır. İş parçası içinde sıcaklık farklarının varlığı nedeniyle, sıcaklığın martensitin oluştuğu noktadan daha hızlı düştüğü bölgeler de olabilir. Dönüşüm sırasında hacim genişler ve yüksek sıcaklığa sahip kısımlar hala noktadan daha yüksekte ve ostenit haldedir. Bu farklı kısımlar, özgül hacim değişimlerindeki farklılıklar nedeniyle iç gerilim de oluşturur. Bu nedenle, söndürme ve soğutma işlemi sırasında iki tür iç gerilim oluşabilir: biri termal gerilim; diğeri ise doku gerilimidir.
İç gerilme, var olma süresi özelliklerine göre anlık gerilme ve kalıntı gerilme olarak ikiye ayrılır. İş parçasının soğutma işlemi sırasında belirli bir anda oluşturduğu iç gerilmeye anlık gerilme; iş parçası soğutulduktan sonra iş parçasının içinde kalan gerilmeye ise kalıntı gerilme denir.
Isıl stres, iş parçasının ısıtılması (veya soğutulması) sırasında farklı bölgelerindeki sıcaklık farkları nedeniyle oluşan tutarsız ısıl genleşme (veya soğuk büzülme) sonucu oluşan stresi ifade eder.
Şimdi, soğuma süreci boyunca iç gerilmelerin oluşumunu ve değişim kurallarını göstermek için bir katı silindir örneği alalım. Burada sadece eksenel gerilme tartışılacaktır. Soğumanın başlangıcında, yüzey hızla soğuduğu için sıcaklık düşüktür ve çok fazla büzülür, çekirdek soğutulduğunda ise sıcaklık yüksektir ve büzülme azdır. Sonuç olarak, yüzey ve iç kısım karşılıklı olarak kısıtlanır ve çekirdek basınç altındayken yüzeyde çekme gerilmesi oluşur. gerilme. Soğuma ilerledikçe, iç ve dış kısım arasındaki sıcaklık farkı artar ve buna bağlı olarak iç gerilme de artar. Bu sıcaklıkta gerilme akma dayanımını aşacak şekilde arttığında plastik deformasyon meydana gelir. Kalbin kalınlığı yüzeyden daha fazla olduğundan, kalp her zaman önce eksenel olarak büzülür. Plastik deformasyon sonucunda iç gerilme artık artmaz. Belirli bir süre soğuduktan sonra, yüzey sıcaklığındaki düşüş giderek yavaşlayacak ve büzülmesi de giderek azalacaktır. Bu sırada çekirdek hala büzülmektedir, bu nedenle yüzeydeki çekme gerilimi ve çekirdekteki basınç gerilimi tamamen ortadan kalkana kadar kademeli olarak azalacaktır. Ancak soğuma devam ettikçe yüzey nemi giderek azalacak ve büzülme miktarı giderek azalacak, hatta büzülme duracaktır. Çekirdekteki sıcaklık hala yüksek olduğundan büzülmeye devam edecek ve sonunda iş parçasının yüzeyinde basınç gerilimi oluşurken, çekirdekte çekme gerilimi oluşacaktır. Ancak sıcaklık düşük olduğundan plastik deformasyonun oluşması kolay olmadığından, bu gerilim soğuma ilerledikçe artacaktır. Artmaya devam edecek ve sonunda iş parçasının içinde kalıntı gerilim olarak kalacaktır.
Soğutma işlemi sırasında oluşan termal gerilmenin başlangıçta yüzey tabakasının gerilmesine ve çekirdeğin sıkışmasına neden olduğu, geriye kalan kalıntı gerilmenin ise yüzey tabakasının sıkışmasına ve çekirdeğin gerilmesine neden olduğu görülmektedir.
Özetle, söndürme soğutması sırasında oluşan termal gerilim, soğutma işlemi sırasında oluşan kesit sıcaklık farkından kaynaklanır. Soğuma hızı ve kesit sıcaklık farkı ne kadar yüksekse, oluşan termal gerilim de o kadar yüksek olur. Aynı soğutma ortamı koşulları altında, iş parçasının ısıtma sıcaklığı ne kadar yüksekse, boyutu ne kadar büyükse, çeliğin termal iletkenliği o kadar küçükse, iş parçası içindeki sıcaklık farkı ve termal gerilim de o kadar büyük olur. İş parçası yüksek sıcaklıkta eşit olmayan bir şekilde soğutulursa, çarpılır ve deforme olur. İş parçasının soğutma işlemi sırasında oluşan anlık çekme gerilimi, malzemenin çekme dayanımından büyükse, söndürme çatlakları meydana gelir.
Faz dönüşüm gerilimi, ısıl işlem süreci sırasında iş parçasının çeşitli kısımlarında faz dönüşümünün farklı zamanlamasından kaynaklanan gerilime, doku gerilimi olarak da bilinir.
Söndürme ve hızlı soğutma sırasında, yüzey tabakası Ms noktasına soğutulduğunda martensitik dönüşüm meydana gelir ve hacim genleşmesine neden olur. Ancak, henüz dönüşüm geçirmemiş çekirdeğin tıkanması nedeniyle yüzey tabakası basınç gerilimi, çekirdek ise çekme gerilimi oluşturur. Gerilim yeterince büyük olduğunda deformasyona neden olur. Çekirdek Ms noktasına soğutulduğunda da martensitik dönüşüme uğrayacak ve hacimce genleşecektir. Ancak, düşük plastisiteli ve yüksek mukavemetli dönüştürülmüş yüzey tabakasının kısıtlamaları nedeniyle, son kalıntı gerilimi yüzey gerilimi şeklinde olacak ve çekirdek basınç altında kalacaktır. Faz dönüşüm geriliminin değişiminin ve son halinin termal gerilime tam tersi olduğu görülebilir. Ayrıca, faz değişim gerilimi düşük plastisiteli düşük sıcaklıklarda meydana geldiğinden, bu anda deformasyon zordur, bu nedenle faz değişim geriliminin iş parçasında çatlamaya neden olma olasılığı daha yüksektir.
Faz dönüşüm geriliminin boyutunu etkileyen birçok faktör vardır. Martenzit dönüşüm sıcaklık aralığında çeliğin soğuma hızı ne kadar hızlıysa, çelik parçasının boyutu ne kadar büyükse, çeliğin ısıl iletkenliği o kadar kötü, martenzitin özgül hacmi ne kadar büyükse, faz dönüşüm gerilimi o kadar büyük olur. Ne kadar büyük olursa. Ayrıca, faz dönüşüm gerilimi çeliğin bileşimi ve çeliğin sertleştirilebilirliği ile de ilgilidir. Örneğin, yüksek karbonlu yüksek alaşımlı çelik, yüksek karbon içeriği nedeniyle martenzitin özgül hacmini artırır, bu da çeliğin faz dönüşüm gerilimini artırmalıdır. Ancak, karbon içeriği arttıkça Ms noktası azalır ve su verme sonrasında büyük miktarda tutulan ostenit kalır. Hacim genleşmesi azalır ve kalıntı gerilimi düşüktür.
(2) Söndürme sırasında iş parçasının deformasyonu
Söndürme sırasında iş parçasında iki ana deformasyon türü meydana gelir: birincisi, iş parçasının geometrik şeklindeki değişimdir ve bu, genellikle söndürme geriliminin neden olduğu, eğilme deformasyonu olarak adlandırılan boyut ve şekil değişiklikleri olarak kendini gösterir; diğeri ise hacim deformasyonudur. Bu, faz değişimi sırasında özgül hacimdeki değişimden kaynaklanan, iş parçasının hacminin orantılı genişlemesi veya daralması olarak kendini gösterir.
Çarpık deformasyon, şekil deformasyonu ve burulma deformasyonunu da içerir. Burulma deformasyonu, esas olarak iş parçasının ısıtma sırasında fırına yanlış yerleştirilmesinden, söndürmeden önce deformasyon düzeltme işleminden sonra şekillendirme işleminin yapılmamasından veya iş parçası soğutulduğunda iş parçasının çeşitli kısımlarının eşit olmayan şekilde soğutulmasından kaynaklanır. Bu deformasyon, belirli durumlar için analiz edilebilir ve çözülebilir. Aşağıda esas olarak hacim deformasyonu ve şekil deformasyonu ele alınmaktadır.
1) Söndürme deformasyonunun nedenleri ve değişen kuralları
Yapısal dönüşümden kaynaklanan hacim deformasyonu. İş parçasının söndürmeden önceki yapısal durumu genellikle perlit, yani ferrit ve sementitin karışık bir yapısıdır ve söndürmeden sonra martensitik bir yapıya dönüşür. Bu dokuların farklı özgül hacimleri, söndürmeden önce ve sonra hacim değişikliklerine neden olarak deformasyona yol açar. Ancak bu deformasyon, iş parçasının yalnızca orantılı olarak genleşip büzülmesine neden olur, bu nedenle iş parçasının şeklini değiştirmez.
Ayrıca, ısıl işlemden sonra yapıda ne kadar fazla martensit varsa veya martensitteki karbon içeriği ne kadar yüksekse, hacim genleşmesi o kadar büyük olur ve tutulan ostenit miktarı ne kadar fazlaysa hacim genleşmesi o kadar az olur. Bu nedenle, hacim değişimi, ısıl işlem sırasında martensit ve kalıntı martensit oranının kontrol edilmesiyle kontrol edilebilir. Doğru şekilde kontrol edilirse, hacim ne genleşir ne de daralır.
Isıl gerilmeden kaynaklanan şekil deformasyonu Isıl gerilmeden kaynaklanan deformasyon, çelik parçaların akma dayanımının düşük, plastisitenin yüksek, yüzeyin çabuk soğuduğu ve iş parçasının içi ile dışı arasındaki sıcaklık farkının en büyük olduğu yüksek sıcaklık bölgelerinde meydana gelir. Bu sırada, anlık ısıl gerilme, yüzey çekme gerilimi ve çekirdek basınç gerilimidir. Bu sırada çekirdek sıcaklığı yüksek olduğundan, akma dayanımı yüzeyden çok daha düşüktür, bu nedenle çok yönlü basınç geriliminin etkisi altında deformasyon olarak kendini gösterir, yani küp küresel yöndedir. Çeşitlilik. Sonuç olarak, büyük olan küçülürken, küçük olan genişler. Örneğin, uzun bir silindir uzunluk yönünde kısalır ve çap yönünde genişler.
Doku geriliminin neden olduğu şekil deformasyonu Doku geriliminin neden olduğu deformasyon, doku geriliminin maksimum olduğu erken anda da meydana gelir. Bu anda, enine kesit sıcaklık farkı büyüktür, çekirdek sıcaklığı daha yüksektir, hala östenit durumdadır, plastisite iyidir ve akma dayanımı düşüktür. Anlık doku gerilimi, yüzey basınç gerilimi ve çekirdek çekme gerilimidir. Bu nedenle, deformasyon, çok yönlü çekme geriliminin etkisi altında çekirdeğin uzaması olarak kendini gösterir. Sonuç olarak, doku geriliminin etkisi altında, iş parçasının daha büyük tarafı uzarken, daha küçük tarafı kısalır. Örneğin, uzun bir silindirde doku geriliminin neden olduğu deformasyon, uzunlukta uzama ve çapta azalmadır.
Tablo 5.3 çeşitli tipik çelik parçaların söndürme deformasyon kurallarını göstermektedir.
2) Söndürme deformasyonunu etkileyen faktörler
Söndürme deformasyonunu etkileyen faktörler başlıca çeliğin kimyasal bileşimi, orijinal yapısı, parçaların geometrisi ve ısıl işlem prosesidir.
3) Çatlakların söndürülmesi
Parçalardaki çatlaklar çoğunlukla söndürme ve soğutmanın son aşamasında, yani martenzitik dönüşüm temel olarak tamamlandıktan veya tamamen soğuduktan sonra meydana gelir. Parçalardaki çekme gerilimi, çeliğin kırılma dayanımını aştığından gevrek kırılma meydana gelir. Çatlaklar genellikle maksimum çekme deformasyonunun yönüne diktir, bu nedenle parçalardaki farklı çatlak biçimleri çoğunlukla gerilim dağılım durumuna bağlıdır.
Yaygın söndürme çatlağı türleri: Boyuna (eksenel) çatlaklar, çoğunlukla teğetsel çekme gerilimi malzemenin kopma dayanımını aştığında oluşur; enine çatlaklar, parçanın iç yüzeyinde oluşan büyük eksenel çekme gerilimi malzemenin kopma dayanımını aştığında oluşur. Çatlaklar; ağ çatlakları, yüzeydeki iki boyutlu çekme geriliminin etkisi altında oluşur; soyulma çatlakları, gerilimin ani olarak değişmesi ve aşırı çekme geriliminin radyal yönde etki etmesi durumunda oluşabilen çok ince bir sertleştirilmiş tabakada meydana gelir. Çatlak türü.
Boyuna çatlaklar, eksenel çatlaklar olarak da adlandırılır. Çatlaklar, parçanın yüzeyine yakın maksimum çekme gerilimi noktasında oluşur ve merkeze doğru belirli bir derinliğe sahiptir. Çatlakların yönü genellikle eksene paraleldir, ancak parçada gerilim yoğunlaşması veya iç yapısal kusurlar olduğunda da yön değişebilir.
İş parçası tamamen söndürüldükten sonra, uzunlamasına çatlaklar oluşmaya eğilimlidir. Bu durum, söndürülmüş iş parçasının yüzeyindeki büyük teğetsel çekme gerilimiyle ilişkilidir. Çeliğin karbon içeriği arttıkça, uzunlamasına çatlak oluşma eğilimi de artar. Düşük karbonlu çelik, küçük bir özgül martensit hacmine ve güçlü bir termal gerilime sahiptir. Yüzeyde büyük bir artık basınç gerilimi bulunduğundan, söndürülmesi kolay değildir. Karbon içeriği arttıkça, yüzey basınç gerilimi azalır ve yapısal gerilim artar. Aynı zamanda, tepe çekme gerilimi yüzey tabakasına doğru hareket eder. Bu nedenle, yüksek karbonlu çelik aşırı ısındığında uzunlamasına söndürme çatlaklarına eğilimlidir.
Parçaların boyutu, artık gerilimin boyutunu ve dağılımını doğrudan etkiler ve söndürme çatlağı eğilimi de farklıdır. Tehlikeli kesit boyut aralığında söndürme ile de boyuna çatlaklar kolayca oluşur. Ayrıca, çelik hammaddelerinin tıkanması sıklıkla boyuna çatlaklara neden olur. Çelik parçaların çoğu haddeleme ile yapıldığından, çelikteki altın olmayan kapanımlar, karbürler vb. deformasyon yönü boyunca dağılır ve çeliğin anizotropik olmasına neden olur. Örneğin, takım çeliği bant benzeri bir yapıya sahipse, söndürme sonrası enine kırılma dayanımı, boyuna kırılma dayanımından %30 ila %50 daha küçüktür. Çelikte gerilim yoğunlaşmasına neden olan altın olmayan kapanımlar gibi faktörler varsa, teğetsel gerilim eksenel gerilimden büyük olsa bile, düşük gerilim koşullarında boyuna çatlaklar kolayca oluşur. Bu nedenle, çelikteki metalik olmayan kapanımlar ve şeker seviyesinin sıkı bir şekilde kontrol edilmesi, söndürme çatlaklarının önlenmesinde önemli bir faktördür.
Enine çatlakların ve ark çatlaklarının iç gerilim dağılım özellikleri şunlardır: Yüzey basınç gerilimine maruz kalır. Yüzeyden belirli bir mesafe ayrıldıktan sonra, basınç gerilimi büyük bir çekme gerilimine dönüşür. Çatlak, çekme geriliminin olduğu bölgede meydana gelir ve daha sonra iç gerilim parçanın yüzeyine yayılır, ancak yeniden dağıtılırsa veya çeliğin kırılganlığı daha da artarsa.
Enine çatlaklar genellikle silindirler, türbin rotorları veya diğer şaft parçaları gibi büyük şaft parçalarında oluşur. Çatlakların özellikleri eksen yönüne dik olmaları ve içeriden dışarıya doğru kırılmalarıdır. Genellikle sertleştirilmeden önce oluşurlar ve termal gerilimden kaynaklanırlar. Büyük dövmelerde genellikle gözenekler, inklüzyonlar, dövme çatlakları ve beyaz noktalar gibi metalurjik kusurlar bulunur. Bu kusurlar kırılmanın başlangıç noktası olarak işlev görür ve eksenel çekme geriliminin etkisi altında kırılır. Ark çatlakları termal gerilimden kaynaklanır ve genellikle parçanın şeklinin değiştiği parçalarda bir yay şeklinde dağılırlar. Esas olarak iş parçasının içinde veya keskin kenarlar, oluklar ve delikler yakınında oluşur ve bir yay şeklinde dağılırlar. Çapı veya kalınlığı 80 ila 100 mm veya daha fazla olan yüksek karbonlu çelik parçalar söndürülmediğinde, yüzey basınç gerilimi ve merkezde çekme gerilimi görülür. Gerilim, sertleştirilmiş tabakadan sertleştirilmemiş tabakaya geçiş bölgesinde maksimum çekme gerilimi oluşur ve bu bölgelerde ark çatlakları oluşur. Ayrıca, keskin kenar ve köşelerdeki soğuma hızı hızlıdır ve hepsi sönümlenir. Yumuşak parçalara, yani sertleştirilmemiş bölgeye geçişte, maksimum çekme gerilimi bölgesi burada ortaya çıkar, bu nedenle ark çatlakları oluşmaya eğilimlidir. İş parçasının pim deliği, oluk veya merkez deliği yakınındaki soğuma hızı yavaştır, karşılık gelen sertleştirilmiş tabaka incedir ve sertleştirilmiş geçiş bölgesi yakınındaki çekme gerilimi kolayca ark çatlaklarına neden olabilir.
Retiküler çatlaklar, yüzey çatlaklarıdır. Çatlağın derinliği genellikle 0,01-1,5 mm civarında olup, sığdır. Bu tür çatlakların temel özelliği, çatlağın rastgele yönünün parçanın şekliyle hiçbir ilgisi olmamasıdır. Birçok çatlak, bir ağ oluşturmak üzere birbirine bağlanır ve geniş bir alana dağılır. Çatlağın derinliği 1 mm'den fazla olduğunda, ağ özellikleri kaybolur ve rastgele yönlendirilmiş veya uzunlamasına dağılmış çatlaklara dönüşür. Ağ çatlakları, yüzeydeki iki boyutlu çekme geriliminin durumuyla ilişkilidir.
Yüzeyinde dekarbürize bir tabaka bulunan yüksek karbonlu veya karbürize çelik parçalar, su verme sırasında ağ çatlakları oluşturmaya eğilimlidir. Bunun nedeni, yüzey tabakasının iç martensit tabakasından daha düşük karbon içeriğine ve daha küçük özgül hacme sahip olmasıdır. Su verme sırasında, karbürün yüzey tabakası çekme gerilimine maruz kalır. Mekanik işlem sırasında defosforizasyon tabakası tamamen kaldırılmamış parçalarda da yüksek frekanslı veya alevli yüzey su verme sırasında ağ çatlakları oluşur. Bu tür çatlakları önlemek için, parçaların yüzey kalitesi sıkı bir şekilde kontrol edilmeli ve ısıl işlem sırasında oksidasyon kaynağı önlenmelidir. Ayrıca, dövme kalıbı belirli bir süre kullanıldıktan sonra, su verilmiş parçaların taşlama işlemi sırasında kalıp boşluğunda şeritler veya ağlar halinde oluşan termal yorulma çatlakları ve bu çatlaklara ait çatlaklar da bu forma aittir.
Soyulma çatlakları, yüzey tabakasının çok dar bir alanında oluşur. Basınç gerilimi eksenel ve teğetsel yönlerde, çekme gerilimi ise radyal yönde etki eder. Çatlaklar, parçanın yüzeyine paraleldir. Yüzey su verme ve karbürleme işlemlerinin ardından parçaların soğutulmasıyla sertleştirilmiş tabakanın soyulması, bu tür çatlaklara aittir. Oluşumu, sertleştirilmiş tabakadaki düzensiz yapıyla ilgilidir. Örneğin, alaşımlı karbürlenmiş çelik belirli bir hızda soğutulduktan sonra, karbürlenmiş tabakanın yapısı: dış tabaka son derece ince perlit + karbür, alt tabaka martensit + kalıntı ostenit, iç tabaka ise ince perlit veya son derece ince perlit yapısındadır. Alt tabaka martenzitinin oluşum özgül hacmi en büyük olduğundan, hacim genişlemesinin sonucu olarak basınç gerilimi eksenel ve teğetsel yönlerde yüzey tabakasına etki eder ve radyal yönde çekme gerilimi oluşur ve iç tarafa doğru bir gerilim mutasyonu meydana gelerek basınç gerilimi durumuna geçiş yapar ve soyulma çatlakları Gerilimin keskin geçiş yaptığı son derece ince alanlarda meydana gelir. Genellikle çatlaklar yüzeye paralel olarak içeride gizlenir ve şiddetli durumlarda yüzey soyulmasına neden olabilir. Karbürlenmiş parçaların soğuma hızı hızlandırılır veya azaltılırsa, karbürlenmiş tabakada düzgün bir martenzit yapısı veya ultra ince perlit yapısı elde edilebilir ve bu da bu tür çatlakların oluşmasını önleyebilir. Ayrıca, yüksek frekanslı veya alevli yüzey söndürme sırasında yüzey genellikle aşırı ısınır ve sertleştirilmiş tabaka boyunca yapısal homojensizlik bu tür yüzey çatlaklarını kolayca oluşturabilir.
Mikro çatlaklar, yukarıda bahsedilen dört çatlaktan farklıdır çünkü mikro gerilimlerden kaynaklanırlar. Yüksek karbonlu takım çeliği veya karbürlenmiş iş parçalarının su verilmesi, aşırı ısıtılması ve taşlanması sonrasında oluşan taneler arası çatlaklar ile su verilen parçaların zamanında temperlenmemesi sonucu oluşan çatlaklar, çelikteki mikro çatlakların varlığı ve sonrasında genişlemesiyle ilişkilidir.
Mikro çatlaklar mikroskop altında incelenmelidir. Genellikle orijinal ostenit tane sınırlarında veya martensit tabakalarının birleşim yerlerinde oluşurlar. Bazı çatlaklar martensit tabakalarına nüfuz eder. Araştırmalar, mikro çatlakların pullu ikiz martensitte daha yaygın olduğunu göstermektedir. Bunun nedeni, pullu martensitin yüksek hızda büyürken birbirine çarpması ve yüksek gerilim oluşturmasıdır. Ancak, ikiz martensitin kendisi kırılgandır ve plastik deformasyon üretemez. Plastik deformasyon gerilimi gevşetir ve böylece kolayca mikro çatlaklara neden olur. Ostenit taneleri iri tanelidir ve mikro çatlaklara karşı duyarlılık artar. Çelikte mikro çatlakların varlığı, söndürülmüş parçaların mukavemetini ve plastisitesini önemli ölçüde azaltarak parçaların erken hasar görmesine (kırılmasına) yol açacaktır.
Yüksek karbonlu çelik parçalarda mikro çatlakları önlemek için, söndürme ısıtma sıcaklığını düşürmek, ince martenzit yapısı elde etmek ve martenzitteki karbon içeriğini azaltmak gibi önlemler alınabilir. Ayrıca, söndürmeden sonra zamanında tavlama, iç gerilimi azaltmak için etkili bir yöntemdir. Yapılan testler, 200°C'nin üzerinde yeterli tavlamadan sonra, çatlaklarda biriken karbürlerin çatlakları "kaynaklama" etkisine sahip olduğunu ve bu sayede mikro çatlak riskini önemli ölçüde azaltabileceğini kanıtlamıştır.
Yukarıda, çatlak dağılım modeline dayalı olarak çatlakların nedenleri ve önleme yöntemleri ele alınmıştır. Gerçek üretimde, çatlakların dağılımı çelik kalitesi, parça şekli ve sıcak ve soğuk işleme teknolojisi gibi faktörlere bağlı olarak değişiklik gösterir. Bazen çatlaklar ısıl işlemden önce mevcut olup, söndürme işlemi sırasında daha da genişler; bazen de aynı parçada aynı anda birden fazla çatlak türü ortaya çıkabilir. Bu durumda, çatlağın morfolojik özelliklerine, kırılma yüzeyinin makroskobik analizine, metalografik incelemeye ve gerektiğinde kimyasal analiz ve diğer yöntemlere dayanarak, malzeme kalitesinden, organizasyonel yapıdan ısıl işlem stresinin nedenlerine kadar kapsamlı bir analiz yapılmalı ve ardından etkili önleyici tedbirler belirlenmelidir.
Çatlakların kırılma analizi, çatlakların nedenlerini analiz etmek için önemli bir yöntemdir. Her kırığın bir başlangıç noktası vardır. Söndürme çatlakları genellikle radyal çatlakların birleşme noktasından başlar.
Çatlağın kaynağı parçanın yüzeyindeyse, bu, çatlağın yüzeydeki aşırı çekme geriliminden kaynaklandığı anlamına gelir. Yüzeyde kalıntılar gibi yapısal kusurlar yoksa, ancak şiddetli bıçak izleri, oksit tabakası, çelik parçaların keskin köşeleri veya yapısal mutasyon parçaları gibi gerilim yoğunlaşma faktörleri varsa, çatlaklar oluşabilir.
Çatlağın kaynağı parçanın içindeyse, malzeme kusurları veya aşırı iç kalıntı çekme gerilimi ile ilişkilidir. Normal söndürme işleminde kırılma yüzeyi gri ve ince porselendir. Kırılma yüzeyi koyu gri ve pürüzlüyse, aşırı ısınmadan veya orijinal dokunun kalın olmasından kaynaklanır.
Genel olarak, söndürme çatlağının cam kısmında oksidasyon rengi olmamalı ve çatlağın etrafında dekarbürizasyon olmamalıdır. Çatlağın etrafında dekarbürizasyon veya çatlak kısmında oksitlenmiş bir renk varsa, bu, parçada söndürmeden önce zaten çatlaklar olduğunu ve orijinal çatlakların ısıl işlem geriliminin etkisi altında genişleyeceğini gösterir. Parçanın çatlaklarının yakınında ayrışmış karbürler ve inklüzyonlar görülüyorsa, bu, çatlakların hammaddedeki karbürlerin şiddetli ayrışmasından veya inklüzyonların varlığından kaynaklandığı anlamına gelir. Çatlaklar yalnızca keskin köşelerde veya parçanın şekil değişikliğine uğramış kısımlarında yukarıdaki olgu olmadan ortaya çıkıyorsa, bu, çatlağın parçanın mantıksız yapısal tasarımından veya çatlakları önlemek için uygunsuz önlemlerden veya aşırı ısıl işlem geriliminden kaynaklandığı anlamına gelir.
Ayrıca, kimyasal ısıl işlem ve yüzey su verme işlemlerindeki çatlaklar çoğunlukla sertleştirilmiş tabakanın yakınında ortaya çıkar. Sertleştirilmiş tabakanın yapısını iyileştirmek ve ısıl işlem stresini azaltmak, yüzey çatlaklarını önlemenin önemli yollarıdır.
Gönderim zamanı: 22 Mayıs 2024