Sementasyon Nedir ?

Sementasyon Nedir ? Nasıl Uygulanır ?

Sementasyon işlemi en basit tabir ile düşük karbon içeriğine sahip çeliklerin yüzeylerine karbon verilmesi ile sertleştirilmesi anlamına gelmektedir. Burada düşük karbon içeriğinden kasıt % 0.2 ‘dir. Çünkü pratik olarak % 0.2’den düşük karbon bulunması durumunda çelik yüzeyi su verme işlemi ile sertleştirilemez.

Sementasyon, bir yüzey işlemi olarak anılabilir. Yüzeye uygun gaz atmosferi ve sıcaklıkta karbon yayındırılarak yağda soğutulur. Böylece malzemenin dış yüzeyi sert ve aşınmaya dayanıklı, iç kısımları ise dış yüzeye göre daha yumuşak ve darbe dayanımı yüksektir. Komple sert ve aşınmaya dayanıklı bir malzeme tercihi maliyetli olacağından, sementasyon işlemi ile sertleştirme yapmak maliyetleri düşüren bir uygulama olarak tercih edilmektedir.

Genellikle şanzıman parçaları, dişliler – çarklar, aktarma organları, rulman yatakları, el aletleri ve zincir imalatında kullanılmaktadır.

Sementasyon Nasıl Uygulanır ?

Sementasyon işleminin nasıl yapıldığını anlayabilmek için öncelikle demir karbon denge diyagramına bakmak gerekmektedir.

Sementasyon

Demir Karbon Denge Diyagramı

Yukarıda görülen demir karbon denge diyagramında, A3 çizgisinin üstündeki bir sıcaklıkta sementasyon işlemi gerçekleştirilmektedir. Sementasyon işleminin neden östenit sıcaklıklarda yapıldığını anlamak için yine demir karbon diyagramında ferrit ve östenit fazlarının yüzde ne kadar karbon çözdüğüne bakılmalıdır.

Dikkatle incelediğinizde, ferrit fazı % 0.025 oranında, östenit fazı ise %2.0 oranında karbon çözebilmektedir. Bu nedenle sementasyon işlemi, çeliğin östenit fazına çıkarılarak yapılır. Bu sıcaklık yaklaşık olarak 910 santigrat derecenin üstündedir ve sementasyon işlemi karbürleyici bir atmosferde gerçekleştirilir.

Karbürleyici atmosferler, katı, sıvı ya da gaz olabilmektedir. Katı ortam kömür, sıvı ortam sodyum siyanür, gaz ortam ise karbonmonoksit, karbondioksit ve metan gibi gazlar olabilmektedir. Burada ortam tercihi imalatçıya aittir. Kullanılan sertleştirici bileşenler aşağıdaki gibidir ;


Gaz Atmosferinde Yapılan İşlem

Sementasyon işlemi eğer gaz atmosferinde yapılacak ise, kullanılacak gaz karbonmonoksit olabilir. Karbonmonoksit gazı hidrojen veya azot ile karışım halinde bulunabilmektedir. Yüksek sıcaklığın da etkisi ile karbonmonoksit gazı karbonmonoksit ve karbon atomuna ayrışır. Bu ayrışma ortaya çıkan karbon atomu, çelik östenit fazda iken yüzeyden içeriye doğru yayılmaya başlar. Belirli bir mesafe yüzeyden karbon yayıldıktan sonra su verme işlemi yapılarak sertleştirme tamamlanmış olur. Su verme işlemi sonucunda çelik malzeme yüzeyinde martenzit yapı oluşur.

Uygulanan işlem süresi uzadıkça, yüzey sertleştirilme derinliği de arttırılmış olur. Süre ve sıcaklık değiştirilerek istenilen derinliğe kadar inilebilir. 0.2 mm’den 3 mm’ye kadar değişen bir derinlik elde edilebilir. Burada derinlik belirlenirken parçanın boyutu, geometrisi ve kullanılacağı yere göre karar verilmelidir. Büyük parçalarda genellikle 3 mm’ye kadar derine işlem uygulanabilmektedir.

Katı işleme göre gaz fazında işlem yapmanın avantajı, parça geometrisidir. Karmaşık şekilli parçalarda, delik veya ulaşılması zor yerlerde gaz fazı ile istenilen yere homojen bir yayındırma gerçekleştirilir.

Sementasyon İşleminde Dikkat Edilmesi Gerekenler


Bu işlemde malzemenin östenit fazında tutulma süresi ve sıcaklık büyük önem taşımaktadır. Gereğinden uzun süre tavlama işleminde tutulan malzemede tane büyümesi meydana gelebilir. Bu da istenmeyen mekanik özelliklerin ortaya çıkmasına neden olmaktadır.

Çok önemli olmayan parçaların kullanımında bir dezavantaj yaratmasa da, önemli parçaların imalatında tane büyümesi istenmeyen bir durumdur. Bu nedenle bu işlem sonucunda normalizasyon tavı uygulanarak çelik malzeme homojen taneli yapıya çevrilebilir. Normalizasyon işleminden sonra da malzeme yağda soğutularak yüzey yeniden sertleştirilebilir. Çünkü yüzeyde artık karbon miktarı fazla olacaktır ve sertleşebilme kabiliyeti de yükselmiştir.

Bir diğer dikkat edilmesi gereken konu ise, karbon miktarının istenilen değerin üzerine çıkmasıdır. İstenenden yüksek miktarda yüzey sertleşmesi olur ise, çatlamalar meydana gelebilir. Ayrıca parça geometrisinin farklı kalınlıklara sahip olması da bir diğer dikkat edilmesi gereken husus olarak görülebilir. Çünkü farklı kalınlıklar farklı soğuma hızlarına neden olabilir. Aynı parça üzerinde farklı soğuma hızları oluşması sertlik değerlerinin değişkenlik göstermesine sebep olur. Bu da hızlı soğuyan yerlerde aşırı sertlik artışına bağlı olarak çatlama riskini de beraberinde getirir.

Sementasyon İşleminin Malzeme Üzerinde Meydana Getirdiği Değişiklikler

Bu işlemin uygulandığı malzemeler üzerinde 3 farklı başlık altında değişikliğe uğrattığı bilinmektedir. Bu başlıklar mekanik, fiziksel ve kimyasal özelliklerin değişimidir.

Mekanik özellikler olarak, yüzey sertliğinin arttırılması, aşınma dayanımı iyileştirilmesi ve çekme ve akma dayanımının yükseltilmesi olarak sıralanabilir.

Fiziksel değişiklikler ise, çelik yapının tane yapısının büyümesi ve malzeme hacminin belirli bir oranda artmasıdır.

Kimyasal değişiklikler ise yüzeydeki karbon miktarının artması örnek gösterilebilir.

Kaynakça

https://www.wikizeroo.org/index.php?q=aHR0cHM6Ly9lbi53aWtpcGVkaWEub3JnL3dpa2kvQ2FyYnVyaXppbmc

https://www.miheuprecision.com/blog/carburizing-101

Yorum Yaz