Temperleme – Menevişleme Nedir ?

Temperleme – Menevişleme Nedir ?

Temperleme kavramını iyi algılayabilmek için özellikle çelik ve çelik alaşımlarının fiziksel ve kimyasal özelliklerinin, mikro yapılarının iyi kavranması gerekmektedir. Özellikle temperleme ya da menevişleme işleminin neden mühendislik uygulamalarında bu kadar önemli olduğunun kök nedeni iyi irdelenmelidir.

Çelik malzeme grubunda su verme olarak tanımlanan işlem sonucunda uygun karbon miktarı var ise martenzit yapısı elde edilir. Oluşan bu yapı gevrek ve kırılgandır. Bu tip sert ve dolayı ile gevrek malzemeler mühendislik uygulamalarında kullanılamaz. Martenzit yapısının mühendislik uygulamalarında kullanılamamasının bir diğer nedeni de yapı oluşumu sırasında meydana gelen artık gerilmelerdir. Artık gerilmeler de, malzemenin ilerleyen dönemlerde gerilim altında hasar görmesine neden olmaktadır.

Wikipedia’nın konu ile ilgili makalesi için bu bağlantıyı inceleyebilirsiniz.

Temperleme İşlemi Nasıl Yapılır ?

Temperleme ya da menevişleme işlemi düşük karbonlu çelik alaşımlarında A1 hattının altında yapılmaktadır. Bu hattı demir karbon denge diyagramı yazımızda inceleyebilirsiniz. Temperleme işlemi bu hattın biraz altında uygulanır. Bu işlem çeliğin sertliğini ve kırılganlığını azaltırken malzemenin tokluğunu da arttırır.

Temperleme işlemi için çelik parça, A1 hattının biraz altına kadar ısıtılır. Belirlenen sıcaklıkta bir süre beklendikten sonra havada yavaş soğumaya bırakılmalıdır. Aşağıdaki grafikte görüldüğü üzere, temperleme sıcaklığı arttığı miktarda sertlik azalmakta, tokluk ve darbe dayancı da artmaktadır.

Temperleme İşleminin Şematik Gösterimi

Temperleme İşleminin Şematik Gösterimi

Temperleme sıcaklığı kadar süresi de önemlidir. Aşağıdaki grafik zamanın çeliğin mekanik özelliklerine nasıl etki ettiğini göstermektedir.

Temperleme Süresinin Etkisi

Temperleme Süresinin Etkisi

Yukarıdaki grafikte görüldüğü gibi, herhangi bir temperleme sıcaklığında, bekleme süresi arttırıldığında sertlikte meydana gelen düşme de o oranda fazla olacaktır. Malzemedeki tokluk yani darbe dayancı charpy darbe testi ile belirlenmektedir. Eğer bu işlemden önce ve sonra darbe testi uygulanır ise, tokluğun bir miktar arttığı gözlemlenebilir.

İşleminin nasıl yapıldığı ile ilgili faydalı bir site için bu bağlantıyı inceleyebilirsiniz.


İç Gerilmeler Neden Oluşur ?

Temperleme işleminin çıkış noktası malzemedeki gerilimlerin giderilmedir. Özellikle içerisinde gizli çekme gerilmeleri barındıran malzemeler pratik uygulamalarda tercih edilemezler. Çünkü kullanım esnasında çatlamalara neden olurlar. Martenzit yazımızda da bahsettiğimiz gibi, östenitten martenzitik dönüşüm sırasında karbon atomları kafes içerisinde sıkışarak sıkı bir yapı meydana getirmektedirler.

Oluşan bu sıkı yapı, çeliğin soğuma esnasında büzülmesine ekstra olarak karşı koyarlar. Yani çelik, bir yandan büzülmek isterken bir yandan da karbon atomlarının sıkıştırması nedeniyle aynı boyutlarda kalmak istemektedir. Ayrıca büzülme esnasında farklı kalınlıklara sahip yüzeylerde bu etki soğuma hızına bağlı olarak artacaktır. Çünkü kalın kısımlar daha hızlı soğuyacaktır. Soğuma hızının farklı olduğu kısımlar da malzemede ekstra bir iç gerilim meydana getirecektir.

Oluşan bu iç gerilim belirli bir sınır değerin üzerine çıktığında, parça daha kullanıma alınmadan bile hasara neden olabilir.

Menevişleme Sıcaklığının Önemi

Menevişleme temper ile aynı anlamı ifade etmektedir. Ancak bu işlem yapılırken uygulanan süre kadar sıcaklık da büyük önem ifade eder. Alaşımda meydana gelen herhangi bir değişiklik, sıcaklıkta da değişkenlik yapılması anlamına gelmektedir. Çünkü doğru sıcaklıkta doğru süre uygulanmayan bir ısıl işlem – tavlama, istenen özelliklerin tam zıttı özellikler ortaya çıkmasına da neden olmaktadır.

Örnek olarak aşınma dayanımının yüksek olması istenen bazı durumlar vardır. Üretilen malzemenin yüksek aşınma kuvvetlerine uzun süre dayanması istenir. Dişli vb. gibi. Bu gibi parçaların ısıl işlemi yaklaşık 200 Santigrat derecenin biraz altında uygulanmalıdır. Ancak bu gibi durumlarda toklukta artma meydana gelmemektedir.

Sertliğin düşmesi istenen durumlarda sıcaklık 450 – 480 Santigrat derece aralığının üzerine çıkmalıdır. Bu sıcaklık değerlerinde toklukta artış ve sertlikte düşüş meydana gelir. Ayrıca artık gerilmeler de giderilmiş olur.

Martenzit ve Temperleme İşlemi


Martenzit yapı bilindiği gibi kararsız bir yapıdır ve bu nedenle de demir karbon denge diyagramlarında gösterilmemektedir. Kristal yapısına bakıldığında HMT yapısı görülmektedir. Bu yapı tetragonal ve hacim merkezli bir yapı olarak karşımıza çıkar. Isıl işlem uygulandığında, çelik içerisinde bulunan martenzit yapıdaki karbonlar kristal yapıdan ayrışarak karbür oluşturur ve kristal yapı hacim merkezli kübik olarak değişir.

Yani kararsız bir yapıdan kararlı bir yapıya dönüşen çelikte sertlik azalır. Çünkü martenzitik yapı yerini KHM kararlı bir yapıya dönüştürür. Yani kristal yapı içerisinde sıkışan karbon, karbüre dönüşerek yapıdaki sıkılığı azaltır. Uygulanan ısıl işlemdeki sıcaklık arttırıldığında bu karbür dönüşümü de hızlanır.

Yaklaşık 200 – 400 Santigrat derece arasında yapılan menevişleme işlemi sonrasında karbür sementite, martenzit ise ferrit yapısına dönüşmektedir. Bu dönüşümler sırasında oluşan kalıntı östenit de beynite dönüşebilir. Oluşan bu genel tabloya günümüzde temperlenmiş martenzit yapısı denilmektedir. Yapı mikroskopta incelendiğinde oluşan ve yapıya dağılan karbürlerin çok ufak tanecikler olduğu gözlemlenebilir.

Uygulanan menevişleme sıcaklığını yaklaşık 200 Santigrat derece daha arttırır isek, bu sefer sorbit adı verilen bir yapı elde edilir. Bu yapıda ferrit miktarı daha fazladır. Daha yüksek sıcaklıkta meydana gelen bir temperleme işlemi olduğu için çekme dayanımı azalarak süneklik artmaktadır. Ayrıca malzemenin yüzde uzama değerlerinde de gözle görünür bir artış meydana gelir.

En son olarak uygulanan sıcaklığı yaklaşık olarak 700-750 Santigrat derece bandına çeker isek, elde edilecek en yüksek tokluk ve minimum sertlik değerlerini gözlemleriz. Bu işlem sonucunda sementit yapısı mikro yapıda iri ve küresel olarak gözlemlenir. Küreselleştirme tavındaki yapıya benzer olan bu yapı yüksek tokluk istenen durumlarda uygulanır.

Fiziksel Özelliklerin Değişimi

Önceki paragraflarımızda defalarca bahsettiğimiz sertliğin düşmesi ve sünekliğin artması durumlarının bir sonucu olarak aşağıdaki grafiği inceleyebilirsiniz.

Temperleme İşleminin Etkileri

Temperleme İşleminin Etkileri

Çekme testi yazımızda anlattığımız gibi, genellikle demir esaslı malzemelerin belirli bir yük altında uzadığı ve sonunda uygulanan yüke dayanamayıp büzülerek koptuğu anlatılmaktadır. Özellikle yumuşak malzemelerde kopma işlemi sırasında kopan kesit büzülür. Sert malzemelerde ise bu büzülme miktarı düşüktür. Yukarıdaki grafikte meydana gelen bu kesit büzülmesi hadisesinin meneviş sıcaklığı ile olan ilişkisi gözükmektedir.

Menevişleme ya da temperleme sıcaklığı arttırıldığında sertlik daha fazla düşeceği için, kesit büzülmesi de aynı oranda artacaktır. Ancak bu durum, malzemede çekme ve akma dayanımlarında bir miktar düşmeye neden olur. Buradan çıkarılacak bir diğer sonuç ise, çeliklerde yüzde uzama, kesit daralması doğru orantılı, çekme – akma dayanımı ve tokluk ters orantılıdır.

Yararlanılan Kaynak : 

https://www.britannica.com/technology/tempering-metallurgy

Yorum Yaz