Hangi Çeliklere Isıl İşlem Uygulanmaz?

Isıl işlem, metalurjide, sertlik, mukavemet ve süneklik gibi istenen özellikleri elde etmek için çeliğin özelliklerini değiştiren kritik bir işlemdir. Ancak her çelik bu özelliklere ulaşmak için ısıl işleme tabi tutulamaz. Hangi çeliklerin ısıl işleme tabi tutulamayacağını ve neden çeşitli mühendislik uygulamalarında malzeme seçimi için hayati önem taşıdığını anlamak özellikle sektör paydaşları için hayati önem arz etmektedir.

Hangi çeliklerin ısıl işleme tabi tutulamayacağını ve sınırlamalarının ardındaki nedenleri anlamak, belirli uygulamalar için doğru malzemenin seçilmesi açısından önemlidir. Düşük karbonlu çelikler, östenitik paslanmaz çelikler ve ferritik paslanmaz çelikler, ısıl işlemle sertleştirilemeyen çeliklere örnektir. Bunun yerine özellikleri soğuk işlem, alaşımlama ve yüzey işlemleri gibi yöntemlerle geliştirilir. Mühendisler bu alternatif teknikleri kullanarak ısıl işlemin mümkün olmadığı uygulamalarda istenilen performans özelliklerini elde edebilirler.

Isıl İşlem Uygulanmayan Çelik Çeşitleri

Düşük Karbonlu Çelikler

Yumuşak çelikler olarak da bilinen düşük karbonlu çelikler, %0,25'ten daha az karbon içeriği muhteva etmektedir. Düşük karbon içeriği, genellikle ısıl işlem sırasında oluşan sert ve kırılgan bir faz olan martensitin önemli miktarda oluşumunu engeller. Isıl işlem, düşük karbonlu çeliklerin sertliğini veya mukavemetini önemli ölçüde değiştirmez.

Östenitik Paslanmaz Çelikler

300 serisi (örneğin 304, 316) gibi östenitik paslanmaz çelikler, östenitik fazı oda sıcaklığında stabilize eden yüksek krom ve nikel içeriğiyle karakterize edilmektedir. Bu çelikler faz dönüşümüne uğramadıkları için ısıl işlemle sertleştirilemezler. Bunun yerine ısıtma ve soğutma işlemi boyunca östenitik kalırlar. Östenitik paslanmaz çeliklerin birincil güçlendirme mekanizması, mukavemetlerini ve sertliklerini önemli ölçüde artırabilen soğuk işlemdir.

Ferritik Paslanmaz Çelikler

400 serisi (örn. 430, 446) gibi ferritik paslanmaz çelikler yüksek düzeyde krom ve düşük düzeyde karbon içerir. Bu çelikler ferritik (gövde merkezli kübik) kristal yapıya sahiptirler ve soğuduğunda martensitik yapıya dönüşmezler. Bu nedenle ısıl işlemle sertleştirilemezler. Ferritik paslanmaz çelikler tipik olarak otomotiv egzoz sistemleri, endüstriyel ekipmanlar ve mimari bileşenler gibi iyi korozyon direnci ve orta düzeyde mekanik özellikler gerektiren uygulamalarda kullanılır.

Bu Çeliklere Isıl İşlem Yapılamamasının Sebepleri

Faz Dönüşümü Eksikliği

Bazı çeliklerin ısıl işleme tabi tutulamamasının temel nedeni, ısıtma ve soğutma sırasında faz dönüşümünün olmamasıdır. Isıl işlem uygulanabilen çeliklerde sertleşme için östenitten martenzite dönüşüm çok önemlidir. Isıl işlem boyunca aynı fazda kalan (östenitik veya ferritik) çeliklerde önemli bir sertleşme meydana gelmez.

Düşük Karbon İçeriği

Karbon çeliğin sertleşme sürecinde kritik bir elementtir. Düşük karbonlu çelikler, su verme sırasında önemli miktarda martenzit oluşturacak yeterli karbon içeriğine sahip değildir. Sonuç olarak ısıl işlem mekanik özelliklerini önemli ölçüde değiştirmez. Bu çelikler, mukavemetlerini ve sertliklerini arttırmak için soğuk işlem ve alaşımlama gibi diğer yöntemlere dayanır.

Stabilizasyon Elemanları

Östenitik ve ferritik paslanmaz çeliklerde nikel ve krom gibi stabilize edici elementlerin varlığı sertleşme için gerekli faz dönüşümlerini engellemektedir. Bu elementler ostenitik veya ferritik fazı stabilize ederek çeliğin ısıl işlem sırasında martenzite dönüşmemesini sağlar. Bunun yerine, bu çelikler özelliklerini geliştirmek için soğuk işleme ve alaşımlamaya dayanır.

Özellikleri Geliştirmenin Alternatif Yöntemleri

Soğuk işlem veya iş sertleştirmesi, çeliğin yeniden kristalleşme sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda deforme edilmesini içeren bir işlemdir. Bu işlem çelik içindeki dislokasyon yoğunluğunu artırarak mukavemet ve sertliğin artmasına neden olur.

Alaşımlama, özelliklerini geliştirmek için çeliğe başka elementlerin eklenmesini içerir. Düşük karbonlu çeliklere, mukavemeti ve sertliği arttırmak için manganez, silikon ve bakır gibi elementler eklenebilir. Paslanmaz çeliklerde korozyon direncini, mukavemeti ve sertliği arttırmak için nitrojen, molibden ve manganez gibi elementler kullanılır.

Isıl işlem görmeyen çeliklerin özelliklerini geliştirmek için nitrürleme, karbürleme ve kaplama gibi yüzey işlemleri de kullanılabilir. Nitrasyon, sert, aşınmaya dayanıklı bir tabaka oluşturmak için nitrojenin çeliğin yüzeyine yayılmasını içerir. Karbürleme, düşük karbonlu çeliğin yüzeyine karbon katarak yüzey sertliğini artırır.