Isıtma sırasında metal parçalarda oluşan iç gerilmeler çeşitli nedenlerden kaynaklanır; en önemli gerilmeler ise, su verme (soğutma) esnasında farklı soğuma hızlarından ve martensitik dönüşümle meydana gelen hacim artışından kaynaklanır. Bu gerilmeler çoğu zaman çelik parçaların eğilmesine, deformasyonuna veya çatlamasına neden olacak seviyeye ulaşabilir.
Üç farklı gerilme tipi vardır:
- Artık gerilmeler (döküm, dövme, talaşlı imalat vb. işlemler sırasında ısıl işlem öncesinde oluşur)
- Termal gerilmeler (ısıtma ve soğutma sırasında oluşan sıcaklık gradyanlarından kaynaklanır)
- Dönüşüm gerilmeleri (ısıtma sırasında ferritten östenite geçiş ve su verme sırasında östenitten martensit/bainite dönüşüm sürecinde oluşur)
Gerilmenin şiddeti; parça geometrisine, çelik kalitesine, döküm/dövme/makine işlemelerine ve kullanılan ısıl işlem parametrelerine bağlıdır.
Eğer parçadaki toplam gerilme, malzemenin akma gerilmesini aşarsa, boyutsal deformasyon meydana gelir. Ayrıca, akma gerilmesi çeliğin sıcaklığı arttıkça belirgin şekilde düşer.
Isı transferi prensiplerini anlamak ve sıcaklık gradyanlarının, kesit alanı, şekil, yerleşim aralığı ve sıcak bölgedeki gerçek konuma bağlı olduğunu bilmek, operatörlerin yüklemeyi optimize ederek deformasyon risklerini en aza indirmesine yardımcı olur.
Parçaların uygun şekilde yerleştirilmesi ve doğru aralıklarda dizilmesi hem ısıtma hem de su verme sırasında parça üzerindeki sıcaklık farklılıklarını en düşük seviyede tutabilir.
Bazı parçalar, geometrik tasarımlarından dolayı su verme aşamasında daha karmaşık bir zorluk oluşturur. Özellikle ani kesit değişiklikleri veya düzensiz enine kesit ve şekillere sahip parçaların çatlama veya deformasyon olmadan sertleştirilmesi oldukça zordur; bu da prosese ek karmaşıklık getirir.
Vakum fırınlarının soğutma karakteristiklerini dikkate almak, ısıl işlem bilgisinin önemli bir unsurudur. Her fırın tipi kendine özgü soğutma karakteristiklerine sahiptir ve bu özellikler dikkatle değerlendirilmelidir.
Her duruma uygun tek bir soğutma yöntemi yoktur, fakat özellikle farklı şekil ve boyutlarda çok sayıda parçadan oluşan yüklerde, yükün düzgün ve dengeli yerleştirilmesi her zaman tavsiye edilir.
Deformasyonu Kontrol Altında Tutmak için:
- Faz dönüşümü sırasında sıcaklık homojenliğini kontrol edin, izleyin ve gerekirse ayarlayın. Bunun için parçanın hem yüzeyine hem de çekirdeğine yerleştirilen iki termokupl kullanın.
- Parçaları, gerilme giderme sıcaklığına ±26°C (±80°F) tolerans aralığında ve homojen şekilde ısıtın ve bu sıcaklığa ulaşana kadar bu uniform ısıtmayı sürdürün.
- Termal genleşmeye toleranslı, uygun tasarlanmış fikstürler kullanın.
- İmkân varsa, akıllı yükleme yöntemleri kullanın. Buna; hurda/sahte/dummy parçalar, koruyucu plakalar, düşük genleşmeli malzemeden yapılmış hafif fikstürler, sepetler ve ızgaralar dahildir.
