Nikel Alaşımlarının Isıl İşlemleri 

 

 

Nikel alaşımları aşağıdaki beş temel ısıl işlemin bir veya birkaçından geçirilirler.
 

Nikel ve alaşımlarına uygulanan tavlama işlemi, mekanik özelliklerde bir değişiklik meydana getirmek amacıyla, alaşımın belirli bir süre ile belirli bir sıcaklığa ısıtıldıktan sonra yavaş veya hızlı soğutulmasından ibarettir. Trafikte başlıca üç tavlama metodu uygulanır.

Açık Tavlama

En çok kullanılan tavlama şeklidir. Tavlanacak malzeme yakıtla ısıtılan bir fırında gerekli sıcaklığa ısıtılır ve yanma ürünleriyle ya da elektrik fırınına dışarıdan verilen redükleyici bir atmosferle oksitlenmeye karşı korunur.

Kapalı (kutu içinde) Tavlama

Bu tav metodu, kullanılan düşük sıcaklıklar dolayısıyla daha uzun sürelidir. Küçük pres parçaları, perçinler, akla gelebilecek diğer küçük malzemeler manipülasyon kolaylığı sağlamak tere kutu içinde tavlanır. Sıcaklık kontrolü açık tavlamadan daha az kritik olup, maliyet bakımından ise açık tavlama kadar ekonomik değildir. 

Tuz Banyolu Tavlama

Bu tav metodu küçük parçalı özel işlerde kullanılır. Kendi ergime noktalarının oldukça üzerindeki sıcaklıklarda kararlı olan sodyum, potasyum, baryum klorür ve karbonatlar gibi inorganik tuzlar büyük tanklarda uygun bir ısı kaynağı ile ergitilir. 

İş parçalarının gevrekleşmelerini önlemek için ergimiş tuzlardaki kükürdün mümkün mertebe alınması gerekir. Nikel şerit veya tel test parçaları kükürdü alınmış banyoda üç dört saat kaldıktan sonra gevrekleşmedikleri takdirde banyo kükürtten yeteri kadar temizlenmiş sayılır. 

Tavlanacak malzeme ergimiş tuz işine yerleştirilir ve kısa bir süre içinde ısı soğutulur. Tavlamadan sonra parça su ile yıkanarak üzerindeki tuz kalıntılarından temizlenir. Banyodan çıkan malzeme parlak olmadığından ayrıca parlatılması gerekir. 

Önerilen Makale: Çelik çubuk malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için kare çelik çubuk fiyatları sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
 

Nikel ve alaşımlarının ısıl işlemlerinde en önemli faktör ısıtma için kükürtsüz yakıt, fırın sıcaklığının kontrolü, soğuk işlemler ve dane iriliğinin kontrolü, koruyucu atmosferlerin kontrolü ve yabancı maddelerden korumadır.

Isıtma Yakıtları: Nikel ve alaşımları kükürt veya kükürtlü bileşikler karşısında ısıtıldıklarında daneler arası korozyon reaksiyonlarına uğrarlar. Bu nedenle yakıtların kükürt yüzdeleri çok düşük olmalıdır. 
Kükürtsüz olmak kaydıyla, başlıca bileşeni metan olan ve içinde küçük miktarlarda etan, propan ve bütan bulunan tabii gaz hemen hemen en ideal yakıttır. 

Fırın Sıcaklığının Kontrolü: Tavlama işlemlerinde fırın sıcaklığının hassasiyetle kontrolü çok önemlidir. Bu amaçla gösterici, kontrolör, kaydedici ve kontrolör-kaydedici pirometreler kullanılabilir. Demir-konstantan ve kromel-alümel ısıl çiftler üç ayda bir veya gerekirse daha sık değiştirilmelidir. 

Soğuk İşlemin Etkisi: Nikel ve alaşımları tavlamadan önce soğuk işlemden geçiriliş miktarları oranında, dane iriliğini arttırmaksızın aynı yumuşaklığı elde etmek için gerekli sıcaklık ve bu sıcaklıkta tutuluş süresi azalır. Soğuk işlem miktarının, tavlamadan sonraki dövüle bilirlik üzerinde de kritik bir etkisi vardır. Bu sebeple tavlamadan sonra azami çekile bilirlik ve yumuşaklık sağlamak için tavlamalar arasında en az % 20 soğuk işlem uygulanması gerekir.
 
Soğutma Hızının Etkisi: Tavlanmış katı eriyik nikel malzemelerin yumuşaklığı üzerinde ne fırın içinde veya dışında yavaş soğutmanın ne de su verme suretiyle hızlı soğutmanın özel bir etkisi yoktur. Bu nedenle ısıl gerilmelerin yer alabileceği büyük kesitli malzemeler dışında, zamandan tasarruf sağlamak ve yüzey oksitlenmesini azaltmak için hızlı soğutma tercih edilir. 

Dane İriliğinin Kontrolü: Kaba dane yapılı malzemeler soğuk işlemlerin çoğuna uygun değildirler. Yüksek nikelli alaşımlarda kaba dane yapısı ısıl işlemle düzeltilemez. Ancak tavlama işleminde kristalleşme yapabilecek kadar ön soğuk işlemden geçirilmekle ortadan kaldırılabilir. Göze çarpacak kadar dane irileşmesine meydan verilmeksizin tavlanan malzemelerde azami işlene bilirlik sağlanabilir. Ortalama dana iriliği 0,064 mm’yi aşmamalıdır. Bu irilik en ideal çekile bilirlik, dayanım ve yüzey kaliteleri kombinezonunu verir. 

Atmosfer Değişimlerinin Etkileri: Nikel ve alaşımları oksitleyici ve redükleyici karakterler arasında dalgalanan atmosferler içinde ısıtıldıkları takdirde, atmosfer tamamıyla kükürtsüz olsa dahi, kristaller arası reaksiyonlara geçerek gevrekleşmeye uğrarlar. Bu tip gevrekleşme, ısıtma ve soğutma boyunca yeteri kadar redükleyici bir atmosferde tutmakla alüminyumlu ve molibdenli alaşımlar nikel ve nikel-bakır alaşımlarından daha az etkilenirler. 
Yabancı Maddelerden Korunma: Derin çekmede kullanılan yağlayıcı maddelerin çoğunda kükürt ya da kurşun bulunur. Bu elemanlar tavlamadan önce temizlenmedikleri takdirde gevrekleşmeye sebep olurlar. Temizlik işi malzemenin sıcak trisodyum fosfat eriyiği veya karbontetraklorür, trikloretilen gibi uçucu organik eritkenlerle yıkanması ile sağlanabilir. Kükürt, kurşun ve diğer zararlı elemanları ihtiva eden boya ve diğer yapışıcı maddelerde tavlamadan önce iyice temizlenmelidir.
 

Normalleştirme işleminde zaman ve sıcaklığın dikkatle ayar ve kontrolü şarttır. Bu değişkenler genellikle her uygulama için deneme ile bulunurlar. 

Gerilim dengeleme ise "kısmi toparlanma" adı verilen özelliği etkileyen bir düşük sıcaklık ısıl işlemidir. Mikroskopik yapısal değişikliklerden önce yer alan bu toparlanmada akma noktası bir hayli, dayanım ve sertlik ise biraz yükselir. Pratikte dengeleme işlemi için 270 °C tavsiye edilir. 

Dengeleme işlemi genellikle helisel yaylara, tellere ve yaprak yaylara uygulanır. Helezon yaylara helezonlamadan sonra soğuk presleme veya baskı ile kalıcı bir deformasyon verilecekse dengeleme işlemi bu kalıcı deformasyondan önce uygulanmadır. 
 

Nikel alaşımları genellikle fırın içine yerleştirilmiş kapalı kutular içinde sertleştirilirler. Fakat ku-tusuz yatay ve düşey fırınlardan da yararlanılabilir. Parçalar kutu içinde veya fırında sıkışık olmamalı, ancak aşırı bollukta kalmamalıdır. 

Elektrik fırınları 5°C tolerans içinde en iyi üniform sıcaklık ve temizlik şartlarını sağlarlar. Gazla ısıtılan fırınlarda özellikle radyan borulu tiplerde iyi sonuçlar alınabilir. Dinlendirme süresinin uzunluğu ve kutu veya fırında sızdırmazlık sağlamanın güçlüğü dolayısıyla pratikte tam bir sertleşme elde edilemez. Yarı parlak sertleştirme için kuru hidrojen veya kuru amonyak kullanmalıdır. 

Küçük parçalar için bazen tuz banyolarından faydalanılabilir. Tuz banyolarında sertleştirilen parçalar parlak olmazlar. Bu yüzden ayrıca parlatılmaları gerekir. Malzemenin gevrekleşmemesi için tuzun kükürtten tamamıyla arıtılmasına özen göstermelidir.