"Temper" kelimesi metal endüstrisinde çok sık kullanılmaktadır. En yaygın çağrışım, sertleştirilmiş bir malzeme durumuna veya tavlama yoluyla sertleşme eylemine atıfta bulunur. Tavlanmış durumu, bir alaşımın yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerine ısıtıldığı ve istenen tane boyutuna ulaşılana kadar ıslatıldığı durumu göz önüne alırsak, bu alaşımın mukavemetinin temelini oluşturmak için tavlama, alaşıma etki eden şekilde tanımlanabilir.
Soğuk haddeleme, bir dövme metal işlemi, bir şerit metal bobinin kalınlığını azaltarak ön ısıtma olmaksızın soğuk işleme veya plastik deformasyona neden olur. Haddeleme işleminin neden olduğu bu plastik veya kalıcı deformasyon, yalnızca ürün boyutlarında makroskopik bir değişikliğe değil, aynı zamanda işin sertleşmesine neden olan mikro yapısal bir değişikliğe de neden olur. Haddeleme sürecini gözlemleyen birinin gözünde, metal şerit, biri yukarıda ve biri aşağıda olmak üzere iki iş merdanesi boyunca ilerler ve dikey kuvvet ve uzunlamasına gerilimin bir kombinasyonu ile şerit ezilir ve daha ince, daha uzun ve daha güçlü hale getirilir. Bu makalenin geri kalanı, bu değişiklikleri kolaylaştıran mikroskobik olayları kapsayacaktır.
İş sertleştirmesini anlamak için önce bazı metalurjik temellerin anlaşılması gerekir. Ulbrich tarafından üretilen metal alaşımları, şeridin büyük kısmı boyunca rastgele yönlendirilmiş, taneler adı verilen bir dizi mikroskobik kristalden oluşur. Tek bir tanenin yapı taşları, bir alaşımı oluşturan karbon, demir, nikel, krom vb. Elementlerin atomlarıdır. Bir alaşımın tanecikleri, alaşımın kimyasal bileşimine bağlı olarak birim hücre adı verilen, termodinamik olarak tercih edilen tekrar eden bir atom düzenlemesine sahiptir. Bir veya daha fazla tane oluşturan tekrar eden bir birim hücreden oluşan homojen bir metal bölümü faz olarak adlandırılabilir. Bazı alaşım aileleri, fazlardan sonra bile adlandırılır. 300 serisi paslanmaz çelik alaşımları, tavlanmış durumda ağırlıklı olarak ostenit fazından oluştukları için östenitik olarak adlandırılırlar. 430 gibi belirli 400 serisi alaşımlar ferrit fazlarından dolayı ferritik olarak anılırken, 410 ve 420 gibi diğerleri martensit fazlarından dolayı martensitik olarak adlandırılır. Bir alaşımın mekanik özellikleri, alaşımda bulunan fazların yanı sıra her fazın tanelerinin boyutu ve düzeninin bir fonksiyonudur.
Önerilen Makale: Çelik malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için
takım çeliği fiyatları sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
Peki iş sertleştirme faktörü tüm bunların neresinde? Çok özel durumlar dışında, işlenmiş metal ürünler, baştan sona tekrar eden mükemmel bir kristal yapıya sahip tek bir taneden oluşmaz. Hayattaki her şey gibi metaller de kusurludur. Herkes suyun evrelerini bilir. Gaz halindeki su buharı, sıvı su ve katı buz. Su gibi, yeterince yüksek bir sıcaklığa ısıtıldığında, metaller son derece yüksek sıcaklıklarda erir ve hatta buharlaşır. Bir alaşımın bileşen elementlerinin bilinen oranları, büyük bir potada eritilir, homojen bir çözelti halinde karıştırılır ve daha sonra bu alaşımın külçelerine dökülür. Bir sıvı metal katılaştığında, tek bir tanenin çökelmesini ve büyümesini kolaylaştırmak için aşırı özen gösterilmediği sürece, termodinamik olarak tercih edilen fazın katı tanecikleri, basınç, sıcaklık ve kimyasal bileşimin izin verdiği her yerde çökelecektir. Pek çok tahıl, yapabildikleri her yerde çökelecek ve başka bir tahılla karşılaşana kadar büyüyecek ve bu noktada bir tane sınırı oluşacaktır.
Sonunda, tüm kütle bu rastgele yönlendirilmiş tahıllardan oluşacaktır. Bu aynı süreç, bir alaşım tavlandığında meydana gelir, ancak sıvıya dönüşmek yerine, taneler katı bir çözelti haline gelir ve daha sonra yeniden kristalleşir ve sıcaklık ve soğutma hızında bir zaman fonksiyonu olarak büyür, temelde mikroyapıyı sıfırlar. Bir tane oluştuğunda, bir veya daha fazla hat kusuru veya bir çıkık olarak bilinen bir kristal yapının eksik parçalarının var olma şansı vardır. Bu kusurlar, bir kristal yapıdaki dislokasyonlar ve ardından bunların bir tane boyunca ve tane sınırları boyunca hareket etmesi metal sünekliğin temelini oluşturur. Tüm atomlar, kristal bir yapı içinde olmaları gereken yerdeyken, gerilen atomik bağların ve yapı boyunca titreşimlerin ötesinde harekete yer yoktur. Bir atomu çıkardığınızda, başka bir atomun o noktaya kayması ve dislokasyonu etkili bir şekilde hareket ettirmesi için bir fırsat yaratırsınız. Hacimli alaşım üzerine bir kuvvet etki ettiğinde, bir mikro yapıdaki dislokasyonların toplu hareketi, kırılma olmaksızın plastik deformasyona izin verir.
İş sertleşmesinin devreye girdiği yer burasıdır. Dökme alaşıma bir kuvvet uygulandığında, ona iş yapılır, yani sisteme enerji eklenir. Plastik deformasyona neden olmak için yeterli enerji eklenirse, kristal kafesler gerilir ve yeni dislokasyonlar oluşur. Bu, sünekliği artırması gerektiği gibi görünüyor, çünkü daha fazla boş alan ve dolayısıyla daha fazla dislokasyon hareketi potansiyeli var. Bununla birlikte, bir çıkık başka bir çıkığa girdiğinde, birbirlerini yerine kilitleyebilir veya sabitleyebilirler. Çıkıkların sayısı ve konsantrasyonları arttıkça, gittikçe daha fazla dislokasyon bir araya gelerek sünekliği azaltır. Sonunda, o kadar çok dislokasyon olacak ki, soğuk çalışma sonucunda daha fazla dislokasyon oluşmayacaktır. Mevcut sabitlenmiş dislokasyonlar hareket edemez, bu nedenle kafesteki atomik bağlar kırılıncaya kadar gerilir ve gerilir, bu da bir kırılmaya neden olur. Bu nedenle alaşımlar sertleşir ve bu nedenle dökme bir alaşımın kırılmadan önce alabileceği plastik deformasyon miktarı sınırlıdır. Bir alaşımın soğuk işlenmesi, mikroyapının evresini bile değiştirebilir. Östenitik bir alaşıma enerji eklendiğinde ve mikroyapı gittikçe daha fazla gerildikçe, östenitin bir kısmı aslında martensite dönüşecektir. Oda sıcaklığında martensit, östenite göre daha yüksek mukavemete ve daha az sünekliğe sahiptir, bu da daha güçlü, ancak daha kırılgan bir koşulla sonuçlanır. Ayrıca 300 serisi alaşımların tavlanmış durumda manyetik olmaması ve iş sertleşmesiyle manyetizmayı artırmasının nedeni de budur; Östenit manyetik değildir, martensit ise manyetiktir.
Bir alaşımın soğuk işleme tepki olarak güçlenme oranına iş sertleştirme hızı denir. Malzeme performansını tahmin etmek için soğuk iş sırasında meydana gelen tüm mikroyapısal değişiklikleri gözlemlemek gerekli değildir. 300 serisi paslanmaz çelikler veya östenitik paslanmaz çelik söz konusu olduğunda, kimyasal bileşimin ayarlanması iş sertleştirme oranını değiştirebilir. Farklı öğeler, belirli aşamaların dengelenmesine yardımcı olur ve bu öğelerin miktarının ayarlanması, iş sertleştirme oranının kontrol edilmesine yardımcı olabilir. Örneğin, östenitik paslanmaz çelikte Nikel içeriğinin artırılması iş sertleştirme oranını yavaşlatacaktır. Bu nedenle 301 paslanmaz çelik (% 6-8 Nikel) 304 paslanmaz çelikten (% 8-10 Nikel) daha hızlı sertleşir. İş sertleştirme oranındaki bu artış, sünekliği kaybetmeden daha yüksek mukavemetler elde edebileceğiniz anlamına gelir. 301 malzemesi, 304 malzemeyle aynı miktarda gerilmeye maruz kalırsa, 301, daha yüksek iş sertleştirme oranı nedeniyle daha zor hale gelecektir. Bu, gerdirme ve bükme içeren şekillendirme işlemleri için 301'in tercih edilmesinin bir parçasıdır ve 304, malzemenin hızla sertleşmeden ve yırtılmadan akması gereken çekme işlemleri için kullanılabilir.
Bir malzemenin gerilme dayanımı ve akma dayanımı genellikle, uygulanan kuvvetin kuvvetin uygulandığı bölümün kesit alanına bölünmesiyle hesaplanan bir gerilim birimi (psi, Mpa) olarak ifade edilir. Bir malzemenin sünekliği, gerilimin bir ifadesi olan uzama yüzdesi olarak ölçülebilir. Gerinim, uygulanan kuvvetin neden olduğu uzunluktaki değişikliğin gerilen bölümün toplam uzunluğuna bölünmesiyle hesaplanır. Yüzde uzama, kırılmadaki gerilmenin yüzde olarak bir ifadesidir: [(son uzunluk - başlangıç uzunluğu) / başlangıç uzunluğu] x 100. Bir malzemenin kırılmadan orijinal boyutunun ötesine ne kadar gerilebileceğini temsil eder. Metaller, strese tepki olarak her zaman plastik olarak deforme olmaz. Eğrinin daha düşük gerilimlerde dik bölgesi, kalıcı olmayan veya elastik gerilimi temsil ettiği için elastik kısım olarak adlandırılır. Bir metal bölüm, plastik olarak deforme olmadan belirli bir miktar gerilebilir, yani uygulanan kuvvet kaldırıldığında, o bölüm orijinal boyutlarına geri dönecektir. Bir eğrinin elastik kısmının boyutunu anlamak, metal şekillendirmede önemlidir çünkü bir malzemenin esnekliği geri yaylanmaya dönüşecektir. Bir malzeme plastik olarak deforme olmadan ne kadar fazla gerilme gerçekleştirebilirse, o kadar çok geri yay olacaktır.
Sertlik sınıflandırmaları, parça üreticilerinin tutarlı ve öngörülebilir mekanik özelliklere sahip malzeme sipariş etmesini kolaylaştırmak için metal endüstrisinde kabul edilen terminolojidir. American Society for Testing and Materials veya ASTM, öfkeleri tanımlamak için şartnameler yazar ve yayınlar. Ulbrich'in müşterileri, şekillendirilmiş bir parça için bir malzeme ve temper seçerken genellikle ASTM A666: Tavlı veya Soğuk İşlenmiş Östenitik Paslanmaz Çelik Sac, Şerit, Levha ve Düz Çubuk için Standart Şartname'ye başvurur. ASTM A666, sırasıyla en yumuşak ve en sertten aşağıdaki koşullar için 200 ve 300 serisi alaşımlar için mekanik özellik gereksinimleri sağlar: Tavlanmış, 1/16 sert, 1/8 sert, "sert," sert, "sert, tam sert ve süper tam sert. 1/16 ila ½ sert alaşımlar için hemen hemen tüm alaşımlar için şartname ayrıntıları gereksinimleri, ancak ¾ sert ve tam sert için yalnızca 201, 205, 301, 302 belirtilen özelliklere sahiptir. Süper tam sertlikte, tabloda yer alan tek alaşım 301 ve süper tam sert için özel olarak belirtilen bir alaşımdır: 301SI. UNS S30116 veya 301SI, daha düşük sıcaklıklardan herhangi birine ulaşabilir. Onlar için belirtilmemesinin nedeni, 301'in bu aralıkta daha öngörülebilir bir iş sertleştirme oranına sahip olmasıdır. 301SI, yaylar, tutturucular, rondelalar, fermuarlar, klipsler ve kelepçeler gibi yüksek temperli uygulamalar için özel olarak tasarlanmıştır. Normal 301, maksimum% 1 Silikon içeriğine sahipken, 301SI minimum% 1 ve maksimum% 1.35 Silikon içeriğine sahiptir. Karbon, Manganez ve Silikon ilavelerinin tümü, östenitik paslanmaz çeliğin gücünü artırır. Karbon ve Manganezin 301 için belirtilen sınırların ötesine yükseltilmesi zararlı yan etkilere sahip olabilir, ancak nominal bir Silikon ilavesinin, yeni bileşime kendi Birleşik Sayı Sistemi (UNS) atamasını vermeyi haklı gösterecek kadar iş sertleştirme oranını artıracağı bulundu. Bir malzeme sertleştirildiğinde, sünekliğin azalmasının bir yan ürünü olarak çekme-akma mukavemeti oranı azalır. Daha düşük bir gerilme-akma mukavemeti oranı, gerilim gerinim eğrisinin elastik kısmının daha büyük olduğu ve malzemenin plastik olarak deforme olmadan önce daha fazla stres alabileceği anlamına gelir. 301SI, yaylar için iyi bir alaşımdır çünkü kırılmadan daha yüksek mukavemetler elde edebilir ve daha geniş bir gerilim aralığında elastikiyet sağlar.
ASTM A666, tam sert 304'ü belirtmese bile, bu alaşımın yine de ½ sert özellik aralığının üzerinde temperlenebileceği unutulmamalıdır. ¾ ve tam sert 304'ün ASTM standart sıcaklıkları olmamasının nedeni, 304'ün sünekliğinin ½ sert güç seviyesinin ötesine hızla düşmesidir. Bir müşteri Ulbrich'ten tam sert veya yay temperli 304 için bir teklif istediğinde, genellikle ASTM'nin böyle bir öfke tanımlamadığını, ancak daha sonra ihtiyaçlarını anlamak için onlarla birlikte çalıştığını açıklarız. Tam sert 301'in minimum gerilme mukavemeti olan 304 ila 185 ksi minimum gerilme mukavemetini temperleyebiliriz, ancak tam sert 301'den beklenen% 8 minimum uzamaya sahip olmayacaktır. Sadece% 3 veya daha az uzamaya sahip olabilir, ancak çoğu zaman bu olacaktır. Müşterinin şekillendirme sürecini kolaylaştırmak için yeterli süneklik olması ve 301 yerine 304'ü tercih etmelerinin başka nedenleri vardır.
