Isıl işlem

Isıl işlem (İng: heat treatment) metallerin mekanik özelliklerini (sertlik, mukavemet vb.) geliştirmek amaçlı uygulanan işlemlerin genel adıdır. Metalurjik bir işlem türüdür.

Genel anlamda, metalleri belirli bir sıcaklıkta tavlayarak yapılarını istenilen faza getirmek suretiyle yapılır. Daha sonra metal ani olarak soğutulur ve bu sayede granüller (grain) oda sıcaklığında termodinamik açıdan denge fazı (phase) olmayan bir faza hapsolmuş olur. Bu faz genellikle malzemenin daha üstün mekanik özellikler gösterdiği bir fazdır.

Isıl işlemin teorisi pek bilinmese de sanayi devrinden çok önceleri pratiği biliniyor ve uygulanıyordu. Örnek vermek gerekirse, demircilerin kılıçları sağlamlaştırmak için dövdükten sonra suya batırarak ani soğutması basit bir ısıl işlemdir. Benzer uygulamalar; keskinliğin, sertliğin, aşınmaya karşı direncin gerektiği diğer bazı metal eşyalarda da olmuştur.

Karbürizasyon adı verilen bir teknik ise sanayi devriminden sonra bulunmuş ve günümüzde sıkça kullanılmaktadır. Metallerin yüzey özelliklerini artırmakta kullanılan bir ısıl işlem tekniğidir. Bu teknikte, metal karbon açısından zengin bir ortamda karbon elementlerinin metalin yüzeyinden difüzyon yardımıyla geçebileceği bir sıcaklıkta tutulur (bekletilir). İşlem süresi istenilen efektif sertlik derinliğine göre değişir. Difüzyon işleminin doğası gereği yüzeyden derine doğru karbon konsantrasyonu parabolik olarak azalır. Burada, efektif sertlik derinliği arzu edilen minimum sertlik değerinin sağlandığı yüzey derinliğidir.

Karbon açısından zengin bir ısıtma ortamı sağlamak için atmosfer kontrollü fırınlarda ortama karbon zengini gazlar verilir, daha eski bir teknoloji ise metali karbon içeren ergimiş haldeki sanayi tuzlarının içinde sertleştirmektir.

Malzemenin sertliğinin artması ile aşınma dayanımı da artar ama aynı zamanda malzeme daha kırılgan olur ve dayanıklılığı azalır. Yani ısıl işlem bazı mekanik özellikleri iyileştirirken bazılarını da kötüleştirir. Bu anlamda kullanım alanı için en uygun noktayı bulmak esastır. Isıl işlem sırasında; sıcaklık, zaman ve atmosferin eş zamanlı kontrolü ile en uygun şartların oluşması sağlanarak istenilen nitelikteki malzeme üretilir.

Isıl işlem teknikleri 
 Sementasyon
 Karbonitrasyon
 Islah
 Temperleme (Meneviş)
 Hidrojen tavlaması
 Alüminyum yaşlandırma
 Normalizasyon
 Gerilim giderme
 Yumuşatma tavlaması
 Sertleştirme
 Gaz sementasyon
 Nitrasyon
 Oksidasyon
 Sıfır altı işlemler (Subzero)
 İndüksiyon yüzey sertleştirme
 Vakum sertleştirme

Ayrıca bakınız 
 Gerilme gevşemesi deneyi
 Metalurji ve malzeme mühendisliği

Kaynakça 

Metalurji
Malzeme bilimi