Yumuşatma tavlaması

Yumuşatma tavlaması, malzemelerin istenilen yapısal, mekanik ve fiziksel özelllikleri elde etmek, talaşlı imalat veya plastik şekil vermeyi kolaylaştırmak için belirli sıcaklıklara kadar ısıtılıp bu sıcaklıklarda bekletilip sonradan yavaşca soğutulması işlemine yumuşatma tavı denilmektedir.
İşlem ayrıntıları
Yumuşatma tavlamasında ötektoid altı (hypo ötektoid) çelikleri (γ - α dönüşümü) Ac3, ötektoid üstü (hyper ötektoid) çelikleri de Ac1 (γ - perlik dönüşümü) üzerindeki belirlenen sıcaklıklara kadar ısıtıp, içyapılarını östenite dönüştürdükten sonra fırın içerisinde tutularak çok yavaş soğutma işlemidir.
Ötektoid altı çelik parçada tavlama işlemi
Orijinal yapı perlit ve kaba ferrit tanelerinden oluşmaktadır.
Ac1 çizgisinin hemen üstünde belirlenen sıcaklıkta yapı perlit ince taneli östenite dönüşürken ferrit yapıda aynen kalmaktadır.
Ac3 çizgisinin üstünde belirlenen sıcaklıkta içyapının tamamı ince taneli östenite dönüşmektedir.
Parça oda sıcaklığında soğutulduğunda ince görünümlü ferrit taneleri ile büyük olmayan perlit bölgelerini içerek bir içyapı meydana gelmektedir.
Ötektoid altı bir çelikte Ac1 sıcaklığına kadar ısıtılması sırasında içyapıda herhangi değişme olmamaktadır. Ac1 sıcaklığında ise perlit bölgeleri ötektoid reaksiyon sonucunda ince taneli östenite dönüşmektedir. Bununla birlikte ferrit taneleri değişime uğramadan yapıda kendini korumaktadır. Çelik, Ac1 soğutulursa tane boyutu değişmemektedir. Ac1 ile Ac3 sıcaklıkları arasında ısıtmaya devam edildiğinde iri ferrit taneleri ince östenit tanelerine dönüşmektedir. Ac3 sıcaklığının üzerindeki sıcaklıklarda ise, çeliğin içyapısı tamamen ince taneli östenite dönüşmektedir. Bu aşamalardan sonra, bu çelik fırında soğutulduğunda içyapıda ötektoid olmayan ince ferrit taneleri ile taneleri iri lamelli perlit bölgeleri görülmektedir. Bu durum, ötektoid altı çeliklerin yumuşatma tavlamasının uygulanması için Ac3 çizgisinin üzerindeki sıcaklıklarda tavlanmalarının gerekli olduğunu anlatmaktadır. Ötektoid altı çeliklere düzgün şekilde ısıl işlem uygulanması için önce tekdüze bir östenitik yapıya sahip olmaları gerekmektedir. Bunun için östenitleştirme sıcaklığına kadar ısıtılan çelik parçaların her 25mm'lik kalınlık veya çapı için bir saatlik sürede o sıcaklıkta tavlanmaları için tavsiye edilmektedir. Ötektoid altı çeliklere yumuşatma tavlaması gerçekleştirilmesi için Ac3 çizgisinin en az 10o C üzerindeki sıcaklıklarda tavlanmaları gerekmektedir. Yumuşatma tavlaması gerçekleştirilen ötektoid altı çelikler, ötektoid dışı ferrit ile taneleri iri lamelli perlitten oluşan yapı gözlenmektedir.
Ötektoid üstü çelik parçada tavlama işlemi
ötektoid üstü çelikler Ac1 çizgisinin yaklaşık 40-50o C üzerindeki sıcaklıklarda östenitlenmektedir. Bu sıcaklıklarda tavlanan çelikler, östenit ve sementit fazlarını içermektedir. Bu sıcaklıklardan çeliklere su verilirse (sertleştirme) sementit parçacıkları yapıda aynen kalmaktadır. Yapıdaki sementit fazı çeliğin sertliğini azaltmamaktadır aksine aşınma direncini artırmaktadır. Bu nedenle ötektoid üstü çeliklerin tamamen östenitleştirilmesine gerek yoktur. Yumuşatma tavına tabi tutulan çelikler ötektoid üstü çeliklerin iç yapıları taneleri iri katmanlı perlit alanları ile bunları saran ötektoid olmayan sementit fazından meydana gelmektedir. Bu yapıdaki perlit alanlarını çevreleyen sementit ağı gevrek ve serttir. İç yapıdaki kalın ve sert tane sınırları, çeliklerin talaşlı imalatını zorlaştırmaktadır. Bu nedenle yumuşatma tavlaması ötektoid üstü çeliklerde uygulanan son ısıl işlem olmalıdır.
Faydaları
Geliştirilmiş süneklik sağlamaktadır.
Soğuk işleme veya işlemeden kaynaklanan artık gerilimlerin giderilmesi konusunda kolaylık sağlamaktadır.
Geliştirilmiş işlenebilirlik ortaya çıkarmaktadır.
Yumuşak tavlama sertliği düşürürken ve malzemenin işlenimini kolaylaştırır.
Elektrik iletkenliğini geliştirilmektedir.
Hangi malzemelere uygulanır?
Yumuşak tavlama, çelikte olduğu gibi bakır ve pirinç alaşımlarında da yapılmaktadır.
Yumuşak tavlama normalde daha yumuşak ve işlenmesi daha kolay bir yapı sağlamak için yüksek karbon içeriğine sahip çeliklerde ve takım çeliklerinde gerçekleştirilmektedir.
Bakır ve pirinç bileşenlerin soğuk şekillendirilmesi sırasında malzeme sertleşmektedir. Soğuk şekillendirme ne kadar büyük olursa, malzeme o kadar sertleşmektedir. Bu aşamanın etkisi yumuşak tavlama ile ortadan kalkmaktadır.
Yumuşak tavlamadan sonra ortaya çıkan sertlik, çelik türüne veya alaşımlara bağlıdır.