KARBONLAMA

Karbonlama, karbonlu çelik, yumuşak, sünek ve işlenmesi kolaydır, fakat aşınmaya karşı dayanıklılığı oldukça düşüktür. Çeliğe şekil verilerek sürtünme etkisinin altında olan yüzeylere sementasyon işlemi uygulanır. Böylelikle yüzeysel karbon oranını arttırmış olunur. Bu işlemden sonra su verilir ve sertleştirilmesi sağlanır, bunun sonucunda aşınmaya karşı dayanıklı olması gerçekleştirilmiştir. Semantasyon işleminde az karbonlu çelik aktif karbon atomları içeren bir ortamda yüksek sıcaklıkta belirli bir süre bekletilir. Karbon atomlarının yayılması sonucu yüzeyde ince bir tabaka boyunca yüksek karbonlu bir yapı oluşur. Bu şekilde semente edilmiş çeliğe su verilirse içi yumuşak ve tok, yüzeyi sert ve aşınmaya dayanıklı bir malzeme elde edilir. Bu işleme sementasyon denir.

SEMENTASYON İŞLEMİ

Çeliğin iç kısmında maksimum tok özelliklerin istendiği ve yüzeye göre daha yumuşak parçaların imali için çelikte yapılacak yüzey sertleştirme işlemlerinden birisi de sementasyondur.

Sementasyon işlemi, katı, sıvı veya gaz ortamlarda yapılabilir. Semente işleminden sonra malzeme genellikle yağda su verilerek sertleştirilir. Malzemenin cinsine ve kullanım amacına göre ısıl işlemi basit veya karmaşık olabilir. Parça yüzeyi sert ve aşınmaya dayanıklı, çekirdek kısmı ise yüzeye göre yumuşak fakat tok; yani darbelere karşı dayanıklı bir malzeme elde edilir. Karbon emdirilmesi işlemi çelik parçasının CO ilave bir ortamda, östenit faz sıcaklığına kadar ısıtılmasıyla, gaz metal reaksiyonu sonucu oluşur. Genellikle 850- 950 C arasında bir sıcaklık kullanılır, bu sıcaklığa sementasyon sıcaklığı denir.

DEKARBANİZASYON

Çelik yüzeyindeki dekarbürizasyon tabakası, sementasyon sonrası yapılacak sertleştirme işleminde martenzit yapıya dönüşmeyeceği için yüzeyde yumuşak bir bölge oluşturur. Dekarbürizasyon neticesinde yüzey sertliğinde ve yorulma mukavemetinde düşme olur. Bu ise çoğu zaman istenmeyen bir durumdur. Dekarbürizasyon tabakasının oluşumunu önlemek için fırın atmosferinde endotermik gaz karışımı sağlayarak, çelik parçasını yüzeyi CO2, O2 ve su buharından korunarak sağlanabilir.
Kullanılan sementasyon sıcaklığında, östenit fazda çözünebilen maksimum karbon miktarı Fe ve C denge diyagramında Acm çizgisinden bulunabilir. Örneğin 925 C sementasyon sıcaklığında östenit fazda çözünebilen maksimum karbon miktarı %1.3 civarındadır. Bu sıcaklıkta çelik parçanın yüzeyi yaklaşık olarak %1.3’e kadar karbon emmesi yaparken, parçanın çekirdek kısmı düşük karbon miktarını korumaya devam eder. Bu sebeple, karbon atomları parçanın yüzeyinden çekirdeğe doğru difüz ederek denge durumuna gelmek isteyeceklerdir. Östenit fazda karbon atomlarının difüzyon hızı, verilen sıcaklıkta, çelik parçanın yüzeyinde oluşan karbon konsantrasyonuna ve difüzyon katsayısına bağlıdır.

ETKİ EDEN FAKTÖRLER

Sementasyon süresi ve sıcaklığı: Aynı oranda olmamakla beraber, sementasyon tabakasının kalınlığı, sementasyon süresi ve işlemin yapıldığı sıcaklık ile artar.

İç yapıyı kabalaştırarak sementasyonu takip eden ısıl işlemleri zorlaştırdıklarından, çok uzun sementasyon süreleri ve çok yüksek sıcaklıklar zararlıdır. Bu yüzden arzu edilen karbürizasyonu elde edebilmek için optimum süre ve sıcaklık kullanılmalıdır.

Çeliğin karbon yüzdesi ne kadar düşük olursa o kadar daha yüksek sıcaklıkları kaldırabilir. Genel olarak süreyi çok uzun yapmamak için A3 sıcaklığının biraz üzerindeki sıcaklıklarda çalışılır. Bu süreyi daha da kısaltmak için sıcaklığı çok yüksek tutmak hiçbir şekilde tavsiye edilmez. Bununla beraber, esas olarak sementasyon süresi arzu edilen tabaka kalınlığına göre seçilmelidir.

KARBON POTANSİYELİ

Sementasyon ortamı ile denge haline gelen çeliğin içindeki karbon oranına karbon potansiyeli denir. Karbon potansiyeli ne kadar yüksek ise sementasyon tabakasındaki karbon oranı o kadar yüksek olur. Buna göre karbon potansiyeli, sementasyon ortamının etkinliğini ifade eden bir büyüklük olup, P2CO/PCO2 oranına paralel olarak artar. Burada PCO ve PCO2 , CO ve CO2 gazlarının kısmi basıncını ifade etmektedir. Alaşım elementlerinin etkisini elemine etmek için karbon potansiyelinin tanımında ve tayininde alaşımsız karbon çeliği veya demir baz olarak alınır.

Karbon potansiyelini tespit etmek için ince bir demir plaka veya tel sementasyon ortamında, ortamla denge haline gelinceye kadar tutulur. Daha sonra tartım yoluyla içindeki karbon oranı bulunur.Bu oran karbon potansiyeline eşittir. Eğer ortamda H2 veya H2O varsa, H2O’ un çiğlenme sıcaklığı yardımıyla da karbon potansiyeli tayin edilebilir. Sıcaklık, süre ve karbon potansiyeli sabit tutulduğu halde semente edilen çeliklerin, kimyasal bileşimlerine bağlı olarak yüzeyde farklı karbon oranlarına sahip oldukları görülür.

Karbonlama Hakkında Bilgi Almak İçin Bizi Arayabilirsiniz. Tıklayınız!