D3 TAKIM ÇELİĞİ | 1.2080 | skd1

3. Isıl İşlem

Kapsamlı D3 takım çeliği ısıl işlem protokol dört temel aşamayı içerir: ön ısıtma, ostenitleme (sertleştirme), söndürme ve temperleme. Her adım, istenen metalurjik yapı ve mekanik özelliklerin elde edilmesinde hayati bir rol oynar.

3.1 Ön ısıtma

Ön ısıtma, özellikle ısıl iletkenliği nispeten düşük olan D3 tipi çelikler için, D3 takım çeliği ısıl işlem çevriminde önemli bir hazırlık aşamasıdır.

• Amaç: Ana işlevleri, takım yüksek ostenitleme sıcaklıklarına maruz kaldığında termal şoku en aza indirmek ve böylece bozulma veya çatlama riskini azaltmaktır. Ön ısıtma ayrıca önceki işleme işlemlerinden kaynaklanan bazı kalıntı gerilimleri hafifletmeye yardımcı olur.
• D3 Çelik için Öneri: D3 takım çeliğini 650-705°C (1200-1300°F) sıcaklık aralığına önceden ısıtmanızı öneririz. Yaygın bir uygulama, parça eşit şekilde ısınana kadar yaklaşık 10 ila 15 dakika boyunca 650°C'de (1200°F) tutmaktır.
• Isıtma Oranı: Genellikle kontrollü, yavaş bir ısıtma oranı tercih edilir. Hızlı ısıtma, aletin yüzeyi ile çekirdeği arasında önemli sıcaklık farkları yaratabilir ve bu da potansiyel olarak bozulmaya veya çatlaklara yol açabilir.

3.2 Austenitleme (Sertleştirme)

Austenitleştirme D3 takım çeliği ısıl işleminin çekirdek sertleştirme aşamasıdır. Bu aşamada, tavlanmış mikro yapı (öncelikle ferrit ve karbürler) ostenite dönüştürülür ve kritik alaşım karbürleri çözülerek çeliğin sertliği ve aşınma özellikleri geliştirilir.

• Proses: Yüksek oranda krom karbür içeren D3 çeliği için, ostenitleme işlemi ostenit-karbür iki fazlı alanda gerçekleştirilir.
• D3 Çelik için Sıcaklık: D3 takım çeliği tipik olarak D2'den biraz daha düşük bir sıcaklıkta, genellikle 960°C (1760°F) civarında ostenitlenir. Buna karşılık D2 genellikle 1020°C'de (1870°F) işlenir.
• Tutma Süresi: Çelik, çekirdeğin hedef sıcaklığa ulaşması ve yeterli karbür çözünmesinin gerçekleşmesi için yeterince uzun süre ostenitleme sıcaklığında tutulmalı ve böylece kesit boyunca eşit ısıtma sağlanmalıdır.
• Kritik Hususlar: Yüksek söndürülmüş sertlik elde etmek için uygun ostenitleme hayati önem taşır. Aşırı ısıtmadan kaçınılmalıdır, çünkü aşırı sıcaklıklar kaba tane boyutuna, karbürlerin kabalaşmasına ve tutulan ostenitte artışa yol açabilir ve bunların hepsi tokluğu ve boyut kararlılığını olumsuz etkiler. Ostenitleme sırasında nötr atmosferler, koruyucu folyo sargısı veya tuz banyoları kullanmak, yüzey dekarbürizasyonunu veya ölçeklenmesini önlemek için önemlidir.

3.3 Söndürme

Austenitlemenin ardından, söndürme D3 takım çeliğinin ısıl işleminde, osteniti sert martenzite dönüştürmek için tasarlanmış kontrollü soğutma işlemidir.

• D3 Çelik için Söndürme Ortamı: Hava sertleştirmesi olan diğer birçok D tipi çelikten farklı olarak, D3 takım çeliği tipik olarak yağda söndürülür. Yağda söndürme, sudan veya tuzlu sudan daha az şiddetli bir soğutma oranı sağlar, bu da bozulmayı ve çatlama riskini en aza indirmeye yardımcı olur, ancak D3 hava sertleştirme sınıflarına göre bozulmaya karşı daha hassastır.
• Soğutma Prosedürü: Parça martensit oluşum aralığı boyunca soğutulmalıdır. Temperlemeye geçmeden önce bileşeni ortam sıcaklığına yakın bir sıcaklığa, ideal olarak 66-93°C (150-200°F) arasına soğutmak kritik öneme sahiptir.
• Zamanlama Önemlidir: Söndürülmüş D3 çelik parçasının tamamen oda sıcaklığına soğumasına ve temperlemeden önce uzun süre (genellikle 2 saatten fazla beklenmez) beklemesine izin vermeyin. Temperlemeyi geciktirmek çeliği aşırı kırılgan hale getirebilir ve çatlamaya ve dengesizliğe karşı hassas hale getirebilir.

3.4 Temperleme

Temperleme D3 takım çeliği ısıl işlem sürecinde vazgeçilmez bir son aşamadır. Söndürülmüş D3 çeliği son derece serttir ancak aynı zamanda çok kırılgandır ve yüksek iç gerilimler taşır.

• Amaç: Tavlama, bu iç gerilimleri giderir, tokluğu önemli ölçüde artırır ve nihai sertliğin ince ayarlanmasına olanak tanır.
• D3 Çelik için Çoklu Temperleme: D3 gibi yüksek karbonlu, yüksek kromlu çelikler için çoklu temperleme döngüleri (çift veya hatta üçlü temperleme) yapılması şiddetle önerilir. Bu uygulama tane yapısını iyileştirmeye yardımcı olur, aşınma direncini daha da artırır ve kalan ostenitin dönüşümünü kolaylaştırır.
• Sıcaklıklar ve Sertlik: Yaklaşık 60 HRC'lik tipik bir hedef sertliğe ulaşmak için, D3 genellikle 200°C (390°F) civarındaki daha düşük sıcaklıklarda temperlenir.
• İkincil Sertleştirme Aralığı: İkincil sertleştirme aralığında (alaşımlı çelikler için tipik olarak 400-600°C) temperleme de faydalı olabilir. Bu, tutulan ostenitin dönüşümünü ve ince alaşım karbürlerinin çökelmesini teşvik eder, bu da sıcak sertliği ve temperleme direncini artırabilir, ancak D3'ün temperleme direnci daha yüksek molibden (Mo) ve vanadyum (V) içeriğine sahip çeliklerle karşılaştırıldığında daha sınırlıdır.
• Tutma Süresi: Standart bir temperleme süresi, belirtilen sıcaklıkta aletin kalınlığının her inç (25 mm) için 2 saattir. Parçalar her temperleme döngüsü arasında oda sıcaklığına soğutulmalıdır. Etkili temperleme, D3 takım çeliği bileşenlerinin hizmet ömrü ve performansı için kesinlikle hayati önem taşır.

3.5 D3 Takım Çelik Isıl İşlemi İçin Temel Hususlar

• Tutulan Austenit: Yüksek karbon içeriği nedeniyle, D3 çeliği söndürmeden sonra tutulan ostenite sahip olabilir. Çoklu temperleme döngüleri bunu dönüştürmenin birincil yöntemidir. Maksimum boyutsal kararlılık veya tutulan ostenitin mutlak minimumunu gerektiren uygulamalar için, söndürmeden sonra (ve genellikle son temperlemeden önce) sıfırın altındaki veya kriyojenik işlemler kullanılabilir. Bu işlemlerin hemen ardından temperleme yapılmalıdır.
• Boyut Kararlılığı: D3 takım çeliği iyi boyut kararlılığına sahiptir ve beklenen büyüme genellikle ±0,0005 inç/inç (veya ±0,05%) civarındadır. Boyut değişikliklerini en aza indirmek için uygun ön ısıtma, kontrollü ısıtma ve soğutma oranları ve kapsamlı çoklu tavlama esastır.
• Sertlik: D3'ün, öncelikle daha yüksek karbon içeriğinden dolayı, D2 çeliğine kıyasla genellikle daha düşük sertliğe sahip olduğunu belirtmek önemlidir. D3 takım çeliği ısıl işlem parametreleri, amaçlanan uygulama için aşınma direncini yeterli sertlikle dengelemek için dikkatlice seçilmelidir.
• Yüzey İşlemleri: Geliştirilmiş yüzey sertliği ve aşınma direnci için D3 takım çeliği parçaları, birincil ısıl işlemden sonra nitrürleme veya Termal Difüzyon (TD) işlemi gibi yüzey işlemlerine tabi tutulabilir.