S7 Takım Çeliği Isıl İşlem Kılavuzu

S7 takım çeliği darbeye dayanıklı bir takım çeliği olarak sınıflandırılır Amerikan Demir ve Çelik Enstitüsü (AISI). Optimum performans yalnızca doğru ısıl işlemle elde edilir. Bu kılavuz, yerleşik metalurji prensiplerine ve üretim ve işleme alanındaki kapsamlı deneyimimize dayanarak, S7 takım çeliğinin verimli bir şekilde ısıl işlemden geçirilmesi için temel adımları ve kritik hususları sistematik olarak özetlemektedir. S7 takım çeliğinin ısıl işlemi genellikle dört aşamadan oluşur: ön ısıtma, östenitleme, söndürme ve tavlama.

1. Ön ısıtma 

Ön ısıtma işlemi, S7 takım çeliği de dahil olmak üzere neredeyse tüm takım çelikleri için kritik bir ilk adımdır. Malzemenin moleküler yapısını önceden ayarlayarak, işleme veya malzeme kesimi sırasında oluşan gerilimlerin ortadan kaldırılmasına yardımcı olur. S7 takım çeliği için ön ısıtma sıcaklığı 1200°F (650°C) olup, homojen bir şekilde ısıtılana kadar 10 ila 15 dakika tutulur. Bu sıcaklıkta uzun süre kalmaktan kaçınmak için dikkatli olunmalıdır, çünkü moleküler yapıyı bozabilir ve sonraki ısıl işlem döngülerini olumsuz etkileyebilir. Karmaşık veya büyük hacimli iş parçaları için, termal şok risklerini daha da azaltmak amacıyla 1200°F (650°C) gibi daha düşük bir sıcaklıkta ön ısıtma yapılabilir.

2. Austenitleme

Ostenitleme, çeliğin ferrit-perlit agregasından ostenite dönüşerek karbürlerinin önemli bir kısmını erittiği bir sıcaklığa kadar ısıtılması işlemidir. S7 takım çeliği için önerilen ostenitleme sıcaklığı 940°C'dir (1725°F). Bekletme süresi, parçanın en küçük kesitine göre hesaplanmalıdır. 25 mm'yi (1 inç) aşan kalınlıktaki parçalar için genel kural, 25 mm başına bir saattir. Daha küçük kesitler için:

• 1/8 inç (3,175 mm): 30 dakika
• 1/4 inç (6,350 mm): 40 dakika
• 1/2 inç (12,70 mm): 45-50 dakika
• 3/4 inç (19,05 mm): 50-55 dakika 

Bekletme süresine başlamadan önce parçanın fırınla aynı sıcaklığa ulaştığından, benzer bir renkle görsel olarak teyit edilmesi önemlidir.

3. Söndürme

Söndürme, östenitli çeliğin hızla soğutularak östenitin sert bir matris yapısı olan martenzite dönüştürülmesi sürecini ifade eder. S7 takım çeliği, havada söndürülebilen bir takım çeliğidir. Havada söndürme, en yavaş söndürme yöntemidir ve termal şok ve iç gerilmeleri azaltma avantajı sunar.

S7 çeliği hava ile söndürülebilir özelliklere sahip olsa da boyut sınırlamaları mevcuttur. Kesit boyutları yaklaşık 2,5 inç'i (63 mm) aştığında, malzeme hacmi söndürme oranını önemli ölçüde azalttığı için, yalnızca hava soğutması tam sertleşmeyi sağlamada başarısız olabilir. Bu gibi durumlarda, daha güvenli ve daha verimli sertleştirme için yağ ile söndürme düşünülmelidir.

Söndürme işleminden sonra, parçalar elle temas ettirilemeyecek sıcaklıklara (125-150°F veya 52-65°C) kadar soğutulmalıdır. Bu aşamada çelik kararsızdır ve çatlamaya karşı oldukça hassastır. Kalan ostenit kararlı hale gelerek sonraki dönüşümleri zorlaştırabilir. Bu nedenle, parçalar derhal tavlama işlemine gönderilmelidir. Düzeltme gerekiyorsa, bu işlem malzeme 205°C'nin (400°F) üzerindeyken yapılmalıdır.

4. Tavlama

Temperleme, sertliği artırmayı ve iç gerilimleri giderirken istenen nihai sertliğe ulaşmayı amaçlayan, söndürme sonrası tekrar ısıtma işlemidir. Önceki söndürme adımında belirtildiği gibi, temperleme, çatlamanın önlenmesi için kritik öneme sahip olan parçanın söndürme sonrası 52-65°C'ye (125-150°F) soğuduktan hemen sonra gerçekleştirilmelidir.

S7 çeliği için önerilen ilk tavlama sıcaklığı 230°C'dir (450°F). İkincil tavlama yapılırsa, sıcaklık 220°C'ye (425°F) düşürülmelidir. İkincil tavlama sıcaklığı genellikle ilk tavlama sıcaklığından 14°C (25°F) daha düşüktür. Her tavlama döngüsü, kesitin her inç (25 mm) için 2 saat sürdürülmelidir. Düşük tavlamadan kesinlikle kaçınılmalıdır.

S7 Çeliğinin Sertliği ve Tavlama Sıcaklığı Arasındaki İlişki¹

Tavlama Sıcaklığı	Rockwell C Sertliği
Söndürüldüğü gibi	62
300°F / 150°C	59
400°F / 205°C	58
600°F / 315°C	55
800°F / 425°C	52
1000°F / 540°C	50
1200°F / 650°C	41

S7'nin tipik bir uygulaması, genellikle 56-60 HRC çalışma sertliğinde kullanıldığı soğuk presleme kalıplarıdır. Önerilen tavlama sıcaklıkları (450°F / 230°C ve 425°F / 220°C), yaklaşık 60 HRC'lik su verilmiş sertlikten bu aralıkta sertlik seviyelerine ulaşılmasını sağlar.

Çoğu takım çeliği için, tutulan ostenit miktarını azaltmak, tane yapısını iyileştirmek, aşınma direncini artırmak ve gerilimleri azaltmak için birden fazla tavlama döngüsü (genellikle iki hatta üç) şiddetle önerilir. Tavlama aralıkları arasında, tutulan ostenit miktarını en aza indirmek için iş parçası tamamen oda sıcaklığına kadar soğutulmalıdır. Aynı sıcaklıkta art arda tavlamanın etkisiz olduğunu unutmayın.

Tavlama, boyut değişikliklerine neden olur. S7 çeliği, spesifikasyona göre 260°C'de tavlandığında, tane yönü boyunca yaklaşık 0,01524 mm/25 mm (0,0006 inç/inç) ve tane yönüne dik olarak yaklaşık 0,0002 inç/inç (0,00508 mm/25 mm) genleşebilir. Kritik boyutlar için, S7 çeliğine özel tavlama boyut değişim tablosuna başvurulması önerilir. Aşağıdaki tablo, S7 çeliğinin farklı tavlama sıcaklıklarındaki boyut değişim eğrilerini göstermektedir.

S7 takım çeliğinin etkili ısıl işlemi, nihai özelliklerini ve hizmet ömrünü doğrudan belirler ve böylece üretim süresinden ve maliyetlerinden tasarruf sağlar. Isıl işlem sırasında yetersiz ıslatma süresi veya yanlış tavlama, takım ömrünü önemli ölçüde kısaltır ve performansı düşürür. Ön ısıtma, östenitleme, söndürme ve tavlama prosedürlerine sıkı sıkıya bağlı kalınması ve deformasyon kontrolü gibi faktörlere dikkat edilmesi, S7 takım çeliğinin maksimum performans potansiyeline ulaşmasını sağlar.

1. Bryson, William E. Takım Çeliklerinin Isıl İşlemi, Seçimi ve Uygulaması. 2. baskı, Hanser Yayınları, 2005, s. 197. ↩︎