Alüminyum ve Alaşımlarda Isıl İşlemler

Alüminyum ve Alaşımlarda Isıl İşlemler
2.6.1 Isıl İşlem Esası
Alüminyum ile ısıl işlem neticesinde sertleşen alüminyum alaşımları arasında şu fark vardır. alüminyum tavlandıktan sonra mukavemetini bir miktar kaybeder ve yalnız soğuk şekil değiştirme neticesinde sertleşir. Buna karşılık sertleşen alüminyum alaşımları, belirli sıcaklıklarda belli zaman bekletilerek mukavemeti ve sertliği yükseltilebilir.Bu bekletmeye yaslandırma[ve bu olaya da ayrışma sertleşmesi denir.
Yaşlandırma belirli sıcaklıkta yapılırsa suni yaşlandırma oda sıcaklığında yapılırsa tabii yaşlandırma adını alır.
Bir alüminyum alaşımının ısıl işlemle sertleştirilmesi 4 kademede incelenir:
1)Önceden tayin edilen bir sıcaklığa kadar ısıtma.
2)Belirlenen bir sürede bu sıcaklıkta bekletme.
3)Düşük bir sıcaklığa hızla su verme.
4)Su vermeye takiben, yaşlandırma veya çökelme sertleşmesi.

2.6.2 Tavlama
Mekanik yollarla elde edilen işlenmiş alüminyum alaşımların çok zaman birçok imal işlemlerinden sonra tavlama işlemini tatbik etmek lazımdır. Tavlama soğuk şekil değiştirme neticesinde sertleşmiş olan malzemeden sertliği kaldırmak veya ısıl işleme tabi tutularak yaşlandırılan malzemeyi yumuşatmak için kullanılır.
Yapıda mevcut tanelerin yeniden krsitalleşmesini sağlamak amacıyla, alaşımı eritmek ve çökeltme ısıl işlemleri sıcaklıkları arasında bir derece kadar ısıtmak tavlamanın esasıdır.


Bu işlem yaşlanma sertleşmesinin, sertleşme etkilerini yok eder. metalin soğuk işleme tabi tutulması da sertliğini ve çekme mukavemetini arttırır. Fakat sürekliliğini azaltır. Metalin soğuk olarak işlenmesini devam ettirebilmek için tavlama işlemi uygulanarak metal yumuşatılır.

Isıl işlemde alaşım tav süresi önemlidir. Örneğin yeniden billurlaştırma işleminde alaşım gereken sıcaklık ve sürede tutulmazsa yeninden teşekkül eden kristallerin şekil ve özelliklerini tamamıyla değiştirmezler. Bunu sağlamak için belirli sıcaklık ve zaman süresinde alaşımı bekletmek gerekir. Ayrıca tavlanan alaşımın kenar kısımlarının ve ince yerlerinin hızlı tavlama ile bozulmaması için sıcaklığı yavaş yavaş arttırmak gerekir.


Tamamıyla sıvı halde iken A noktasında bulunan saf metalin soğuma sırasında sıcaklığın zaman bağlı olarak değişimi şekilde görülmektedir. Sıcaklık azalıp B noktasına gelince bu noktada katılaşma ve billurlaşma başlar. Saf alüminyumun katılaşma noktası 658 C’dir. saf maddeler sıvı halden katı hale geçerken, sıvılar katılara ısı verirler. Katılaşma başlangıcından katılaşma sonuna kadar (katılaşma süresince) sıcaklık sabit kalır.

Bu durum soğuma eğrisinde BC doğrusu ile gösterilir. Tamamıyla katılaştıktan sonra, sıcaklık D eğrisi boyunca zamana bağlı olarak düşmeye devam eder. bu eğri sadece saf mahsustur.

Birbiri içinde erimiş, tamamen ergimiş iki saf maddenin birlikte soğuması incelenirse, burada sıcaklık fazlası kanuna göre katılaşma sırasında değişir. Yani katılaşma sabit sıcaklıkta olmayıp, E, F, G gibi bir katılaşma aralığında meydana gelir. Soğuma eğrisi katılaşmanın başladığı ve bittiği noktalarda kires kırılma gösterir.

2.6.3 Solusyona Alma İşlemi

Solüsyona alma işlemi de kendi arasında safhalar şeklindedir.

2.6.3.1 Önceden Tayin Edilen Bir Sıcaklığa Kadar Isıtma (2)

Bu işlemin amacı alüminyum içindeki esirliği düşük sıcaklıklarda az buna karşılık yüksek sıcaklıklarda fazla olan alaşım elemanlarının erisliliğini, alaşımı yüksek sıcaklıklara çıkarmak suretiyle artırmaktadır. Yalnız burada dikkat edilmesi gereken noktalar şunlardır.

A) Bu işlemin yapıldığı sıcaklık hassasiyetle seçilmelidir. Çünkü eriyebilen elemanlar alüminyum içinde katı eriyik halinde kalmalıdır. Çok düşük sıcaklıklarda az mukavemet elde edilemeyeceği gibi çok yüksek sıcaklıklarda eriyebilen elemanların ergime tehlikesi mevcuttur. Ayrıca ergime olacak çok yüksek sıcaklıklarda kullanılması halinde renk değişimi meydana gelir ve su verme sırasında gerilmeler artar. Bu nedenle mevcut alaşım elemanlarının içinde en düşük ergime sıcaklığına sahip olan elementin ergime sıcaklığının altında bir sıcaklık derecesi seçilmelidir. Bu alaşımlarda küçük bir sıcaklık artışı malzemenin ergimesine sebep olur ki, bu takdirde alaşımı tamamen ergitmek gerekir.

B) Isıtma hızı çok önemlidir. Genellikle orta hızlı bir ısıtma tavsiye edilir. şayet yavaş ısıtma tatbik edilirse, eriyebilen elemanların difüzyonu fazla olur. Aynı zamanda büyük tanelerin teşekkülüne meyil gösterir. Şayet malzeme soğuk şekil değiştirmeye tabi tutulmuş ise dane büyümesine engel olmak için ısıtma hızı yeter derecede yüksek olmalıdır. Genel olarak söylenebilir ki, malzeme kritik denecek kadar soğuk şekil değiştirme miktarı mevcut değil ise dane büyümesi tehlikesi yoktur.

2.6.3.2 Belirli Bir Süre Bekletme (2)
Isıtma hızı çok önemlidir, bunu belirtmiştik. Bunun yanında bekletme süresi de büyük önem taşımaktadır. Bekletme süresi, malzemenin çıkarıldığı sıcaklığa, tavlama şekline, malzemenin cinsine ve buna benzer faktörlere bağlı olarak değişir. Uzun bir süre bekletme dane büyümesine difüzyonun artmasına ve renksizleşmeye neden olur. Sıcaklıkta bekletme süresinin ölçülmesine, malzemenin en soğuk kısmının istenilen minimum sıcaklık değerine varıldığında başlanır. Tablolar bu esasa göre tesbit edilir düzenlenmiştir.

Bekletme süresi alaşımın cinsine bağlı olarak, ince parçalarda 10 dakikadan başlar ve kalın parçalarda 12 saate kadar çıkar. Kalın parçalar için itibari olarak kesitteki kalınlığın her 1,5 cm’si için 1 saat bekleme süresi kabul edilir. bekletme süresi bütün eriyebilen elemanların katı eriyik haline geçebilmelerini sağlayacak kadar uzun seçilir. Kısaltılmış bir bekleme süresinin etkileri çok kötü olduğu gibi fazla bekletmede de oksidasyon tehlikesi artar.

2.6.3.3 Isıtmanın Meydana Getirdiği Değişiklikler (2)
Bu değişiklikleri aşağıdaki gibi maddeler halinde incelemek daha uygun olur.

2.6.3.3.1 Üniform Dağılımı
Yapı aşırı doymuş hale gelmiştir. Ayrıca bu sıcaklıkta bekletme yapılarak homojen bir dağılım sağlanmıştır.