Temperleme sferoidizasyonunun amacı, orta karbonlu çeliklerin ve alaşımlı çeliklerin soğuk şekillendirme yeteneğini iyileştirmektir.
Ancak sahada malzeme değerlendirilirken sıkça “sferoidizasyon oranı” tek göstergeler olarak kabul edilmektedir. Sadece sferoidizasyon oranı ile sertlik gereksinimleri karşılandığında, malzemenin mutlaka iyi darbelemeye uygun olduğu varsayılmaktadır.
Gerçekte ise durum her zaman böyle değildir.
Aynı malzeme sınıfı, benzer sertlik değerleri ve aynı sferoidizasyon oranına sahip olmasına rağmen, bazı malzemeler kolayca darbelemeye uygun ve iyi biçimlenebilirken; diğerleri makineler için daha zorlayıcıdır: karmaşık bölgelerde doldurma eksikliği yaşanmakta, sürekli üretim sırasında yük ve ölçüler de daha kolay dalgalanmaktadır.
Asıl mesele şudur:
Sferoidizasyon oranı aynı olsa bile, bu mikroyapı durumunun da aynı olduğu anlamına gelmez; soğuk darbeleme performansının da aynı olacağı kesin değildir.
I. Sferoidizasyon Oranı, Mikroyapı Değerlendirmesinin Sadece Bir Parçasıdır
Sferoidize temperlemenin temel amacı, çeliğin içinde bulunan lamelar veya zincirvari gibi olumsuz morfolojideki karbürlerin, bölünme, çözülme, yeniden tortulaşma ve birleşme gibi mikroyapısal dönüşümler sonucunda, ferit matris içinde dağılmış taneli ya da neredeyse küresel şekilli karbürlere dönüştürülmesidir.
Burada esas olarak değişen şey karbürlerin morfolojisi, boyutu ve dağılımıdır.
Bu nedenle, sferoidize mikroyapıyı değerlendirmek yalnızca bir orana bakarak yapılamaz; en azından aşağıdaki üç hususa da dikkat edilmelidir:
- Morfoloji: Karbürler yuvarlak mı? Hâlâ lamelar, zincirvari ya da ağ tipi özellikler mevcut mu?
- Boyut: Taneler çok ince ve yoğun mudur? Yer yer iri karbürler bulunuyor mu?
- Dağılım: Karbürler eşit şekilde mi dağılmıştır? Çeper, yarı çapın ortası ve çekirdek bölgesindeki dağılım birbirine uygun mu?
Özellikle şuna dikkat etmek gerekir:
Karbürler ne kadar ince olursa o kadar iyi, ne kadar iri olursa o kadar kötü demek değildir.
Tanelerin aşırı derecede ince ve yoğun olması, malzemenin deformasyon direncini artırabilir; lokal olarak iri ya da gruplar halinde toplanmış karbürler ise deformasyonun homojenliğini bozabilir.
Soğuk darbeleme performansını asıl etkileyen, karbür boyutları, tane aralıkları ve dağılım durumunun bir araya getirildiği bütünsel kombinasyondur.
II. Aynı Sferoidizasyon Oranına Sahip Olsalar Dahi, Ferit Durumu Farklı Olabilir
Sferoidize mikroyapı yalnızca karbürlerden ibaret değildir.
Soğuk darbeleme sırasında karbürler malzemenin deformasyonunu etkiler; ana plastik akışı ise ferit matris üstlenir.
Ferit tanelerinin büyüklüğü, yumuşamanın yeterince sağlanıp sağlanmadığı, kalan işlemsel sertleşmenin düzeyi ve mikroyapı homojenliği, malzemenin darbeleme kolaylığı üzerinde belirleyici etkilere sahiptir.
Nispeten benzer sferoidize temperleme prosesleri kullanılsa bile, çelik fabrikalarının sıcak haddeden sonra elde ettikleri başlangıç mikroyapı farklılıklar gösteriyorsa, sonuçta elde edilen sferoidize etkisi ve matrisin yumuşama derecesi de farklılık gösterebilir.
Bu nedenle, iki metalografik fotoğraf birbirine benziyor olsa bile, malzemenin kalıplar içinde gerçek akış kabiliyeti arasında hâlâ farklar bulunabilir.
III. Bir görüş alanı tüm kesiti temsil edemez
Eğer sadece bir konumdan, bir görüş alanından metalografik fotoğraf çekiliyorsa, lokal toplanmaları, şerit şeklinde dağılımları veya kalıntı lamelleri görememeniz oldukça muhtemeldir.
Bir konumun uygun olması, tüm kesitin tamamen aynı olduğunu kanıtlayamaz; bir kesitin uygunluğu da tüm rulodaki malzemenin dalgalanma göstermediğini ispatlamaz.
Daha profesyonel bir değerlendirme için şu hususlar göz önünde bulundurulmalıdır:
- Yüzey tabakası, yarıçapın orta kısmı ve çekirdek arasındaki yapısal farklılıklar;
- Rulo üzerindeki farklı bölümlerin tutarlı olup olmadığı;
- Olağan bölümler ile anormal bölümler arasında karşılıklı bir ilişki bulunup bulunmadığı.
Bu nedenle, malzeme sertifikası ve tek bir metalografik fotoğraf bile uygun olsa dahi, sahada hâlâ zor darbeleme durumları ortaya çıkabilir.
IV. Sertlikler birbirine yakın olmasına rağmen neden bazıları kolay, bazıları ise zor darbelemeye tabi oluyor?
Sertlik elbette önemlidir, ancak sertlik yalnızca sınırlı sayıda noktadaki test sonucudur.
Soyuk darbeleme işlemi sürekli büyük plastik deformasyondur. Malzeme sadece akışa başlamakla kalmaz, aynı zamanda sonraki istasyonlarda giderek artan deformasyona ve iş hardalmasına da dayanmak zorundadır.
Bu nedenle, iki farklı parti malzemede sertlik değerleri birbirine yakın olsa dahi, ilk istasyonda performans benzer olabilir; yüksek deforme veya karmaşık şekillendirme gerektiren istasyonlara geçildiğinde ise yük, dolgu ve kalıp sıcaklığındaki artışlar aradaki farkı giderek büyütebilir.
Ancak makinenin çalışırken zorlanması hemen malzeme sorunu olarak değerlendirilemez.
Kalıp durumu, yağlama sağlanması, ekipman rijitliği, eş eksenlilik ve sürekli üretim sırasında oluşan sıcaklık gibi faktörler de gerçek yükü doğrudan etkiler.
V. Sonuçta esas olan mikroyapı ile sahadaki durumun birbiriyle örtüşüp örtüşmediğidir
Sferoidize olmuş mikroyapının soğuk darbeleme uygulamasına uygunluğunu değerlendirmek, sadece sferoidizasyon oranı, sertlik ya da tek bir metalografik fotoğrafa bakarak gerçekleştirilemez.
Daha etkili bir değerlendirme için aşağıdaki bilgiler bir araya getirilmelidir:
- Metalografik mikroyapı ve sertlik dağılımı;
- Olağan bölümler ile anormal bölümler arasındaki farklılıklar;
- Soğuk darbeleme ekipmanındaki yük değişimi;
- Ürünün dolgu davranışı, boyutları ve kalıp sıcaklığının artışı;
- Anomalilerin meydana geldiği istasyon, zaman ve rulo üzerindeki bölüm.
Mikroyapının gerçekten mükemmel olup olmadığı, en nihayetinde malzemenin kalıba girdikten sonraki akış durumuyla doğrulanmalıdır.
Mühendis Görüşü
Sferoidizasyon oranı, sferoidize mikroyapıyı değerlendirmede önemli bir göstergedir, ancak soğuk darbeleme performansının nihai cevabı değildir.
Malzemenin darbelemeye ne kadar uygun olduğunu belirleyen asıl faktörler; karbid morfolojisi, boyutları ve dağılımı, ferritik matrisin durumu, kesit ve rulo homojenliği ile malzemenin gerçek proses koşullarıyla uyumudır.
O yüzden, Dördüncü Bölümde hatırlanması gereken tek cümle şudur:
Sferoidizasyon oranı yalnızca kısmi bir mikroyapı sonucunu yansıtır; malzemenin darbelemeye ne kadar uygun olduğuna ilişkin kesin yargı, tüm mikroyapının gerçek deformasyon kabiliyetinin incelenmesiyle verilir.
Sferoidizasyon oranı ve sertlik standartlarına uygun olmasına rağmen malzeme hâlâ darbeleme açısından yetersizse, aynı konumda tekrar kontrol yapmanın genellikle pek bir anlamı yoktur. Asıl yapılması gereken, mikroyapıdaki farklılıklar ile malzeme bölümleri ve sahadaki anormallikler arasındaki gerçek ilişkiyi tespit etmektir.