Gerilim giderme, bir metalin kritik sıcaklığının altındaki sabit bir sıcaklığa tabi tutulduğu ve ardından kontrollü soğutmanın yapıldığı bir ısıl işlem sürecidir.
Çekme, biçimlendirme ve işleme, malzemelerde gerilime neden olur. Malzemede birikmiş olan iç (artık) gerilmeleri gidermek için tipik olarak bir gerilim giderme işlemi kullanılır. Bu gerilimler tolerans kaybına, çatlamaya ve bozulmaya neden olabilir ve çalışma esnasında arızalara katkıda bulunabilir. Bu nedenlerle, gerilim giderme genellikle gerekli ve hatta zorunludur.
Gerilim Giderme
Gerilim giderme işlemi, bir fırında kritik sıcaklığın altındaki bir sıcaklığa (farklı malzemeler farklı sıcaklıklara sahiptir) ısıtılarak ve artık gerilimlerde istenen azalmayı elde etmek için bu sıcaklıkta yeterince uzun süre tutularak gerçekleştirilir. Sıcaklık, süre ve sıcaklıkta tutulan süre temel proses değişkenleridir, gerekirse yüzeyleri oksidasyondan korumak için koruyucu gazlı bir fırında gerilim giderme yapılabilir. Aşırı koşullarda vakumlu fırınlar kullanılabilir.
Bu işlem karbon miktarı %0.4’den aşağı olan çelikler için kullanılır. Bu tip çelikler istenilen şekilde sertleştirilemezler, fakat nispeten sünek olduklarından genelde soğuk şekillendirilirler ve şekillendirilerek sertleştirilirler. Yani kristal yapıları normal denge şartlarına göre son derece deforme olmuştur. Tekrar kristalleşme sıcaklığı 500oC’de başlar. Uygulamada tavlama sıcaklığı genelde 630oC’de gerçekleştirilir. Isıl işlem hızlandırılarak tane oluşumu hızlandırılır. Sıcak haddeleme gibi sıcak şekillendirme işlemleri tekrar kristalleşme sıcaklığının üzerinde yapılır (bu sıcaklıkta kristaller deforme olduktan sonra tekrar düzgün şekil almaktadır). Kristal yapıda bozulmuş halde olabildiğince hızlı giderilmektedir.
Soğuk şekillendirme işlemi tekrar kristalleşme sıcaklığının altında yapılmaktadır ve sonuçta çeliğin yapısında aşırı bozulma ortaya çıkmaktadır. Bu şartlarda çelik son derece gergin sert ve kırılgandır. Gerilim giderme tavlamasının başarısı, kritik altı sıcaklıkta çekirdek oluşumu ile kristalleşmenin başlamasına ve gerilmelerin hapis edilmesine bağlanır. Nüve kristal şekil değiştirmiş her bir gerilim yoğunlaşma noktasında bir yapı oluşturur. Bu nüve kristaller veya çekirdek gelişimi devam eder.
Sıcaklık normal şekilde korunabilirse dengeli tane yapısı tekrar sağlanır. Isıtmaya devam ettirildiğinde tane yapısı istemeyen özelliklerde gelişir.
Soğuk şekillendirilmiş düşük karbonlu tam tavlama işlemlerinin faydaları:
- Düşük sıcaklık gerektiğinden enerji sarfiyatı düşüktür.
- Düşük sıcaklıklarda çalışıldığından fırın astarları ve ısıtma elemanlarının bakım maliyetleri düşer.
- Düşük sıcaklıklarda çeliğin oksidasyon azlığından dolayı atmosferin kontrol altına alındığı pahalı yöntem yerine daha ucuz “kapalı tavlama” uygulanır. Kapalı ortamda tavlamada çelik plakalar fırına konulur ve sadece iki dış plaka yüzeyi renk değiştirir. Bu tür saç plakalara genelde soğuk haddelenmiş kapalı tavlama ile elde edilen plakalar denir.
- Bu işlem tam tavlamadan daha hızlı olup, tane oluşum daha azdır ve sonuçta daha gelişmiş mekanik özellikler elde edilir.
Gerilim Gidermenin avantajları:
Herhangi bir renk değişikliğine neden olmadan iç gerilimleri giderir.
Malzemeyi, şekillendirmeden önceki durumuna yaklaşık olarak eşdeğer bir mukavemet seviyesine döndürür.
Malzemenin mekanik mukavemetini arttırır.
Kaynaklı yapılar gerilim giderme ile gerilimsiz hale getirilebilir.