Sementasyon veya bir diğer adıyla karbürizasyon en eski yüzey sertleştirme işlemlerinden biridir. Sementasyon, karbon içeriği düşük olan çelik malzemenin yüzeyine katı, sıvı ya da gaz ortam içerisinde karbon verilmesi işlemidir. Sementasyon ısıl işlemi düşük karbonlu çelik için yaygın olarak tercih edilen yüzey sertleştirme işlemidir.
Sementasyon Nedir?
Sementasyon işleminde metalin önceden tespit edilen süre boyunca karbonlu ortamda dönüşüm sıcaklığına ulaşana kadar ısıtılması ile gerçekleştirilir. Sementasyon işlemi ile yüzey sertliği aşınma direnci ve parça çekirdek bölge dayanımının iyileştirilmesi söz konusudur. Sementasyon işlemi ile çekirdek bölgesi yumuşak kalırken çeliğin belirli bölgelerinin sertleştirilmesi söz konusudur. Bu sayede çelikte yüksek kırılma direnci elde edilir. Bununla birlikte çeliğin aşınma dayanımı da sertlikle paralel bir şekilde artış gösterir. Parça, yüksek yüzey sertliği ile birlikte tokluk da kazanır. Sementasyon işlemi ile çeliğin yorulma dayanımı da artar.
Çeliklerde sertleştirme işlemi için uygulanan sementasyon işlemi genellikle %0,2 ve altındaki oranlarda karbon içeren çeliklerde uygulanan bir işlemdir. Sementasyon ısıl işlemi, 800-950°C arasında yapılan ve çeliğin belirli bir dereceye ısıtılarak östenitik nokta üstüne çıkmasıdır. Sementasyon işlemi sırasında meydana gelen yüksek karbonlu ortam ile çelikte yüzeyden çekirdeğe doğru karbon difüzyonu oluşturulur.
Parçanın yüzeyinde karbon zenginleştirilmesi ile çelik hızlı bir biçimde yağa daldırılır ve soğutma işlemi gerçekleştirilir. Soğutma işleminin hız kazanması için su verme işlemi yapılır. Yağa daldırma ve su verme ile soğutma işleminin ardından parçanın yüzeyinde başlayan ve belirli bir derinliğe kadar etkili olan martenzitik dönüşüm elde edilir. Martenzitik dönüşümün elde edildiği bölgelerin sertleştirilmesi amaçlanır. Sementasyon işleminin sonucunda parça yüzeyi sert ve aşınmaya dirençli, çekirdek kısmı ise yüzeye göre yumuşak ancak darbelere karşı dayanıklı bir parça elde edilir.
Sementasyon Fırını Nedir?
Sementasyon işlemleri kontrollü kamara tipli fırınlarda gerçekleştirilir. Çelik yüzeyinde difüzyon, azot ve karbon bakımından zenginleştirilen atmosfer ile ısıtma kamarası içinde uygulanır. Sementasyon işlemi sırasında sıcaklık dengesi ve gaz akışı kritik öneme sahiptir. Ayrıca, koruyucu atmosfer kompozisyonu, yağ sıcaklığı ve soğutma hızı gibi detayların kontrollü bir şekilde yapılması gerekir. Bununla birlikte, parçanın kazanabileceği en yüksek değerdeki sertliği kazanması için soğutma işleminin gerçekleştirilme şekli ve hızı önem arz etmektedir.