Temper Gevrekliğine Dair Bilmeniz Gerekenler

Temper gevrekliği, belirli sıcaklık aralıklarında bazı malzemelerin dövülebilirliklerinin aniden düşmesi durumunu ifade eder. Bu genellikle düşük sıcaklıklarda meydana gelir ve malzemenin kırılganlaşmasına yol açar. Bu durum ise malzemenin mekanik özelliklerini olumsuz etkileyebilir ve kullanıldığı uygulamalarda istenmeyen sonuçlara yol açabilir. Bu yazıda, temper gevrekliğinin nedenlerine ve nasıl kontrol altına alınabileceğine değineceğiz.

Temper Gevrekliği Nedir?

Temper gevrekliği, metalürji alanında sıkça kullanılan bir terimdir. Bu terim metalürjik işlemler sonucunda ortaya çıkan malzemelerin, özellikle alaşımlı çeliklerin mekanik özelliklerini etkileyen bir durumdur. Bu terim ise malzemenin düşük sıcaklıklarda yüksek gerilme altında kırılgan hale gelmesi durumunu ifade eder.

Bu bağlamda temper gevrekliği terimi, malzemelerin belirli sıcaklık aralıklarında gösterdiği kırılma davranışını ifade eder. Malzemenin belirli bir sıcaklık aralığında ani ve beklenmedik bir şekilde kırılma eğilimini tanımlayan temper gevrekliği, tasarım ve üretim süreçlerinde göz önünde bulundurulması gereken önemli bir özelliktir.

Bundan dolayı temper gevrekliği, özellikle yapısal bileşenlerin tasarımında ve nitrasyon çelikleri gibi ürün üretiminde ciddi sorunlara yol açabilir. Bu durum ise ürünün güvenliğini tehlikeye atabilir ve ürünün yeninden üretilmesini gerektirebilir. Bu ise üretim masrafına yol açabilir. Bu yüzden havacılık, otomotiv ve enerji sektörlerinde, temper gevrekliğinin anlaşılması ve önlenmesi büyük bir öneme sahiptir.

Temper Gevrekliği Gruplandırması

Temper gevrekliği gruplandırması, metal malzemelerin sertlik ve dövme özelliklerini anlamak için yapılan gruplandırma sistemidir. Bu gruplandırma sistemi, özellikle çelik gibi ısıl işlemler sonucunda elde edilen farklı sertlik seviyelerini ve mekanik özelliklerini tanımlamak amacıyla kullanılır.

Temper gevrekliğinin gruplandırılması, malzeme mühendisleri ve metalürji uzmanları için oldukça önemlidir. Nedeni ise malzemelerin belirli ısıl işlem koşullarında nasıl davrandığını anlamak ve kullanım amacına uygun malzeme seçimini yapmak için kullanılır. Örneğin temper gevrekliği gruplandırması, hangi sıcaklık koşullarında hangi çelik türlerinin kullanılması gerektiğini belirler. Bu sayede, istenilen mekanik özelliklere sahip çelik malzemelerin üretimi ve kullanımı optimize edilebilir. Bu sınıflandırma ise 300-350°C ve 400-600°C olmak üzere iki grupta incelenir. Bu gruplar aşağıdaki gibidir:

• 300-350°C sıcaklıkları arasındaki temperleme işlemi, malzemeni özellikle dövme veya haddeleme sonrasında meydana gelen iç gerilmelerini giderir. Bu sıcaklık aralığı, birçok çelik türü için ideal bir temperleme sıcaklığı olarak kabul edilir. Temperleme, malzemenin kristal yapılarını yeniden düzenleyerek daha homojen bir yapı oluşturmasını sağlar. Bu ise malzemenin daha düşük sıcaklıklarda kırılma direncini artırırken, aynı zamanda malzemenin de çatlama eğilimini azaltır. Sonuç olarak, 300-350°C sıcaklık aralığındaki temperleme işleminde malzeme darbeye daha dayanıklı hale gelir ve genel bir artış gösteren gevrekliğe karşı direnç kazanır.
• 400-600°C sıcaklıkları arasındaki temperleme işlemi, malzemenin gevreklik özellikleri üzerinde farklı bir etki yapar.  Farklı bir etki yapmasının sebebi ise yüksek sıcaklık aralığında, atomlar arasındaki bağların daha zayıf ve büyük düzensizlikler halinde bulunmasından kaynaklanmaktadır. Sıcaklık arttıkça atomlar arası bağlar zayıflayabilir ve malzemenin gevrekliği artabilir. Bunun sonucunda ise malzeme daha fazla hareket edebilir ve belirli bir şekilde deforme olabilir. Bu deformasyonlar ise genellikle geri dönüşsüz olabilir ve malzeme artık orijinal haline geri dönemez. Bu durum ise malzemenin yüksek sıcaklıkta döküm veya şekillendirme işlemlerinde kullanılmasını sınırlayabilir.

Temper Gevrekliğinin Nedenleri

Temper gevrekliğinin birçok nedeni vardır. Bunlardan en belirgin nedenleri ise aşağıdakilerdir:

1. Kimyasal Bileşim: Malzemenin kimyasal bileşimi temper gevrekliğini büyük ölçüde etkileyen faktörler arasındadır. Özellikle yüksek oranda karbon içeren çelikler temper gevrekliğine daha yatkındır.
2. Sıcaklık Aralığı: Temper gevrekliği, belirli sıcaklık aralığında meydana gelir. Bu aralık ise malzemenin kimyasal bileşimini, kristal yapısına ve soğutma hızına bağlı olarak değişebilir. Fakat temper gevrekliği genellikle 200-600°C sıcaklık aralığında gözlemlenir.
3. Kristal Yapı: Malzemenin kristal yapısı, temper gevrekliğinin etkileyen diğer önemli faktörlerden birisidir. Genellikle kristal yapılar, sıcaklık arttıkça atomlar arasındaki bağları zayıflatarak kırılganlığı artırabilir.
4. Soğutma Hızı: Malzeme işlemi sırasındaki soğutma hızı, temper gevrekliğini etkileyen bir diğer önemli faktördür Hızlı soğutma temper gevrekliğini artırırken, yavaş soğutma bu özelliği artırabilir.

Nasıl Kontrol Altına Alınabilir?

Bu durumu kontrol altına almak için farklı yöntemler kullanılabilir. Bu yöntemler şunlardır:

• Malzeme Seçimi ve Kimyasal Kompozisyon: Temper gevrekliği ile ilgili karşılaşılabilecek sorunları en aza indirmek için, doğru malzeme seçimi yapmak en kritik adımdır. Belirli sıcaklık aralıklarında gevrekliği artırabilecek kimyasal elementlerden kaçınılmalı ve temper gevrekliğine sahip malzemeler seçilmelidir. Fakat bu malzemelerden kaçınılmıyorsa bile miktarı kontrol altına alınmalıdır. Örneğin, belirli alaşımların kullanılması veya kimyasal bileşimde yapılan miktar ayarlamaları temper gevrekliğini azaltabilir.
• Isıl İşlem ve Soğutma Kontrolü: Isıl işlem ve soğutma kontrolü, temper gevrekliği ile başa çıkmak için kullanılabilecek önemli bir stratejidir. Dikkatli bir şekilde yapılan ısıl işlem ve soğutma kontrolü, malzemenin mikro yapısının düzenlenmesine yardımcı olabilir. Bu durum ise gevrekliği azaltabilir ve malzemenin istenmeyen kırılma olaylarını önlemeye yardımcı olur.
• Tane Boyutu ve Yapı: Tane boyutu, malzemenin temper gevrekliğini etkileyen önemli bir faktördür. Daha ince taneli yapılar genellikle yüksek dayanıklılığa ve daha düşük gevrekliğe sahip olabilir. Bu nedenle, uygun tane boyutu dağılımını sağlamak için üretim süreci ve işlemleri dikkatlice kontrol altına alınması gerekir.
• Mikro Yapı Kontrolü: Malzemenin mikro yapısını kontrol etmek, temper gevrekliğini azaltmak için oldukça önemlidir. Tane sınırları ve kristal yapısı gibi mikro yapı özellikleri, malzemenin kırılma davranışını etkileyebilir. Mikro yapıyı optimize etmek için ise uygun sıcaklık ve sürelerde gerçekleştirilmen ısıl işlemler veya özel işleme yöntemleri kullanılabilir.
• Malzeme Testleri ve Analizleri: Temper gevrekliğini değerlendirmek için malzeme testleri ve analizleri yapmak önemli bir adımdır. Çeşitli mekanik testler ve mikro yapı analizleri, malzemenin davranışını anlamak ve malzemenin gevreklik sorunlarını tespit etmek için kullanılır. Bu bilgiler ise gerekli düzetmelerin yapılmasına yardımcı olabilir.
• Ürün Tasarımı: Ürün tasarımı temper gevrekliğini kontrol etmek için bir başka önemli faktördür. Özellikle kritik uygulamalarda, tasarım parametreleri (örneğin, çapraz kesit boyutları, köşeler ve çatlak konsantrasyonları) temper gevrekliği üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilir. Bu etkiler göz önüne alınarak tasarımda gevrekliği azaltacak şekilde düzenlemeler yapılmalıdır.