İndüksiyonla yüzey sertleştirmeye uygun çelikler

01

Kısa cevap

İndüksiyon ya da alevle yüzey sertleştirmeye en uygun çelikler, orta karbonlu ıslah çelikleridir. Yüzey sertleştirmede yalnız parçanın dış katmanı hızla ısıtılır ve soğutulur; çekirdek değişmez. Yüzeyin sertleşmesi için çelikte yeterli karbon bulunmalıdır.

EN 10083-3 Tablo 9, yüzey sertleştirme sonrası en az sertliği şöyle verir:

• 41Cr4: 53 HRC (çap en çok 100 mm).
• 42CrMo4: 53 HRC (çap en çok 250 mm).
• 50CrMo4: 58 HRC (çap en çok 250 mm).
• C45: değer yalnız C45E ve C45R kaliteleri için tanımlıdır.

Çelik Alaşımları yüzey sertleştirme dahil ısıl işlem yapmaz; çeliği stoktaki teslim durumuyla verir, ölçünüze en ve boyda keser. Teslim durumu kodlarını çelik teslim durumları yazısında anlattık.

02

Yöntemler: indüksiyon ve alev

İndüksiyon. Parça, değişken akımlı bir bobinin içinden geçer ya da onun yanında durur. Akım parçanın yüzeyinde ısı üretir; yüzey saniyeler içinde sertleştirme sıcaklığına çıkar ve hemen soğutulur. Isıtılan katmanın kalınlığı akım frekansıyla ayarlanır. Seri üretimde tekrarlanabilir olduğu için yaygındır.

Alev. Gaz alevi yüzeyi ısıtır, ardından su ya da başka bir ortamla soğutulur. Büyük ve tek tek parçalarda, bobin yapılamayacak şekillerde kullanılır. Hız ve tekrarlanabilirlik indüksiyondan düşüktür.

İkisinde de sertleşme yüzey katmanıyla sınırlıdır. Sertleşme derinliği ısıtma süresine, akım frekansına ve çeliğin sertleşebilirliğine bağlıdır.

03

Neden orta karbon

Çeliğin ne kadar sertleşebileceğini esas olarak karbon belirler. Bunun iki ucu vardır:

Karbon çok düşükse. Sementasyon çeliklerinde karbon %0,14–0,19 (16MnCr5) gibi düşüktür. Böyle bir çelik indüksiyonla ısıtılıp soğutulsa bile yüksek sertliğe ulaşmaz; yüzeye önce karbon vermek gerekir. Sementasyonun varlık nedeni budur. İki yöntemin farkı ıslah ve sementasyon yazısında ayrıntılı işlenir.

Karbon çok yüksekse. Sertlik yükselir, ama çelik kırılganlaşır ve su verme sırasında çatlama riski artar. Yüzey sertleştirme hızlı bir işlemdir; yüksek karbonlu çelikte bu hız çatlak üretebilir.

Orta karbon. %0,38–0,54 arası, iki ucun ortasıdır: yeterince sertleşir, yeterince toktur ve yüzey sertleştirme için standart seçimdir. İlgili kaliteler:

Tabloda bir ilişki var: karbon yükselince en az yüzey sertliği de yükselir. 50CrMo4'te karbon 42CrMo4'ten yaklaşık %0,08 fazladır ve norm 5 HRC daha yüksek sertlik ister. Krom ve molibden ise sertleşmenin ne kadar derine işleyeceğini artırır; maksimum yüzey sertliğini esas olarak karbon belirler.

04

Normdaki en az sertlikler

Tablo 9'un mantığı şudur: norm, doğru uygulanan yüzey sertleştirme sonrasında çeliğin ulaşabileceği en az sertliği verir. Bir alt sınırdır; üst sınır koymaz.

Bu yüzden iki şeye dikkat edin:

1. "En az" değer, sonucun kendisi değildir. Sertlik işlem koşullarına bağlıdır: ısıtma hızı, sıcaklık, soğutma ortamı ve kesit. Norm çeliğin bu sertliğe ulaşabileceğini söyler; sonucu işlem belirler.
2. Çap sınırı geçerlidir. 41Cr4 için tablo 100 mm'de biter. 42CrMo4 ve 50CrMo4 için 250 mm'ye kadar uzanır. Çapı 100 mm'yi aşan bir parçada 41Cr4 için norm değeri yoktur.

34CrMo4 ve 34CrNiMo6 bu tabloda yer almaz. Bu, onların yüzey sertleştirmeye uygun olmadığı anlamına gelmez; norm bu iki kalite için en az sertlik değeri vermez.

05

C45, C45E ve C45R farkı

C45 ailesinde üç ad vardır ve yüzey sertleştirmede fark yaratırlar:

• C45: kalite çeliği. Yüzey sertleştirme için norm değer vermez.
• C45E: özel çelik. Kükürt ve fosfor sınırları daha sıkıdır; yüzey sertleştirme sertliği tanımlıdır.
• C45R: özel çelik. Kükürt aralığı da kontrol edilir; yüzey sertleştirme sertliği tanımlıdır.

Üçü aynı karbon düzeyindedir. Fark, norm belgesinde ve kontrol edilen katışık sınırlarındadır. Yüzey sertleştirilecek bir C45 parçada norm temelli bir sertlik değeri bekliyorsanız E ya da R sürümünü sorun. Ck45, C45E'nin eski DIN adıdır. C45 adlarının ayrıntısı C45 yazısındadır.

06

Islah + yüzey sertleştirme

En yaygın uygulama şudur: çelik ıslahlı (+QT) teslim alınır, parça işlenir ve yüzeyi sertleştirilir. Çekirdek ıslahlı dayanımda kalır, yüzey sertleşir.

Bu yüzden iki soruyu birlikte sormak gerekir: yüzey sertliği ne olmalı ve çekirdek dayanımı ne olmalı? 16–40 mm çapta ıslahlı çekme dayanımları şöyledir:

Okumak kolay. 53 HRC yetiyorsa ve çekirdek 1000–1200 MPa istiyorsa 42CrMo4. 58 HRC şartı varsa 50CrMo4. Çekirdek dayanımı düşük yetiyorsa C45 ya da 41Cr4. Tokluk öncelikliyse 50CrMo4'ün darbe işi alt sınırı (30 J) 42CrMo4'ünkinden (35 J) düşüktür; bunu hesaba katın.

Parça tasarımı ve ısıl işlem parametreleri için üreticinin föyüne ve şartnamenize başvurun.

Hangi parça, hangi kalite

Yüzey sertleştirilen parçalar çoğunlukla dönen ya da kayan elemanlardır:

• Mil muylusu ve yatak yüzeyi: aşınma ve yorulma birlikte; 42CrMo4 ya da 41Cr4.
• Kam, kılavuz ve kızak: yüzey aşınır, çekirdek orta yük taşır; C45 çoğu zaman yeter.
• Dişli yüzeyi (düşük hızlı, orta yük): yüzey sertleştirilmiş 42CrMo4 ya da 50CrMo4.
• Yüzeyde en yüksek sertlik şartı: 50CrMo4.

Bunlar çıkış noktasıdır. Yük, hız, yağlama ve ömür şartı parçadan parçaya değişir; son kararı parçayı tasarlayan mühendis verir.

07

Stoktaki uygun kaliteler

Dört kalite de stoktadır:

• C45: çubuk, kare, lama, levha, altıköşe ve boru. Tür sayfası: imalat çelikleri.
• 41Cr4, 42CrMo4, 50CrMo4: çubuk, kare, lama ve levha. Tür sayfası: ıslah çelikleri.

Çelik Alaşımları stoktaki ham malzemeyi ölçünüze en ve boyda keser. Kalite önceden seçili gelen C45 teklif formunda kaliteyi değiştirebilirsiniz.

Kaynaklar. EN 10083-3:2006 Tablo 9 (yüzey sertleştirme sonrası en az sertlik); EN ISO 683-1:2018 ve EN ISO 683-2:2018 (bileşim ve dayanım). Tablo 9 değerleri norm metnine atıfla verilmiştir.

08

Sık sorulan sorular