En eski yüzey sertleştirme işlemlerinden biri olan sementasyon, karbonun katı demir alaşımına girmesini sağlayarak gerçekleştirilen bir yüzey sertleştirme uygulamasıdır. Karbon içeriği düşük olan çelik malzeme yüzeyine katı, sıvı ya da gaz ortam içerisinde karbon verilmesi yöntemine dayanan sementasyon düşük karbonlu çelik için yaygın olarak kullanılan bir sertleştirme işlemidir.
Sementasyon, karbon oranı düşük çelik parça yüzeyine katı, sıvı veya gaz ortamında karbon verilmesi ısıl işlemidir. Sementasyon işlemlerinin sonucunda aşınmaya dayanıklı sert yüzeyler elde edilir. Sementasyon işlemiyle parça yüzeyinin aşınma dayanımı artırılır. Çekirdek yapının yumuşak olması darbelere karşı yüksek dayanım elde edilmesini sağlar.
Gaz sementasyon karbon içeriği düşük olan çelik parçalarda sıklıkla tercih edilen yüzey prosesidir. Sementasyon tekniği endüstriyel olarak bütün sertleştirme işlemlerinin üçte birlik kısmını oluşturmaktadır.
Sementasyon Isıl İşlemi Nasıl Uygulanır?
Sementasyon uygulaması genel olarak diğer alaşım elementlerini bünyesinde bulunduran düşük karbon değerli çeliğin yüzeyine karbon eklemesi yapılan bir termokimyasal difüzyon işlemidir. Karbon difüzyon derinliği ile kabuk sertlik derinliği (ECD) genel olarak 2mm’den az olan sığ derinliklerde, 4mm’den 6mm’ye kadar derinleşebilir.
Sementasyon işlemi üç fazda yapılır. Bu fazlar su verme ile tümleşik halde çalışan kamaralı bir yapıya sahip fırında 850-950°C sıcaklıkları arasında gerçekleşmektedir. Östenit sıcaklığında ısıtılan parça istenilen sertlik derinliğine bağlı olarak yüksek sıcaklıkta belirli bir süre tutulur. Bu işlemin ardından yağ, su, tuz veya polimer gibi uygun bir sertleştirme ortamında sertleştirme işlemi yapılır.
Sementasyon işleminin ardından tüm çelik parçalara uygulanan gerilim giderme ve menevişleme işlemi uygulanır. Sementasyon işlemi sonrasında sağlanacak en yüksek aşınma direnci, en yüksek sertlikte değil, yaklaşık 300°C’de uygulanan menevişlemenin ardından elde edilir. Bu işlemin ardından parça yüzeyinde karbon açısından zengin aşınmaya dayanıklı bir yapı oluşması söz konusudur. Çekirdekte tok bir yapı oluşur.
Sementasyon karbon oranı binde 2’den az olan çeliklere yapılır. Sementasyonun ardından çeliğin yüzey kısmındaki karbon binde 8’e kadar artırılır. Özel durumlarda ise %1,3’e kadar çıkarılır. 875 İLE 955c’de verilir. Dış yüzeyi sert, iç yüzeyi sünek bir çelik elde edilmesi söz konusudur.