---
title: "Çelik İçin Yüzey Sertleştirme Yöntemleri | Steel Equivalents"
description: "Çelikte yüzey sertleştirme yöntemlerini kimyasal bileşim, mikroyapı, sertleşme derinliği, gerilme ve ISO doğrulaması açısından karşılaştırın."
canonical: https://steelequivalents.com/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri
language: tr
robots: index, follow
og_type: article
type: wiki-article
language_alternates:
  en: https://steelequivalents.com/wiki/heat-treatment/case-hardening-methods-for-steel.md
  cs: https://steelequivalents.com/cs/wiki/tepelné-zpracování/metody-chemicko-tepelného-zušlechťování-oceli.md
  de: https://steelequivalents.com/de/wiki/wärmebehandlung/verfahren-zur-einsatzhärtung-von-stahl.md
  es: https://steelequivalents.com/es/wiki/tratamiento-térmico/métodos-de-endurecimiento-superficial-del-acero.md
  fr: https://steelequivalents.com/fr/wiki/traitement-thermique/méthodes-de-durcissement-superficiel-de-l-acier.md
  hu: https://steelequivalents.com/hu/wiki/hőkezelés/az-acél-felületi-edzésének-módszerei.md
  it: https://steelequivalents.com/it/wiki/trattamento-termico/metodi-di-cementazione-dell-acciaio.md
  nl: https://steelequivalents.com/nl/wiki/warmtebehandeling/methoden-voor-oppervlakteharding-van-staal.md
  pl: https://steelequivalents.com/pl/wiki/obróbka-cieplna/metody-nawęglania-stali.md
  pt: https://steelequivalents.com/pt/wiki/tratamento-térmico/métodos-de-endurecimento-superficial-do-aço.md
  ru: https://steelequivalents.com/ru/вики/термическая-обработка/методы-поверхностного-упрочнения-стали.md
  tr: https://steelequivalents.com/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri.md
  zh: https://steelequivalents.com/zh/维基/热处理/钢的表面硬化方法.md
  ja: https://steelequivalents.com/ja/ウィキ/熱処理/鋼の表面硬化法.md
  ar: https://steelequivalents.com/ar/ويكي/المعالجة-الحرارية/طرق-التقسية-السطحية-للفولاذ.md
  ko: https://steelequivalents.com/ko/위키/열처리/강철의-표면-경화-방법.md
  pt-br: https://steelequivalents.com/pt-br/wiki/tratamento-térmico/métodos-de-endurecimento-superficial-para-aço.md
  hi: https://steelequivalents.com/hi/विकी/ऊष्मा-उपचार/इस्पात-के-सतह-कठोरीकरण-की-विधियाँ.md
content_hash: sha256:4c735018c6e1462de0cafa28e3825e84c3c18c4885fc1b8646ccb8efaf1801fa
generated: 2026-09-26
---

> **Machine-readable Markdown rendering.** This is a Markdown representation of a web page,
> served for AI agents and crawlers as a token-efficient alternative to the full HTML.
> Full interactive HTML version: https://steelequivalents.com/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri
> Canonical URL: https://steelequivalents.com/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri
> Available languages: en, cs, de, es, fr, hu, it, nl, pl, pt, ru, tr, zh, ja, ar, ko, pt-br, hi
> Change detection: `content_hash` is the SHA-256 of this document's Markdown body — everything
> below this block, whitespace-trimmed, excluding the front-matter. Compare it to detect a real
> content change; `generated` moves on every render and is not a change signal.

![Çelik İçin Yüzey Sertleştirme Yöntemleri](/images/uploads/8d25357b-b8d9-476e-b990-401a44de17da/wiki-hero-a-cutaway-steel-gear-showing-a-hard-surface-case-a-gradual-hardness-gradient-and-1920x823.jpg)

Isıl işlem

# Çelik İçin Yüzey Sertleştirme Yöntemleri

Çelikte yüzey sertleştirme yöntemlerini kimyasal bileşim, mikroyapı, sertleşme derinliği, gerilme ve ISO doğrulaması açısından karşılaştırın.

![Çelik sektörü muhabiri Anders Bergström’ün portresi](/images/uploads/a7d8e5bc-7cdf-409b-913b-211e63e8c441/anders-bergstr-m-1920x1920.jpg)

 **[Anders Bergström](/tr/haberler/yazar/anders-bergstrom "Anders Bergström")** Isıl işlem 60+ dk okuma Güncellendi 16 Ağu 2026 Kanıta dayalı incelendi

  Bu sayfadaBu sayfada

- [Çelik Metalurjisinde Yüzey Sertleştirmenin Anlamı](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#çelik-metalurjisinde-yüzey-sertleştirmenin-anlamı "Çelik Metalurjisinde Yüzey Sertleştirmenin Anlamı")
- [Karbon, Azot ve Isı Yüzeyi Nasıl Değiştirir?](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#karbon-azot-ve-isı-yüzeyi-nasıl-değiştirir "Karbon, Azot ve Isı Yüzeyi Nasıl Değiştirir?")
- [Sementasyon (Karbürleme): Karbonla Zenginleştirilmiş Tabakaların Ardından Sertleştirme](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#sementasyon-karbürleme-karbonla-zenginleştirilmiş-tabakaların-ardından-sertleştirme "Sementasyon (Karbürleme): Karbonla Zenginleştirilmiş Tabakaların Ardından Sertleştirme")
- [Karbonitrürleme: Östenitte Karbon ve Azot](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#karbonitrürleme-östenitte-karbon-ve-azot "Karbonitrürleme: Östenitte Karbon ve Azot")
- [Nitrürleme: Geleneksel Sementasyon Olmadan Azot Difüzyonu](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#nitrürleme-geleneksel-sementasyon-olmadan-azot-difüzyonu "Nitrürleme: Geleneksel Sementasyon Olmadan Azot Difüzyonu")
- [Ferritik Nitrokarbürleme ve Nitrokarbürleme Tabakaları](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#ferritik-nitrokarbürleme-ve-nitrokarbürleme-tabakaları "Ferritik Nitrokarbürleme ve Nitrokarbürleme Tabakaları")
- [Diğer Yüzey Sertleştirme Yöntemleri: Siyanürleme, Borlama ve Kromlama](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#diğer-yüzey-sertleştirme-yöntemleri-siyanürleme-borlama-ve-kromlama "Diğer Yüzey Sertleştirme Yöntemleri: Siyanürleme, Borlama ve Kromlama")
- [Lokalize Termal Sertleştirme: Alev, İndüksiyon, Elektron Işını ve Lazer](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#lokalize-termal-sertleştirme-alev-i-ndüksiyon-elektron-işını-ve-lazer "Lokalize Termal Sertleştirme: Alev, İndüksiyon, Elektron Işını ve Lazer")
- [Çelik Seçimi ile Kabuk ve Çekirdek Arasındaki İlişki](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#çelik-seçimi-ile-kabuk-ve-çekirdek-arasındaki-i-lişki "Çelik Seçimi ile Kabuk ve Çekirdek Arasındaki İlişki")
- [Kabuk Derinliği, Sertlik Profilleri ve ISO Doğrulaması](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#kabuk-derinliği-sertlik-profilleri-ve-iso-doğrulaması "Kabuk Derinliği, Sertlik Profilleri ve ISO Doğrulaması")
- [Metalografi: Sertleştirilmiş Tabakanın Okunması](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#metalografi-sertleştirilmiş-tabakanın-okunması "Metalografi: Sertleştirilmiş Tabakanın Okunması")
- [Yüzeyi Sertleştirilmiş Çeliklerin Tribolojisi ve Tribokorozyonu](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#yüzeyi-sertleştirilmiş-çeliklerin-tribolojisi-ve-tribokorozyonu "Yüzeyi Sertleştirilmiş Çeliklerin Tribolojisi ve Tribokorozyonu")
- [Deformasyon, Kalıntı Gerilme ve Proses Kontrolü](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#deformasyon-kalıntı-gerilme-ve-proses-kontrolü "Deformasyon, Kalıntı Gerilme ve Proses Kontrolü")
- [Yüzey Sertleştirme İşlemi Nasıl Tanımlanır?](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#yüzey-sertleştirme-i-şlemi-nasıl-tanımlanır "Yüzey Sertleştirme İşlemi Nasıl Tanımlanır?")
- [Yüzey Sertleştirme Yöntemleri İçin Karşılaştırmalı Karar Çerçevesi](/tr/wiki/%C4%B1s%C4%B1l-i%C5%9Flem/%C3%A7elik-i%C3%A7in-y%C3%BCzey-sertle%C5%9Ftirme-y%C3%B6ntemleri#yüzey-sertleştirme-yöntemleri-i-çin-karşılaştırmalı-karar-çerçevesi "Yüzey Sertleştirme Yöntemleri İçin Karşılaştırmalı Karar Çerçevesi")

## Çelik Metalurjisinde Yüzey Sertleştirmenin Anlamı

Yüzey sertleştirme, tek bir fırın çevrimi, alaşım kalitesi veya mikroyapı değildir. ASM International bunu, demir esaslı bir malzemenin “yüzey tabakası veya kabuğu, çekirdekten belirgin ölçüde daha sert hâle gelecek şekilde” işlenmesi olarak tanımlar. Bu tanım bilinçli olarak geniş tutulmuştur. Belirli bir üretim yöntemini değil, sonucu — yüzey ile iç kısım arasındaki sertlik farkını — açıklar.

Bu ayrım önemlidir; çünkü çelik bileşenler çoğu zaman görünüşte birbiriyle çelişen iki özelliğe ihtiyaç duyar. Çalışan yüzeylerinin iz oluşumuna, yapışmalı aşınmaya, abrasif aşınmaya ve temas yorulmasına direnmesi gerekirken, iç kısım darbe enerjisini absorbe etmeli ve ani kırılma olmaksızın eğilmeye dayanabilmelidir. Daha tok bir çekirdek üzerindeki sert bir yüzey, bu iki gerekliliği homojen şekilde sertleştirilmiş bir kesitten daha etkili biçimde karşılayabilir. Dişliler, kamlar, miller, pimler ve rulman bileşenleri çoğunlukla işlevlerin bu şekilde ayrılmasına dayanır.

Yüzey tabakası sertleştirme yöntemleri kimya, faz dönüşümü ve doğrulama bakımından farklılık gösterir.
| Yöntem ailesi | Yüzey kimyası | Başlıca sertleşmiş yapı | Tipik doğrulama odağı |
|---|---|---|---|
| Karbürleme | Karbon eklenir | Yüksek karbonlu martenzitik tabaka | Etkin tabaka derinliği ve metalografik inceleme |
| Karbonitrürleme | Karbon ve azot eklenir | Martenzitik tabaka | Sertlik profili ve kalıntı östenit |
| Nitrürleme | Azot eklenir | Difüzyon bölgesi ve alaşım nitrürleri | Bileşik tabaka ve difüzyon bölgesi derinliği |
| İndüksiyonla sertleştirme | Bileşimde önemli bir değişiklik olmaz | Yerel martenzit | Sertleşmiş tabaka kalınlığı ve geçiş bölgesi |

Seçilen işlem, sertlik farkının nasıl oluşturulacağını belirler. Bazı işlemler, difüzyon yoluyla yüzeyin kimyasal bileşimini değiştirir. Diğerleri ise başlangıçtaki bileşimi korur ve yalnızca yüzeye yakın bir bölgeyi hızlı, yerel ısıtma ve soğutma yoluyla dönüştürür. Bunun sonucunda oluşan tabaka derinliği, fazlar, artık gerilme, deformasyon ve doğrulama yöntemi önemli ölçüde farklı olabilir.

![Çelik İçin Yüzey Sertleştirme Yöntemleri](/images/uploads/137170a4-ed45-42f3-bc79-d769e9b24634/wiki-inline-a-cross-sectional-steel-specimen-comparing-carburized-nitrided-nitrocarburized-a-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/137170a4-ed45-42f3-bc79-d769e9b24634/wiki-inline-a-cross-sectional-steel-specimen-comparing-carburized-nitrided-nitrocarburized-a-2027x2560.avif "Görseli büyüt — Çelik İçin Yüzey Sertleştirme Yöntemleri")Different treatments create different layer structures and hardness gradients.

### Tabaka, çekirdek ve sertlik gradyanı

**Tabaka**, sertliği ve mikroyapısı iç kısımdakilerden farklı olan, işlem görmüş yüzey bölgesidir. **Çekirdek**, bu bölgenin altında kalan malzemedir. “Çekirdek” mutlaka yumuşak veya sertleştirilmemiş anlamına gelmez: düşük karbonlu sementasyon çeliği, su verme sonrasında görece tok, düşük karbonlu martenzitik veya temperlenmiş martenzitik bir iç yapıyı koruyabilirken, nitrürlenmiş alaşımlı bir çelik nitrürleme öncesinde zaten dayanım sağlayan ısıl işlem görmüş bir çekirdeğe sahip olabilir.

Sertlik gradyanı **Sertlik gradyanı** İşlem görmüş yüzeyden etkilenmemiş çekirdeğe doğru sertlikte ani bir sınır yerine kademeli bir değişim.

Yüzey ile çekirdek arasında genellikle ani bir sınır değil, bir **sertlik gradyanı** bulunur. Sementasyon uygulanmış bir bileşen; yüksek yüzey karbonu, dış kısma yakın martenzit, kalıntı östenit ve karbürler içerebilir; karbon konsantrasyonu başlangıçtaki bileşime doğru azaldıkça sertlik de düşer. Nitrürlenmiş bir bileşen, demir nitrürlerinden oluşan ince bir bileşik tabakasının altında bir azot difüzyon bölgesine ve bunun ardından etkilenmemiş çekirdeğe sahip olabilir. İndüksiyonla sertleştirilmiş bir bileşen ise yüzeyde martenzit, kısmen dönüşmüş bir geçiş bölgesi ve bunun altında başlangıçtaki temperlenmiş yapıyı gösterebilir.

#### Ölçüm notu

Bildirilen değerin etkin tabaka derinliği, toplam tabaka derinliği, bileşik tabaka kalınlığı, difüzyon bölgesi derinliği veya tanımlanmış başka bir büyüklük olup olmadığını her zaman belirtin.

Bu nedenle “tabaka derinliği” belirlenmiş bir ölçüm kuralına bağlanmalıdır. **Efektif tabaka derinliği**, tanımlanmış bir profil boyunca ölçülen ve yüzeyden belirli bir sertlik sınırına kadar olan mesafedir. Sementasyon uygulanmış ve sertleştirilmiş çelik için ISO 2639:2002, tabaka derinliğinin belirlenmesi ve doğrulanmasına yönelik bir yöntem sunar; standardın uygulanabilirliği, sertliğin tabaka derinliğinin üç katı mesafede 450 HV 1 değerinden düşük olması koşulunu kullanır. Sertlik skalası, deney yükü, yüzey hazırlığı, ölçüm yönü ve ölçüm konumu bildirilen değerin tümünü etkiler.

**Toplam tabaka derinliği** farklı bir büyüklüktür. Kimyasal veya yapısal olarak değişime uğramış tabakanın tamamının kalınlığını ifade eder ve bu tabaka, efektif sertlik derinliğinin belirlenmesinde kullanılan noktanın ötesine uzanabilir. Bu nedenle metalografik inceleme, mikrosertlik taramaları, kimyasal analiz veya faz tanımlaması aynı parça için farklı “derinlikler” ortaya koyabilir. Yalnızca “tabaka derinliği” diyen bir şartname, tanımı ve deney yöntemini belirtmediği sürece eksiktir.

ISO 18203:2026; alevle, indüksiyonla, elektron ışınıyla ve lazerle sertleştirme yoluyla oluşturulan yüzey sertleştirilmiş tabakaların yanı sıra karbonitrürleme, sementasyon ve nitrürleme ile üretilen tabakaların kalınlık ölçümünü ele alır. Bu standart temel bir noktayı pekiştirir: tabaka kalınlığı, kararmış bir yüzeyin görsel tanımı değil, ölçülen bir özelliktir.

### Yüzey sertliği neden şartnamenin tamamı değildir?

Yüzey sertliği yararlıdır; ancak tek başına çalışma davranışını öngöremez. Sığ bir tabaka yüksek bir Vickers değeri gösterebilir, fakat destekleyici malzeme çok yumuşak olduğu için tekrarlı Hertz temasında hasar görebilir. Buna karşılık, tabaka yeterince derinse, çekirdek tarafından iyi destekleniyorsa ve elverişli bir artık gerilme durumu altında bulunuyorsa, daha düşük ölçülmüş bir sertlik de iyi performans sağlayabilir.

Bağıl sertlik

Bir yüzey tabakası sertleştirme profili normal olarak daha sert yüzeyden daha yumuşak veya farklı şekilde sertleştirilmiş çekirdeğe doğru azalır.

Sertlik profili; çekirdeğin çekme dayanımı, tokluğu ve daha önceki ısıl işlemiyle birlikte değerlendirilmelidir. Yüzey mikroyapısı da önemlidir. Sementasyon uygulanmış ve karbonitrürlenmiş çelikler, östenitleme ve su verme sonrasında genellikle martenzit oluşturur; ancak aşırı miktarda kalıntı östenit, iri karbürler, oksidasyon veya tane sınırı oksidasyonu boyutsal kararlılığı ve yorulma performansını değiştirebilir. Nitrürlenmiş ve nitrokarbürlenmiş çelikler, kalınlığı, gözenekliliği, faz dengesi ve azot dağılımı sürtünme, aşınma ve korozyonu etkileyen bir bileşik tabakası ile bir difüzyon bölgesi içerebilir. Bu özellikler tek bir sertlik sayısından çıkarılamaz.

Basma yönündeki yüzey artık gerilmesi, bazı yorulma çatlaklarına karşı direnci artırabilir. Limited evidence

Artık gerilme de ayrı bir şartname konusudur. Su verme, homojen olmayan dönüşüm ve ısıl büzülme yoluyla çekme veya basma gerilmeleri oluşturabilir. Difüzyon işlemleri de eklenen atomların kafes boyutlarını değiştirmesi ve bileşik tabakaları ile difüzyon bölgelerinin farklı hızlarda oluşması nedeniyle gerilmeler meydana getirebilir. Yüzeye yakın basma artık gerilmesi çatlak başlangıcına karşı direnci artırabilir; ancak aşırı gerilme, deformasyon veya yetersiz destek başka tür arızalara yol açabilir. Gerilmenin işareti ve büyüklüğü, işlem adından varsayılmamalı; doğrulanmış bir işlem yoluyla ölçülmeli veya kontrol edilmelidir.

Deformasyon da aynı şekilde kendine özgü bir kontrol planı gerektirir. Sıcaklık, kesit kalınlığı, geometri, su verme şiddeti, fikstür tasarımı, alaşım bileşimi ve işlem sonrası temperleme boyutsal değişimi etkiler. Aynı efektif tabaka derinliğine ve yüzey sertliğine sahip iki bileşenin salgısı, diş profili hatası veya delik çapındaki büyümesi farklı olabilir. Bu nedenle doğrulama; sertlik taramalarını, metalografik kesitleri, boyutsal incelemeyi, kalıntı östenit ölçümünü ve artık gerilme analizini gerektirebilir.

### Termokimyasal ve termal yüzey sertleştirme

Termokimyasal yüzey sertleştirme, karbon, azot veya her ikisini yüzeye ilave ederek yüzey bileşimini değiştirir. ABD National Bureau of Standards tarafından yayımlanan bir el kitabı, sementasyon, nitrürleme ve karbonitrürlemeyi bu temel sınıflandırma içinde tanımlar. **Sementasyonda** karbon, düşük karbonlu çeliğe difüze edilerek düşük karbonlu iç kısım üzerinde yüksek karbonlu bir yüzey oluşturur. Parça genellikle daha sonra östenitlenir ve su verilir; böylece zenginleştirilmiş yüzey sert martenzit oluşturur. **Karbonitrürleme**, östenite karbon ve azot kazandırır ve normal olarak martenzitik, sertleştirilmiş bir tabaka oluşturur.

**Nitrürleme** farklı bir metalurjik yol izler. Azot uygun bir çeliğe difüze olur ve genellikle sementasyondaki östenitleme ve su verme çevrimi olmaksızın alaşım nitrürleri ile demir nitrürleri oluşturur. **Nitrokarbürleme**, kritik sıcaklığın altında ferrite karbon ve azot kazandırarak bir bileşik tabakası ve bunun altında bir difüzyon bölgesi oluşturur. Bu nedenle, adları benzer olsa da karbonitrürlemeden ayırt edilmelidir. Ferritik nitrokarbürleme de aynı temel ilkeye dayanır.

Diğer termokimyasal yöntemler arasında siyanürleme, borlama ve kromlama bulunur. Difüze olan türler ve reaksiyon ürünleri farklı olduğundan, bunların sertlik profilleri, tabaka kalınlıkları, sıcaklık sınırları, deformasyon riskleri ve korozyon veya aşınma davranışları gelişigüzel biçimde birbirinin yerine kullanılamaz. Triboloji çalışmaları borlama, kromlama, sementasyon, nitrürleme, nitrokarbürleme ve karbonitrürlemeyi aşınma, sürtünme ve tribokorozyondaki değişimlerle ilişkilendirir; ancak bu değişimlerin yönü ve büyüklüğü çelik kalitesine, karşı yüzeye, yüke, ortama ve tabaka yapısına bağlıdır.

Termal yüzey sertleştirme, yüzeye bir sertleştirici element ilave etmez. Alevle, indüksiyonla, elektron ışınıyla ve lazerle sertleştirme, mevcut çelik bileşimini yerel olarak bir dönüşüm sıcaklığının üzerine ısıtır; ardından martenzit oluşturmak için hızlı kendiliğinden su verme veya kontrollü soğumadan yararlanır. ISO 18203:2026, bu yöntemleri çeşitli termokimyasal işlemlerle birlikte kapsar. Dolayısıyla burada oluşan tabaka, difüzyonla zenginleştirilmiş bir tabakadan ziyade dönüşüme uğramış bir bölgedir; ancak yine de bir sertlik gradyanı ve geçiş bölgesi meydana gelir.

Sonuç olarak pratik seçim, bir sözcük seçimi değil, metalurjik bir karardır. Gerekli temas direnci, çekirdek tokluğu, izin verilen deformasyon, hedef profil, artık gerilme durumu ve doğrulama yöntemi işlemin özellikleriyle birbiriyle uyumlu olmalıdır. Sementasyon, nitrürleme, karbonitrürleme, nitrokarbürleme ve yerel termal sertleştirme “yüzey sertleştirilmiş” çelik üretebilir; ancak bunların oluşturduğu tabakalar aynı değildir.

## Karbon, Azot ve Isı Yüzeyi Nasıl Değiştirir?

ASM International, yüzey sertleştirmeyi demir esaslı malzemenin yüzey tabakasının veya sertleştirilmiş tabakasının çekirdekten belirgin ölçüde daha sert hâle gelmesini sağlayacak şekilde işlenmesi olarak tanımlar. Bu tanım tek bir prosesi değil, bir sonucu açıklar. Sementasyonla sertleştirilmiş bir dişli, nitrürlenmiş bir mil, karbonitrürlenmiş bir pim ve indüksiyonla sertleştirilmiş bir rayın tümü daha sert bir yüzeye sahip olabilir; ancak bunların kimyası, fazları, derinlik profilleri, gerilmeleri ve hasar mekanizmaları farklıdır.

#### İşlem mekanizmaları

Karbürleme

Düşük karbonlu çeliğe östenitleme ve su verme öncesinde karbon difüze olur.

Nitrürleme

Azot, genellikle kritik sıcaklığın altında, uygun çeliğe difüze olur.

Karbonitrürleme

Su verme öncesinde karbon ve azot östenite girer.

Nitrokarbürleme

Kritik sıcaklığın altında karbon ve azot ferrite difüze olur.

Isıl sertleştirme

Mevcut çelik bileşimi yerel olarak östenitlenir ve martenzite dönüştürülür.

Termokimyasal işlemler çeliğin yüzeyine karbon, azot veya her ikisini birden ekler. Sementasyon karbon ekler; nitrürleme azot ekler; karbonitrürleme ve nitrokarbürleme ise farklı faz ve sıcaklık koşulları altında karbon ve azot ekler. ISO 18203:2026 kapsamındaki alevle, indüksiyonla, elektron demetiyle ve lazerle sertleştirme dâhil termal yöntemler ise önemli miktarda yeni arayer atomu sağlamaktan ziyade, yüzeyi ısıtıp dönüştürerek mevcut bileşimi değiştirir.

![Çelik İçin Yüzey Sertleştirme Yöntemleri](/images/uploads/47d34adb-89ba-43c5-b186-b75221d1fb8f/wiki-inline-carbon-and-nitrogen-atoms-diffusing-from-the-surface-into-a-steel-cross-section-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/47d34adb-89ba-43c5-b186-b75221d1fb8f/wiki-inline-carbon-and-nitrogen-atoms-diffusing-from-the-surface-into-a-steel-cross-section-1920x1094.avif "Görseli büyüt — Çelik İçin Yüzey Sertleştirme Yöntemleri")Diffusion creates a gradual change in composition from the surface toward the core.

### Difüzyon ve konsantrasyon gradyanları

Karbon ve azot çeliğe yüzeyden girer ve konsantrasyon gradyanları boyunca ilerler. Atomlar demir atomları arasındaki arayer konumlarını işgal eder ve hareket hızı sıcaklığa, kristal yapıya, süreye, alaşım bileşimine ve yüzeydeki kimyasal potansiyele güçlü biçimde bağlıdır. Basitleştirilmiş biçimde Fick yasaları, akıyı ve değişen konsantrasyon profilini açıklar: yüzey ile çekirdek arasındaki dik gradyan başlangıçtaki hızlı nüfuziyeti sağlar; sertleştirilmiş tabaka geliştikçe gradyan daha az dik hâle gelir.

Proses atmosferi yüzey koşulunu belirler. Sementasyonda fırın atmosferindeki karbon aktivitesi, daha düşük karbon içerikli iç bölgenin üzerinde yüksek karbonlu östenitik bir yüzey oluşturur. Yüzey, bileşimi anında ve homojen biçimde kazanmaz. Bunun yerine karbon konsantrasyonu genellikle dış yüzeyden uzaklaştıkça azalır ve bu profilin biçimi; sıcaklığa, karbon potansiyeline, maruz kalma süresine ve gaz–metal ara yüzeyindeki reaksiyonlara bağlıdır. İşlem olağanüstü uzun sürmediği veya kesit küçük olmadığı sürece çekirdek, başlangıçtaki karbon içeriğine yakın kalır.

Karbonitrürleme, çelik östenitik durumdayken hem karbonu hem de azotu sisteme dâhil eder. Azot; karbon transferini, sertleşebilirliği, kalıntı östeniti ve alaşım nitrürlerinin çökelmesini etkileyebilir. Azot çoğunlukla dış yüzeye yakın bölgede yoğunlaştığından, azot profili karbon profilinden daha dik olabilir. Sonuç, basitçe “ilave azot içeren sementasyonlu çelik” değildir.

Nitrürleme ve ferritik nitrokarbürleme farklı şekilde çalışır. Bu işlemler genellikle kritik sıcaklığın altında, matrisin ferritik kaldığı koşullarda gerçekleştirilir. Karbon ve azot ferrit içinde difüze olur; ancak ferritin karbon çözünürlüğü östenitten çok daha düşüktür. Bu nedenle azot, demir ve alaşım elementleriyle kolayca reaksiyona girerek nitrürler veya karbonitrürler oluşturur; aynı zamanda yüzeyde ince bir bileşik tabakası meydana gelebilir. Bu tabakanın altında, çözünmüş azot, çökeltiler veya her ikisini birden içeren bir difüzyon bölgesi bulunur. Bu bölgenin derinliği ve özellikleri, sementasyonla oluşturulmuş bir sertleştirilmiş tabakanın derinliğinden çıkarılamaz.

Difüzyon, keskin sınırların neden olağandışı olduğunu da açıklar. Metalurjik kesitlerde normal olarak “sertleştirilmiş tabaka” ile “çekirdeği” ayıran bir düzlem değil, sertlik ve bileşimde kademeli bir değişim görülür. Bu nedenle sertleştirilmiş tabaka derinliği, bir özellik eşik değerine dayanan ve önceden tanımlanmış bir ölçümdür. ISO 2639:2002, sementasyonla oluşturulmuş ve sertleştirilmiş tabakalara uygulanır ve sertleştirilmiş tabaka derinliğinin üç katında 450 HV 1’den düşük bir sertlik koşulunu kullanır. ISO 18203:2026 ise diğer yöntemlerin yanı sıra termal sertleştirme, karbonitrürleme, sementasyon ve nitrürleme yoluyla üretilen tabakaların kalınlık ölçümünü ele alır. Ölçüm yöntemi, belirtilen işlem ve özellik ile uyumlu olmalıdır.

![Çelik İçin Yüzey Sertleştirme Yöntemleri](/images/uploads/202cb75c-084d-413f-9c09-14887a01398c/wiki-inline-a-phase-transformation-schematic-showing-austenite-ferrite-martensite-and-an-iro-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/202cb75c-084d-413f-9c09-14887a01398c/wiki-inline-a-phase-transformation-schematic-showing-austenite-ferrite-martensite-and-an-iro-1920x1288.avif "Görseli büyüt — Çelik İçin Yüzey Sertleştirme Yöntemleri")Austenitic treatments usually form martensite after quenching; nitriding modifies ferrite below the critical temperature.

### Östenit, ferrit, martensit ve bileşik tabakalar

Faz durumu, bir işlemin difüzyon esaslı, dönüşüm esaslı veya her ikisine dayalı olup olmadığını belirler.
| Yapı veya faz | Yüzey tabakası sertleştirmedeki rolü | İlişkili yöntemler |
|---|---|---|
| Östenit | Karbonu çözer ve su verme öncesinde zenginleşmeyi destekler | Karbürleme ve karbonitrürleme |
| Ferrit | Kritik sıcaklık altındaki difüzyon için matris | Nitrürleme ve nitrokarbürleme |
| Martenzit | Hızlı soğuma sonrasında oluşan sert dönüşüm ürünü | Karbürleme, karbonitrürleme ve ısıl sertleştirme |
| Bileşik tabaka | Demir nitrürleri veya karbonitrürleri içeren reaksiyon tabakası | Nitrürleme ve nitrokarbürleme |

Östenit, ilgili kritik sıcaklığın üzerinde kararlı olan, demirin yüzey merkezli kübik biçimidir. Daha düşük sıcaklıklarda kararlı olan demirin hacim merkezli kübik biçimi ferrite kıyasla çok daha fazla karbon çözebilir. Bu fark, karbonitrürleme ile nitrokarbürleme arasındaki temel ayrımı belirler.

Sementasyon veya karbonitrürleme sırasında çelik östenit bölgesine kadar ısıtılır. Karbon ya da karbonla birlikte azot bu faza difüze olur ve yüzey çekirdekten kimyasal olarak farklı hâle gelir. Soğutma sırasında östenit, soğuma hızına ve sertleşebilirliğe bağlı olarak perlite, beynite veya martensite dönüşebilir. Endüstriyel yüzey sertleştirmede genellikle su verme uygulanır; böylece zenginleştirilmiş yüzey büyük ölçüde martensite dönüşür. Martensit, aşırı doymuş ve bozulmuş hacim merkezli tetragonal bir yapıdır; sertliği, hapsolmuş karbondan, kafes geriniminden ve dönüşüm kusurlarının yüksek yoğunluğundan kaynaklanır.

Çekirdek de su verme sırasında dönüşebilir; ancak daha düşük karbon içeriği genellikle daha düşük martensit sertliği ve daha yüksek tokluk sağlar. Krom, nikel, molibden ve mangan gibi alaşım elementleri dönüşüm kinetiğini değiştirir ve gerekli soğuma hızını etkiler. Bu nedenle düşük karbonlu bir çekirdek tok kalırken yüksek karbonlu bir yüzey sertleşebilir; bunun için termal çevrimin ve kesit boyutunun kontrol edilmesi gerekir.

Nitrokarbürleme, düşük dozlu bir karbonitrürleme çevrimi değildir. Kritik sıcaklığın altında ferrit içinde gerçekleştiğinden, kasıtlı bir östenitleme adımı bulunmaz ve normal olarak su verme ile oluşturulan martensitik bir sertleştirilmiş tabaka meydana gelmez. Yüzeyde, çoğu zaman beyaz tabaka olarak adlandırılan bir demir nitrür bileşik tabakası ve bunun altında azot içeren bir difüzyon bölgesi bulunabilir. Kesin fazlar; sıcaklığa, gaz veya tuz kimyasına, karbon ve azot potansiyellerine ve çeliğin bileşimine bağlıdır. Difüzyon bölgesi içinde alaşım nitrürleri oluşabilir; bu da karbonitrürleme sonrasında bulunan martensitik yapının aynısını oluşturmadan sertliği artırır.

Nitrürleme de benzer biçimde bir bileşik tabakası ve difüzyon bölgesi oluşturabilir; borlama demir veya alaşım borürleri meydana getirebilir ve kromlama, yüzeyi krom bakımından zengin fazlarla değiştirebilir. Bu tabakalar kalınlık, gevreklik, aderans, sertlik gradyanı ve temas yüklerine karşı davranış bakımından birbirinden farklıdır. Tek bir sertlik değeri bu tabakaları tanımlayamaz.

Termal sertleştirme farklı bir yapı oluşturur. İndüksiyon, alev, lazer veya elektron demetiyle ısıtma, yalnızca seçilen yüzeyi östenite dönüştürürken alttaki çelik daha soğuk kalır. Ardından hızlı öz-su verme veya dışarıdan uygulanan soğutma, östenitleştirilmiş bölgeyi martensite dönüştürür. Karbon difüzyonu gerekmediğinden, sertleştirilmiş derinlik esas olarak ısıtma düzeni, ısıl iletkenlik, frekans veya demet parametreleri, bekletme süresi ve soğutma koşulları tarafından belirlenir.

### Su verme, menevişleme ve dönüşüm gerilmeleri

Su verme, difüzyon kontrollü yüksek sıcaklık koşulunu denge dışı bir yapı içinde dondurur. Sementasyonlanmış ve karbonitrürlenmiş çelikte yüzeyde yüksek karbonlu martensit, çekirdekte daha düşük karbonlu martensit ve karbon içeriğinin martensit başlangıç ve martensit bitiş sıcaklıklarını düşürmesi hâlinde kalıntı östenit bulunabilir. Alaşıma ve proses kontrolüne bağlı olarak karbürler de kalabilir veya çökelebilir. Kalıntı östenit kullanım sırasında veya taşlama esnasında daha sonra dönüşebilir ve boyutsal değişime neden olabilir.

Soğuma mekanik açıdan nötr değildir. Yüzey, daha sıcak olan iç bölgeden önce soğuyup büzülür ve termal gerilmeler oluşturur. Östenitin martensite dönüşürken genleşmesi de ilave bir gerinim meydana getirir. Nihai artık gerilme dağılımı; kesit boyunca sıcaklık sırasına, karbon ve azot gradyanlarına, martensit oranına, geometriye ve su verme şiddetine bağlıdır. Yüzeydeki basma gerilmesi bazı yorulma çatlaklarına karşı direnci artırabilir; ancak aşırı deformasyon, su verme çatlakları veya kritik bir konumdaki çekme gerilmesi amaçlanan işlemin etkisini ortadan kaldırabilir.

Menevişleme, su verilmiş çeliğin östenit bölgesinin altında yeniden ısıtılmasıdır. Bu işlem gevrekliği azaltır, su verme gerilmesinin bir bölümünü giderir ve karbonun aşırı doymuş martensitten ayrılmasına olanak tanır. Elde edilen menevişlenmiş martensit, menevişlenmemiş martensitten daha düşük sertliğe sahip olmakla birlikte genellikle daha kararlı ve hasara karşı daha dayanıklıdır. Menevişleme, kalıntı östeniti de değiştirebilir ve karbürleri çökeltebilir. Nitrürlenmiş ve ferritik nitrokarbürlenmiş parçalar için farklı bir yaklaşım gerekir: bunların difüzyon bölgeleri ve bileşik tabakaları su verme ile oluşmaz; işlem sonrasında aşırı ısıtma çökeltileri kabalaştırabilir, tabaka kimyasını değiştirebilir veya sertliği azaltabilir.

Bu nedenle nihai sertleştirilmiş tabaka; kimya, difüzyon, faz kararlılığı, ısıtma, soğutma ve gerilme gelişiminin ortak ürünüdür. Doğrulama yalnızca yüzey sertliğini bildirmekle sınırlı olmamalıdır: ölçülen sertleştirilmiş tabaka derinliği, sertlik profili, mikroyapı, uygulanabildiği durumlarda bileşik tabaka kalınlığı, kalıntı östenit, deformasyon ve artık gerilme; işlemin kullanım gereksinimini karşılayıp karşılamadığını belirleyebilir.

## Sementasyon (Karbürleme): Karbonla Zenginleştirilmiş Tabakaların Ardından Sertleştirme

### Sementasyonun temel ilkesi

Sementasyon, düşük karbonlu çeliğin, östenitin oluşabildiği bir sıcaklıkta tutulması sırasında karbonun çelik yüzeyine girdiği bir termokimyasal işlemdir. Bu işlem, daha düşük karbon içerikli bir iç bölgenin üzerinde yüksek karbonlu bir yüzey oluşturur; dolayısıyla yalnızca bir ısıtma işlemi değildir ve tek başına tam bir sertleştirme çevrimi anlamına gelmez. Zenginleştirilmiş tabaka genellikle daha sonra östenitlenir ve su verilir; böylece karbon içeriği martenzit oluşumunu sağlayabilir.

ASM International, yüzey tabakasının veya sementasyon tabakasının çekirdekten belirgin ölçüde daha sert hâle gelmesini sağlayan demir esaslı malzeme işlemini yüzey sertleştirme olarak tanımlar. Sementasyon bu farkı, dönüşümden önce yüzey bileşimini değiştirerek oluşturur. Fırın atmosferinin, tuz banyosunun veya karbon içeren ortamın karbon potansiyeli, çelik yüzeyindeki karbon aktivitesinin üzerinde tutulur. Karbon daha sonra yüzeyde çözünür ve içeriye doğru difüze olur. Konsantrasyonu yüzeyden uzaklaştıkça azalır ve ani bir sınır yerine karbon gradyanı oluşur.

Bu gradyan önemlidir. Yüzeye yakın bölgelerde karbon içeriği, su verme sonrasında yüksek karbonlu martenzit oluşturacak kadar yüksek olabilir. Daha iç bölgelerde ise başlangıçtaki düşük karbonlu bileşim büyük ölçüde değişmeden kalır; bununla birlikte aynı ısıl çevrime maruz kalır. Ortaya çıkan parça, sert ve aşınmaya dayanıklı bir yüzeyi, daha tok ve hasara karşı daha toleranslı bir çekirdekle birleştirebilir. Bu yapı, sementasyonun dişliler, kamalı miller, makaralar, burçlar ve temas gerilimine maruz kalan diğer bileşenlerde neden kullanıldığını açıklar; ancak bu durum, sementasyon uygulanmış her parçanın aynı aşınma, yorulma, sürtünme veya korozyon davranışına sahip olduğu anlamına gelmez.

AISI 8620, AISI 4320 ve AISI 9310, sementasyon uygulamalarında kullanılan düşük karbonlu alaşımlı çeliklerin bilinen örnekleridir; ancak tek başına bir kalite tanımı, tabaka derinliğini, sertlik profilini veya deformasyon sonucunu belirlemez. Çeliğin alaşım içeriği sertleşebilirliği, karbür kararlılığını, dönüşüm sıcaklıklarını, menevişleme tepkisini ve boyutsal değişimi etkiler. Nikel, krom ve molibden, su verme sırasında çekirdeğin sertleşmesine yardımcı olabilirken aşırı yüzey karbonu veya uygun olmayan alaşım dengesi, kalıntı östenit ve karbür oluşumunu artırabilir.

Karbürleme rotaları karbonu sağlamak ve kontrol etmek için farklı yöntemler kullanır.
| Karbürleme rotası | İşlem özelliği | Kontrol hususu |
|---|---|---|
| Gazla karbürleme | Kontrollü karbon içeren fırın atmosferi | Karbon potansiyeli, gaz akışı ve fırın homojenliği |
| Vakumda karbürleme | Düşük basınçlı hidrokarbon enjeksiyonu | Enjeksiyon çevrimi ve su verme seçimi |
| Paket karbürleme | Karbon içeren bileşik parçayı çevreler | Atmosferin daha az doğrudan kontrolü |

Sementasyon ortamları gaz, vakum ve kutu sementasyonu işlemlerini kapsar. Gaz sementasyonunda genellikle karbon monoksit, karbon dioksit, hidrojen, metan ve diğer hidrokarbon ürünlerini içeren bir atmosfer kontrol edilir. Vakum sementasyonunda düşük basınçta hidrokarbon enjeksiyonu kullanılır ve ekipmana ve bileşene bağlı olarak gaz veya yağda su verme uygulanır. Kutu sementasyonunda parça, karbon içeren bir bileşikle çevrelenir; geçmişte bu bileşik, bir aktifleştiriciyle birlikte odun kömürünü de içermiştir. Ancak proses kontrolü, izlenen bir fırın atmosferine kıyasla daha doğrudan değildir.

Sıcaklık ve süre, karbon profilini belirler. Daha yüksek sıcaklık genellikle difüzyonu hızlandırır; ancak tane büyümesini de artırır ve deformasyonu yükseltebilir. Basitleştirilmiş koşullarda difüzyon mesafesi yaklaşık olarak zamanın kareköküyle ilişkili olduğundan, daha uzun süreli işlem tabakayı yalnızca kademeli olarak derinleştirir. Gerçek profiller; karbon potansiyeline, alaşım elementlerine, fırın homojenliğine, yüzey durumuna ve köşelerde, deliklerde ve maskelenmiş bölgelerdeki sınır koşullarına bağlıdır. Bu nedenle belirtilen bir “tabaka derinliği”, ancak tanımı ve ölçüm yöntemi belirtilmişse anlam taşır.

### Östenitleme, su verme ve menevişleme

Karbon yüzeye girdikten sonra çeliğin genellikle bir sertleştirme çevriminden geçmesi gerekir. Doğrudan sertleştirme işleminde sementasyon, östenitleme sıcaklığında gerçekleştirilir ve bileşene doğrudan bu sıcaklıktan su verilir. Çift sertleştirme veya yeniden östenitleme işleminde parça sementasyondan sonra soğutulur ve ardından yeniden ısıtılır; bazen önce çekirdeği inceltmek, daha sonra da sementasyon tabakasını sertleştirmek amacıyla iki aşamalı bir işlem uygulanır. Seçilen çevrim; çelik kalitesine, kesit boyutuna, gerekli çekirdek özelliklerine, tane boyutu kontrolüne ve deformasyon sınırlarına bağlıdır.

Östenit karbonu çözer ve zenginleştirilmiş yüzeyin soğuma sırasında düşük karbonlu çekirdekten farklı tepki vermesini sağlar. Su verme yeterince şiddetliyse ve sıcaklık yolu aşırı miktarda dönüşüm ürününün oluşmasını önlüyorsa, sementasyon tabakası esas olarak martenzite dönüşür. Çekirdek de martenzit oluşturabilir; ancak daha düşük karbon içeriği, ona su verme sonrası daha düşük sertlik ve genellikle daha yüksek tokluk kazandırır. Alaşımın sertleşebilirliği, bu dönüşümün ne kadar ilerleyeceğini belirler. Kalın bir kesit veya yetersiz su verme, yükü taşıması amaçlanan bölgelerde beynit, ferrit veya perlit bırakabilir.

#### Su verme uyarısı

Şiddetli bir su verme, istenmeyen yumuşak dönüşüm ürünlerini azaltabilir; ancak çatlama ve boyutsal değişimi de artırabilir. Su verme şiddetini çeliğe, kesit boyutuna, geometriye ve izin verilen çarpılma sınırına göre seçin.

Su verme şiddeti en yüksek seviyeye çıkarılmak yerine kontrol edilmelidir. Yağ, polimer çözeltisi, basınçlı gaz ve diğer su verme ortamları ısıyı farklı hızlarda uzaklaştırır; karıştırma da yerel soğuma koşulunu değiştirir. Çok şiddetli bir su verme, istenmeyen yumuşak dönüşüm ürünlerini azaltabilir; ancak aynı zamanda ısıl ve dönüşüm gerilmelerini artırarak çatlama ve boyutsal değişim riskini yükseltebilir. Kesintili, kademeli veya basınçlı gazla su verme, belirli geometrilerde hareketi azaltabilir; ancak hiçbir su verme ortamı evrensel olarak uygun değildir.

Menevişleme, su vermeyi izler. Amacı, su verme sonrası martenzitin gevrekliğini ve yüksek artık gerilmesini azaltırken gerekli sertlik ve boyutsal kararlılığı sağlamaktır. Menevişleme, başlangıçtaki düşük karbonlu durumu geri getirmez. Karbon bakımından zengin sementasyon tabakası kimyasal olarak farklı kalır ve tepkisi çekirdeğinkinden farklı olabilir. Menevişleme sıcaklığı ve süresi; karbür çökelmesini, martenzitin ayrışmasını, kalıntı östenitin kararlılığını ve nihai sertliği etkiler. Yüksek tabaka sertliği gereken durumlarda düşük sıcaklıkta menevişleme yaygındır; ancak bu işlem, tam mikroyapının ve sertlik profilinin belirtilmesinin yerine geçmez.

Proses kontrolü, östenit tane büyümesini de ele almalıdır. Sementasyon sıcaklıkları, özellikle çelikte uygun tane inceltici katkılar bulunmuyorsa veya çevrim iyi kontrol edilmiyorsa, uzun süreli maruziyetin önceki östenit tanelerini büyütebileceği kadar yüksektir. İri taneler tokluğu azaltabilir ve dönüşüm davranışını değiştirebilir. İlk sementasyon sıcaklığının altında yeniden ısıtma, yapıyı inceltebilir; ancak bu işlem başka bir ısıl çevrim ve başka bir deformasyon fırsatı ekler.

### Mikroyapı, kalıntı östenit ve deformasyon

Karbürlenmiş bir tabaka yüksek karbonlu martenzit, kalıntı östenit, karbürler ve geçiş bölgeleri içerebilir. Strong evidence

Sementasyon tabakası yalnızca martenzitle tanımlanmaz. Uygulamalı bir mikroyapı incelemesinde yüksek karbonlu martenzit, kalıntı östenit, karbürler ve karbonun ve sertliğin çekirdeğe doğru azaldığı geçiş bölgeleri görülebilir. Her bir bileşenin oranı ve morfolojisi; yüzey karbon potansiyeline, sıcaklığa, alaşım kimyasına, soğuma hızına ve menevişlemeye bağlıdır.

Kalıntı östenit **Kalıntı östenit** Bileşim ve soğuma geçmişi dönüşüm sıcaklıklarını yeterince düşürdüğü için su verme sonrasında dönüşmeden kalan östenit.

Kalıntı östenit, karbonla zenginleşmiş östenitin martenzit başlangıç sıcaklığı yeterince düşük olduğunda ve su verme işlemi sırasında tamamen dönüşmediğinde oluşur. Bir miktar kalıntı östenit gerinimi karşılayabilir ve ani çatlamayı azaltabilir; ancak servis gerilmesi, talaşlı işleme veya sonraki soğuma sırasında boyutsal olarak kararsızdır. Martenzite dönüşüm, büyümeye veya başka boyutsal değişimlere neden olabilir. Aşırı miktar, ölçülen sertliği de azaltabilir veya temas yorulması davranışını değiştirebilir. Bu nedenle boyutsal kararlılığın veya çevrimsel yüklemenin önemli olduğu durumlarda kalıntı östenit içeriği çoğu zaman metalografi veya X-ışını kırınımı ile ölçülür; tek başına yüzey sertliği, kalıntı östeniti güvenilir biçimde belirleyemez.

Karbürler başka bir kontrol sorunu oluşturur. Alaşım karbürleri aşınma direncine katkıda bulunabilir; ancak sürekli bir karbür ağı veya aşırı miktarda tane sınırı karbürü, sementasyon tabakasını gevrekleştirebilir ve sertleşebilirlik için gerekli alaşım elementlerini tüketebilir. Aşırı karbon potansiyeli, sıcaklıkta aşırı bekleme süresi veya uygun olmayan çelik kimyası, test baskısında daha sert görünen ancak kullanımda daha yetersiz kalan bir yüzey oluşturabilir. Hedef, mümkün olan en yüksek yüzey karbon içeriği değil, kontrollü bir karbon profilidir.

Deformasyon; ısıl genleşme ve büzülme, östenitin martenzite dönüşmesi sırasındaki dönüşüm gerinimleri, homojen olmayan soğuma, kesit kalınlığındaki değişimler, talaşlı imalattan kalan gerilmeler ve fikstür veya yük etkileri gibi çeşitli kaynakların birlikte etkisiyle oluşur. Dişlilerde diş boyutu veya salgı değişebilir; miller bükülebilir veya çapları büyüyebilir; ince kesitler çarpılabilir. Bu nedenle geometri, fırındaki yönlendirme, su verme karıştırması ve fikstürleme, proses spesifikasyonunun bir parçası olmalıdır. Sertleştirme sonrası taşlama, bazı boyutsal hataları düzeltebilir; ancak uygun olmayan bir sementasyon tabakası mikroyapısını onaramaz veya gerekli tabakayı tüketmeden deformasyonu gideremez.

Doğrulama, yüzey sertliği değerinden daha fazlasını ölçmelidir. ISO 2639:2002, sementasyon uygulanmış ve sertleştirilmiş tabakaların derinliğinin belirlenmesini ve doğrulanmasını ele alır ve uygulanabilirliğini tanımlamak için tabaka derinliğinin üç katında 450 HV 1 değerinden düşük bir sertlik koşulu kullanır. Belirtilen yük, hazırlama, aralık ve son nokta koşullarına uyulduğunda, yüzeyden çekirdeğe doğru gerçekleştirilen sertlik taraması etkin tabaka derinliğini belirleyebilir. ISO 18203:2026; sementasyon, karbonitrürleme, nitrürleme, alevle, indüksiyonla, elektron ışınıyla ve lazerle sertleştirme sonucunda oluşan yüzey sertleştirilmiş tabakaları kapsar ve farklı işlemlerin tanımlanmış ölçüm prosedürleri gerektirdiğini pekiştirir.

Metalografik inceleme, sertlik taramasının gözden kaçırabileceği martenzit, beynit, perlit, kalıntı östenit ve karbürleri ortaya çıkarabilir. Hassas bileşenler için boyutsal inceleme ve artık gerilme ölçümleri de gerekli olabilir. Sementasyon, çelikte en yaygın kullanılan termokimyasal işlemlerden biridir; ancak sonucu, herhangi bir sertleştirilmiş yüzey için kullanılan genel bir etiket değil, bileşim, dönüşüm, mikroyapı, gerilme ve ölçülmüş tabaka derinliğinin kontrollü bir bileşimidir.

## Karbonitrürleme: Östenitte Karbon ve Azot

Karbonitrürleme, çeliğin östenitik durumda bulunduğu sırada hem karbonun hem de azotun çeliğin yüzeyine girdiği bir termokimyasal yüzey sertleştirme işlemidir. Zenginleştirilmiş tabaka daha sonra su verilir; bunun sonucunda genellikle düşük karbonlu çekirdekten belirgin ölçüde daha sert olan martenzit oluşur. Bu nedenle karbonitrürleme, işlem mantığı bakımından sementasyon ile nitrürleme arasında yer alır; ancak yalnızca daha hızlı bir sementasyon çevrimi değildir ve yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilen bir nitrokarbürleme biçimi de değildir.

ASM International, yüzey sertleştirmeyi demir esaslı bir malzemenin yüzey tabakasının veya sementasyon tabakasının çekirdekten belirgin ölçüde daha sert hâle gelmesini sağlayan işlem olarak tanımlar. ABD Ulusal Standartlar Bürosu da benzer şekilde sementasyon, nitrürleme ve karbonitrürlemeyi çeliğin yüzeyine sırasıyla karbon, azot veya her ikisinin eklenmesine göre sınıflandırır. Bu nedenle karbonitrürleme yalnızca nihai sertlik profiline göre değil, difüze olan türlere ve faz koşuluna göre tanımlanmalıdır.

### Karbonitrürleme mekanizması

İş parçası, alt kritik sıcaklığın üzerine, östenit bölgesine kadar ısıtılır; bu işlem genellikle karbon içeren bir gaz ve amonyak ilavesi bulunan kontrollü bir gaz atmosferinde gerçekleştirilir. Karbon monoksit, metan, propan ve endotermik taşıyıcı gaz karbonun sağlanmasına katkıda bulunabilirken, amonyak atomik azot kaynağı sağlar. Atmosfer kontrol edilmelidir; çünkü karbon potansiyeli, amonyağın ayrışması, gaz akışı, basınç ve fırın sıcaklığı birlikte çelik yüzeyindeki kimyasal potansiyeli belirler.

Östenitleme sıcaklığında östenit, kayda değer miktarda karbonu ve daha düşük fakat metalurjik açıdan önemli miktarda azotu çözebilir. Karbon ve azot daha sonra yüzeyden içeriye doğru difüze olur. Konsantrasyonları uzaklıkla birlikte azalır ve keskin bir sınır yerine bir gradyan oluşturur. Ortaya çıkan profil; sıcaklığa, bekletme süresine, alaşım bileşimine, yüzey reaksiyonlarına ve atmosferin her bir türü sağlama hızına bağlıdır.

Azotun etkisi yüzey kimyasıyla sınırlı değildir. Östenit içinde azot, sertleşebilirliği artırabilir ve bazı dönüşüm reaksiyonlarını geciktirebilir. Böylece, ana çeliğin sertleşebilirliği sınırlı olsa bile, ince bir zenginleştirilmiş tabakanın su verme sırasında martenzite dönüşmesine olanak sağlayabilir. Azot ayrıca östenit-martenzit dönüşüm sıcaklıklarını değiştirir ve birleşik karbon ve azot içeriği aşırı olduğunda kalıntı östenit miktarını artırabilir. Krom, molibden, manganez ve nikel gibi alaşım elementleri de sertleşebilirliği ve karbürlerin veya nitrürlerin kararlılığını değiştirir.

#### Karbonitrürleme sıralaması

1. **Östenitleme** Çeliği östenit aralığına kadar ısıtın.
2. **Zenginleştirme** Kontrollü atmosfer aracılığıyla karbon ve azot sağlayın.
3. **Su verme** İstenen martenzitik tabakanın oluşmasını sağlayacak kadar hızlı soğutun.
4. **Menevişleme** Gevrekliği azaltın ve sertlik ile boyutsal kararlılığı ayarlayın.

Bu nedenle pratik işlem sırası genellikle şöyledir: karbon ve azot içeren bir atmosferde östenitleme, belirtilen sementasyon tabakasının oluşması için yeterince uzun süre bekletme ve kontrollü bir hızda su verme. Su verme gerilmelerini azaltmak ve sertliği ayarlamak amacıyla temperleme uygulanabilir. Karbonitrürleme çoğunlukla küçük parçalar, bağlantı elemanları, dişliler, burçlar ve sığ bir sert tabaka ile tok bir iç kısım gerektiren diğer bileşenler için seçilenler dâhil olmak üzere nispeten düşük karbonlu çeliklere uygulanır. Çelik kalite tanımı tek başına sonucu belirlemez. AISI 1018, AISI 1020, SAE 8620 ve EN 20MnCr5 farklı tepki verir; çünkü karbon içerikleri, alaşım içerikleri, tane boyutları, sertleşebilirlikleri ve önceki ısıl işlemleri farklıdır.

Yüzeyde kalıntı östenit içeren martenzit ve kimyaya ve işleme bağlı olarak alaşım karbürleri veya karbonitrürleri bulunabilir. Çekirdek martenzite, beynite veya ferrit ve perlit içeren bir karışıma dönüşebilir. Bu ayrım önemlidir. Yumuşak ve zayıf bir çekirdeğin üzerindeki sert bir tabaka, yüzey sertliği ölçümü yeterli görünse bile deformasyon, ezilme veya eğilme nedeniyle hasar görebilir.

Karbonitrürleme ve nitrokarbürleme benzer adlara sahip olsa da farklı faz koşullarına sahiptir.
| Özellik | Karbonitrürleme | Nitrokarbürleme |
|---|---|---|
| Zenginleştirme sırasındaki matris | Östenit | Ferrit |
| Sıcaklık rejimi | Kritik sıcaklığın üstünde | Kritik sıcaklığın altında |
| Tipik son yapı | Su verme sonrasında martenzitik tabaka | Bileşik tabaka ve difüzyon bölgesi |
| Tabaka oluşumu için su verme gerekliliği | Normal olarak evet | Normal olarak hayır |

Karbonitrürleme, nitrokarbürleme değildir. Karbonitrürlemede karbon ve azot, kritik sıcaklığın üzerindeki östenite difüze olur ve su verme normal olarak martenzitik bir tabaka oluşturur. Nitrokarbürlemede ise karbon ve azot, kritik sıcaklığın altındaki ferrite difüze olur. Nitrokarbürlenmiş bileşenlerde genellikle azot içeren bir difüzyon bölgesinin üzerinde ince bir demir-karbon-azot bileşik tabakası oluşur; karbonitrürlenmiş bileşenler ise öncelikle dönüşümle oluşmuş sertleştirilmiş tabaka üzerinden tanımlanır. Bu iki işlemin karıştırılması; faz yapısı, boyutsal değişim, sertlik testi ve aşınma veya korozyon davranışı bakımından yanlış beklentilere yol açabilir.

### Sementasyonla karşılaştırma

Sementasyon, östenite karbon vererek düşük karbonlu bir iç kısım üzerinde yüksek karbonlu bir yüzey oluşturur. Karbonitrürleme aynı genel ısıl mantığı izler, ancak aynı zamanda azot da ekler. Bu fark önemlidir: Azot, sertleşebilirliği, dönüşüm davranışını, kalıntı östeniti ve zenginleştirilmiş tabakanın su verme sırasındaki tepkisini değiştirir.

Sementasyon tabakası çoğu zaman karbonitrürleme tabakasından daha derin yapılır; ancak hiçbir işlem için tek bir sabit derinlik söz konusu değildir. Karbonitrürleme, genellikle nispeten sığ bir tabakanın yeterli olduğu ve azotun sağladığı artmış sertleşebilirliğin yetersiz sertleşmiş bir yüzey riskini azaltabildiği durumlarda seçilir. Karbonitrürlemeyle sıklıkla ilişkilendirilen daha kısa işlem çevrimi, yöntemin tanımı değil, belirtilen derinliğin ve işlem sıcaklığının bir sonucudur. Uzun süreli düşük sıcaklık çevrimi ile kısa süreli yüksek sıcaklık çevrimi; farklı gradyanlar, deformasyonlar, tane büyümeleri ve kalıntı östenit miktarları oluşturabilir.

Sementasyon genellikle yüzey karbon konsantrasyonunu belirlemek için karbon potansiyeline dayanır. Karbonitrürlemede hem karbon potansiyelinin hem de azot potansiyelinin kontrol edilmesi gerekir. Amonyak ilavesinin artırılması tabakayı basitçe daha sert hâle getirmez. Fazla azot, kalıntı östenit miktarını artırabilir, uygun olmayan koşullarda gözenekliliği veya yüzey kimyasında homojenlik bozukluğunu teşvik edebilir ve boyutsal davranışı değiştirebilir. Fazla karbon ise su verme sonrasında gevrek bir yüzey oluşturabilir veya aşırı miktarda kalıntı östenite yol açabilir. Bu nedenle fırın kontrolü ve atmosfer ölçümü metalurjik spesifikasyonun bir parçasıdır.

Çeliğin kendisi de karşılaştırmayı değiştirir. Düşük karbonlu alaşımsız bir çelik, karbonitrürleme ile yararlı bir sığ martenzitik tabaka kazanabilirken, SAE 8620 gibi düşük alaşımlı bir sementasyon çeliği genellikle daha fazla tabaka derinliği ve çekirdek sertleşebilirliği gerektiğinde seçilir. Semente edilmiş bir SAE 8620 bileşeni ile karbonitrürlenmiş bir AISI 1018 bileşeni yalnızca yüzey sertliğine göre karşılaştırılamaz. Bunların karbon gradyanları, azot içerikleri, çekirdek dönüşümleri, deformasyonları ve yük taşıma kapasiteleri farklıdır.

Her iki işlem de su verme sonrasında yüzeye yakın bölgede basma yönünde kalıcı gerilme oluşturabilir; bu durum bazı temas veya eğilme yorulması türlerine karşı direnci destekleyebilir. Bununla birlikte, hiçbir işlem yararlı bir gerilme durumu garanti etmez. Gerçek sonucu su verme şiddeti, kesit boyutu, geometri, önceki mikroyapı ve temperleme belirler. Aşınma, sürtünme ve tribokorozyon performansı da karşı yüzey malzemesine, yağlamaya, temas basıncına, yüzey finisajına ve ortama bağlıdır; işlem adı tek başına bir performans öngörüsü değildir.

### Martenzitik tabaka ve işlem değişkenleri

Martenzitik tabaka yalnızca zenginleştirilmiş östenit, dönüşüm aralığından yeterli hızda soğutulursa oluşur. Yağ, polimer, tuz veya gazla su verme farklı ısı çekilme geçmişleri oluşturur. Şiddetli bir su verme martenzit oluşumunu artırabilir; ancak deformasyon ve çatlama riskini de yükseltir. Daha ılımlı bir su verme, tamamen sertleştirilmesi amaçlanan bölgelerde beynit veya perlit bırakabilir. Kesintili veya kademeli su verme deformasyonu azaltabilir; ancak dönüşüm yolunu değiştirir ve bileşen geometrisi açısından kalifiye edilmesi gerekir.

Sıcaklık, difüzyonu ve östenit tane büyümesini kontrol eder. Süre, karbon ve azotun ne kadar derine nüfuz edeceğini belirler. Atmosfer bileşimi yüzeye sağlanan beslemeyi kontrol eder. Su verme koşulları nihai fazları belirler. Çeliğin bileşimi sertleşebilirliği ve çökelmeyi kontrol eder. Bu değişkenler birbiriyle etkileştiğinden, süre, atmosfer, çelik kalitesi ve su verme bilgileri verilmeden belirtilen bir karbonitrürleme sıcaklığı tekrarlanabilir bir işlem spesifikasyonu oluşturmaz.

Doğrulama, maksimum yüzey sertliğinden daha fazlasını ölçmelidir. Yüzeyden çekirdeğe doğru gerçekleştirilen bir sertlik taraması etkin tabaka derinliğini belirleyebilir; metalografik inceleme ise martenzit, kalıntı östenit, beynit, karbürler, nitrürler, dekarbürizasyon ve tane sınırı oksidasyonunu ortaya çıkarabilir. Hassas parçalar için boyutsal inceleme ve kalıcı gerilme değerlendirmesi gerekli olabilir.

ISO 18203:2026, karbonitrürleme, sementasyon, nitrürleme, alevle, indüksiyonla, elektron demetiyle ve lazerle sertleştirme yoluyla oluşturulan yüzey sertleştirilmiş tabakaları kapsar. ISO 2639:2002, semente edilmiş ve sertleştirilmiş tabaka derinliğinin belirlenmesini ve doğrulanmasını ele alır; standardın uygulanabilirliği, tabaka derinliğinin üç katında 450 HV 1’den düşük bir sertlik koşulunu kullanır. Bu ölçüt, her karbonitrürleme spesifikasyonuna eleştirmeden aktarılmamalıdır. Teknik resim veya işlem standardı; ölçüm yöntemini, sertlik skalasını, ölçüm konumunu, minimum veya etkin derinliği, yüzey koşulunu ve kabul sınırlarını belirtmelidir. Yüzey sertleştirme, parlak ve sert görünen tek bir yüzey ölçümüyle değil, gerekli mikroyapı ve derinlik profiliyle kanıtlanır.

## Nitrürleme: Geleneksel Sementasyon Olmadan Azot Difüzyonu

Nitrürleme, azotun çelik yüzeyine girdiği ve demir ile seçilmiş alaşım elementleriyle reaksiyona girdiği, azot esaslı bir termokimyasal işlemdir. Bu nedenle sementasyonun düşük karbonlu bir versiyonu değildir. Sementasyon, genellikle östenitleştirilip su verilerek yüksek karbonlu martenzit oluşturulan, karbon bakımından zenginleştirilmiş bir tabaka meydana getirir. Nitrürleme ise normal olarak daha önce ısıl işlem görmüş bir çeliğe, kritik dönüşüm aralığının altındaki bir sıcaklıkta uygulanır. Bu nedenle sertleştirilmiş yüzey, su verilmiş martenzitik bir tabakadan ziyade esas olarak azotla dayanımı artırılmış ferrit ve alaşım nitrürlerinden oluşur.

ASM International, yüzey tabakasının veya yüzey sertleştirilmiş bölgenin çekirdekten belirgin biçimde daha sert hâle gelmesini sağlayan demir esaslı malzeme işlemini yüzey sertleştirme olarak tanımlar. Nitrürleme bu tanımı karşılar; ancak sertliğe ulaşma yöntemi farklıdır. U.S. National Bureau of Standards, sementasyon, nitrürleme ve karbonitrürlemeyi yüzeye karbon, azot veya her ikisinin eklenmesine göre sınıflandırır. Bu sınıflandırma, her yüzey sertleştirme işlemini tek bir sıcaklık çevrimi olarak ele almaktan daha yararlıdır.

### Azot difüzyonu ve nitrür oluşumu

İşlem yüzeyinde azot; ayrıştırılmış amonyak atmosferi, plazma veya azot içeren başka bir kontrollü ortam tarafından sağlanır. Azot atomları çelik yüzeyinde çözünür ve içeri doğru difüze olur. Bunların bir kısmı arayer katı çözeltisi hâlinde kalırken, diğerleri demir veya alaşım elementleriyle birleşerek nitrürler oluşturur. Ortaya çıkan sertlik profili; azot potansiyeline, sıcaklığa, süreye, çeliğin bileşimine, önceki ısıl işleme ve yüzeyde meydana gelen reaksiyonlara bağlıdır.

Nitrürleme çelikleri kısmen nitrür oluşturucu elementleri nedeniyle seçilir. Alüminyum, krom, molibden, vanadyum, titanyum ve bazen niyobyum, ince ve dağılmış alaşım nitrürleri oluşturabilir. Bu parçacıklar dislokasyon hareketini engeller ve difüzyon bölgesindeki sertliği artırır. Etkileri birbirinin yerine geçemez: her elementin çözünürlüğü, nitrür kararlılığı, çökelme davranışı ve tokluk ile boyutsal değişim üzerindeki etkisi farklıdır. Bir elementin kimyasal bileşim sertifikasında bulunması, tek başına belirli bir nitrürlenmiş derinlik veya sertlik değerini göstermez. Bu sonuçlar için tanımlanmış bir işlem ve doğrulama yöntemi gerekir.

Yaygın mühendislik tercihleri arasında EN 10085 kapsamında nitrürleme için belirtilen çelikler ile gerekli tepkinin, çekirdek işleminin ve çalışma koşullarının belirlenmiş olduğu durumlarda AISI 4140 gibi alaşımlı çelikler bulunur. Tam kimyasal bileşim, önceki menevişleme durumu, yüzey kalitesi ve fırın çevrimi kontrol edilmeden hiçbir kaliteye genel bir nitrürleme sonucu atanmamalıdır.

Azot taşınımı, yüzey reaksiyonundan güçlü biçimde etkilenir. Gaz nitrürlemede amonyağın ayrışması ve bunun sonucunda oluşan nitrürleme potansiyeli, iş parçasındaki azot aktivitesini belirler. Plazma nitrürlemede iyon bombardımanı yüzeyi temizleyip aktive edebilir; elektriksel parametreler ise ısıtmayı ve türlerin taşınımını etkiler. Bu işlemler birbiriyle ilişkili olmakla birlikte, bileşik tabakası, pürüzlülük, gözeneklilik veya yerel homojenlik bakımından aynı sonuçları vermez.

#### Tabaka kalitesi notu

Nitrürlenmiş yüzeylerde yalnızca yüzey sertliğine güvenmek yerine bileşik tabakadaki faz dengesini, kalınlığı, sürekliliği, gözenekliliği, yapışmasını ve destekleyici difüzyon bölgesini değerlendirin.

Dış yüzeyde bir bileşik tabakası oluşabilir. Bu tabaka esas olarak demir nitrürlerinden oluşur ve genellikle epsilon demir nitrürü, ε-Fe₂–₃N, ile gamma-prime demir nitrürü, γ′-Fe₄N, olarak tanımlanır. Azot potansiyeline ve çevrim kontrolüne bağlı olarak tabaka ağırlıklı olarak tek bir fazdan, fazların karışımından veya sürekliliği sınırlı olacak kadar ince bir yapıdan oluşabilir. Bu tabakanın altında, azotun matriste çözündüğü ve alaşım nitrürlerinin çökelmesinin gerçekleşebildiği difüzyon bölgesi bulunur. Bileşik tabakası yapışmalı aşınmaya ve bazı korozif ortamlara karşı direnci artırabilir; ancak kimyası ve kalınlığı uygun değilse gevrek, gözenekli veya yüzeye zayıf bağlanmış da olabilir. Kalın bir beyaz tabaka, başarılı bir işlemin otomatik olarak kanıtı değildir.

Difüzyon bölgesi, sementasyonla oluşturulan dönüşmüş martenzitik bölgeyle eşdeğer değildir. Bu bölgede, azot derişiminin ve çökelti yoğunluğunun derinlikle azalmasından kaynaklanan bir sertlik gradyanı bulunabilir. Çekirdek, önceki sertleştirme ve menevişleme işleminin oluşturduğu mikroyapıyı korur. Bu nedenle nitrürleme genellikle çekirdek özellikleri önceden belirlenmiş bir çelikle başlar. Nitrürleme çevrimi, söz konusu çekirdek ısıl işleminin yerine geçmek üzere tasarlanmaz.

### Nitrürlenmiş tabaka terminolojisi

“Nitrürlenmiş yüzey sertleştirilmiş bölge” ifadesi sanayide kullanılır; ancak iki ayrı yapıyı gizleyebilir. Bir rapor, bunun toplam nitrürlenmiş tabaka kalınlığını, bileşik tabakası kalınlığını, difüzyon bölgesi derinliğini veya sertliğe dayalı olarak belirlenmiş bir etkin derinliği ifade edip etmediğini belirtmelidir. “Beyaz tabaka”, dağlama sonrasında bileşik tabakası için kullanılan metalografik bir terimdir; nitrürlenmiş bölgenin eksiksiz bir tanımı değildir.

Bu ayrım inceleme sırasında önem taşır. Bir kesit, çok daha kalın bir difüzyon bölgesinin üzerinde ince ve sürekli bir bileşik tabakası gösterebilir. Alternatif olarak, bileşik tabakası kasıtlı olarak en aza indirilirken yük taşıyan esas sertliği difüzyon bölgesi sağlayabilir. Kayma, darbe, yuvarlanmalı temas veya korozif ortamlara maruz kalan parçalar, bu bölgeler arasında farklı dengeler gerektirebilir. Sürtünme ve aşınma davranışı tek bir yüzey sertliği sayısından öngörülemez; çünkü pürüzlülük, gözeneklilik, nitrür morfolojisi, karşı yüzey malzemesi, yağlama ve artık gerilme de teması etkiler.

#### Nitrürlenmiş tabakanın raporlanması

- **Bileşik tabaka** Kalınlığı ve gerektiğinde faz bileşimini, sürekliliğini ve gözenekliliğini bildirin.
- **Difüzyon bölgesi** Bileşik tabakanın altındaki azotla güçlendirilmiş bölgeyi bildirin.
- **Sertlik profili** Deney yükünü, aralığı, yüzey hazırlığını ve sonlandırma ölçütünü belirtin.
- **Çekirdek** Önceden mevcut ısıl işlem durumunu ve sertliği kaydedin.

Nitrürlenmiş derinlik, ölçüm dayanağıyla birlikte raporlanmalıdır. Metalografik bir sınır, mikrosertlik profili ve azot derişimi profili zorunlu olarak aynı değeri vermez. ISO 18203:2026; nitrürleme ve sementasyonun yanı sıra karbonitrürleme, alevle sertleştirme, indüksiyonla sertleştirme, elektron ışınıyla sertleştirme ve lazerle sertleştirme yoluyla oluşturulan yüzey sertleştirilmiş tabakaları kapsar. Bu işlemlerin aynı standarda dâhil edilmesi, bunlara ilişkin yüzey sertleştirme derinliği kriterlerini özdeş hâle getirmez; ilgili tanım ve ölçüm prosedürü uygulanan işlemle uyumlu olmalıdır.

ISO 2639:2002, sementasyonla oluşturulmuş ve sertleştirilmiş yüzey sertleştirme derinliğinin belirlenmesi ve doğrulanmasına yöneliktir. Standardın uygulanabilirliği, yüzey sertleştirme derinliğinin üç katında 450 HV 1’den düşük bir sertlik koşulunu içerir. Bu kriter nitrürlenmiş tabakalara eleştirmeden aktarılmamalıdır. Nitrürleme çoğu zaman kademeli bir sertlik düşüşü, ayrı bir işleve sahip bir bileşik tabakası ve sertliği zaten görece yüksek olabilen bir çekirdek oluşturur. Nitrürleme spesifikasyonu; deney yükünü, profil aralığını, yüzeyin kaldırılmasını veya bileşik tabakasının dâhil edilmesini ve seçilen son noktayı belirtmelidir.

### Boyutsal kararlılık ve işlemin sınırlamaları

Nitrürleme, sementasyonla ilişkili östenitleştirme ve su verme aşamalarından normal olarak kaçındığı için deformasyonun sınırlanması gerektiğinde sıklıkla seçilir. Ancak bu avantaj mutlak değildir. İş parçası yine de saatler boyunca ısıtılır ve azot alımı, nitrür çökelmesi, işleme gerilmelerinin giderilmesi ve bileşik tabakasının büyümesi boyutları değiştirebilir. İnce kesitler, keskin kenarlar, sıkı geçmeler ve daha önce soğuk şekillendirilmiş yüzeyler özellikle hassastır. Bağlama aparatları ve işleme paylarının planlanması yine gereklidir.

Başlangıç mikroyapısı belirleyicidir. Su verilmiş ve menevişlenmiş bir çekirdek, nitrürlenmiş tabakanın dayandığı mukavemet ve kararlılığı sağlar; buna karşılık aşırı artık gerilme veya uygun olmayan bir menevişleme sıcaklığı, işlem sırasında boyutsal hareketlere neden olabilir. Nitrürleme sıcaklığı, önceki menevişleme koşuluyla da uyumlu kalmalıdır. Parça menevişleme sırasında kullanılan sıcaklıktan daha yüksek bir sıcaklığa maruz kalırsa, yüzey sertliği artsa bile çekirdek sertliği düşebilir.

Yüzey koşulu azot girişini kontrol eder. Oksit filmleri, yağ kalıntıları, dekarbürizasyon, taşlama hasarı, sıvanmış metal ve düzensiz pürüzlülük; bölgesel olmayan bileşik tabakalarına veya tutarsız difüzyon derinliklerine yol açabilir. Bu nedenle temizleme, aktivasyon, maskeleme ve kontrollü ön işleme yalnızca kozmetik adımlar değil, işlem gereklilikleridir. Kenarlar ve delikler, geniş ve düz yüzeylerden farklı azot akıları alabilir; plazma işlemlerinde ise geometri ve elektriksel gölgelenme nedeniyle yerel etkiler görülebilir.

Sıcaklık, süre ve azot potansiyeli de sınırlamalar getirir. Daha yüksek sıcaklık genellikle difüzyonu ve çökelmeyi hızlandırır; ancak boyutsal değişimi artırabilir, önceki menevişleme koşulunu değiştirebilir veya aşırı kalın bir bileşik tabakası oluşturabilir. Daha uzun işlem, derinliği yalnızca difüzyon kinetiğine bağlı olarak artırır; kullanılabilir yük taşıyan derinliğin orantılı biçimde artacağını garanti etmez. Fazla azot, gevrek veya gözenekli yüzey yapılarının oluşumunu teşvik edebilir. Bu nedenle işlem kontrolü yalnızca bir fırın sıcaklığını ve süreyi değil, amaçlanan bileşik tabakası koşulunu da belirtmelidir.

Nitrürleme; gerçek kullanım işlevi, yani yük taşıyan difüzyon bölgesi sertliği, sürtünme, aşınma, korozyon, yorulma, boyutsal tolerans ve çekirdek mukavemeti dikkate alınarak değerlendirilmelidir. Yalnızca sementasyon kriterlerinin uygulanması, su verilmiş karbonlu bir yüzey sertleştirme tabakasıyla azot difüzyonlu bir yapının birbirine karıştırılması anlamına gelir. Bu hata, görünüşte uygun bir sertlik ölçümü ortaya çıkarırken hasarı kontrol eden tabakanın gözden kaçırılmasına neden olabilir.

## Ferritik Nitrokarbürleme ve Nitrokarbürleme Tabakaları

Ferritik nitrokarbürleme (FNC), çoğu zaman ferritik nitrokarbürleme işlemi olarak adlandırılan, çelik kritik dönüşüm sıcaklığının altında tutulurken karbon ve azotun aynı anda ferrit içine difüze olduğu termokimyasal bir yüzey sertleştirme işlemidir. Karbonitrürleme işleminden farkı metalurjik açıdan önemlidir. Karbonitrürleme, karbon ve azotu östenit içine alır ve genellikle su verme sonrasında martenzitik bir yüzey tabakası oluşturacak kadar yüksek bir sıcaklıkta gerçekleştirilir. Nitrokarbürleme ise normal olarak östenitleme ve su verme çevrimini izlemez. Mevcut ferritik yüzeyi, arayer difüzyonu ve bileşik oluşumu yoluyla değiştirir.

*Nitrokarbürleme* terimi işlem ailesini ifade edebilirken, *ferritik nitrokarbürleme* kritik sıcaklığın altındaki işlemi tanımlar. Gaz, tuz banyosu ve plazma işlemleri azot ve karbon içeren türleri sağlayabilir; ancak bunların gaz kimyası, reaksiyon kontrolü ve yüzey koşulları farklıdır. U.S. National Bureau of Standards, yüzeye karbon, azot veya her ikisinin eklenip eklenmediğine göre karbürleme, nitrürleme ve karbonitrürleme işlemlerini sınıflandırır; FNC de aynı termokimyasal sınıflandırma içinde yer alır, ancak ferritik işlem sıcaklığı ve ortaya çıkan mikroyapı ayrı bir değerlendirme gerektirir.

### Kritik sıcaklığın altındaki işlem

İş parçası, alt kritik sıcaklık olan Ac1’in altında ısıtılır; böylece matris östenite dönüşmek yerine ferritik kalır. Azot ve karbon, işlem atmosferinden veya tuzdan yüzeye girerek içeriye doğru difüze olur. Su verme ile izlenen kasıtlı bir kütlesel faz dönüşümü bulunmadığından, boyutsal değişim ve çarpılma çoğu zaman karbürleme veya karbonitrürlemeye göre daha düşüktür. Ancak tamamen ortadan kalkmaz. Isıl gradyanlar, önceden mevcut gerilmeler, işleme izleri, parça geometrisi ve bileşik tabakasının büyümesi boyutları ve şekli yine de değiştirebilir.

İşleme verilen tepki çelik bileşimine büyük ölçüde bağlıdır. Tek başına demir, demir karbonitrürleri ve demir nitrürleri oluşturabilir; ancak krom, molibden, vanadyum ve alüminyum gibi alaşım elementleri difüzyon bölgesinde kararlı alaşım nitrürleri oluşturur. Bu çökeltiler dislokasyon hareketini engeller ve yüzeyin altında sertliği artırır. Bu nedenle düşük karbonlu ve düşük alaşımlı çelikler, karbürlenmiş çeliklerle ilişkilendirilen derin, su verilmiş martenzitik yüzey tabakasını oluşturmadan sert bir yüzey kazanabilir. Gerçek standart tanımı ve önceki ısıl işlem kontrollü olmak kaydıyla EN 41B veya AISI 4140 olarak belirtilen kaliteler de dâhil olmak üzere nitrürleme çelikleri, alaşım elementleri azot difüzyonunu, çökelmeyi ve sertliği değiştirdiği için sade karbonlu çeliklerden farklı tepki verir.

Sıcaklık, süre, potansiyel ve soğutma uygulaması birlikte kontrol edilmelidir. Yüksek bir azot potansiyeli kalın ve gevrek bir bileşik tabakası oluşturabilir; yetersiz potansiyel ise çok az veya hiç sürekli tabaka oluşmamasına yol açabilir. Karbon aktivitesi de faz dengesini değiştirir ve gözenekliliği etkileyebilir. Bu nedenle fırın çevrimi, aynı çelik bileşen işleniyor olsa bile bir karbürleme reçetesiyle birbirinin yerine kullanılamaz.

### Bileşik tabakası ve difüzyon bölgesi

Nitrokarbürlenmiş bir yüzey genel olarak birbirine bitişik iki bölge şeklinde tanımlanır. Metalografik dağlamadan sonra bazen beyaz tabaka olarak adlandırılan dış bileşik tabakası esas olarak demir karbonitrürlerinden oluşur. Bu tabakadaki fazlar, yaklaşık olarak Fe₂–₃(N,C) bileşimindeki epsilon ve yaklaşık olarak Fe₄(N,C) bileşimindeki gamma prime fazlarını içerebilir; bunların oranı sıcaklık, gaz veya tuz kimyası ve işlem süresi tarafından belirlenir. Bu tabaka basitçe “sert azot” değildir. Temas koşullarındaki davranışını faz bileşimi, kalınlığı, sürekliliği ve gözenekliliği belirleyen, kimyasal açıdan farklı, seramik benzeri bir reaksiyon bölgesidir.

Bunun altında difüzyon bölgesi bulunur. Azot ve karbon derinlikle azalırken, alaşım nitrürü çökeltileri ve yerel kafes gerinimi bir sertlik gradyanı oluşturabilir. Difüzyon bölgesi genellikle keskin bir metalurjik sınırda sona ermek yerine, etkilenmemiş çekirdeğe doğru kademeli olarak geçiş yapar. Bu nedenle kullanılabilir derinlik, parlatılmış bir kesitteki görsel bir kenara göre değil, bir ölçüm kriterine göre tanımlanmalıdır.

Süreklilik önemlidir. İnce ve sürekli bir bileşik tabakası kayma yüzeyini koruyabilirken, süreksiz bir tabaka daha yumuşak bölgeleri açığa çıkararak düzensiz temasa neden olabilir. Aşırı kalınlık, gevrekliği artırabilir ve darbe veya yüksek temas gerilmesi altında çatlama ya da pullanmayı teşvik edebilir. Gözeneklilik de aynı derecede önemlidir: kontrollü yüzeye yakın gözeneklilik bazı uygulamalarda yağlayıcıyı tutabilir; ancak birbirine bağlı gözenekler aşındırıcı elektrolitin içeri girmesine ve çatlak başlangıç noktalarının oluşmasına olanak sağlayabilir. Bileşim önemlidir; çünkü epsilon ve gamma-prime tabakaları aynı sertliğe, gevrekliğe, kimyasal kararlılığa veya sürtünme davranışına sahip değildir.

Altlık, yük taşıyan sistemin bir parçası olmaya devam eder. Yumuşak bir çekirdek tarafından desteklenen sert bir bileşik tabakası, yüzey sertliği testi etkileyici bir değer verse bile çökelebilir veya çatlayabilir. Önceki su verme ve temperleme işlemi, çekirdek sertliği, kalıntı gerilmeler, inklüzyonlar ve yüzey geometrisi destek koşullarının tümünü etkiler. Taşlama, parlatma, tamburlama, bilyalı dövme veya en dış tabakanın uzaklaştırılması; pürüzlülüğü değiştirebilir, gözenekleri açabilir ya da kapatabilir ve işlemin ölçülen ve işlevsel kalınlığını değiştirebilir.

Doğrulama, bileşik tabakası kalınlığını difüzyon bölgesi derinliğinden ayırmalı ve kullanılan yöntemi bildirmelidir. Kesit metalografisi faz morfolojisini ve gözenekliliği belirleyebilir; mikrosertlik taramaları sertlik gradyanını ortaya koyabilir; taramalı elektron mikroskopisi ve X-ışını kırınımı morfolojinin ve faz bileşiminin değerlendirilmesine yardımcı olabilir. ISO 18203:2026, karbonitrürleme, karbürleme ve nitrürlemenin yanı sıra lokal ısıl yöntemler de dâhil olmak üzere termokimyasal yöntemlerle oluşturulan yüzey sertleştirilmiş tabakaları kapsar. Kapsamı, tabaka kalınlığının ölçümü için ortak bir çerçeveyi destekler; ancak raporlanan kriterin bileşik tabakasına, difüzyon bölgesine veya belirlenmiş bir sertlik sınırına mı karşılık geldiği yine de belirtilmelidir.

ISO 2639:2002, karbürlenmiş ve sertleştirilmiş yüzey tabakası derinliğine yöneliktir ve her nitrokarbürlenmiş tabakaya otomatik olarak uygulanmaz. Standardın uygulanabilirliği, yüzey tabakası derinliğinin üç katında 450 HV 1’den düşük bir sertlik koşuluyla tanımlanır. İşlem türü kontrol edilmeden bu kuralın uygulanması, özellikle ince bir bileşik tabakası sığ bir difüzyon bölgesinin üzerinde yer alıyor ve çekirdek sertliği zaten yüksek bulunuyorsa, bir FNC profilinin yanlış temsil edilmesine yol açabilir.

### Aşınma, sürtünme ve korozyonla ilgili hususlar

Nitrokarbürleme tribolojik davranışı aynı anda birkaç mekanizma yoluyla değiştirebilir: bileşik tabakası yüzey sertliğini artırır, difüzyon bölgesi dış tabakayı destekler ve son yüzey pürüzlülüğü gerçek temas alanını ve yağlayıcı tutulmasını kontrol eder. Sonuç, her durumda geçerli bir iyileşme değildir. Kayma hızı, yük, karşı yüzey malzemesi, yağlama, sıcaklık, parçacıklar ve temas geometrisi, iki işlem arasındaki sıralamayı tersine çevirebilir.

Triboloji ve tribokorozyon incelemesi; borlama, kromlama, karbürleme, nitrürleme, nitrokarbürleme ve karbonitrürlemeyi aşınma, sürtünme ve korozyon performansıyla ilişkilendirilen işlemler olarak sınıflandırmıştır. Bu sınıflandırma mühendislik amaçlarını belirtir; garantili sonuçları değil. Sürekli bir karbonitrür tabakası adhezif aşınmayı azaltabilirken, gözenekli veya çatlamış bir tabaka abrazif hasarı hızlandırabilir ya da altlığı açığa çıkarabilir. İşlem sonrası pürüzlü bir yüzey, sertlik artmış olsa bile sürtünmeyi artırabilir. Buna karşılık parlatma sürtünmeyi azaltabilir, ancak bileşik tabakasının bir bölümünü uzaklaştırabilir veya gözenek yapısını değiştirebilir.

Korozyon için de aynı dikkat gereklidir. Bazı nitrokarbürlenmiş yüzeyler, bileşik tabakası çeliğe erişimi sınırladığı için belirli ortamlarda iyileştirilmiş direnç gösterir. Diğerleri ise gözenekler, çatlaklar, kenar hasarı veya fazlar arasındaki galvanik farklılıklar yoluyla lokalize saldırıya uğrayabilir. Tuz püskürtme, daldırma, elektrokimyasal testler ve tribokorozyon testleri farklı hasar süreçlerini ölçer; bunların hiçbiri bir sertlik değeriyle ikame edilmemelidir.

Spesifikasyon açısından anlamlı kayıt; çelik kalitesini ve önceki ısıl işlemi, işlem rotasını, işlem sıcaklığını ve süresini, bileşik tabakasının fazını veya kalınlığını, gözenekliliğini ve sürekliliğini, difüzyon bölgesi derinliğini, sertlik profilini, pürüzlülüğü ve son işlem uygulamasını içermelidir. Bu bilgiler, kontrollü bir ferritik nitrokarbürleme tabakasını, bir parçanın yalnızca “yüzey sertleştirilmiş” olduğu yönündeki belirsiz iddiadan ayırır.

## Diğer Yüzey Sertleştirme Yöntemleri: Siyanürleme, Borlama ve Kromlama

ASM International’ın tanımı bilinçli olarak geniş tutulmuştur: yüzey sertleştirme, bir demir esaslı malzemenin yüzey tabakasının veya sertleştirilmiş yüzey bölgesinin çekirdekten belirgin ölçüde daha sert hâle gelmesini sağlayan işlemdir. Bu tanım, sementasyondan daha fazlasını kapsar. U.S. National Bureau of Standards da yüzey işlemlerini çeliğe eklenen elemente göre sınıflandırır: karbon, azot veya her ikisi. Borlama ve kromlama aynı ilkeyi bor ve kroma genişletirken, siyanürleme siyanür içeren bir ortamdan hem karbon hem de azot kazandırır.

Bu işlemler yalnızca yüzey sertliğine göre değerlendirilmemelidir. Difüze olan element, reaksiyon bileşiği, işlem sıcaklığı, dönüşüm yolu, tabaka kalınlığı, yapışma, artık gerilme ve çekirdek durumu; işlenmiş bir parçanın kaymalı aşınma, abrazif aşınma, yorulma, sürtünme veya tribokorozyon altında iyi performans gösterip göstermeyeceğini birlikte belirler. *Tribology and Tribocorrosion of Case-Hardened Steels* başlıklı derleme; borlama, kromlama, sementasyon, nitrürleme, nitrokarbürleme ve karbonitrürlemeyi birbiriyle ilişkili işlemler olarak tanımlar, ancak bu işlemler birbirinin yerine geçebilecek yüzeyler oluşturmaz.

### Tarihsel ve teknik bağlamda siyanürleme

Siyanürleme, karbon ve azotun erimiş siyanür tuzu banyosundan çelik yüzeyine girdiği bir termokimyasal işlemdir. Tarihsel olarak bu banyolar çoğunlukla karbonat ve klorür bileşenleri içeren sodyum siyanür veya potasyum siyanür esaslıydı. İş parçası östenitik sıcaklık aralığında tutulurken banyo her iki arayer elementini de sağlar. İş parçası banyodan çıkarıldıktan sonra genellikle su verme işlemine tabi tutulur; böylece zenginleşmiş östenit büyük ölçüde martenzite dönüşür. Bu nedenle ortaya çıkan sertleştirilmiş yüzey bölgesi, kritik sıcaklığın altında oluşturulan nitrürlenmiş bir bölgeden ziyade, metalürjik açıdan ince bir karbonitrürlenmiş bölgeye daha yakındır.

İşlemin tarihsel önemi, hızlı madde aktarımı ile nispeten sığ yüzey zenginleşmesini bir araya getirmesinden kaynaklanır. Küçük dişliler, pimler, burçlar ve diğer düşük karbonlu çelik parçalar, daha derin sementasyonda gereken uzun fırın çevrimine ihtiyaç duyulmadan sert bir martenzitik yüzey tabakası kazanabiliyordu. Bu işlem aynı zamanda “yüzey sertleştirme” teriminin sementasyonla eş anlamlı kullanılamayacağını da gösterir: siyanürleme karbonun yanı sıra azot da sağlar ve azot, östenitin kararlılığını, sertleşebilirliği, kalıntı östenitin davranışını ve su verme işlemine verilen tepkiyi değiştirir.

İşlemin önemli sınırlamaları vardır. Siyanür banyosu kimyasal açıdan tehlikelidir; kontrollü tesis uygulamaları ve tuz bileşimi ile sıcaklığın dikkatle denetlenmesini gerektirir. Bu elleçleme gereklilikleri, tali ayrıntılar değil, işlem şartnamesinin bir parçasıdır. Siyanürleme, çok derin bir sertleştirilmiş yüzey bölgesi gerektiren parçalar için de uygun değildir; çünkü işlemin pratik üstünlüğü, nispeten sığ zenginleşmiş bir tabakanın hızla oluşturulmasıdır. Su verme; geometriye, çelik bileşimine, karıştırma koşullarına ve menevişlemeye bağlı olarak deformasyona ve çekme veya basma artık gerilme dağılımlarına yol açabilir.

Doğrulama, yalnızca dış yüzeyde yüksek bir sertlik değeri elde edildiğini göstermekle sınırlı olmamalıdır. Parlatılmış bir kesit, martenzitik yüzey bölgesinden daha düşük karbonlu çekirdeğe geçişi ortaya koyabilir; mikrosertlik taraması ise etkin sertleştirilmiş derinliği belirler. ISO 18203:2026; sementasyon, karbonitrürleme ve nitrürleme dâhil olmak üzere termokimyasal yöntemlerle oluşturulan yüzey sertleştirilmiş tabakaların ölçümü için bir çerçeve sunar. Siyanürlenmiş malzeme için de ölçülen sertlik profilinin görsel olarak tahmin edilen herhangi bir tabakadan ayrılması gerekir. ISO 2639:2002, özellikle sementasyonla oluşturulmuş ve sertleştirilmiş yüzey derinliğine yöneliktir; bu nedenle her siyanürlenmiş yapı için uygulanabilirliği otomatik olarak varsayılmamalıdır. Standardın belirtilen sertlik koşulu, sertleştirilmiş yüzey derinliğinin üç katındaki noktada 450 HV 1’den düşük bir değerdir.

### Borlama ve sert borür tabakaları

Borlama veya borürleme olarak da adlandırılan borlama, yalnızca ferrit veya östeniti arayer çözünmüş elementiyle zenginleştirmek yerine, çelik yüzeyine bor katarak demir borürleri oluşturur. Yaygın işlem yolları arasında kutu borlaması, pasta veya toz işlemleri, ergimiş tuzlar ve gaz ya da plazma destekli yöntemler bulunur. Seçilen yöntem; bor aktivitesini, sıcaklığı, süreyi, yüzey temizliğini ve reaksiyon cephesinin biçimini belirler.

Diğer yöntemler, birbirinin yerine kullanılabilen sertleştirilmiş yüzeyler yerine kimyasal olarak farklı tabakalar oluşturur.
| Yöntem | Başlıca yüzey türleri veya fazları | Başlıca yapısal ayrım |
|---|---|---|
| Siyanürleme | Karbon ve azotça zenginleştirilmiş martenzitik tabaka | Genellikle su vermeyi izleyen tuz banyosu rotası |
| Borürleme | FeB ve Fe₂B | Sert borür reaksiyon tabakası |
| Kromlama | Kromca zengin katı çözelti veya kromca zengin bileşikler | Krom difüzyon veya reaksiyon tabakası |

Sade karbonlu ve düşük alaşımlı çeliklerde başlıca fazlar genellikle Fe₂B’dir; daha yüksek bor aktivitesi veya daha uzun işlem süresi altında Fe₂B’nin üzerinde dışta bir FeB tabakası da oluşabilir. Morfolojileri çoğu zaman diş benzeri olup borür çıkıntıları altlık malzemesine doğru ilerler. Bu geometri mekanik kenetlenmeyi iyileştirebilir; ancak tabaka karakterizasyonunu kesit konumuna ve hazırlama yöntemine daha bağımlı hâle getirir. Fe₂B genellikle FeB’den daha az gevrektir; aşırı kalın veya sürekli bir FeB tabakası, darbe, eğilme ve ısıl uyumsuzluğa karşı toleransı azaltabilir. Bu nedenle borlanmış bir yüzey, sementasyonla oluşturulmuş bir yüzeyin yalnızca daha sert hâli değildir.

Borür tabakası, metalik bir altlığa bağlı seramik benzeri bir intermetalik reaksiyon bölgesidir. Yapışma; altlık bileşimine, borür fazlarının dengesine, gözenekliliğe, arayüzeyin biçimine ve işlem kontrolüne bağlıdır. Krom, nikel, molibden ve karbon; borür büyümesini ve faz bileşimini değiştirebilir. Bu nedenle aynı nominal işlem her çelik kalitesine doğrudan uygulanamaz. Yüksek yüzey sertliği abrazif aşınma direncini destekleyebilir; ancak tabaka çok kalın, çok gevrek, yetersiz desteklenmiş veya darbeli yüke maruz kalmışsa kırılma ya da parçalanma baskın hâle gelebilir.

Artık gerilmeler hem bor alımı sırasında gerçekleşen kimyasal genleşmeden hem de ısıl çevrimden kaynaklanır. Bu gerilmeler taşlama hasarı, çekirdek dayanımı ve çalışma yükleriyle etkileşir. Bu nedenle kesit boyunca gerçekleştirilen sertlik taramasına; FeB’yi, Fe₂B’yi, gözenekleri, çatlakları ve difüzyondan etkilenen altlığa geçişi belirleyen metalografik inceleme eşlik etmelidir. X-ışını kırınımı fazların ve artık gerilmenin belirlenmesine yardımcı olabilir; aşınma testleri ise karşı yüzey ve yük koşullarını yeniden üretmelidir. Borür performansı yalnızca sertlikten çıkarılamaz.

### Kromlama ve elementçe zenginleştirilmiş yüzeyler

Kromlama, yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilen bir difüzyon işlemiyle yüzeye krom kazandırır. Kutu sementasyonu, ergimiş tuz, gaz fazı ve plazma destekli yöntemler kullanılabilir; ancak reaksiyon kimyası ve ekipman farklılık gösterir. Krom; kromca zengin bir katı çözelti olarak kalabilir, karbonla reaksiyona girerek kromca zengin karbürler oluşturabilir veya karma bir difüzyon ve reaksiyon tabakası meydana getirebilir. Sonuç; karbon içeriğine, alaşım elementlerine, sıcaklığa, süreye ve kromun kimyasal potansiyeline güçlü biçimde bağlıdır.

Bu ayrım, kromlamayı krom kaplamadan ayırır. Kromlama bir termokimyasal difüzyon işlemidir: yalnızca bir kaplama filmi almaktan ziyade, yüzey bileşimi başlangıçtaki arayüzeyin altına doğru değişir. Karbon içeren bir çelikte yüzeye yakın bölgede kromca zengin karbürler oluşabilir; diğer bileşimlerde ise ferrit veya östenit içine krom zenginleşmesi ve difüzyonu baskın olabilir. Faz bileşimi; sertliği, tokluğu, sürtünmeyi, oksidasyon davranışını ve korozyon tepkisini etkiler.

Kromlama; belirli aşınma, oksidasyon veya korozif ortam koşullarına dirençli, kromca zenginleştirilmiş bir yüzeye ihtiyaç duyulan durumlarda çekici olabilir; ancak nitrürleme veya sementasyonun evrensel bir alternatifi değildir. Yüksek sıcaklığa maruz kalma, çekirdek mikroyapısını değiştirebilir, tane büyümesine yol açabilir, boyutları değiştirebilir veya soğuma sırasında artık gerilmeler oluşturabilir. Karbürce zengin tabakalar da gevrek olabilir. Ayrıca yapışma, yalnızca krom içeriğine değil, bileşim profilinin kademeli olmasına ve altlığın sağlamlığına bağlıdır.

Bu nedenle doğrulama; difüzyon veya reaksiyon bölgesinin metalografik ölçümünü, enerji dağılımlı spektroskopi, ışıldama boşalmalı analiz veya başka bir nitelikli yöntem gibi bileşime duyarlı analizlerle birleştirmelidir. Sertlik profilleri mekanik tepkiyi gösterir; ancak krom karbürlerini tanımlayamaz veya bunları kromca zengin bir katı çözeltiden ayırt edemez. ISO 18203:2026, termokimyasal olarak sertleştirilmiş tabakalara uygulanan genel ölçüm mantığı açısından yararlıdır; bununla birlikte raporda, kromlanmış tabaka kalınlığı için seçilen tanım ve bu tanımı destekleyen faz kanıtları belirtilmelidir. Her üç işlem için de doğru soru “yüzey ne kadar sert?” değildir. Doğru sorular şunlardır: hangi türler yüzeye girdi, hangi fazlar oluştu, tabaka nasıl destekleniyor ve bu yapı parçanın gerçek hasar mekanizmasıyla uyuşuyor mu?

## Lokalize Termal Sertleştirme: Alev, İndüksiyon, Elektron Işını ve Lazer

ISO 18203:2026, alevle sertleştirme, indüksiyonla sertleştirme, elektron ışınıyla sertleştirme ve lazerle sertleştirmeyi; sementasyon, karbonitrasyon ve nitrürleme ile birlikte yüzeyi sertleştirilmiş tabakalar üretme yöntemleri olarak sınıflandırır. Bu sınıflandırma önemlidir. Yüzey sertleştirme tek bir termal çevrim değildir ve sementasyonun eş anlamlısı değildir. ASM International bunu, bir demir esaslı malzemenin yüzey tabakasının veya sertleştirilmiş yüzey bölgesinin, çekirdekten belirgin ölçüde daha sert hâle gelmesini sağlayan işlem olarak tanımlar. Lokalize bir termal yöntem, genellikle yüzeydeki karbon içeriğini veya alaşım kimyasını değiştirmez. Bunun yerine mevcut çeliği hızla östenitik aralığa ısıtır ve ardından bu östeniti kendi kendine soğuma veya uygulanan bir soğutma ile martenzite dönüştürür.

Sonuç, başlangıçtaki çelik kalitesine büyük ölçüde bağlıdır. AISI 1045 gibi orta karbonlu bir çelik sert bir martenzitik yüzey oluşturabilir; ancak sertleşme derinliği, karbon içeriği ve sertleşebilirliği tarafından sınırlanır. AISI 4140 veya EN 42CrMo4 gibi krom-molibdenli bir çelik, soğuma sırasında alaşım elementlerinin perlit ve beynit oluşumunu geciktirmesi sayesinde ısıtılan yüzeyden daha derine kadar sertleşebilir. Bu nedenle bir termal işlem, yalnızca gücü veya maruz kalma süresini artırarak her çelikte aynı sertleştirilmiş yüzey derinliğini sağlayamaz. İç kısım çok yavaş soğursa, ısıtılan bölgenin alt kısmı tamamen sertleşmiş martenzit yerine beynit, perlit veya temperlenmiş martenzit içerebilir.

![Çelik İçin Yüzey Sertleştirme Yöntemleri](/images/uploads/d2d23744-7a5d-4802-ae0a-440620395d43/wiki-inline-an-induction-hardening-coil-heating-the-teeth-of-a-real-steel-gear-while-a-contr-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/d2d23744-7a5d-4802-ae0a-440620395d43/wiki-inline-an-induction-hardening-coil-heating-the-teeth-of-a-real-steel-gear-while-a-contr-2027x2560.avif "Görseli büyüt — Çelik İçin Yüzey Sertleştirme Yöntemleri")Induction hardening heats selected steel regions before rapid cooling forms martensite.

### Yüzey östenitlemesi ve kendi kendine soğuma

Alevle, indüksiyonla, elektron ışınıyla ve lazerle sertleştirme işlemlerinin tümü lokalize bir östenitleme işlemiyle başlar. Yığın malzeme bu sıcaklığın altında kalırken yüzey, ilgili kritik sıcaklığın üzerine çıkarılır; ötektoid altı bir çelik için bu sıcaklık genellikle Ac3’ün üzerindedir. Ardından ısıtılan tabaka, martenzit başlangıç ve martenzit bitiş aralıklarından geçerek soğur. Birçok uygulamada soğuk çekirdek, kendi kendine soğuma sağlayacak kadar ısıyı hızlı biçimde uzaklaştırır. Soğuma hızını artırmak ve kontrol etmek için su, polimer, yağ veya gaz da püskürtülebilir.

Kendi kendine soğuma, tekdüze sertlik için otomatik bir güvence değildir. Büyük bir mil, ince bir flanşa göre daha yüksek ısı çekme kapasitesine sahiptir; keskin bir köşe ısıyı birkaç yönde kaybeder ve önceki bir talaşlı imalat işlemi yüzey durumunu ve ısı akışını değiştirebilir. Yüzey martenzitik hâle gelirken geçiş bölgesi karışık yapılar içerebilir. Aşırı östenitleme sıcaklığı veya bekletme süresi östenit tanelerini irileştirebilir, yararlı karbürleri çözebilir, kalıntı östenit miktarını artırabilir ve ısıdan etkilenen bölgeyi genişletebilir. Yetersiz ısıtma ise çözünmemiş ferrit bırakabilir veya ısıtma alanını hedeflenen geometri yerine izleyen bir sertlik profili oluşturabilir.

Termal çevrim aynı zamanda artık gerilme de oluşturur. Martenzit, ana östenitten daha fazla hacim kaplarken yüzey ve çekirdek farklı zamanlarda soğur ve dönüşür. Yüzeydeki basma artık gerilmesi çatlak başlangıcına ve temas yorulmasına karşı direnci artırabilir; ancak çekme gerilmesi veya dik bir gerilme gradyanı çarpılmayı ve çatlamayı teşvik edebilir. Gerilmenin işareti ve büyüklüğü yalnızca sertlikten çıkarılamaz. Geometri, kısıtlama, soğutma şiddeti, alaşım bileşimi ve temperleme de katkıda bulunur.

Alevle sertleştirmede, ardından kendi kendine soğuma veya ayrı bir püskürtmeli soğutma uygulanan, oksijen-yakıt alevi parça boyunca hareket ettirilir. Bu yöntem büyük yüzeyler ve onarılabilir üretim düzenleri için uygundur; ancak alevin konumu, gaz akışı, ilerleme hızı ve operatörün veya makinenin kontrolü tekrarlanabilirliği etkiler. İndüksiyonla ısıtma, bir bobin tarafından oluşturulan alternatif elektromanyetik alanı kullanır. Frekans ve güç, elektriksel ısıtma dağılımını belirlerken bobin şekli, bir milin, dişin, iz bölgesinin veya seçilmiş bir yüzeyin ısıtılıp ısıtılmayacağını belirler. Bu nedenle indüksiyon, kısa çevrimlerle ve fırında toplam maruz kalma süresini sınırlayarak tekrarlanabilir desenler oluşturabilir.

### İndüksiyonla sertleştirme ile sementasyon ve nitrürlemenin karşılaştırılması

İndüksiyonla sertleştirme, çeliğin başlangıçtaki yüzey bileşimini korur. Yüzeyde yaklaşık yüzde 0,40 karbon bulunan bir çelik, bu karbon düzeyini yaklaşık olarak korur; yalnızca fazı ve sertliği değişir. Sementasyon ise farklı bir işlem gerçekleştirir: karbon, düşük karbonlu bir çeliğe difüze olarak düşük karbonlu bir iç kısım üzerinde yüksek karbonlu bir yüzey oluşturur. Östenitleme ve soğutma sonrasında bu gradyan, daha tok ve düşük karbonlu bir çekirdek üzerinde sert bir martenzitik sertleştirilmiş yüzey bölgesine olanak sağlar. Sementasyon tabakası, tipik bir indüksiyon tabakasından belirgin ölçüde daha derin olabilir; ancak kesin derinlik sıcaklığa, süreye, atmosfere, çelik kalitesine ve soğutmaya bağlıdır.

Karbonitrasyon, östenite hem karbon hem de azot ekler ve normal olarak martenzitik bir sertleştirilmiş yüzey bölgesi oluşturur. Nitrokarbürleme, yalnızca daha kısa bir karbonitrasyon çevrimi değildir: karbon ve azot, kritik sıcaklığın altında ferrite difüze olur ve genellikle azotça zenginleştirilmiş bir difüzyon bölgesinin üzerinde demir-karbon-azot bileşik tabakası oluşturur. Nitrürleme de dönüşüm aralığının altında gerçekleşir ve uygun çeliklerde alaşım nitrürleri oluşturur. Bu termokimyasal yöntemler bileşimi değiştirir; indüksiyonla sertleştirme ise genel olarak bunu yapmaz.

Bu ayrım malzeme seçimini belirler. İndüksiyonla sertleştirme, istenen martenzitik sertlik için yeterli karbonu ve belirtilen derinlik için yeterli sertleşebilirliği gerektirir. Sementasyon, karbon yüzeyden sağlandığı için sementasyon kalitesi gibi düşük karbonlu çekirdek çeliklerini kullanabilir. Nitrürleme özellikle alüminyum, krom, molibden veya vanadyum gibi nitrür oluşturan elementlere bağlıdır ve aynı östenitik soğutma çevrimini gerektirmez. İndüksiyona zayıf tepki veren düşük alaşımlı bir çelik yine de yararlı bir nitrürlenmiş tabaka alabilirken, nitrür oluşturmayan bir bileşim amaçlanan nitrürleme tepkisini vermeyebilir.

İndüksiyon, yalnızca seçilmiş bölgeler ısıtıldığı ve parça yüksek sıcaklıkta daha kısa süre kaldığı için, uzun bir sementasyon çevrimine kıyasla genellikle daha iyi konumsal kontrol ve daha az toplam çarpılma sağlar. Ancak çarpılmasız değildir. Bobin eşleşmesindeki düzensizlikler, asimetrik kesit kalınlığı, soğutma gecikmesi ve dönüşüm gerilmesi milleri bükebilir veya diş geometrisini değiştirebilir. Sementasyon daha geniş bileşim ve dönüşüm gradyanları oluşturur; boyutsal büyümeye, kalıntı östene ve soğutma çarpılmasına yol açabilir, ancak derin ve yük taşıyan sertleştirilmiş yüzey bölgeleri sağlayabilir. Nitrürleme ve ferritik nitrokarbürleme, yığın hâlinde östenitleme ve soğutma gerektirmediğinden boyutsal değişim genellikle daha küçüktür; ancak bileşik tabaka ve difüzyon bölgesi, amaçlanan aşınma, sürtünme veya tribokorozyon ortamına uygun olacak şekilde kontrol edilmelidir.

### Elektron ışınıyla ve lazerle sertleştirilmiş tabakalar

Elektron ışınıyla ve lazerle sertleştirme, enerjiyi alev veya geleneksel indüksiyondan daha hassas biçimde yoğunlaştırır. Elektron ışını enerjiyi vakumda aktarır ve dar, doğru konumlandırılmış östenitlenmiş izler oluşturabilir. Lazerle sertleştirmede, kontrollü bir termal profili korumak üzere gücü, nokta boyutu ve ilerleme hızı ayarlanarak bir yüzey üzerinde çoğunlukla taranan soğurulmuş bir optik ışın kullanılır. Her iki yöntem de karmaşık yolları izleyebilir, seçilmiş dişleri veya kayma izlerini işleyebilir ve bitişik malzemeyi başlangıçtaki durumuna yakın bırakabilir. Tabakaları genellikle derin bir sementasyon sertleştirilmiş yüzey bölgesine kıyasla sığdır; ancak gerçek derinliği ışın boyutu, enerji yoğunluğu, tarama hızı, çelik kalitesi ve ısı çekimi belirler.

Işınla işleme dik termal gradyanlar oluşturabilir. Hızlı soğuma, çevrim doğru kontrol edildiğinde tane büyümesi için çok az fırsat bırakarak ince martenzit ve dar bir geçiş bölgesi oluşturabilir. Bununla birlikte enerji girdisi malzemeye uygun şekilde ayarlanmazsa lokal çekme artık gerilmesi, yüzeyde ergime, yetersiz ısıtma veya yumuşamış bindirme bantları da oluşturabilir. Lazerle sertleştirme normal olarak ergime noktasının altında kalmayı hedefler; lazerle yüzey ergitme veya alaşımlama ise farklı bir işlemdir ve sıradan lazerle sertleştirme olarak raporlanmamalıdır. Elektron ışınıyla işlemede de vakumun, ışın odağının, ilerleme hızının ve parça geometrisinin kontrol edilmesi gerekir.

Doğrulama, tek bir yüzey sertliği değerinden fazlasını ölçmelidir. ISO 18203:2026, bu termal yöntemlerin yanı sıra sementasyon, karbonitrasyon ve nitrürleme ile üretilen yüzeyi sertleştirilmiş tabakaların kalınlığını da ele alır. Yüzeyden çekirdeğe doğru gerçekleştirilen bir sertlik taraması geçişin konumunu belirleyebilir; metalografik inceleme ise martenziti ferrit, beynit, kalıntı östenit, bileşik tabakalar, karbürler ve nitrürlerden ayırt edebilir. ISO 2639:2002, sementasyonla oluşturulmuş ve sertleştirilmiş yüzey bölgesi derinliğinin belirlenmesi ve doğrulanmasına özgü bir standarttır ve sertleştirilmiş yüzey bölgesi derinliğinin üç katında sertliğin 450 HV 1’den düşük olması koşulunu kullanır. Bu kriter, her lazer veya indüksiyon profiline sorgulamadan uygulanmamalıdır. Belirtilen sertlik yöntemi, yük, kesit yönü, desen geometrisi, artık gerilme, çarpılma ve işlevsel temas koşulu, değerlendirilen işlemle uyumlu olmalıdır.

## Çelik Seçimi ile Kabuk ve Çekirdek Arasındaki İlişki

ASM International tarafından tanımlandığı üzere sementasyonla yüzey sertleştirme, demir esaslı bir malzemenin yüzey tabakasının veya kabuğunun çekirdekten belirgin ölçüde daha sert hâle gelmesini sağlayan işlemdir. Bu tanım, belirli bir fırın çevrimini veya belirli bir alaşım ailesini değil, bir özellik farkını ifade eder. Çelik seçimi; hangi farkın oluşturulabileceğini, bunun ne kadar derine uzanacağını ve yüzey sertleştirildikten sonra çekirdeğin tok kalıp kalmayacağını belirler.

Başlangıç koşulu, nominal kalite kadar önemlidir. Dövme redüksiyonu, haddeleme yönü, tavlama, normalizasyon, önceki su verme ve temperleme işlemleri, tane boyutu, segregasyon ve talaş işleme payı, malzemenin tepkisini etkiler. İnce taneli, normalize edilmiş bir taslağa uygulanan sementasyon çevrimi, iri taneli ve yoğun soğuk işlem görmüş bir parçaya aynı çevrim uygulandığında oluşacak distorsiyonu veya çekirdek yapısını birebir oluşturmaz. Bu nedenle işlem spesifikasyonlarında kalite tanımı, kesit boyutu, önceki işlem geçmişi, hedef kabuk derinliği, çekirdek sertliği veya mukavemeti ve izin verilen distorsiyon birlikte belirtilmelidir.

### Semente Edilmiş Kabuklar İçin Düşük Karbonlu Çelikler

Sementasyon; su verme sonrasında yararlı bir martenzitik iç yapı geliştirebilecek kadar karbon içeren, ancak parçanın tamamını aşırı sert veya gevrek hâle getirecek kadar yüksek karbon içermeyen çelikler için uygundur. İşlem, yüksek sıcaklıkta östenitik yüzeye karbon kazandırarak daha düşük karbonlu bir iç kısmın üzerinde yüksek karbonlu bir kabuk oluşturur. Sementasyondan sonra parça, çoğunlukla düşük sıcaklıkta temperleme ile izlenen östenitleme ve su verme yoluyla sertleştirilir. Böylece yüzeyde yüksek karbonlu martenzit, kalıntı östenit ve karbürler bulunabilir; çekirdekte ise sertleşebilirliğe ve kesit boyutuna bağlı olarak daha düşük karbonlu martenzitik, beynitik veya karma bir yapı gelişir.

Yaygın sementasyon çelikleri arasında SAE 1020, SAE 8620, SAE 4320, AISI 9310, EN 10084 16MnCr5 ve EN 10084 20MnCr5 bulunur. Bu tanımlar, listelenen her kalitenin aynı kabuğu oluşturacağı anlamına gelmez. SAE 1020’nin alaşım içeriği görece düşüktür ve çekirdek sertleşebilirliği sınırlıdır; bu nedenle kalın bir kesitte su verme sonrasında kabuğun altında ferrit ve perlit veya beynit kalabilir. SAE 8620 ve 4320, sertleşebilirliği artıran ve daha büyük kesitlerde daha dayanıklı bir çekirdeği destekleyen kombinasyonlar hâlinde krom, nikel ve molibden içerir. Nikel, krom ve molibden içeren AISI 9310, derin bir kabuk ve yüksek çekirdek mukavemeti gereken yerlerde kullanılır; ancak bu kalite de östenitleme, su verme ve temperlemenin dikkatle kontrol edilmesini gerektirir.

Karbon potansiyeli ve sementasyon sıcaklığı, çeliğin alaşım içeriği ve gerekli yüzey karbonu dikkate alınarak seçilmelidir. Aşırı yüzey karbonu, daha iyi bir çalışma yüzeyi oluşturmak yerine karbür ağlarını, fazla kalıntı östeniti ve boyutsal kararsızlığı teşvik edebilir. Karbon gradyanı da önemlidir: ani bir geçiş gerilmeleri yoğunlaştırabilirken, uygun şekilde derecelendirilmiş bir kabuk yükü çekirdeğe daha kademeli biçimde aktarır. Etkin kabuk derinliği yalnızca yüzey sertliğinden çıkarılamaz.

Semente edilmiş parçalar çoğu zaman hem etkin kabuk derinliği hem de çekirdek özellikleri belirtilerek tanımlanır. ISO 2639:2002, semente edilmiş ve sertleştirilmiş kabuk derinliğinin belirlenmesini ve doğrulanmasını ele alır; uygulanabilirliği tanımlamak için kabuk derinliğinin üç katında 450 HV 1’den düşük sertlik ölçütünü kullanır. Bu nedenle yüzeyden merkeze doğru alınan bir sertlik taraması, yüzeydeki tek bir Rockwell veya Vickers ölçümünden daha bilgilendiricidir. Oksidasyon, karbür çökelmesi, kalıntı östenit, dekarbürizasyon ve elverişsiz bir geçiş bölgesini belirlemek için metalografik inceleme de gerekli olabilir.

### Nitrürleme ve İndüksiyonla Sertleştirmede Alaşım Elementlerinin Etkileri

Nitrürleme ve ferritik nitrokarbürleme, sementasyonla aynı çelik kimyasını veya aynı faz çevrimini gerektirmez. Nitrürleme sırasında azot, kritik sıcaklığın altında ferrit içine difüze olur; ferritik nitrokarbürleme sırasında ise karbon ve azot ferrit içine difüze olur. Bunun sonucunda yüzeyde, çoğunlukla ε-Fe₂–₃N ve γ′-Fe₄N gibi fazlarla açıklanan demir nitrürlerinden oluşan bir bileşik tabaka ve bunun altında alaşım nitrürleri içeren bir difüzyon bölgesi bulunabilir. İşlem, çekirdeği yüksek karbonlu martenzite dönüştürmez. Çekirdeğin önceden mevcut durumu, gerekli mukavemet ve tokluğu zaten sağlamalıdır.

Alüminyum, krom, molibden ve vanadyum, önemli nitrür oluşturucu elementlerdir. Bu elementler, difüzyon bölgesi sertliğini yükselten ve plastik deformasyona direnci iyileştiren ince, dağılmış alaşım nitrürleri oluşturur. EN 10085 31CrMoV9 ve EN 10085 34CrAlNi7-10 gibi çelikler, nitrürleme uygulamalarıyla ilişkilendirilir; çünkü krom, molibden ve vanadyum, ayrıca ikinci kalitede alüminyum, nitrür oluşumunu destekler. Alaşımsız karbonlu çelikler azot absorbe edebilir; ancak genellikle aynı kararlı alaşım nitrürüyle pekiştirme tepkisini geliştiremez. Yüzey sertliğine aşırı önem verilmesi, bileşik tabakanın sürtünme, aşınma, korozyon ve yapışma üzerindeki rolünü de gözden kaçırabilir; tabakanın kalınlığı ve faz dengesi temas koşullarına uygun olmalıdır.

#### Menevişleme uyumluluğu uyarısı

Nitrürleme, parçayı önceki menevişleme sıcaklığının üzerine çıkarırsa, yüzey sertleşirken bile çekirdek işlem sırasında yumuşayabilir.

Nitrürleme çoğunlukla su verilmiş ve temperlenmiş çelik üzerinde gerçekleştirilir. Temperleme sıcaklığı, planlanan nitrürleme sıcaklığını aşmalıdır; aksi takdirde çekirdek işlem sırasında yumuşayabilir. Bu gereklilik, bir kalitenin işlem sırasından bağımsız olarak seçilemeyeceğini gösterir. Nitrürleme öncesinde doğru çekme mukavemetine sahip olan bir çelik, temperleme koşulu uygun değilse bu mukavemetin bir bölümünü kaybedebilir.

İndüksiyonla sertleştirme ise yeniden farklıdır. Önemli miktarda karbon veya azot ilavesi yapılmaz; bunun yerine bölgesel elektromanyetik ısıtma, mevcut yüzey bileşimi içinde östenit oluşturur ve ardından kendiliğinden su verme veya harici su verme ile martenzit meydana getirilir. ISO 18203:2026; alevle, indüksiyonla, elektron demetiyle ve lazerle sertleştirme sonucunda oluşturulan yüzey sertleştirilmiş tabakaların yanı sıra sementasyon, karbonitrürleme ve nitrürleme ile oluşturulan tabakaları da kapsar. İndüksiyonla sertleştirmede karbon içeriği, önceki perlit veya ferrit dağılımı, tane boyutu, elektriksel özellikler, frekans, güç yoğunluğu, tarama hızı ve su verme gecikmesi, sertleştirilmiş profilin tamamını etkiler.

AISI 1045, uygun kesitlerde genellikle yararlı bir indüksiyonla sertleştirilmiş tabaka oluşturabilirken, AISI 4140 krom ve molibden içeriği sayesinde daha yüksek çekirdek sertleşebilirliği sağlar. Östenitlenmiş derinlik, su verme şiddeti ve çatlama hassasiyeti kontrol edilmeden aynı ısıtma programı bu kaliteler arasında aktarılamaz. Martenzitik sertliğe ulaşan bir yüzey bile, geçiş çok ani olduğunda veya işlem görmemiş çekirdek yeterli mukavemete sahip olmadığında başarısız olabilir.

### Çekirdek Sertleşebilirliği, Tokluk ve Kesit Boyutu

Sertleşebilirlik **Sertleşebilirlik** Bir çeliğin soğuma sırasında belirli bir derinliğe kadar martenzit oluşturabilme yeteneğidir; oluşan martenzitin sertliğinden farklıdır.

Sertleşebilirlik, su verme sırasında belirli bir kesit boyunca martenzit oluşturabilme yeteneğidir; sertlikle aynı şey değildir. Martenzitin sertliğini büyük ölçüde karbon kontrol ederken mangan, krom, nikel ve molibden gibi alaşım elementleri genellikle perlitik ve beynitik dönüşümü geciktirerek sertleşebilirliği artırır. Jominy uçtan su verme tepkisi ile hesaplanmış veya ölçülmüş bir soğuma eğrisi, kalite ve kesit boyutu ile ortaya çıkan çekirdek yapısı arasındaki ilişkinin kurulmasına yardımcı olabilir.

SAE 8620’den üretilmiş ince bir dişli büyük ölçüde martenzitik bir çekirdek geliştirebilirken, aynı çelik ergisinden üretilmiş kalın bir milin merkezinde daha düşük sertlikte beynit veya ferrit bulunabilir. Bu fark; yorulma mukavemetini, darbe davranışını, boyutsal değişimi ve haddeleme veya kayma teması altında kabuğa sağlanan desteği etkiler. Zayıf bir çekirdek üzerindeki çok sert bir kabuk, yüzey sertliği sertifikası uygun görünse bile çöke###bilir, çatlayabilir veya yüzey altı yorulmasına izin verebilir.

Tokluk da sınırlar getirir. Karbon ve alaşım içeriğinin artırılması çekirdek sertliğini yükseltebilir; ancak çentiklere, taşlama hasarına ve su verme gerilmelerine karşı toleransı azaltabilir. Nikel çoğu zaman tokluğu desteklerken, aşırı karbür oluşumu veya iri östenit taneleri tokluğa zarar verebilir. Gerekli denge, yükleme biçimine bağlıdır: semente edilmiş bir dişli dişi, nitrürlenmiş bir krank mili muylusu ve indüksiyonla sertleştirilmiş bir ray bileşeni aynı gereklilikleri doğurmaz.

Kesit boyutu, soğuma hızını ve dolayısıyla çekirdek dönüşümünü kontrol eder. Su verme şiddeti, parçanın yönlendirilmesi, yağ veya polimer seçimi, karıştırma ve kesintili veya presle su verme, distorsiyonu ve artık gerilmeyi etkiler. Önceden yapılan talaşlı imalat ve yerel geometri de önemlidir; keskin omuzlar, kama kanalları ve ince dişler, göbeklerden veya millerden farklı şekilde ısınır ve soğur. Distorsiyona duyarlı parçalar için daha düşük sertleşebilirliğe sahip bir çelik daha sığ bir işlemle seçilebilir veya daha yüksek sertleşebilirlikte bir kalite daha az şiddetli bir su verme ile eşleştirilebilir; ancak bu seçeneklerin hiçbiri test yapılmadan güvenli kabul edilemez.

Doğrulama, belirtilen kabuğu bileşenin gerçek işleviyle ilişkilendirmelidir. Sertlik taramaları, çekirdek sertliği, metalografi, kalıntı östenit ölçümü, boyutsal inceleme ve çatlak testi birlikte gerekli olabilir. ISO 18203:2026, termal ve termokimyasal yöntemlerle oluşturulan yüzey sertleştirilmiş tabakaların kalınlık ölçümü için bir çerçeve sağlar; ISO 2639:2002 ise özellikle semente edilmiş ve sertleştirilmiş kabuk derinliğiyle ilgilidir. Temel ilke basittir: kabuk derinliği, kabuk yapısı, artık gerilme ve çekirdek durumu tek bir tasarım problemidir. Uygun olmayan bir çekirdek, sert bir kabukla telafi edilemez.

## Kabuk Derinliği, Sertlik Profilleri ve ISO Doğrulaması

Bir yüzey sertliği değeri, kabuk derinliği ölçümü değildir. ASM International tarafından tanımlandığı üzere yüzey sertleştirme, demir esaslı bir malzemenin yüzey tabakasının veya kabuğunun çekirdekten belirgin ölçüde daha sert hâle gelmesini sağlayan işlemdir. Bu tanım, sertlik gradyanını merkezi hâle getirir: önemli olan yalnızca yüzeyin ne kadar sert olduğu değil, sertliğin yüzeyden uzaklıkla nasıl değiştiği ve sertleştirilmiş tabakanın nerede sona erdiğidir.

Yanıt, uygulanan işleme bağlıdır. Sementasyon, nispeten düşük karbonlu bir iç kısma karbon ilave eder; bunu genellikle östenitleme ve su verme izler ve böylece zenginleştirilmiş yüzey esas olarak martenzite dönüşür. Karbonitrürleme, östenite karbon ve azot ilave eder ve yine genellikle martenzitik bir sertleşmiş tabaka oluşturur. Nitrürleme ve ferritik nitrokarbürleme, kritik dönüşüm sıcaklığının altında gerçekleşir; böylece azotun veya azot ile karbonun ferrit içine difüze olmasına olanak tanır. Bu işlemlerin difüzyon bölgeleri, bileşik tabakaları, çökeltileri ve sertlik gradyanları, sementasyonla oluşturulmuş martenzitmiş gibi yorumlanamaz.

Alevle, indüksiyonla, elektron ışınıyla ve lazerle sertleştirme, yüzey kimyasında zorunlu bir değişiklik oluşturmaz. Mevcut bileşimi yerel olarak ısıtır ve östenit oluşumunun ardından kendi kendine soğumaya veya uygulanan su vermeye dayanır. Ortaya çıkan martenzitik tabaka, çekirdeğe keskin bir geçiş gösterebilir; buna karşılık sementasyonla oluşturulmuş bir tabaka genellikle karbona bağlı bir gradyana sahiptir ve kalıntı östenit, karbürler veya diğer dönüşüm ürünlerini içerebilir. Borlama ve kromlama ise başka bir tür yüzey tabakası oluşturur; bu tabaka çoğu zaman geleneksel karbonla zenginleştirilmiş martenzitik bir tabaka yerine, sert borür veya kromür içeren reaksiyon bölgeleri tarafından baskın biçimde belirlenir.

Sonuç olarak “tabaka derinliği”, belirtilmiş bir tanıma, ölçüm yüküne, yönelime ve kabul kriterine bağlanmalıdır. Bir fırın veya indüksiyon şartnamesinde kaydedilen işlem derinliği, bitmiş parçadaki ölçülmüş derinliğin kanıtı değildir.

### ISO 18203:2026 ve yüzey sertleştirilmiş tabaka kalınlığı

ISO 18203:2026 ve ISO 2639:2002, ilişkili ancak farklı doğrulama kapsamlarını ele alır.
| Standart | Açıklanan başlıca uygulama | Önemli sınırlama |
|---|---|---|
| ISO 18203:2026 | Isıl ve termokimyasal yüzey sertleştirmeden kaynaklanan tabakaların kalınlığı | Bildirilen ölçüt, işlem ve tabaka tanımıyla uyumlu olmalıdır |
| ISO 2639:2002 | Karbürlenmiş ve sertleştirilmiş tabaka derinliği | Nitrürlenmiş, nitrokarbürlenmiş, borürlenmiş veya lazerle sertleştirilmiş tabakalara otomatik olarak uygulanamaz |

ISO 18203:2026, hem termal hem de termokimyasal yöntemlerle oluşturulan yüzey sertleştirilmiş tabakaların kalınlığının belirlenmesi için geniş kapsamlı bir çerçeve sağlar. Belirtilen kapsam; alevle, indüksiyonla, elektron ışınıyla ve lazerle sertleştirmenin yanı sıra karbonitrürleme, sementasyon ve nitrürlemeyi içerir. Bu kapsam önemlidir; çünkü yüzey sertleştirmenin yalnızca sementasyon anlamına geldiği yönündeki yaygın varsayımı reddeder.

Yerel termal işlemlerde sertleştirilmiş tabaka, bir sıcaklık çevrimi ve faz dönüşümüyle oluşturulur. Ölçüm genellikle yüzeyden etkilenmemiş malzemeye doğru gerçekleştirilen bir sertlik taramasını izler. Daha sonra derinlik, uygulanabilir prosedürde belirtilen sertlik geçişine veya başka bir sınır tanımına göre belirlenir. Termokimyasal işlemlerde ölçülen tabaka; işleme ve muayenenin amacına bağlı olarak sertlik, metalografi, kimyasal bileşim veya bunların bir bileşimi ile tanımlanabilir.

Bu nedenle ISO 18203:2026, tek bir sayısal kriterin her çelik ve işlem için aynı şekilde geçerli olduğu iddiası olarak değil, bir ölçüm çerçevesi olarak okunmalıdır. Nitrürlenmiş bir tabaka, bir difüzyon bölgesinin üzerinde ince bir bileşik tabaka içerebilir. Bileşik tabaka, altındaki difüzyon bölgesinden daha sert olabilir; ancak otomatik olarak toplam nitrürlenmiş derinlikle eşdeğer kabul edilemez. Ferritik nitrokarbürlemede beyaz tabaka ile difüzyon bölgesinin ayrı ayrı raporlanması gerekebilir. Sementasyon uygulanmış ve su verilmiş bir tabaka ise bunun yerine, yüksek yüzey sertliğinden çekirdeğe doğru uzanan kademeli bir sertlik profili üzerinden değerlendirilebilir.

Metalografik inceleme; bileşik tabaka ile difüzyon bölgesi arasındaki ara yüz, bir dönüşüm sınırı veya dağlama tepkisindeki değişim gibi görünür sınırların konumunu belirleyebilir. Sertlikle tanımlanan bir sınır ise farklıdır. Bu sınır, bir girinti taramasından ve belirtilmiş bir alt sertlik sınırından hesaplanan bir konumdur. İki sınır çakışmayabilir. Görünür bir geçiş, kimyasal veya yapısal açıdan önemli olabilirken sertlikte çok az değişim oluşturabilir; tersine, sertlikteki azalma, dağlanmış kesitte belirgin görünen bir sınırın ötesine uzanabilir.

Bu ayrım, özellikle indüksiyonla, alevle, elektron ışınıyla veya lazerle sertleştirme sonrasında önemlidir. Martenzit ile özgün çekirdek arasındaki metalografik sınır; sıcaklık gradyanları, başlangıç mikroyapısı ve su verme koşulları nedeniyle düzensiz olabilir. Sertlik taraması, işlevsel geçişi farklı bir mesafede konumlandırabilir. Ölçüm yönü de önemlidir: kesit kalınlığı değişen, eğriliğe sahip veya üst üste binen ısıtılmış bölgelere sahip bir parçada sertleştirilmiş tabaka kalınlığı sabit olmayabilir.

Bu nedenle ISO 18203:2026; kullanılan yöntemi, taramanın veya kesitin konumunu, sertlik ölçeğini ve yükünü ve kalınlık için kullanılan tanımı belirten raporlamayı destekler. “Tabaka derinliği: 1,2 mm” ifadesi, raporda bunun sertlik derinliği mi, metalografik derinlik mi, toplam tabaka kalınlığı mı yoksa işlem şartnamesinde belirtilen hedef mi olduğu açıklanmadıkça eksiktir.

### ISO 2639:2002 ve sementasyonla oluşturulmuş tabaka derinliği

ISO 2639:2002, sementasyon uygulanmış ve sertleştirilmiş tabakaların derinliğinin belirlenmesine ve doğrulanmasına özgüdür. Nitrürlenmiş, nitrokarbürlenmiş, borlanmış veya lazerle sertleştirilmiş tabakalar için evrensel bir yöntem değildir. Yaygın olarak kullanılan etkin tabaka derinliği yaklaşımı, sertlik taramasına dayanır; etkin derinlik genellikle sertliğin 550 HV 1 değerine düştüğü noktaya kadar alınır. Standardın uygulanabilirlik koşulu da belirtilmelidir: tabaka derinliğinin üç katı mesafede sertlik 450 HV 1 değerinden düşük olmalıdır.

HV 1 **HV 1** Nominal 1 kgf deney kuvvetiyle, yaklaşık 9.807 N, gerçekleştirilen bir Vickers sertlik ölçümü.

Bu koşul, çekirdeğin aşırı sert kaldığı veya sertlik profilinin tabaka ile çekirdek arasında beklenen ayrımı sağlamadığı durumlarda yöntemin nitelendirme yapılmadan uygulanmasını önler. HV 1 gösterimi, yaklaşık 9,807 N olan 1 kgf test kuvvetiyle ölçülen Vickers sertliğini ifade eder. Yük, yalnızca biçimsel bir ayrıntı değildir. Kuvvetin değiştirilmesi, özellikle bir yüzeyin, karbürün, gözenekli bölgenin veya keskin bir mikroyapısal sınırın yakınında, girinti boyutunu, yerel fazlara duyarlılığı ve bazen bildirilen değeri değiştirir.

ISO 2639:2002, sementasyon uygulanmış çelikler için uygundur; çünkü sementasyon normal olarak karbon konsantrasyonu ve bunu izleyen su verme dönüşümüyle ilişkili bir sertlik gradyanı oluşturur. Düşük karbonlu çekirdek, sınır sertliğinin altında kalabilirken karbon bakımından zengin yüzey yüksek karbonlu martenzit oluşturabilir. Böylece tarama, yüzeyden çekirdeğe doğru azalan bir profil gösterebilir ve interpolasyon, belirtilen sertlik sınırının konumunu tek tek girintiler arasındaki aralıktan daha hassas biçimde belirleyebilir.

Sonuç, ölçülmüş etkin tabaka derinliğidir; bu değer, sementasyon çevrimiyle hedeflenen derinlikle zorunlu olarak aynı değildir. Fırın sıcaklığı, karbon potansiyeli, süre, çeliğin bileşimi, başlangıç tane yapısı, su verme şiddeti, menevişleme ve yüzey durumu, nihai profilin tümünü etkiler. Bir parça, difüzyon süresinden hesaplanan işlem derinliğini karşılayabilir; ancak su verme aşırı beynit oluşturduğu veya menevişleme yüzey sertliğini azalttığı için sertlik şartını karşılamayabilir. Tersine, yüksek yüzey sertliği, altında yeterli sertleşmiş malzeme bulunduğunu kanıtlamaz.

Karbonitrürlenmiş tabakalar dikkat gerektirir. ISO 2639:2002, sementasyon uygulanmış ve sertleştirilmiş tabakaları ele alırken karbonitrürleme hem karbon hem de azot ilave eder ve sertleşebilirliği, kalıntı östeniti, çökeltileri ve sertlik profilinin şeklini değiştirebilir. Standart bir karbonitrürlenmiş ürüne uygulanıyorsa, bu uygulanabilirlik resim, şartname veya muayene planında açıkça belirtilmelidir; sonuç, karbonitrürleme ile sementasyonun aynı mikroyapıları oluşturduğu izlenimini verecek şekilde sunulmamalıdır.

“Toplam tabaka derinliği” ile “etkin tabaka derinliği” de farklı terimlerdir. Toplam tabaka derinliği, sertliği etkin sınırın altında kalan bölgeler dâhil olmak üzere, kimyasal veya metalurjik açıdan değiştirilmiş tabakanın tamamı anlamına gelebilir. Etkin tabaka derinliği, sementasyon uygulanmış ve sertleştirilmiş bir tabaka için 550 HV 1 gibi bir sertlik kriterine bağlı bir uzlaşı tanımıdır. Bu terimlerin hiçbiri otomatik olarak karbon difüzyon mesafesine eşit değildir. Kimyasal analizle ölçülen karbon profili, özellikle çekirdeğin sertleşebilirliği düşük olduğunda veya su verme karma dönüşüm ürünleri oluşturduğunda, sertlik şartını karşılayan derinlikten daha uzağa uzanabilir.

### HV 1, sertlik taramaları ve 450 HV 1 kriteri

Bir Vickers sertlik taraması, işlem görmüş yüzeyden çekirdeğe doğru art arda bir dizi girinti oluşturur. Aralıklar, gradyanı çözümlemeye yetecek kadar küçük; komşu girintilerin veya yüzey kenarının birbirini etkilemesini önleyecek kadar büyük olmalıdır. İlk girinti normal olarak doğrudan kenara yerleştirilmez; çünkü kenar etkileri, dekarbürizasyon, oksidasyon, pürüzlülük ve eğrilik değeri bozabilir.

Rapor; kesit yönelimini, yüzey hazırlığını, her girintinin yüzeyden uzaklığını, HV 1 sonuçlarını ve sınırı hesaplamak için kullanılan yöntemi kaydetmelidir. Tek bir yüzey ölçümü, profilin kademeli olarak azalıp azalmadığını, yumuşak bir yüzey altı bölgesinin üzerinde sert bir sivrilme bulunup bulunmadığını veya bir bileşik tabakanın neden olduğu bir plato oluşturup oluşturmadığını gösteremez. Dişli dişi, mil veya düzensiz kesit gibi parçalarda, karmaşık geometri boyunca ısıtma, sementasyon ve su verme nadiren homojen olduğundan, birden fazla tarama gerekli olabilir.

ISO 2639:2002 kapsamında değerlendirilen bir sementasyon tabakası için 550 HV 1 etkin derinlik kriteri ile tabaka derinliğinin üç katındaki 450 HV 1 değerinden düşük olma koşulu birbiriyle karıştırılmamalıdır. 550 HV 1 değeri, belirtilen etkin sınırın konumunu belirler; 450 HV 1 koşulu ise sertlik profilinin yöntemin uygulanması için uygun olup olmadığını ortaya koyar. İkincisi, tabaka derinliğinin evrensel bir tanımı değildir ve her tabakanın 450 HV 1 değerinde sona ermesi gerektiği anlamına gelmez.

Nitrürleme, bu ayrımın neden önemli olduğunu gösterir. Nitrür çökelmesi, uzun bir difüzyon bölgesi boyunca azalan yüksek bir yüzey sertliği oluşturabilir; çekirdek ise nispeten yüksek bir sertliği koruyabilir. 450 HV 1 veya 550 HV 1 sınırı, işlevsel nitrürlenmiş tabakayı tanımlamak için uygun olmayabilir. Metalografik inceleme, azot profili analizi, mikroyapısal tanımlama veya işleme özgü bir sertlik kriteri gerekebilir. Aynı dikkat, her ikisi de kullanım davranışını etkiliyorsa bileşik tabaka kalınlığı ile difüzyon bölgesi derinliğinin ayrı raporlanması gereken ferritik nitrokarbürleme için de geçerlidir.

Bu nedenle doğrulama, uygulanan işlemle ve ileri sürülen özellikle örtüşmelidir. Sertlik profilleri, dönüşümle sertleştirilmiş tabakalar için güçlü bir araçtır; ancak ilgili sınır bileşimsel veya faz temelliyse metalografyanın ya da kimyasal profil çıkarmanın yerini tutmaz. ISO 18203:2026 daha geniş çerçeveyi, ISO 2639:2002 ise tanımlanmış bir sementasyon tabakası yöntemini sunar. Bu standartların hiçbiri “tabaka derinliği”ni kendiliğinden açıklayıcı bir sayıya dönüştürmez.

## Metalografi: Sertleştirilmiş Tabakanın Okunması

Bir sertlik profili, mikroyapısal bir açıklama değil, bir profil verir. Metalografi, profilin neden bu şekle sahip olduğunu gösterir: tabakanın yüksek karbonlu martenzit, beynit, karbürler, nitrürler veya kalıntı östenit içerip içermediğini; çekirdeğe geçişin kademeli mi yoksa ani mi olduğunu ve kusurların sertleştirilmiş tabakayı kesintiye uğratıp uğratmadığını ortaya koyar. ASM International’ın metalografi kılavuzu, mikroskobik incelemeyi sertliği dekoratif olarak doğrulayan bir yöntemden ziyade, işlem koşullarını, faz yapısını ve kusurları hizmet davranışıyla ilişkilendiren bir araç olarak ele alır.

Bu ayrım önemlidir; çünkü ASM, yüzey tabakasının veya tabakanın çekirdekten belirgin biçimde daha sert hâle gelmesini sağlayacak şekilde demir esaslı malzemeye uygulanan işlemi yüzey sertleştirme olarak tanımlar. Yüzey, karbon, azot veya her ikisiyle zenginleştirilmiş olabilir ya da mevcut bileşim yerel ısıtmayla dönüştürülmüş olabilir. Ortaya çıkan mikroyapı; işlem sıcaklığına, soğuma hızına, alaşım içeriğine ve sonraki menevişlemeye bağlıdır.

![Çelik İçin Yüzey Sertleştirme Yöntemleri](/images/uploads/3d7c300c-bc91-4f45-a5d2-31a64fb3cc7d/wiki-inline-a-polished-and-etched-steel-metallographic-cross-section-revealing-a-hardened-ca-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/3d7c300c-bc91-4f45-a5d2-31a64fb3cc7d/wiki-inline-a-polished-and-etched-steel-metallographic-cross-section-revealing-a-hardened-ca-1920x1288.avif "Görseli büyüt — Çelik İçin Yüzey Sertleştirme Yöntemleri")Metallography reveals the phases and defects behind a measured hardness profile.

### Kesitleme, kalıplama, parlatma ve dağlama

Numune, çalışma yüzeyini ve yönelimini temsil etmelidir. Kesit normal olarak işlem görmüş yüzeye dik alınır ve çekirdeği içerecek kadar tabakanın arkasında malzeme bırakılır. Kesme işlemi ısınmayı ve mekanik deformasyonu sınırlamalıdır; yanmış veya sıvanmış bir kenar, işlem kusuruna benzeyebilir ve gerçek ara yüzeyi gizleyebilir. Dişli dişi, mil veya rulman bileziği söz konusu olduğunda kesit konumu da önemlidir; çünkü eğrilik, kesit kalınlığı ve yerel soğuma koşulları tabakayı etkiler.

Küçük parçalar, sıcak basınç reçinesi veya soğuk sertleşen bir sistem kullanılarak reçine içinde kalıplanır. Kalıplama malzemesi, ince kenarları desteklemeli; ancak çatlakları doldurmamalı veya gevrek bileşik tabakaları çekip çıkarmamalıdır. Taşlama, giderek incelen aşındırıcılarla yapılır; ardından elmas süspansiyonları veya kolloidal silika ile parlatma uygulanır. Aşırı basınç yüzeyi düzleştirebilir, yumuşak kalıntı östeniti sürükleyebilir veya nitrürleri ve karbürleri kesit boyunca sıvayabilir. Bu nedenle son parlatma yalnızca fotoğraf hazırlığı değil, metalurjik bir işlemdir.

Dağlama, farklı bölgeleri seçici olarak aşındırarak faz sınırlarını ve bileşim gradyanlarını ortaya çıkarır. Karbon çelikleri ve düşük alaşımlı çelikler için genellikle %2’lik nital çözeltisi kullanılır; temperlenmiş martenzit, beynit ve karbürler arasında daha iyi kontrast elde etmek için pikral veya başka reaktifler tercih edilebilir. Nital, oksit filminin, dekarbürize tabakanın veya hafifçe aşındırılmış kalıntı östenit bölgesinin yanıltıcı biçimde özelliksiz görünmesine yol açabilir. Nitrürlenmiş ve nitrokarbürlenmiş yüzeyler, bileşik tabaka ince, sert ve kolayca kırılabildiği veya yerinden çekilebildiği için çoğu zaman dikkatli parlatma ve uygun bir reaktif gerektirir.

Parlatılmış, dağlanmamış durum da incelenmelidir. Bu durum, dağlanmış görüntünün gizleyebileceği gözenekleri, çatlakları, inklüzyonları, oksit filmlerini, bileşik tabaka ayrılmasını ve parlatma sırasında oluşan çekip çıkarılma izlerini ortaya koyabilir. Optik mikroskopi genellikle tabaka profilleri ve başlıca dönüşüm ürünleri için yeterlidir; ancak faz tanımlaması veya azot dağılımı optik olarak çözümlenemediğinde taramalı elektron mikroskobu, elektron geri saçılım kırınımı, mikroprob analizi veya X-ışını kırınımı gerekebilir.

### Martenzit, beynit, karbürler, nitrürler ve kalıntı östenit

Sementasyon uygulanmış bir tabaka, östenitleme ve su verme sonrasında normal olarak yüksek karbonlu martenzit gösterir; çoğu zaman bir miktar kalıntı östenit ve karbür parçacıkları da bulunur. Karbon potansiyeli, sıcaklık veya bekletme süresi iyi kontrol edilmemişse yüzey, yüzey altı bölgeye göre daha kaba taneli veya daha yüksek oranda alaşımlanmış olabilir. Daha düşük karbon içeren iç bölge, çelik kalitesi ve su verme şiddetine bağlı olarak daha düşük sertlikte martenzitik, beynitik veya temperlenmiş bir yapıya dönüşür. Tabaka-çekirdek geçişi yalnızca bir sınır çizgisi olarak değil, değişen bir yapı olarak değerlendirilmelidir.

Karbonitrürleme, östenite karbon ve azot kazandırır ve su verme sonrasında normal olarak martenzitik bir tabaka oluşturur. Azot, yüzeye yakın bölgede sertleşebilirliği artırabilir; ancak aşırı zenginleşme, kalıntı östenit miktarını artırabilir veya soğuma sonrasında nitrür oluşumuna yol açabilir. Hem sementasyon uygulanmış hem de karbonitrürlenmiş çeliklerde çözünmemiş alaşım karbürleri, karbür ağları, iri önceki östenit taneleri ve yerel olarak yumuşak dönüşüm ürünleri, işlem veya alaşım kontrolünde bir sorun bulunduğuna işaret eder.

Soğumanın daha yavaş olduğu, kesitlerin kalın bulunduğu veya su vermenin kesintiye uğradığı durumlarda martenzitik tabakanın altında beynit oluşabilir. Beynitin varlığı kendiliğinden bir başarısızlık anlamına gelmez; önemini miktarı, morfolojisi, sertliği ve konumu belirler. Tek başına koyu dağlanan bir bant, güvenilir bir faz tanımlaması değildir.

Nitrürleme, sementasyon ve karbonitrürlemeden temelde farklıdır. Azot, kritik sıcaklığın altında ferrit içine difüze olur; dolayısıyla zorunlu bir östenit-martenzit su verme dönüşümü yoktur. Difüzyon bölgesinde krom, molibden, vanadyum veya alüminyum içeren çeliklerde alaşım-nitrür çökeltileri bulunabilir; yüzeyde ise genellikle ε-Fe₂–₃N ve γ′-Fe₄N olmak üzere demir nitrürlerinden oluşan bir bileşik tabaka gelişebilir. Ferritik nitrokarbürleme de kritik sıcaklığın altında karbon ve azot kazandırır ve genellikle karbonla sementasyon uygulanmış martenzitik bir tabaka yerine, azot ve karbon difüzyon bölgesi üzerinde bir bileşik tabaka oluşturur.

Kalıntı östenit, sementasyon uygulanmış ve karbonitrürlenmiş tabakalarda özellikle önemlidir. Dağlama sonrasında açık renkli görünebilir; ancak optik kontrast kesin kanıt oluşturmaz. Aşırı miktardaki kalıntı östenit, kullanım veya taşlama sırasında dönüşerek boyutları ve artık gerilmeyi değiştirebilir. Metalografyayı tamamlamak üzere X-ışını kırınımı, manyetik yöntemler veya dikkatle kalibre edilmiş kantitatif mikroskopi kullanılabilir.

### Bileşik tabakalar, çatlaklar, gözeneklilik ve ara yüzeyler

Nitrokarbürlenmiş bir bileşik tabaka; kalınlık, süreklilik, faz yapısı, gözeneklilik ve yapışma bakımından değerlendirilmelidir. İnce ve sürekli bir tabaka, her iki yüzeyin mikrosertliği benzer olsa bile gözenekli veya çatlaklı bir tabakadan belirgin biçimde farklı olabilir. Dış yüzeye yakın gözenekler, aşırı ε-fazı, gevrek sürekli ağlar ve bileşik tabaka ile difüzyon bölgesi ara yüzeyindeki ayrılma; sürtünmeyi, aşınmayı ve tribokorozyonu etkileyebilir. Bunun altındaki difüzyon bölgesi beklenen çökelmeyi ve çekirdeğe doğru kademeli bir değişimi göstermelidir.

Sementasyon uygulanmış ve karbonitrürlenmiş kesitler dekarbürizasyon, oksidasyon ve tane sınırı oksidasyonu bakımından incelenmelidir. Dekarbürizasyon, yüzeyde düşük karbonlu ferritik veya düşük martenzitli bir bant olarak görünür ve yük taşıma kapasitesini azaltabilir. Taneler arası oksidasyon, karbon zenginleşmesi tamamlanmadan önce oksitleyici fırın atmosferlerinin nüfuz etmesiyle yüzeye yakın önceki östenit tane sınırları boyunca oluşur. Sığ olabilir; ancak oksitlenmiş sınırlar çatlak başlatma yolları sağladığı için zararlı olabilir. Oksit filmleri, tufal ve metalik olmayan inklüzyonlar alaşım fazlarıyla karıştırılmamalıdır.

Su verme çatlakları genellikle yüzeyden veya gerilme yığılmalarından uzanan keskin ve düzensiz yarıklardır; su verme sırasında oluşmuşlarsa çoğu zaman oksit içermeyen taze kırılma yüzeylerine sahiptir. Metalografi, bunları hazırlama çatlaklarından ayırt edebilir; hazırlama çatlakları genellikle parlatılmış yüzeyde sonlanır veya kalıplama ve taşlama hasarını takip eder. Taşlama yanıkları, belirgin bir açık çatlak oluşturmadan yeniden temperlenmiş veya yeniden sertleşmiş bir bant, değişmiş dağlama tepkisi ve çekme yönünde artık gerilme meydana getirebilir.

Deformasyonla ilişkili kusurlar, yapının yanı sıra geometrinin de incelenmesini gerektirir. Bir parça kabul edilebilir bir tabaka mikroyapısı gösterebilir; ancak düzensiz dönüşüm şekil değiştirmeleri, ısıl gradyanlar veya artık gerilmeler bükülmeye, ovaliteye ya da diş profilinde değişime neden olduğu için boyutsal sınırları karşılamayabilir. Metalografi tek başına deformasyonu ölçemez; bu nedenle boyutsal muayene ve gerektiğinde artık gerilme ölçümüyle birlikte kullanılmalıdır.

Metalografik tabaka derinliği ile sertlik esaslı tabaka derinliği ilişkili olmakla birlikte birbirinin yerine kullanılamaz. ISO 2639:2002, sementasyon uygulanmış ve sertleştirilmiş tabaka derinliğini bir sertlik profili üzerinden belirler ve tabaka derinliğinin üç katı konumunda 450 HV 1’den düşük bir değeri içeren belirlenmiş bir kriter kullanır. ISO 18203:2026; alevle, indüksiyonla, elektron ışınıyla ve lazerle sertleştirmeden kaynaklanan yüzey sertleştirilmiş tabakaların yanı sıra karbonitrürleme, sementasyon ve nitrürlemeyi de kapsar. Bir mikrograf, görünür dönüşüm sınırını, difüzyon bölgesini veya bileşik tabakayı tanımlayabilirken sertlik yöntemi belirlenmiş bir mekanik eşiğin konumunu belirler. Her iki tanım da yararlıdır; ancak hiçbiri diğeri olarak rapor edilmemelidir.

## Yüzeyi Sertleştirilmiş Çeliklerin Tribolojisi ve Tribokorozyonu

Yüzey sertleştirme tek bir tribolojik koşul değildir. ASM International bunu, demir esaslı bir malzemenin yüzey tabakasının veya sertleştirilmiş bölgesinin çekirdekten belirgin ölçüde daha sert hâle gelmesini sağlayan işlem olarak tanımlar. Bu sert tabaka teması değiştirir; ancak etkisi, temasın nasıl yüklendiğine ve yüzeyin nasıl üretildiğine bağlıdır. Yağlamalı yuvarlanma-kayma temasındaki sertleştirilmiş bir dişli dişi, sınır yağlamasındaki nitrürlenmiş bir valf bileşeniyle veya elektrolite maruz kalan nitrokarbürlenmiş bir mil ile aynı mekanizma sonucunda arızalanmaz.

Bu ayrım önemlidir; çünkü yüzey sertleştirme işlemleri farklı türler, fazlar, derinlikler ve kalıntı gerilmeler oluşturur. Sementasyon, daha düşük karbon içerikli bir iç kısım üzerinde yüksek karbonlu bir yüzey oluşturur ve bunu genellikle derin bir martenzitik sertleştirilmiş bölge meydana getirmek üzere östenitleme, su verme ve temperleme işlemleri izler. Karbonitrürleme, östenite karbon ve azot ekler ve genellikle martenzit oluşumuna dayanır. Nitrürleme, ferrit içine azot kazandırırken ferritik nitrokarbürleme, kritik sıcaklığın altında hem karbon hem de azot kazandırır. Sonraki işlemler, bir azot difüzyon bölgesi ve işlem koşulları elverdiğinde bir demir-karbon-azot bileşik tabakası oluşturabilir. Söz konusu çeliklerin tümü yüzeyi sertleştirilmiş olarak adlandırılsa da sürtünme ve korozyon davranışları yalnızca bu nedenle sementasyon uygulanmış çelikten çıkarılamaz.

### Aşınma mekanizmaları ve temas yorulması

Derin bir martenzitik sertleştirilmiş bölge, esas olarak yük taşıyan bir yapıdır. Sertliği; aşındırıcı oluk açılmasına, yapışık birleşimlerin büyümesine ve temas yüzeyine yakın plastik deformasyona direnç gösterirken daha tok çekirdek, darbe ve tekrarlı eğilme altında bu bölgeyi destekler. Bu birleşim; dişlilerde, kamlarda ve yüksek yüklü yuvarlanma-kayma temaslarında önemlidir. Ancak yüksek yüzey sertliği mikropit oluşumunu, çukurcuk oluşumunu, sıvama aşınmasını veya sertleştirilmiş bölge çatlamasını önlemez. Temas gerilmesi, kayma oranı, hizalama, yüzey finisajı, inklüzyonlar, kalıntı östenit, karbür dağılımı, sertleştirilmiş bölge derinliği ve basma veya çekme yönündeki kalıntı gerilmelerin tümü sonucu etkiler.

Yuvarlanma-kayma temasında tekrarlı yüzey altı kayma gerilmeleri, nominal yüzeyin altında çatlakların başlamasına yol açabilir. Etkin sertleştirilmiş derinlik uygulanan gerilme alanı için çok küçükse çatlaklar daha yumuşak geçiş bölgesine ulaşabilir ve parçalanmayı hızlandırabilir. Çok sert ancak gevrek bir yüzey de pürüzlülük tepeleri, döküntüler veya kenar yüklemesi yerel çekme gerilmesi oluşturduğunda parçalar kopararak dökülebilir. Kalıntı östenit kullanım sırasında dönüşüme uğrayarak boyutları ve kalıntı gerilmeleri değiştirebilir; bu değişim, ısıl ve mekanik geçmişe bağlı olarak hasarı azaltabilir veya artırabilir.

Nitrürleme farklı bir yük taşıma profili sunar. Azot, arayer sertleşmesi ve alaşım nitrürlerinin oluşumu yoluyla difüzyon bölgesini sertleştirir; alınan yanıt çeliğin bileşimi ve işlem potansiyeli tarafından belirlenir. Sertleştirilmiş bölge, sementasyon uygulanmış bir bölgeye göre genellikle daha sığdır; ancak gradyanı ve basma yönündeki kalıntı gerilmesi yorulma direncini destekleyebilir. Aşırı kalın veya sürekli bileşik tabakaları, şiddetli darbe ya da yüksek Hertz temas gerilmesi altında çatlayabilir veya ayrılabilir. İnce ve kontrollü bir bileşik tabakası yapışma aşınmasını azaltabilir; ancak performansı yine de pürüzlülüğe, karşı yüzey malzemesine ve yağlamaya bağlıdır.

Ferritik nitrokarbürleme genellikle bir difüzyon bölgesi üzerinde bir bileşik tabakası oluşturur. Bileşik tabakası kayma sırasında fedakâr ve kimyasal olarak kararlı bir yüzey görevi görebilirken difüzyon bölgesi bu tabakayı mekanik olarak destekler. Tabaka gözenekli, yetersiz bağlanmış veya temas için aşırı gevrekse aşınma döküntüleri aşındırıcı bir üçüncü cisme dönüşür. Bu nedenle yalnızca tabaka kalınlığı yeterli bir kabul kriteri değildir.

Aşınma testleri hizmet koşullarını yeniden oluşturmalıdır. Tek bir yük ve hızda elde edilen pim-disk verileri, yuvarlanma teması, salınımlı hareket veya yağlamalı dişli kavraması için işlemleri sıralamakta kullanılamaz. ISO 18203:2026; alevle, indüksiyonla, elektron ışınıyla ve lazerle sertleştirmenin yanı sıra karbonitrürleme, sementasyon ve nitrürleme sonucunda oluşan yüzeyi sertleştirilmiş tabakaları kapsar; bu standart, tabaka kalınlığının doğrulanmasını destekler, ancak evrensel bir aşınma öngörüsü sağlamaz.

### Sürtünme ve yüzey kimyası

Sürtünme; pürüzlerin, adsorplanmış filmlerin, reaksiyon filmlerinin, yağlayıcı katkılarının ve aşınma döküntülerinin kesilmesiyle belirlenir. Sertlik önemlidir; ancak yalnızca tek bir değişkendir. Pürüzlülük, gerçek temas alanını ve pürüz tepelerinin kaynaklanma olasılığını değiştirir. Kalıntı gerilmesi, yüzeye yakın deformasyonu ve çatlak büyümesini değiştirir. Yük ve kayma hızı, temasın sınır, karma veya hidrodinamik yağlama rejiminde kalıp kalmayacağını belirler.

Sementasyon uygulanmış martenzitik bir yüzey, parlatılmış ve temperlenmiş yapısı etkili bir yağlayıcı filmiyle korunduğunda iyi performans gösterebilir. Bununla birlikte film bozulursa yüksek sertlik, yapışma yoluyla malzeme transferini veya sıvama aşınmasını ortadan kaldırmaz. Karbürler, kalıntı östenit, oksit filmleri ve temperleme ürünleri katkı maddelerinin arayüzde nasıl tepkimeye girdiğini değiştirebilir.

Nitrürlenmiş ve nitrokarbürlenmiş yüzeyler, sürtünmeyi çoğu zaman hem mekanik hem de kimyasal yollarla değiştirir. Bir bileşik tabakasındaki demir nitrürleri ve karbonitrürleri, temperlenmiş martenzitten farklı şekilde kesilebilir; difüzyon bölgesi ise bu tabakanın altındaki plastik destek kaybını sınırlar. Gözeneklilik yağlayıcıyı tutabilir; ancak aşındırıcı çözeltiyi de hapsedebilir veya parçacık salabilir. Yağlayıcı kimyası belirleyicidir: kükürt, fosfor ve çinko içeren katkılar koruyucu tribofilmler oluşturabilir, alaşım elementleriyle tepkimeye girebilir veya su varlığında korozif aşınmayı hızlandırabilir.

Bu nedenle karşı yüzey belirtilmelidir. Sertleştirilmiş çelik, dökme demir, seramik, polimer ve kaplanmış alaşım yüzeyleri farklı yapışma, aşınma, ısıl ve kimyasal koşullar oluşturur. Bir karşı yüzeye karşı sürtünmeyi azaltan bir işlem, başka bir karşı yüzeye karşı malzeme transferini veya üçüncü cisim aşınmasını artırabilir.

### Korozyon, tribokorozyon ve karşı yüzey etkileri

Korozyon ve aşınma birbirinden bağımsız kayıplar olarak değil, etkileşim içinde gerçekleşir. Kayma, oksit veya reaksiyon filmlerini uzaklaştırır, taze metali açığa çıkarır ve elektrokimyasal alanı artırır. Korozyon yüzeyi yumuşatabilir veya pürüzlendirebilir, döküntü oluşturabilir ve sonraki aşındırmayı hızlandırabilir. Bu birleşik süreç tribokorozyondur.

Nitrürleme ve nitrokarbürleme, azot içeren yüzey tabakalarının ve bileşik tabakalarının elektrokimyasal tepkimeleri değiştirebilmesi nedeniyle korozyon performansının önemli olduğu durumlarda sıklıkla tercih edilir. Ancak bu işlemler otomatik olarak korozyona dayanıklı yüzeyler oluşturmaz. İğne delikleri, gözenekler, süreksizlikler, taşlama hasarı ve farklı bir karşı yüzeyle galvanik temas, bölgesel saldırı için yollar oluşturabilir. Bir bileşik tabakası bir bölgeyi korurken hasarlı bir bölge hızla korozyona uğrayabilir. Sementasyon uygulanmış martenzit de alaşım kimyasına, temperlemeye, yüzey finisajına, yağlayıcı kirlenmesine ve maruz kalma koşullarına güçlü biçimde bağlıdır; tek başına karbon bakımından zengin sertleştirilmiş bölge korozyon direncini garanti etmez.

Karşı yüzey malzemesi ve ortam, laboratuvar sıralamasını tersine çevirebilir. Kuru havadaki bir çelik karşı yüzey oksidatif aşınma oluşturabilirken tuzlu çözelti film uzaklaşmasına, çukurcuk oluşumuna ve hızlanmış malzeme kaybına neden olabilir. Elektriksel potansiyel, çözünmüş oksijen, klorür derişimi, sıcaklık, temas basıncı ve kayma frekansı sonucun tümünü etkiler. Testler bu koşulları kaydetmeli ve çiftin her iki elemanını da incelemelidir; çünkü transfer olan malzeme ve galvanik etkiler, görünüşte işlem görmemiş karşı yüzeyi arıza mekanizmasının bir parçası hâline getirebilir.

Doğrulama; sertlik profillerini metalografi, bileşik tabakası veya difüzyon bölgesi ölçümü, pürüzlülük, kalıntı gerilmesi değerlendirmesi ve aşınma izleri ile korozyon ürünlerinin incelenmesiyle birleştirmelidir. Sementasyon uygulanmış ve sertleştirilmiş bölgeler için ISO 2639:2002, sertleştirilmiş bölge derinliğinin üç katındaki noktada sertliğin 450 HV 1 değerinden düşük olması koşulunu uygulanabilirliği tanımlamak üzere kullanır. Bu sertlik kriteri sertleştirilmiş bölge derinliğinin belirlenmesine yardımcı olur; ancak sürtünmeyi, temas yorulması ömrünü veya tribokorozyon direncini ölçmez. Bu özellikler için gerçek yük, yağlama, karşı yüzey ve ortama uygun testler gerekir.

## Deformasyon, Kalıntı Gerilme ve Proses Kontrolü

Sementasyonla yüzey sertleştirilmiş bir parçanın nihai durumu, teknik resimde yazan işlem adından değil, eksiksiz termal ve kimyasal çevrimden etkilenir. “Sementasyon uygulanmış”, “nitrürlenmiş” veya “indüksiyonla sertleştirilmiş” ifadeleri bir proses ailesini tanımlar; ancak ısıtma hızını, yüzey kimyasını, faz durumunu, su verme şiddetini, soğutma homojenliğini, menevişlemeyi veya ortaya çıkan gerilme durumunu belirtmez. ASM International, yüzey tabakasının ya da sementasyon tabakasının çekirdekten belirgin ölçüde daha sert hâle gelmesini sağlayan demir esaslı malzeme işlemini yüzey sertleştirme olarak tanımlar. Sertlik, bu işlemin yalnızca bir sonucudur.

### Su verme deformasyonu ve boyutsal değişim

Sementasyon ve karbonitrürleme, çoğunlukla daha sonra martensit oluşturmak üzere su verilen östenitik bir yüzey tabakası meydana getirir. Yüksek karbonlu yüzey ile daha düşük karbonlu çekirdek aynı sıcaklıkta veya aynı zamanda dönüşmez. Martensit oluşumu çeliğin genleşmesine neden olurken, östenitleme sıcaklığından soğuma termal büzülmeye yol açar. Bu değişimler arasındaki etkileşim; çapı, düzlemselliği, eşmerkezliliği, diş aralığını ve doğruluğu değiştirebilir.

Örneğin sementasyon uygulanmış bir dişli, çekirdeği hâlâ soğuyup büzülürken sertleşmiş bir çevresel kenar geliştirebilir. Bir taraf diğerinden daha hızlı soğursa ortaya çıkan termal gradyan eğilmeye veya ovalleşmeye neden olur. Kalınlığın ani değiştiği kesitler, kör delikler, kama kanalları, keskin köşeler ve süreksiz yüzeyler farklı hızlarda soğur. Bu özellikler, hem dönüşüm şekil değiştirmesini hem de gerilmeyi yoğunlaştırır. Bu nedenle fırın sıcaklığı ve su verme sıcaklığı belirtilen değerleri karşılıyor gibi görünse bile deformasyon meydana gelebilir.

Su verme seçimi; çelik kalitesine, kesit boyutuna, gerekli tabaka yapısına ve izin verilen boyutsal değişime uygun olmalıdır. Yağ, basınçlı gaz, polimer çözeltisi, su ve salamura farklı ısı çekme hızları ile buhar filmi oluşumu, homojen olmayan soğuma veya çatlama açısından farklı riskler yaratır. Daha düşük şiddette bir su verme deformasyonu azaltabilir; ancak aşırı miktarda kalıntı östenit bırakabilir veya çekirdekte yetersiz dönüşüme neden olabilir. Daha şiddetli bir su verme martensit oluşumunu artırabilirken termal ve dönüşüm gerilmelerini de yükseltebilir. Karıştırma, yük yoğunluğu, parçanın yönlendirilmesi ve soğutma ortamının sıcaklığı, nominal soğutma ortamı tanımı kadar önemlidir.

Nitrürleme ve ferritik nitrokarbürleme genellikle kritik sıcaklığın altında gerçekleştirilir ve sementasyondakiyle aynı östenitleme ve su verme çevrimini gerektirmez. Boyutsal değişimleri çoğu zaman daha düşüktür; ancak sıfır değildir. Bileşik tabakanın büyümesi, difüzyon bölgesindeki şekil değiştirme, önceki talaşlı imalat işlemlerinden kalan gerilmeler ve ısıtma ya da soğutma gradyanları kritik boyutları yine de değiştirebilir. Lokal alevle, indüksiyonla, elektron ışınıyla ve lazerle sertleştirme işlemleri de tarama hızına, güç yoğunluğuna, bindirmeye ve ısının ısıtılmayan malzemeye akışına duyarlıdır. ISO 18203:2026, bu termal yöntemlerle ve ayrıca karbonitrürleme, sementasyon ve nitrürleme ile oluşturulan yüzey sertleştirilmiş tabakaları kapsar; dolayısıyla tabakayı oluşturmak için kullanılan yöntem, ölçülen tabakayla birlikte raporlanmalıdır.

Ön işleme, sonradan deformasyonu tahminle gidermeye çalışmak yerine öngörülebilir bir son işlem için işleme payı bırakır. Referans yüzeyleri, delikler ve dişli dişleri için farklı işleme payları gerekebilir. Isıtma veya su verme sırasında serbestçe hareket etmesine izin verilemeyen parçalar için mandreller, destek halkaları veya presle su verme gerekebilir. Bağlama aparatları, gaz akışını engellemeden veya büyük bir ısı alıcısı oluşturmadan parçayı sabitlemelidir. Dönüşümü kısıtlayan bağlama düzeni, bir yöndeki hareketi azaltırken taşlama sırasında açığa çıkan gerilmeyi depolayabilir.

### Kalıntı gerilme ve çatlama

Kalıntı gerilme, dış yük ve sıcaklık gradyanı ortadan kalktıktan sonra kalan iç gerilmedir. Yüzey sertleştirme, özellikle sert martensitik bir tabakanın daha az dönüşmüş bir çekirdeğe karşı genleştiği durumlarda, yüzeyde yararlı basma gerilmesi oluşturabilir. Yüzeydeki basma gerilmesi, temas yüklemesi veya çevrimsel eğilme nedeniyle oluşan çekme gerilmelerine karşı koyabilir. Ancak bu gerilme yalnızca büyüklüğü, derinliği ve homojenliği kontrol altında tutulduğunda yararlıdır.

Kontrolsüz gerilme farklı bir durumdur. Taşlanmış bir yüzeyde, sementasyon uygulanmış bir köşede, dekarbürize olmuş bir bölgede veya keskin bir geometrik ayrıntıda bulunan çekme kalıntı gerilmesi, çatlak başlangıcını kolaylaştırabilir. Taşlama yanıkları, aşırı işleme payı kaldırılması, menevişlenmemiş martensit, aşırı kalın bileşik tabaka ve homojen olmayan su verme, yerel çekme gerilmesi oluşturabilir. Ortalama tabaka sertliği teknik resim gerekliliğini karşılasa bile bir çatlak gerilme yığılmasının bulunduğu noktadan başlayabilir.

Menevişleme, su verme sonrası martensitin gevrekliğini azaltır ve dönüşüm gerilmelerinin bir bölümünün gevşemesini sağlar. Su vermeden sonra belirtilen süre içinde ve çeliğe ve gerekli özelliklere uygun bir sıcaklıkta gerçekleştirilmelidir. Gecikmiş menevişleme, zararsız bir planlama tercihi değil, yetersiz kontroldür. Nitrürlenmiş ve nitrokarbürlenmiş parçalar için oksidasyon sonrası işlemler veya diğer son işlemler yüzey kimyasını ve sürtünme davranışını değiştirebilir; taşlama ise difüzyon bölgesinin bir kısmını kaldırabilir veya gerilme profilini değiştirebilir.

Doğrulama, yüzeyde ölçülen tek bir sertlik değerinden fazlasını içermelidir. Tabaka derinliği, çekirdek sertliği, kalıntı östenit, karbür veya nitrür dağılımı, bileşik tabaka kalınlığı, deformasyon ve gerilme, servis davranışını etkileyebilir. ISO 2639:2002, sementasyon uygulanmış ve sertleştirilmiş tabaka derinliğini ele alır ve uygulanabilirliği tanımlamak için tabaka derinliğinin üç katındaki noktada 450 HV 1’den düşük olma koşulunu kullanır. ISO 18203:2026, termal ve termokimyasal yöntemlerle oluşturulan tabakaların ölçümü için daha geniş bir çerçeve sağlar. Metalografik kesitler, sertlik taramaları, koordinat ölçümleri ve gerektiğinde X-ışını kalıntı gerilmesi ölçümleri, işlevsel yüzeyler ve kritik yönlerle ilişkilendirilmelidir.

### Atmosfer, sıcaklık, süre ve bağlama

Atmosfer kontrolü, çeliğe neyin girebileceğini ve çelikten neyin uzaklaştırılabileceğini belirler. Sementasyonda karbon potansiyeli, yüzeydeki kimyasal itici gücü kontrol eder. Çok düşük bir potansiyel yetersiz karbon zenginleşmesine neden olur; çok yüksek bir potansiyel ise aşırı karbür, kurum veya istenmeyen bir karbon gradyanı oluşturabilir. Fırın sıcaklığı ve karbon potansiyeli yalnızca tek bir kontrol termokuplunda değil, yükün tamamında homojen kalmalıdır. Prob kalibrasyonu, gaz akışı, yükün yerleşimi ve kapak sızıntısı gerçek tabaka oluşumunu değiştirebilir.

Nitrürleme ve nitrokarbürleme; amonyak ayrışmasının, azot potansiyelinin, karbon içeren gaz ilavelerinin, hidrojen içeriğinin ve fırın sirkülasyonunun kontrol edilmesini gerektirir. Karbonitrürleme, öst denúnit? Wait typo. Need correct. "östenite karbon ve azot ekler". Continue. Nitrocarburizing ferrite. Ensure no weird.

Karbonitrürleme, östenite karbon ve azot ekler ve martensitik sertleşme için normal olarak su vermeye dayanır. Nitrokarbürleme, kritik sıcaklığın altında ferrite karbon ve azot kazandırır; bunun sonucunda bir difüzyon bölgesi ve çoğu zaman demir-karbon-azot bileşik tabakası oluşur. Bu çevrimleri sementasyonla birbirinin yerine kullanılabilir işlemler olarak ele almak, bunların farklı dönüşüm gerilmelerini ve boyutsal etkilerini gözden kaçırır.

Isıtma homojenliği de aynı derecede önemlidir. Kalın bir göbek ile ince bir flanş ayar sıcaklığına farklı zamanlarda ulaşabilir; bunların birlikte yerleştirilmesi termal geçmişlerinin aynı olduğu anlamına gelmez. Sıcaklıkta bekleme süresi; difüzyonu, tane büyümesini, bileşik tabaka gelişimini ve dönüşümün kapsamını kontrol eder. Aşırı süre, yetersiz atmosfer koşulunu düzeltmeden deformasyonu veya istenmeyen faz oranlarını artırabilir. Termokupllar, yük incelemeleri, fırın homojenlik incelemeleri ve kaydedilen çevrim verileri, parçaların maruz kaldığı koşullara ilişkin kanıt sağlar.

#### İşlem kontrol sıralaması

1. **Talaşlı imalat** İşlem ve son işlem için uygun işleme payları bırakın.
2. **Temizleme ve bağlama** Zararlı kalıntıları giderin ve parçayı tutarlı biçimde konumlandırın.
3. **Atmosfer ve sıcaklık** Fırın kimyasını, sıcaklığını ve homojenliğini doğrulayın.
4. **Su verme veya soğutma** Çeliğe ve geometriye uygun koşulları kullanın.
5. **Menevişleme ve son işlem** Derhâl menevişleyin; ardından aşırı ısıtmadan veya gerekli tabakayı kaldırmadan son işlemi gerçekleştirin.
6. **Muayene** Boyutları, sertlik profilini, mikroyapıyı ve belirtilen diğer özellikleri doğrulayın.

Maskeleme, yumuşak, işlenebilir veya boyutsal olarak kararlı kalması gereken yüzeyleri korur. Bakır kaplama, durdurucu bileşikler, mekanik siperler ve seçici bağlama düzenleri kimyasal maruziyeti sınırlayabilir; ancak maskeleme kenarları ani tabaka geçişleri ve yerel gerilme yığılmaları oluşturabilir. Bu geçişler denetim gerektirir.

Bu nedenle kontrollü bir sıra izlenmesi zorunludur: parçayı uygun işleme paylarıyla işleyin, gerektiğinde zararlı önceki gerilmeleri giderin, parçayı temizleyip tutarlı biçimde bağlayın, atmosferi ve sıcaklığı doğrulayın, çeliğe ve geometriye uygun su verme yöntemini seçin, gecikmeden menevişleyin, ardından tabakayı aşırı ısıtmadan son taşlama veya honlama yapın. Nihai boyutsal kontrol, tabaka derinliği ve mikroyapısal doğrulamayla birlikte yürütülmelidir. İşlem adı etikettir; ölçülen termal, kimyasal, geometrik ve gerilme geçmişi ise gerçek prosestir.

**Asgari şartname içeriği**

Malzeme

Eksiksiz standart gösterimi ve kalite

İlk durum

İlgili olduğunda tedarik durumu ve başlangıç sertliği

İşlem rotası

Difüze olan tür veya yerel ısıtma yöntemi

Tabaka tanımı

Etkin derinlik, toplam derinlik, bileşik tabaka veya difüzyon bölgesi

Sertlik

Ölçek, yük, konum ve kabul aralığı

Doğrulama

Uygulanabilir standart, numune alma planı ve muayene kayıtları

## Yüzey Sertleştirme İşlemi Nasıl Tanımlanır?

“Yüzeyi sertleştirilmiş” ifadesi ölçülebilir bir gereklilik değildir. ASM International, yüzey sertleştirmeyi demir esaslı malzemenin yüzey tabakasının veya yüzey bölgesinin çekirdekten belirgin ölçüde daha sert hâle gelmesini sağlayan işlem olarak tanımlar. Bu tanım; kimyası, dönüşüm mekanizmaları, mikroyapıları, gerilmeleri ve doğrulama yöntemleri birbirinden farklı olan çeşitli işlemleri kapsar. Bu nedenle kullanılabilir bir teknik şartname; çeliği, başlangıç durumunu, işlem yöntemini ve kanıtlanması gereken sonucu tanımlamalıdır.

### Çelik kalitesi ve başlangıç durumu

Çeliği, ticari bir tanımla veya “yüzey sertleştirme çeliği” gibi gayriresmî bir ifadeyle değil, eksiksiz standart tanımıyla belirtin. Şartname, tedarik edilen malzemeyi yöneten standardı ve kaliteyi tanımlamalıdır; örneğin EN 10084 16MnCr5, EN 10084 20MnCr5, EN 10084 18CrNiMo7-6 veya bu tanımın tedarik edilen malzemeyi yönettiği durumlarda ASTM A-29/A-29M kalite 8620. Bir parçanın teknik resmi farklı bir ulusal tanım kullanıyorsa, benzer numaraların aynı kimyasal bileşimi ifade ettiğini varsaymak yerine eşdeğerliği açıkça belirtin.

Başlangıç ısıl işlem durumu da gereklilik kapsamında yer almalıdır. Parçanın haddelenmiş, normalize edilmiş, tavlanmış, küreselleştirme tavlaması uygulanmış, su verilmiş ve temperlenmiş veya başka bir belirtilmiş durumda tedarik edilip edilmediğini belirtin. İşlenebilirliği, işleme yanıtı veya çekirdek özelliklerini etkilediği durumlarda başlangıç sertlik aralığını da ekleyin. Tavlanmış 16MnCr5’e uygulanan bir sementasyon çevrimi, su verilmiş ve temperlenmiş 42CrMo4’e uygulanan indüksiyonla sertleştirme işlemiyle aynı şekilde tanımlanmaz.

İşlem, difüze olan türleri ve dönüşüm yöntemini tanımlamalıdır. Sementasyon, daha düşük karbonlu iç bölgeye karbon vererek, genellikle östenitleme ve su verme yoluyla sertleştirilen yüksek karbonlu bir yüzey oluşturur. Karbonitrürleme, östenite hem karbon hem de azot kazandırır ve normal olarak martenzitik bir yüzey bölgesi oluşturur. Nitrürleme ve ferritik nitrokarbürleme, kritik sıcaklığın altında gerçekleştirilir; bu sıcaklıklarda azot veya azot ve karbon, sementasyon türü östenitleme ve su verme çevrimi olmaksızın ferrite difüze olur. Borlama ve kromlama ise geleneksel sementasyonla oluşturulmuş martenzitik bir yüzey bölgesi yerine borür veya karbür/krom bakımından zenginleştirilmiş yüzey bölgeleri meydana getirir.

Yerel ısıl işlemler kendi açıklamalarını gerektirir. ISO 18203:2026; alevle, indüksiyonla, elektron demetiyle ve lazerle sertleştirme yoluyla oluşturulan yüzey sertleştirilmiş tabakaların yanı sıra karbonitrürleme, sementasyon ve nitrürlemeyi de kapsar. Isıl bir işlem için ısıtma yöntemini, ilgili olduğu durumlarda frekansı veya enerji girdisini, östenitleme sıcaklığını veya yüzey sıcaklığını, ısıtma süresini ya da tarama hızını, soğutma ortamını ve temperleme işlemini belirtin. Isıl işlem, mevcut yüzey bileşimini sertleştirir; zorunlu olarak karbon veya azot ilavesi yapmaz.

### Gerekli yüzey derinliği ve sertlik tanımları

Gerekliliğin toplam sertleştirilmiş tabaka kalınlığına, etkin yüzey derinliğine veya başka şekilde tanımlanmış bir derinliğe ilişkin olup olmadığını belirtin. Bu terimler birbirinin yerine kullanılamaz. Sementasyon uygulanmış ve su verilmiş çelikte etkin yüzey derinliği genellikle sertlik taramasıyla belirlenir: sertliğin belirtilen sınıra, çoğu zaman 550 HV değerine düştüğü derinlik esas alınır; ancak uygulanabilir standart, teknik resim veya alıcı gerekliliği bu sınırı belirtmelidir. Toplam yüzey derinliği bunun yerine, belirli bir mikroyapısal sınırın derinliği gibi metalografik olarak tanımlanabilir. Nitrürlenmiş ve nitrokarbürlenmiş parçalarda bileşik tabaka ile difüzyon bölgesini birbirinden ayırın ve bildirilen derinliğin bu bölgelerden herhangi birini içerip içermediğini belirtin.

ISO 2639:2002, sementasyon uygulanmış ve sertleştirilmiş çeliğin etkin yüzey derinliğinin belirlenmesi ve doğrulanması için özel olarak uygulanır. Standardın belirtilen uygulanabilirlik koşulunda, yüzey derinliğinin üç katındaki noktada sertliğin 450 HV 1’den düşük olması esas alınır. Bu koşul nitrürlenmiş, nitrokarbürlenmiş, borlanmış veya ısıl işlemle sertleştirilmiş parçalara sessizce aktarılmamalıdır. İşlem bu standardın kapsamına giriyorsa ISO 2639:2002’ye atıfta bulunun ve sertlik kriterini, sertlik ölçeğini, deney kuvvetini, tarama yönünü ve sıfır konumunu belirtin. “Etkin yüzey derinliği: 0,8 mm” ifadesi, şartnamede örneğin “bitmiş yüzeyden itibaren ölçülen, 550 HV 1 değerine kadar” açıklaması bulunmadığı sürece eksiktir.

ISO 18203:2026, ısıl ve termokimyasal yöntemlerle oluşturulan yüzey sertleştirilmiş tabakaların kalınlığı için daha geniş bir çerçeve sunar. Gereklilik indüksiyonla, alevle, elektron demetiyle, lazerle sertleştirmeyi, sementasyonu, karbonitrürlemeyi veya nitrürlemeyi kapsıyorsa bu standarda atıfta bulunun ve tabaka kalınlığını hesaplamak için kullanılan yöntemi tanımlayın. Belirtilen derinlik, yalnızca daha sonra taşlanarak kaldırılacak işlem görmüş yüzeyle değil, bitmiş işlevsel yüzeyle ilişkilendirilmelidir. Malzeme kaldırılmasına izin veriliyorsa, işleme payını ve son işlemeden sonraki gerekli derinliği belirtin.

Sertlik, ölçek ve yük belirtilerek tanımlanmalıdır. Uygulanabilir olduğu durumlarda HV 1, HV 0.5, HRC veya kabul edilmiş başka bir ölçeği deney kuvvetiyle birlikte yazın; “sertlik 60” ifadesinin teknik bir anlamı yoktur. Diş hatvesi çapı, diş yan yüzeyi, diş dibi yarıçapı, yatak yuvası veya işlem görmüş yüzeye normal alınmış bir kesit gibi ölçüm konumunu belirtin. Gerekliliğin bir minimum değer, bir aralık veya maksimum ve minimum değerleri içeren bir sertlik profili olup olmadığını açıklayın. Tek bir yüzey ölçümü, yüzey derinliğini, çekirdek dayanımını veya bir parça çevresindeki homojenliği ortaya koyamaz.

Çekirdek gereklilikleri yüzey gerekliliklerinden ayrı belirtilmelidir. Gerekli olduğu durumlarda çekirdek sertliğini, çekme veya akma özelliklerini ve izin verilen mikroyapıyı tanımlayın. Sementasyon uygulanmış bir dişli; martenzitik bir yüzey bölgesi, kontrollü miktarda kalıntı östenit, sınırlı karbür ağları ve temperlenmiş martenzitik bir çekirdek gerektirebilir. Nitrürlenmiş bir parçada ise su verilmiş martenzit gerekliliği yerine bileşik tabaka kalınlığı ve sürekliliğine ilişkin sınırlar gerekebilir. Bu ayrımlar, yalnızca tek bir yüzey girintisinin belirli bir sertlik değerini karşılaması nedeniyle bir işlem sertifikasının kabul edilmesini önler.

### Kabul kriterleri ve raporlama

Şartname; numune alma planını, muayene konumlarını, deney kesitini ve muayenenin zamanlamasını tanımlamalıdır. Sertliğin son taşlamadan önce mi yoksa sonra mı ölçüleceğini, deney yüzeylerinin nasıl hazırlanacağını ve kaldırılan malzemenin nasıl dikkate alınacağını belirtin. Yüzey derinliğinin doğrulanması için, yüzeyden çekirdeğe doğru tanımlanmış aralıklarla ölçümler içeren bir sertlik taraması talep edin. Rapor, yalnızca bu ölçümlerden hesaplanan derinliği değil, her ölçümü kaydetmeli veya eksiksiz profili sunmalıdır.

Metalografik gereklilikler, incelenecek kesiti ve özellikleri belirtmelidir. İşleme bağlı olarak yüzey ve çekirdek mikroyapılarını, martenzit morfolojisini, kalıntı östeniti, karbürleri, nitrürleri, bileşik tabakayı, difüzyon bölgesini, dekarbürizasyonu, oksidasyonu, çatlakları ve aşırı tane büyümesini raporlayın. Nital dağlama, sementasyon uygulanmış martenzitik bir yüzey bölgesini ortaya çıkarabilirken nitrürlenmiş ve nitrokarbürlenmiş tabakalar, bileşik tabakalarına ve difüzyon bölgelerine uygun bir inceleme yöntemi gerektirebilir. Kabul sınırları, denetçinin kişisel yorumuna bırakılmak yerine belirtilmelidir.

Boyutsal ve yüzey gereklilikleri de aynı derecede zorunludur. Salgı, dairesellik, diş profili, hatve doğrultusu, düzlük veya diğer işlevsel geometriler için deformasyon sınırlarını ve işlem sonrası işleme sınırlarını belirtin. İzin verilen taşlama yanığı, su verme çatlakları, yumuşak noktalar, tufal, tane sınırlarında oksidasyon ve yüzey pürüzlülüğünü tanımlayın. Artık gerilme sertlikten çıkarılamaz; yorulmayı, aşınmayı, sürtünmeyi veya tribokorozyonu etkiliyorsa ölçüm yöntemini ve konumunu belirtin.

Son olarak; fırın veya ekipman çevrimini, atmosferi veya gaz kimyasını, sıcaklıkları, süreleri, su verme ve temperleme koşullarını, parti izlenebilirliğini, sertlik sonuçlarını, yüzey derinliği belirleme yöntemini, metalografik bulguları ve boyutsal muayeneyi tanımlayan bir rapor talep edin. Dokümanda uygulanabilir standart — ISO 18203:2026, ISO 2639:2002 veya adı belirtilmiş başka bir yöntem — ve alıcı tarafından tanımlanan sapmalar yer almalıdır. Bu ayrıntılar olmadan “yüzeyi sertleştirilmiş” ifadesi, bir kabul kriterini değil, yalnızca bir amacı tanımlar.

## Yüzey Sertleştirme Yöntemleri İçin Karşılaştırmalı Karar Çerçevesi

Yüzey sertleştirme, ASM International tarafından, demir esaslı bir malzemenin yüzey tabakasının veya sertleştirilmiş yüzey bölgesinin çekirdekten belirgin ölçüde daha sert hâle gelmesini sağlayan işlem olarak tanımlanır. Bu tanım tek bir fırın çevrimini değil, elde edilen sonucu açıklar. İşlem seçimi; gerekli yüzey ve çekirdek özelliklerine, çelik kalitesine ve önceki durumuna, parçanın geometrisine, üretim yöntemine ve sonucun doğrulanmasında kullanılan ölçüm standardına göre yapılır.

İlk karar, yüzey bileşiminin değişmesinin gerekip gerekmediğidir. Karbürleme, karbonitrürleme, nitrürleme, nitrokarbürleme, siyanürleme, borlama ve kromlama; yüzeye karbon, azot, bor veya krom kazandırır. Alevle, indüksiyonla, elektron demetiyle ve lazerle sertleştirme ise mevcut çelik bileşimini değiştirmek yerine, bölgesel ısıtma ve soğutma yoluyla dönüştürür. ISO 18203:2026, bu ısıl yöntemlerin yanı sıra karbürleme, karbonitrürleme ve nitrürleme ile oluşturulan yüzey sertleştirilmiş tabakaları da kapsar.

### Karbürleme veya karbonitrürleme kavramsal olarak ne zaman uygundur?

Karbürleme, bir parçanın, tok ve daha düşük karbonlu bir iç kısım üzerinde sert ve aşınmaya dayanıklı martenzitik bir yüzeye ihtiyaç duyduğu durumlarda kavramsal olarak uygundur. İşlem, düşük karbonlu bir çekirdeğin üzerinde yüksek karbonlu bir yüzey oluşturur. Zenginleştirilmiş tabaka genellikle östenitlenir ve su verilir; bunun sonucunda yüzeyde yüksek karbonlu martenzit oluşurken çekirdekte daha düşük karbonlu ve daha tok bir dönüşüm yapısı gelişir. Menevişleme daha sonra sertliği, tokluğu ve boyutsal kararlılığı ayarlar.

Bu yöntem, çalışma yüklerinin yüzeyde temas gerilmesini, gövdede ise eğilme veya darbe gerilmesini birlikte içerdiği parçalar için uygundur. Dişliler, miller, pimler ve benzer parçalar çoğu zaman bu özellik gradyanına ihtiyaç duyar; ancak karar yalnızca parçanın adına bakılarak verilemez. Karbürlenmiş bir sertleştirilmiş yüzey bölgesi, çatlamayı, boyutsal değişimi, yuvarlanmalı temas davranışını ve yorulmayı etkileyen kalıntı östenit, karbürler veya bir karbon gradyanı içerebilir. Bu nedenle gerekli sertleştirilmiş tabaka derinliği, tek başına bir yüzey sertliği sayısı olarak değil, çekirdek sertliği ve çekirdek mikroyapısıyla birlikte belirtilmelidir.

Karbonitrürleme, östenite hem karbon hem de azot kazandırır ve normal olarak su verme sonrasında martenzitik bir sertleştirilmiş yüzey bölgesi oluşturur. Karbürlemeyle karşılaştırıldığında, işlem penceresi ve tabaka yapısı, nispeten sığ bir zenginleştirilmiş tabakaya göre seçilebilir; azot ise sertleşebilirliği ve yüzey tepkisini etkiler. Geometrinin veya üretim yönteminin daha sığ bir termokimyasal tabakayı desteklediği ve su verme kaynaklı çarpılmanın yönetilebilir kaldığı durumlarda kavramsal olarak yararlıdır. Siyanürleme de tarihsel olarak siyanür içeren tuz işlemleri yoluyla karbon ve azot kazandırır. Karşılaştırmaya dâhil edilmesi gereklidir; ancak seçimi, kontrollü kimyaya, çevresel güvenlik önlemlerine, banyo uygulamasına ve gerekli tabaka durumuna bağlıdır. Siyanürleme, modern karbonitrürleme ile birbirinin yerine kullanılabilecek işlemler olarak değerlendirilmemelidir.

Hem karbürleme hem de karbonitrürleme bir dönüşüm çevrimi gerektirir. Östenitleme, su verme ve menevişleme sertleştirilmiş yüzey bölgesini oluşturur; ancak aynı zamanda çarpılmanın ve artık gerilmenin başlıca kaynaklarını da meydana getirir. İnce kesitler, keskin geçişler, delikler ve asimetrik şekiller; su verme şiddetine ve fikstür tasarımına özel dikkat gösterilmesini gerektirir.

### Nitrürleme veya nitrokarbürleme kavramsal olarak ne zaman uygundur?

Nitrürleme, tam karbürleme ve su verme çevrimine gerek kalmadan azot içeren sert bir yüzey gerektiğinde uygundur. Azot, kritik sıcaklığın altında ferrit içine difüze olur ve bir difüzyon bölgesi ile alaşım nitrürleri oluşturur; çelik kimyasına ve işlem kontrolüne bağlı olarak yüzeyde bir bileşik tabakası oluşabilir. Krom, molibden, alüminyum veya vanadyum içeren nitrürleme çelikleri, kararlı alaşım nitrürlerinin oluşumu yoluyla tepki verebilirken, sade karbonlu çelikler aynı çökelme tepkisini sağlamaz.

İşlem kritik sıcaklığın altında gerçekleştirildiğinden çekirdek, karbürlemeyle ilişkili östenitik dönüşüme uğramaz. Bu durum, su verme kaynaklı çarpılmayı azaltabilir; ancak büyüme, önceden mevcut gerilmeler, işleme geçmişi ve gevrek ya da aşırı kalın bileşik tabakaların oluşumu, boyutsal doğruluğu ve hizmet ömrünü yine de etkiler. Bu nedenle nitrürleme, hâlihazırda su verilmiş ve menevişlenmiş olan ve çekirdek özelliklerini korurken sert bir yüzeye ihtiyaç duyan parçalar için kavramsal olarak uygundur.

Nitrokarbürleme de kritik sıcaklığın altında ferrit içine karbon ve azot difüze eder. Benzer adlarına rağmen karbonitrürlemeden temel olarak farklıdır: karbonitrürleme östeniti zenginleştirir ve normal olarak martenzit oluşumuna dayanır; nitrokarbürleme ise ferritik bir difüzyon bölgesi oluşturur ve demir-karbon-azot bileşik tabakası meydana getirebilir. Ferritik nitrokarbürleme; aşınma, sürtünme, sıvanma veya tribokorozyon davranışının derin bir martenzitik tabakadan ziyade bu yüzey yapısına bağlı olduğu durumlarda seçilir. Bileşik tabaka; bileşimi, kalınlığı, gözenekliliği ve sürekliliği bakımından belirtilmelidir. Daha kalın bir tabaka otomatik olarak daha iyi bir tabaka değildir.

Borlama ve kromlama farklı bir bileşimsel mantık izler. Borlama sert borür fazları oluştururken kromlama yüzeye krom kazandırır ve kromca zengin fazlar veya bileşikler oluşturabilir. Her ikisi de aşınma, sürtünme ve korozyon tepkisini değiştirebilir; ancak önemli soru, ortaya çıkan faz yapısının, yapışmanın, derinliğin ve artık gerilmenin çalışma koşullarına uygun olup olmadığıdır. Nominal yüzey sertliğinden hareketle evrensel bir sıralama yapılamaz.

### Bölgesel ısıl sertleştirme kavramsal olarak ne zaman uygundur?

Bölgesel ısıl sertleştirme, çeliğin zaten gerekli karbon içeriğine sahip olduğu ve yalnızca seçilmiş yüzeylerin sertleştirilmesi gerektiği durumlarda uygundur. Alevle, indüksiyonla, elektron demetiyle ve lazerle sertleştirme; kontrollü bir bölgeyi östenitik aralığa kadar ısıtır, ardından kendi kendine soğuma veya uygulanan bir soğutma gerçekleştirilir. Bu nedenle sertleştirilmiş tabaka, kimyasal olarak zenginleştirilmiş bir yüzey bölgesi değil, başlangıçtaki çeliğin dönüşüme uğramış bir bölgesidir.

Bu yaklaşım, daha yumuşak ve tok bir çekirdeğin korunmasını sağlayabilir ve temas veya aşınma yükü taşımayan yüzeylerin işleme dâhil edilmesini önleyebilir. Geometriye karşı özellikle hassastır: tarama yönü, köşeler, çap değişimleri, et kalınlığı, ısı çekimi ve ısı kaynağına erişim, sertleştirilmiş bölgenin derinliğini ve sürekliliğini belirler. İndüksiyon, programlanmış bir bobin düzenini izleyebilir; lazer ve elektron demeti yöntemleri enerjiyi daha dar bir bölgede yoğunlaştırabilir; alevle sertleştirme ise büyük ölçüde torç hareketine ve ısı dengesine bağlıdır. Bu farklılıklar artık gerilmeyi, bindirme izlerini, yumuşak noktaları ve çarpılmayı etkiler.

Doğru seçim, yöntemlerin genel bir sıralamasına değil, gerekli yüzey ve çekirdek durumuna bağlıdır.
| Yöntem grubu | Mekanizma | Tipik tabaka mimarisi | Şartnamenin ana odağı |
|---|---|---|---|
| Karbürleme ve karbonitrürleme | Östenitin zenginleştirilmesini su verme izler | Martenzitik tabaka ve çekirdeğe geçiş | Etkin derinlik, çekirdek yapısı, kalıntı östenit |
| Nitrürleme ve nitrokarbürleme | Kritik sıcaklığın altında ferrite difüzyon | Olası bileşik tabakaya sahip difüzyon bölgesi | Tabakaların ayrımı, faz dengesi ve sertlik profili |
| Siyanürleme | Karbon ve azot bir tuz işlemi aracılığıyla sağlanır | Sığ zenginleştirilmiş martenzitik tabaka | Banyo kimyası, güvenlik kontrolleri ve sertleştirilmiş derinlik |
| Borürleme ve kromlama | Borür veya krom içeren bölgelerin oluşumu | Reaksiyon veya difüzyon tabakası | Faz bileşimi, yapışma ve gevreklik |
| Alevle, indüksiyonla, elektron ışınıyla ve lazerle sertleştirme | Yerel östenitleme ve dönüşüm | Dönüşmüş martenzitik bölge | Isıtma deseni, geçiş derinliği ve çarpılma |

İşlem seçimi, çelik ve kullanım koşulları için üretilebilen ve doğrulanabilen tanımlı yüzey ve çekirdek durumuyla uyumlu olmalıdır. Strong evidence

Doğrulama, işlemle ve tanımlanan özellikle uyumlu olmalıdır. ISO 18203:2026, ısıl ve termokimyasal işlemlerden elde edilen yüzey sertleştirilmiş tabakaların kalınlığının ölçülmesi için bir çerçeve sağlar. Karbürlenmiş ve sertleştirilmiş tabakalar için ISO 2639:2002, uygulanabilirliği tanımlamak üzere sertleştirilmiş tabaka derinliğinin üç katında 450 HV 1’den düşük bir sertlik ölçütü kullanır. Geçerli bir şartname; sertlik skalasını ve yükünü, tarama yönünü, etkin veya toplam tabaka derinliği tanımını, numune alma konumunu ve kabul sınırlarını belirtmelidir. Metalografik inceleme; yalnızca sertliğin belirleyemediği martenzit, kalıntı östenit, karbürler, nitrürler, borürler, kromca zengin fazlar ve bileşik tabakalar arasındaki ayrımı yapmak için gerekli olabilir.

Tarafsız bir karşılaştırma mekanizmayı izler. Karbürleme ve karbonitrürleme östenite karbon veya karbon ile azot katar ve genel olarak su verilmiş martenzitik bir sertleştirilmiş yüzey bölgesi oluşturur; nitrürleme ve nitrokarbürleme kritik sıcaklığın altında azot veya azot ile karbon katar ve olası bileşik tabakalarla birlikte difüzyon bölgeleri meydana getirir; siyanürleme bir tuz işlemi yoluyla karbon ve azotu birlikte kazandırır; borlama ve kromlama kimyasal olarak farklı borür veya krom içeren yüzey bölgeleri oluşturur; alevle, indüksiyonla, elektron demetiyle ve lazerle sertleştirme ise mevcut çeliği bölgesel olarak dönüştürür. Bunun sonucunda bu yöntemlerin sıcaklık rejimleri, sertleştirilmiş tabaka yapıları, çekirdeğe etkileri, çarpılma riskleri, geometrik sınırlamaları ve doğrulama prosedürleri birbirinden farklıdır. Geçerli mühendislik sorusu hangi yöntemin “en iyi” olduğu değil, belirli çelik ve çalışma koşulları için hangi tanımlanmış yüzey ve çekirdek durumunun üretilebileceği ve doğrulanabileceğidir.

 **Yüzey tabakası sertleştirmesine genel bakış**

Temel gereklilik

Daha tok, hasara toleranslı iç kısım

Yüzey gerekliliği

Çekirdekten daha yüksek sertlik

Temel doğrulama

Sertlik profili, mikroyapı, çarpılma ve artık gerilme

Başlıca ölçüm standartları

ISO 2639:2002 ve ISO 18203:2026

 [Geri dön Isıl işlem](/tr/wiki/ısıl-işlem "Isıl işlem — Steel Wiki")