Isıl işlem, bir malzemenin özelliklerini ve iç yapısını değiştirmek ve kullanılacağı işleme uygun hale getirmek için o malzemenin özelliklerini ve kimyasal yapısını değiştirmek amacıyla belirli bir sıcaklık uygulanarak bir dizi ısıtma ve soğutma işlemine denir. Isıl işlem özellikleri bakımından tavlama ve sertleştirme olarak iki sınıfa ayrılabilir.
Çelik maddelerin özellikleri, içerisinde bulunan karbon ve alışım oranları ve malzemenin kullanım alanına bağlı olarak özellik kazandırılır. Bu özellikler;
Çelik malzeme elde edildikten sonra oluşan iç gerginliklerin giderilmesi,
Sertlik kazandırma ve yumuşatma,
Yüksek dayanım,
İşlenebilirlik,
Kullanılacağı ortama uyumlu hale getirme,
Kimyasal olaylardan etkilenmeme,
Elektrik ve manyetik özellikler kazandırmadır.
Tavlama
Bir malzemenin fiziksel ve kimyasal özelliklerini değiştirerek sertliğini azaltan ve daha işlenebilir hale getiren ısıl işleme tavlama adı verilir. Bir malzemenin yeniden kristalleşme sıcaklığının üstünde ısıtılmasını ve uygun sıcaklığın bir süre korunması ve ardından soğutulma işlemini içerir. Şekillendirme uygulamaları (haddeleme, dövme ve soğuk şekil verme gibi) sonrası metaller tavlama işlemine gereksinim duymaktadır.
Yumuşatma Tavlaması: Isıl işlem görmemiş malzemelerin kolay işlenebilmesi için sertliğinin yumuşatılması gerekir. Özellikle plastik gibi şekil değiştirme işlemleri için sertliğin düşürülmesi önemlidir. Bu sebeple, malzemelerin yumuşatılması için malzemelere yumuşatma tavlaması işlemi yapılır.
Gerilim Giderme Tavlaması: Malzemenin aşırı ısıtılması veya soğutulması, kaynaklama gibi durumlarda malzeme içinde yüksek gerilimler meydana gelebilir. Bu sebeple parçaların gevrekliğini gidermek ve iç gerilimleri azaltmak amacıyla gerilim giderme tavlaması yapılmaktadır.
Yeniden Kristalleştirme Tavlaması: Soğuk şekil verme sırasında sertlik kazanan malzemenin özelliklerini başlangıç seviyesine getirmek maksadıyla yapılmaktadır. Bu yöntemle malzemenin katı halde bozulmadan yeniden kristalleşmesi sağlanır ve soğuk şekillendirme sırasında oluşan sertlik giderilir.
Normalleştirme Tavlaması: Dövülmüş, haddelenmiş ve kaynaklanmış parçaların yüksek sıcaklıklardan etkilenmesi sonucu iri taneli dokular oluşur. Bu nedenle ince taneli doku malzemelerin eski hallerine dönmesi için uygulanan yöntemdir.
Sertleştirme
Sertleştirme, malzemelerin daha önceden belirlenmiş sertleştirme sıcaklıklarına kadar tavlanması, ardından soğutulması ve sert dokunun kullanılmaya uygun hale getirilmesidir. Sertleştire işleminde malzemenin mümkün olan en yüksek sertlik derecesi ve yüksek dayanıma sahip olması istenir.
Vakumla Sertleştirme: Vakum fırınlarında ısıl işlem kontrollü olarak gerçekleştirilir. Fırın içerisindeki parçalar işlemin her aşamasında şarj termokupları ile kontrol altında tutulur. Vakum fırınlarında işlem gören parçalarda parlak temiz yüzeyler elde edilir.