Çeliğin alaşımının temel bileşeni karbondur. Düz karbonlu çelik olarak adlandırılan karbon çeliği, temel alaşım bileşeninin karbon olduğu çeliktir. Isıl işlem işlemiyle çeliklerde mekanik özellikler, esneklik, sertlik, akma kalitesi gibi özelliklerinin değiştirilmesi amaçlanmaktadır.
Katılaştırma veya sertleştirme işleminde söz konusu olan işlem, çelik parçasının normalleşme sıcaklığına dek ısıtılması ve ardından su, yağ veya hava içinde hızla soğutulmasını içermektedir. Soğutulma işleminde çoğunlukla su tüketilse de bu işlem için hava da tercih edilebilmektedir.
Sertleştirilmiş çelik; ısıl işlem, söndürme ve daha fazla ısıtmadan geçen bir çeşit orta ve sert karbon çeliği olarak karşımıza çıkar. Sertleştirilmiş çelikten elde edilen sert bir yapıya sahiptir. Çeliğin hangi oranda sertleşebildiği, metalde yer alan karbon miktarına bağlıdır. Yalnızca karbon içeriği yüksek olan çeliklerin sertleştirilmesi ve temperlenmesi söz konusudur.
Sertleştirilmiş Çelik ve Normal Çelik Farkları
Sertleştirilmiş çelik, ısıl işlemden geçirilmiş ve soğutma işlemine maruz kalmış çelik parçalarıdır. Bu işlemlerin ardından çelik parçası orta ve yüksek arası bir sertlik elde etmektedir. Bu şekilde sertleştirilen parçalarda sertlik söz konusudur. Bununla birlikte sertleştirilen çeliklerin güçlü merkezleri mevcuttur. Bu nedenle bu tür çelik parçaları, tutucu, bağlantı parçaları gibi parçalarda tercih edilmektedir.
Çelik sertleştirme işlemi uygulanırken tutulan normalleşme sıcaklığı ve parçanın genel özelliklerine bağlı olarak sertleştirme miktarı zayıf ve yüksek olabilmesi söz konusudur. Daha yüksek sertliklerde çelikler elde etmek için sertleştirme sıcaklığının yüksek olması gerekmektedir.
Çelikteki karbon miktarı da sertleştirme miktarını etkileyen faktörler arasındadır. Söz konusu işlem yapılan çelikte ne kadar çok karbon varsa ısı verilen parçanın topraklama miktarı da o kadar yüksek olacaktır.
Çelik sertliğinin ideal yapıda olması çelik parçasının karbon, krom ve manganez kapsamına bağlı olacak şekildedir. Bu nedenle değişik noktalarda kullanılacak olan çeliklerin ideal sertlik oranlarında farklılaşma söz konusu olabilmektedir. Örneğin; bıçak yapımında kullanılacak olan sertleştirilmiş çeliklerin yüzeyinde yüzde 14 oranında krom, yüzde 5 oranında manganez ve yaklaşık yüzde 1 oranında karbon yer almaktadır.
Bu noktada normal çelikten farklı olarak katılaşma döngüsü ile karşı karşıya kalan çelik parçaları yavaş yavaş ısısı yükseltilerek en son seviyede kırmızıya sahip olur. Kademe kademe ısısı değiştirilen çelik parçaları östenitik kademe bölünmesine sahip olarak karşımıza çıkar.