EGE NVERSTES FEN BLMLER ENSTTS (YKSEK LSANS TEZ)

ELN ISIL LEMNN TEORK VE PRATK ESASLARIFeryal MERSN HARMAN Makine Mhendislii Ana Bilim Dal Bilim Dal Kodu : 625.02.00 Sunu Tarihi: 21.01.2003

Tez Danman: Prof.Dr.Yaar KARAGZ

Bornova -ZMR

II

III

Feryal MERSN HARMAN tarafndan YKSEK LSANS TEZ olarak sunulan Isl lemin Teorik Ve Pratik Esaslar balkl bu alma, E.. Lisansst Eitim ve retim Ynetmelii ile E.. Fen Bilimleri Enstits Eitim ve retim Ynergesinin ilgili hkmleri uyarnca tarafmzdan deerlendirilerek savunmaya deer bulunmu ve 21.Ocak 2003 tarihinde yaplan tez savunmasnda aday oy birlii/oy ounluu ile baarl bulunmutur.

Jri yeleri: Jri Bakan :................................ Raportr ye:................................. ye :................................

mza ........... ........... ...........

IV

ZETELN ISIL LEMLERNN TEORK VE PRATK ESASLARI MERSN HARMAN, Feryal Yksek Lisans Tezi, Makine Mhendislii Blm Tez Yneticisi : Prof. Dr. Yaar KARAGZ 21Ocak 2003, 211 sayfa

Demir esasl malzemelerde geni snrlar ierisinde deitirilebilen zellikleri, esas olarak yap tarzna ve yap durumuna baldr. Demir-Karbon diyagram esas alnarak, teknik sl ilem

yntemleri, dnmn etkili olmad sl ilemler ve dnme baml sl ilemler halinde iki ana gruba ayrlabilir. Birinci grupta, demir olmayan dier tm metallerde de

uygulanabilen, bileim farkllklarnn dengelenmesi iin difzyon tavlamas, talal ekillendirmeyi iyiletirmek iin kaba tane tavlamas, souk ekillendirmeyle ykselmi dayanm ve sertliin giderilmesi iin rekristalizasyon tavlamas, i gerilimlerin azaltlmas iin gerilim giderme tavlamas ve dayanmn ykseltilmesi iin kelme sertletirilmesi ilemleri saylabilir. Perlit ieren eliklerdeki yumuak tavlama da bu gruba aittir.

V

Yalnz elikler iin sz konusu olan ve daha fazla neme sahip ikinci grupta ise, normal tavlama, sertletirme, slah ve ara kademede slah ilemleri sylenebilir. Sz edilen tm kesit iin uygulanabilecek sl ilem yntemlerinin dnda, yalnzca yzeyin zelliklerini deitirmekte snrl kalabilecek tarzda da sl ilemler yaplabilir. rnein, eliin yzeyindeki karbon miktarn arttrarak, normal koullarda sertletirilemeyen yzeye karbon vermek suretiyle, sertleebilme zellii kazandrlabilir ve ardndan yaplacak sertletirme ile bu blge sertletirilebilir. Sementasyon ad verilen bu ynteme benzer olarak, yzeye yalnzca yabanc atom difzyonuyla daha sert yzey elde etme yntemleri olarak, nitrrasyon, borlama ilemleri saylabilir. Beinci grup olarak, plastik ekillendirme ile sl ilemi birlikte dzenleyerek, ekillendirmede meydana gelen kafes hatalarnn yeni yap oluumunda etkili klnmasyla, belirli yap ve zelliklerin salanmas mmkndr. Bu ynteme, termomekanik ilem ad verilir.

VI

ABSTRACTTHEORITICAL AND PRACTICAL FUNDAMENTALS OF THERMAL PROCESS OF STEEL MERSN HARMAN, Feryal Mechanical Engineering Supervisor : Prof. Dr. Yaar KARAGZ 21 January 2003, 211 pages In iron-based materials, their properties (characteristics) which can be changed widely depend on basicly the style of the structure and the condition of the structure. In principle of iron-carbon diagram, technical thermal process methods can be divided into two groups as thermal process in which theres no transformation effects and thermal processes which depends on transformation. In first group, following processes which also can be applied to all metals that are not iron, can be listed. Diffusion anneal in order to balance the composition differences; grain anneal to improve the metal filing shaping; recrystylization anneal to remove the endurance and hardness that were increased by

VII

precipitation cold-shaping; tension-remove anneal to reduce the internal tension and hardening increase the endurance. Also soft anneal in steels with perlit is included in this group. In second group which is only valid for steels and more significant; following processes can be listed; normal anneal, hardening, improvement and improvement in intermediate level. Expect for thermal process methods that can be applied to whole of mentioned crosscut, limited only to be able to change the characteristics can be provided through giving car on to the surface which can not be hardened in normal conditions. Then this area can be hardened by hardening process. Similar to this process which are used for providing harder surfaces by applying foreign atom diffusion to surface, we can show nitration processes. Its also possible to improve the surface characteristics through coating the surface of the metal or non-metal connections in gas ovens like carbure by using, for example, CVD method. As fifth group; its also possible to get specific structure and characteristics by making the cage errors that happens during shaping, and thermal processes are adjusted together. This method is called thermo mechanic.

VIII

TEEKKRBu almann balangcndan bitimine kadar zverili yardmn esirgenmeyen Prof. Dr. Yaar KARAGZ e teekkr ederim. Ayrca ailemin bana salad maddi ve manevi destei iin teekkr ederim.

IX

X

NDEKLER Sayfa ZET ........................................................................................................ V ABSTRACT .......................................................................................... VII TEEKKR ............................................................................................IX EKL DZN....................................................................................... XV ZELGE DZN ................................................................................XXI 1.ISIL LEMN TANIMI VE AMACI....................................................1 1.1.Giri .....................................................................................................1 1.2.Tarihesi ..............................................................................................2 2.ISIL LEMDE ELK SEMNN ETKS ......................................5 2.1.Giri .....................................................................................................5 2.2.Malzemelerin Standartlarda Gsterilmesi ...........................................6 2.3.eliklerin Gsteriminde Genel Sistemler............................................7 2.3.eliklerin Saylarla Gsterimi .............................................................8 3.ELKLERN YAPI DNMLER ..............................................11 3.1.Giri ...................................................................................................11 3.2.Ostenitletirme Yaplm eliin Soutulmasndaki Yap Dnmleri ............................................................................................11 3.3.zotermik Zaman-Scaklk-Dnm Diyagramlar ..........................12 3.4.Srekli Soutmada Zaman-Scaklk-Dnm Diyagramlar ...........15

XI

NDEKLER (devam)Sayfa 4.TAVLAMA YNTEMLER ...............................................................19 4.1.Giri ...................................................................................................19 4.2.Normalletirme Tavlamas.................................................................19 4.3.Yumuatma Tavlamas ......................................................................20 4.4.Gerilim Giderme Tavlamas ..............................................................23 4.5.Rekristalizasyon Tavlamas ...............................................................25 4.6.Difzyon Tavlamas...........................................................................27 4.7.Kaba Tane Tavlamas ........................................................................28 4.8.Perlitletirme Tavlamas ....................................................................29 5.SERTLETRME .................................................................................30 5.1.Giri ...................................................................................................30 5.2.Sertletirme leminin Uygulanmas..................................................31 5.3.Sertleebilirlik....................................................................................33 5.3.1.Grossmann sertleebilirlik testi.......................................................38 5.3.2.Jominy aln sertletirme testi ..........................................................41 5.4.Sertletirme in Istma lemi...........................................................51 5.5.Sertletirme in Ani Soutma lemi................................................63 5.5.1.Suda sertletirme.............................................................................68 5.5.2.Sodyumhidroksit ve tuz zeltilerinde sertletirme........................69 5.5.3.Yada sertletirme .........................................................................71 5.5.4.Havada sertletirme ........................................................................73

XII

NDEKLER (devam)Sayfa 5.5.5.Scak banyoda serletirme ..............................................................74 5.5.6.Kademeli sertletirme .....................................................................77 5.5.7.Sulu tuz zeltilerinde sertletirme.................................................78 5.5.8.Scak ekillendirme scaklndan sertletirme...............................78 5.5.9.Dk scaklklarda soutma ilemi ..............................................79 6.MENEV VE ISLAH LEM ...........................................................81 6.1.Menevi lemi ..................................................................................81 6.2.Islah lemi Ve Uygulamas ..............................................................83 6.3.Ara Kademe Beynit Islah .................................................................85 6.4.Menevi Krlganl..........................................................................86 6.5.Sekonder Sertlik ................................................................................90 7.YZEY LEMLER...........................................................................93 7.1.Giri ...................................................................................................93 7.2.Alevle Ya Da ndksiyonla Yzeyin Sertletirilmesi........................94 7.2.1.Alevle yzey sertletirilmesi...........................................................97 7.2.2.ndksiyonla yzey sertletirilmesi ................................................98 7.2.3.Daldrma sertletirilmesi...............................................................100 7.3.Kimyasal Termik Yzey Sertletirilmesi.........................................100 7.3.1.Sementasyon ilemi ......................................................................100 7.3.2.Sementasyondan sonra sertletirme ilemi ...................................114 7.3.3.Sementasyon ve sertletirmede menevi ilemi............................119

XIII

NDEKLER (devam)Sayfa 7.3.4.Nitrrasyon ilemi ........................................................................120 7.3.5.Nitrrasyon ve sementasyon ileminin sertletirilmesi ................133 7.3.6.Karbonitrrasyon ilemi ...............................................................137 7.3.7.Borlama ilemi..............................................................................141 7.3.8.C.V.D. yntemi.............................................................................142 8.KELME SERTLEMES .............................................................144

9.TERMOMEKANK LEM ..............................................................150 10.ELKLERN ZELLKLER VE KULLANILDIKLARI YERLER................................................................................................154 YARARLANILAN KAYNAKLAR .....................................................183 EKLER ..................................................................................................187 EK-1 Tablolar ........................................................................................189 EK-2 Diyagramlar .................................................................................203 ZGEM...........................................................................................211

XIV

EKLLER DZNekil 3.1 3.2 4.1 4.2 Sayfa 42 MnV 7 eliinin ZSD diyagram ..........................................13 42 MnV 7 eliinin SZSD diyagram .........................................18 %0,35 karbonlu elik dkmn i yaps....................................20 ekil 4.1 de verilen dkm malzeme 880C scaklklata 30 dakika stma ve havada soutma ile normal tavlanm. Yap ferrit ve perlitten oluuyor. ........................................................................20 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 5.1 5.2 %0,3 karbon ieren eliin dokusundaki ferrit ve lamel formundaki perlit oluumlar .....................................................21 ekil 4.3 de verilen elik scak deiimli yumuak tavlanm. Ferrit ve lamelli ferrit...................................................................21 Yumuak tavlama ileminin karbon miktarna bal olarak uyguland scaklk sahas ve uygulama tarz ............................23 Gerilim giderme tavlamasnn uyguland scaklk alan ve uygulama tarz..............................................................................23 Yumuak tavlama uygulanm eliin i yap .............................25 Rekristalizasyon diyagram..........................................................26 Rekristalizasyon tavlamas sonrasnda, ekil deitirme derecesine bal olarak elde edilen tane bykl balants....27 Difzyon tavlamasnda tavlama scaklnn segragasyonlarnn dalmna etkisi...........................................................................28 Sertletirilmi eliin yaps.........................................................31 Martensit miktar, sertlik karbon miktar arasndaki yaklak balant.........................................................................................34

XV

EKLLER DZN (devam)ekil 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 eitli eliklerde yzeyde ulalan sertlik deeri ve sertliin yzeyden itibaren ekirdee doru dalm................................36 eliin ani soutulduundaki SZSD diyagram. .........................36 100 CrMnW 4 eliinde yzeyde ve kesitte sertlik dalm.......37 Kritik ap Do ile Di arasndaki balanty, soutma iddeti H faktrne bal olarak veren izelgeler........................................40 Jominy aln sertletirme dzeneinin ematik kesit grnts ...42 Jominy deneyi ile ilgili soutma erileri ve sertlik diyagram ....44 ki yap eliinin jominy deneyinde bulunan sertlik karakterislik erileri..........................................................................................45 Alamsz (C45), dk alaml (40 Cr 4) yksek alaml (X 40 Cr 13) eliklerinde jominy karakterislik erileri ...............46 Suda ve yada soutulan jominy test ubuklarnn soutma erileri .........................................................................................47 Jominy denei sonunda kara ve dikdrtgen kesitli paralar ile onlara edeer dairesel kesitli paralar arasndaki sertlik dalm ilikileri .........................................................................48 5.13 5.14 5.15 Alamsz eliklerde sertletirme scakl ..................................52 Sertletirme scaklnn ani soutma sonras elde edilebilecek sertlie etkisi ................................................................................55 Dnm hznn ve soutma hznn scakla etkisi .................64 Sayfa

XVI

EKLLER DZN (devam)ekil 5.16 5.17 5.18 6.1 6.2 6.3 Sayfa Silindirik bir elik parasnn sertletirilmesinde, sertletirme derinlii........................................................................................65 Deiik souma ortamlarnda scakla bal olarak souma hzlar ...........................................................................................66 Suda soutulan 25,4mm apndaki ubukta, deiik noktalarn soutulmas iin gerekli zamanlar ...............................................67 Menevilemede mekanik zelliklerin deiimi ...........................82 37 MnSi 5 eliinde yaplm Jominy deney ubuklarnda, menevi ileminin sertlik deerine etkisi.....................................84 Menevi krlganl nedeniyle entik darbe dayanmnn ani dt gei scaklnn daha yksek scaklklara kayma durumu .........................................................................................88 6.4 7.1 X 210 Cr 12 eliinde, ostenitletirme ve menevileme scaklna bal olarak sertliin deiimi ve sekonder sertletirme etkisi ....91 Alevle yzeyi sertletirilmi yzeyin Vickers sertliini lmek iin yzeye bask yaplm krank milinin yzeyinden para kopmas........................................................................................97 7.2 7.3 Sementasyonla sertletirilmi bir eliin cidar blgesinde karbon miktar ve sertlik deeri deiimi ..............................................102 Aktifletirilmemi ya da pek az aktifletirilmi sementasyon banyolarnda 880 C scaklkta sreye bal olarak sementasyon derinlii......................................................................................108

XVII

EKLLER DZN (devam)ekil 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 7.10 7.11 7.12 7.13 7.14 7.15 7.16 8.1 Aktifletirilmi sementasyon banyolarnda 930C scaklkta sreye bal olarak sementasyon derinlii.................................108 Kutu tipi frnl gaz sementasyon tesisinin ematik grnm..111 ift sertletirme iin esas alnabilecek, cidar ve ekirdek karbon miktar ile sertletirme scaklk blgeleri...................................118 Fe-N denge diyagram ...............................................................121 Nitrrasyon ileminde, nitrrasyon sresi ve nitrrasyon derinlii arasndaki balantnn genel grnm.....................................122 Nitrrasyon ileminde nitrrasyon scaklnn, sertlik ve nitrrasyon sresine etkisi .........................................................122 Amonyak esasl nitrrasyon tesisinin ematik grnm .........124 Banyo nitrrasyonla sertletirilmi C 15 eliinde sertlik dalm .......................................................................................127 Banyo nitrrasyonla ilemi uygulanan 34 Cr 4 eliinde sertlik dalm ......................................................................................127 Baz yap eliklerinde 570Cde banyo nitrrasyonunda, nitrrasyon sresine bal olarak nitrrasyon derinlikleri .........127 Hz eliklerinde 540Cde banyo nitrrasyonunda, nitrrasyon sresine bal olarak nitrrasyon derinlikleri ............................127 Plazma nitrrasyon sistemi ........................................................130 Sementasyon ve nitrrasyon ileminde sertletirilen cidar blgesinin karlatrlmas ........................................................134 Ar doymu kat zeltilerin elde edilme olanaklar ...............146 Sayfa

XVIII

EKLLER DZN (devam)ekil 8.2 8.3 8.4 8.5 Sayfa kelme formlarnn ematik grnts ...................................146 X 22 CrMoV eliinde karbrlerin kelmesi ..........................148 X 10 NiCrWTi 3615 eliinde intermatik balantlarn kelmesi ...................................................................................148 X 10 NiCrWTi 3615 eliinde intermatik balantlarn kelmesi ...................................................................................149

XIX

XX

ZELGE DZNizelge 5.1 5.2 8.1 Sayfa

Grossmann yntemine gre ani soutma ortamlarna bal olarak, soutma iddeti katsays H faktrleri .........................................38 % 0,86 Clu alamsz elikte, sertletirme scaklna bal olarak elde edilen sertlik deerleri..........................................................53 kelmeyle sertletirilebilen demir alamlar ve kelme fazlar .........................................................................................145

XXI

1.ISIL LEMN TANIMI VE AMACI1.1. Giri Isl ilem, metal ve alamlarn zelliklerini deitirmek iin elie kat halde uygulanan stma ve soutma ilemidir. Isl ilemler aadaki amalar gerekletirmek iin

uygulanmaktadr : 1.Scak ve souk biimlendirme gerginliini gidermek , 2.Tala kaldrma ilemi kolaylatrmak, 3.Sertlik ve dayanm kazandrmak, 4.Darbelere kar direnci ykseltmek, 5.Elektrik ve manyetik zellikleri gelitirmek, 6.Kristal yapsn deitirmek 7.Is ve korozyon direncini ykseltmek, 8.Kimyasal bileimi deitirerek zellik kazandrmak, 9.Zamanla sertletirmeyi salamak,

XXII

1.2. Tarihesi nsanlar sl ilemlerini binlerce yldan beri uygulamlardr. Arkeolojik kaz almalar sl ilem yntemleri hakknda bilgi edinmemizi salamtr. Ta devrinden bronz ana geite insanlar altn ve bakr tatan yaplm ekilerle dverek metalik gereler yapmlardr. lk insanlar, baklarn inceltilmesi, ok balklarn sivriltilmesi gibi souk ekillendirme olgusuyla karlamlardr. Demircinin metale yeniden ekil verebilmesi iin souk dvlm bakr gereci stmas, yani yeniden kristalletirme tavlamas yapmas gerekmitir. Bununla ilgili ilk gvenilir kaynaklar M. onbebin yln sonlarna aittir. Gney Trkmenistanda Eneolithik aa ait kazlardan kan gerelerde bu sonuca varlmtr. Yine M.. 2000 yllarna ait kazlarda bol miktarda tabak ve sahan yapmnda kullanlan levhalara rastlanmtr. Bakr dverek levha haline getirmek iin yeniden kristalleme tavlamas uygulamas yapmak zorunludur. Bunun iin, yeniden kristalletirme tavlamas bavurulan ilk sl ilem yntemidir. lk demir dorudan cevherden Bloomery Proses ile elde edildi. Bu yntemle elde edilen demirin karbon oran ok dkt. Dolaysyla demirden yaplm silahlar sertletirilemiyordu. Daha sonra, scak dvme ileminden nce mee kmr iinde stlm ve sonra su da soutulmu silahlarn daha iyi netice verdii bulundu. Bylece mee kmrnn demirin karbon orann arttrd, bir eit karbrleme yapt grld.

XXIII

Demirin retimi ve buna bal olarak karbrleme ve su verme ilemleri insanlk tarihinin en byk baarlarndan biridir. elie su vererek sertletirme ilemi eski Grek ve Romallardan beri baar ile uygulanmtr. Orta alarda sl ilem yntemleri ok eitliydi. Bunlar deiik sv ortamlarda su verme, basnl hava ile sertletirme; karbrleme, dk, orta ve yksek-scaklklarda kar eliin menevileme, yeniden karbonsuzlamaya korunmas,

kristalletirme tavlamas vb.dir. 10. ve 15.yzyllara ait yzlerce buluntu zerinde mikroyap almalar, x-n analizleri mikrosertlik lmleri yaplmtr. Mhendislik alanndaki gelimeler, sl ilemi bir sanat eseri olmaktan karp bir bilim olmasn salamtr. 1868 ylnda Dmitry K. Chernov (1839-1921), Rus mparatorluk Bilimler Akademisinin bir oturumunda, eliin i yaps ve su verildiinde neden sertletii hakknda bir tez sunmutur. Bu tezinde Chernov, iinde nemli bir miktarda karbon olmadka ve belirli bir kritik scakln zerine kmadka su verme yoluyla eliin sertletirilemiyeceini gsterdi. Metalografi alanndaki yeni bulular sayesinde elik ve dier metal alamlarndaki dnmleri basit ve dakik olarak incelemek mmkn olmutur. 1890-1920 yllar arasndaki 30 yl iinde, bu devreden nceki 200 ylda elde edilen gelimeden daha fazla ilerleme elde edilmitir. Bu zaman zarfnda byk hacimlerde aratrma eseri hazrlanm ve binlerce sayfalk aratrma etd baslp yaynlanmtr. Bu almalar bize metal

XXIV

ve alamlarnn denge diyagramn, yaplarn ve bunlarn snp soumalar esnasndaki olaylar kesin ve detayl bilgiler halinde elde etmemizi salamtr.

XXV

2. ISIL LEMDE ELK SEMNN ETKS 2.1. GiriEndstirel retimde devam eden gelimeler malzeme ihtiyacn srekli olarak arttrmaktadr. Talasz ekillendirmenin daha fazla kullanlmas gibi ileme tekniinde malzeme kayplarnn azaltlmasna ve yeni tarz konstrktif zmlerle gvenilir hesaplama yntemleriyle daha ok malzeme zelliklerin tasarrufu salanmaktadr. Fakat metalik malzemelerde yeterli iyiletirilmesi, ihtiyacn karlanmasnda

olmamaktadr. Bunun iin, metal ve alamlarnn rasyonel kullanm yannda, byk miktarlarda metal olmayan malzemelerin, zellikle seramik ve yksek polimer malzemelerin kullanlmas gerekmektedir. Makine, tesis ve aparat yapmnda, allm malzemelerden daha iyi yararlanmada, elikler daima n sray alrlar ve gelitirme almalarnda ncelie sahiptirler. retici, eliin homojenliini ykselttiinde, emniyet faktrlerinin azaltlmas mmkndr. Bunun iin alam elementi ilavesi bir zm yolu olarak ortaya kar; ancak, ekonomik nedenlerle alamlama da belirli snrlarda kalmas zorunludur. reticiler, belirli scaklk-zaman-rejim balantsnda alam elemanlarnn ekonomik kullanm iin mikro alaml elikleri gelitirmilerdir. Bunlara rnek olarak, allm alaml malzemelere nazaran daha iyi ilenebilir zellii olan, yksek dayanml, kaynak edilebilir elikler gsterilebilir.

XXVI

2.2. Malzemelerin Standartlarda Belirlenmesilkemizde kullanlan bir standart grubu da, A.B.D. meslek gruplar tarafndan yaplm SAE (The Society of Automotive Engineers), AISI (American Iron and Steel Institute) ve ASTM (American Socienty for Testing and Materials) standardlardr. Uluslar aras malzeme standard olarak Avrupa dzeyinde geerli olan EURONORM ve uluslar aras dzeyde geerlilii olan ISO kullanlmaktadr.

2.3. eliklerin Belirtilmesinde Genel SistemlerMalzemenin gsteriminde temel alnan ana yntem vardr. Bunlar; 1.Saylarla gsterim sistemi, 2.Say ve harfle gsterim sistemi, 3.Renkle gsterim sistemidir. Rakkam ve harflerin birlikte kullanld sembol sistemi ile malzeme eidi, retim teknii, dayanm durumu, bileim, garanti edilebilen zellikler, sl ilem durumu ve sl ilemle salanan zellikler ve yzey ilem durumu ile baz fiziksel zellikler gibi karakteristikler aklanabildii iin, kullanclar tarafndan daha ok tercih edilir.

XXVII

Renkle belirleme sistemi ise, daha ok malzemelerin depolanmas ve malzeme temininde kartrma tehlikesini azalt iin tercih edilir. Ancak bu yntem dier iki ynteme gre daha az tercih edilen bir yntemdir.

2.4. eliklerin Saylarla Gsterimielikleri rakkamla belirtme sisteminde kullanlan rakkamlar gruba ayrlmaktadr. Bu rakkamlarn toplam says yedidir. eliklerin rakkamla belirtilmesinde kulanlan gruplar ve bunlarn anlam yledir: X.XXXX.XX 1 1.Malzeme ana grubu, 2.Malzeme eit numaras, 3.retim tarz ve sl ilem, Birinci grupta belirtilen malzeme ana grubu, tek rakkamla ifade edilmektedir. Burada 0dan 9a kadar rakkamlar kullanlr. kinci grupta belirtilen malzeme eit numaras drt rakkamdan meydana gelir. Bunlarn ilk ikisi alam ana grubunu, son iki rakkam ise bu alam grubuna ait malzeme sra numarasn belirtir. nc grupta belirtilen iki rakkam, malzeme ana grubunu belirten rakkamlara bal olarak anlam tar. rnein, malzeme ana grubundaki 1 eliin cinsini, son gruptaki ilk 2 3

XXVIII

rakkam eliin retim tarzn, ikinci rakkam ise grd sl ilem durumunu belirtir. eliklere uygulanan deiik sl ilemler u saylarla belirtilirler. 0 : zel bir sl ilem uygulanmam 1 : Normal tavlanm 2 : Yumuak tavlanm 3 : yi tala kaldrlabilecek sl ilemli 4 : Snek slah edilmi 5 : Islah edilmi 6 : Sert slah edilmi 7 : Souk ekillendirilmi 8 : Yay sertliinde souk ekillendirilmi 9 : zel artlarda sl ilem grm Malzemenin, malzeme ana grubunu belirten tek rakkamn ve malzeme esit numaras grubunu belirten drt rakkamn, aralarna nokta (.)

XXIX

konarak mutlaka belirtilmesi gereklidir. retim ve sl ilemle ilgili olan son grup rakkamlar ise gerektiinde kullanlr; bunlarn kullanlmasnda zorunluluk yoktur. Malzemelerin tanmlanmasyla ilgili rnek rakkamlar ve bu

rakkamlarn aklamalar aada belirtilmitir. rnek-1 : 1.8503 1. gruptaki rakkam 1 olduundan malzemenin elik olduunu, alam ana grubunun 85 olduunu, 85 alam ana grubundan 03 numaral elik olduunu, retim tarz ve sl ilem durumunun belirtilmesine gerek duyulmadn gsterir. Eer retim tarz nemli deilse yalnzca retim durumunu belirten rakkam kullanlr, sl ilem durumunu belirten 0 rakkam yeri bo braklr. rnek-2 : 1.8503.9 1. gruptaki rakkam 1 olduundan malzemenin elik olduunu, alam ana grubunun 85 olduunu ve 85 alam ana grubundan 03 numaral elik olduunu, elektro elik olarak retilen, sl ilem durumu nemli olmayan 1.8503 eliini belirtilir. Aksine retim tarznn nemli olmad, buna karlk sl ilem durumunun nemli olmas halinde ise, retim tarz iin 0 ve sl ilem

XXX

iin ilgili say yazlr. rnek-3 :1.8503.01 1. gruptaki rakkam 1 olduundan malzemenin elik olduu, ana alam grubunun 85 olduu, 85 alam ana grubundan 03 numaral elik olduu, retim tarznn nemli olmad, daha dorusu retim tarznn reticiye brakld, buna karlk normal tavlama yaplm 1.8503 elii olduu anlalr. Hem retim tarz ve hem de sl ilem durumunun belirtilmesi gerektiinde ise, her ikisi de rakkamlarla ifade edilir. rnek-4 : 1.85O3.91 1 rakkam 1.gruptaki malzemenin elik olduunu, alam ana grubunun 85 olduunu ve 85 alam ana grubundan 03 numaral elik olduunu, elektro elik olarak retilen, normal tavlama yaplm 1.8503 elii olduunu belirtir.

XXXI

3.ELKLERN YAPI DNMLER 3.1. GiriDemir esasl malzemelerin geni snrlar iersindeki deitirilebilen zellikleri esas olarak yap tarzna ve yap durumuna baldr. Bu yaplarn dzenlenmesi, ostenit sahadan soutma koullarnda olduu gibi sl ileme, karbon ve alam yaplarnn yap iersinde dalmasna baldr.

3.2. Ostenitletirme Yaplm eliin Soutulmasnda Yap Dnmlerieliin ostenitik sahadan soutulmasndan meydana gelebilecek yaplar Zaman-Scaklk-Dnm (ZSD) diyagramlar (ekil 3.1,3.2) ile kolaylkla aklanabilir. Yaygn olarak kullanlan bu diyagramlarda, hangi dnmenin hangi zaman iersinde olduu izlenebilir. Soutma koullar, srekli scaklk dmesi veya belirli bir ara scaklkta sabit (izotemik) tuttuktan sonra soutma tarzlarndadr. Bu diyagramlar, srekli ZSD (SZSD) ve izotermik ZSD (IZSD) diyagramlardr. Bu diyagramlara ngilizce literatrde izotermik soutmada TTT(TimeTemperature-Transformation) diyagram, srekli soutmada ise CCT (Continuous-Cooling-Transformation) Almanca literatrde bu diyagramlar diyagramlar ZTU (Zeitdenmektedir. Temperatur-

Umwandlung) eklinde belirtilmekte, dier lkelerde de benzer semboller kullanlmaktadr. Trke olarak izotermik dnml soutma

XXXII

iin IZSD (zotermik-Zaman-Scaklk-Dnm) ve srekli soutma iin SZSD (Srekli-Zaman-Scaklk-Dnm) ksaltmalar kullanlmaktadr.

3.3.

zotermik

ZamanScaklkDnm

Diyagramlar

(IZSD Diyagramlar)zotermik dnmde elik ostenitleme scaklndan belirli bir scaklktaki scak banyoda ani olarak soutulur. Banyo scaklna kadar olan srekli soutmada herhangi bir dnm olmaz. Bu tarz dnmler yalnzca scak banyoda sertletirme amacyla deil, perlit kademesinde de gerekletirilebilir. ZSD diyagramnn hazrlanmasnda numune boyutlar tercihen kk seilir. Diyagramlarda scaklk ordinatta lineer skala ile, zaman ise absiste logaritmik skala ile belirtilir. Ayrca, ok yava soutmada elde edilen Ac3 ve Ac1 scaklklar da yatay hatlar olarak diyagramda gsterilir. Diyagramda ayrca, bu diyagramn karlmasnda kullanlan eliin bileimi, ostenitleme scakl ve ostenitletirmede bekleme sresi de mutlaka belirtilir. 42 MnV 7 eliinin izotermik dnm durumu, ZSD diyagram olarak (ekil 3.1)de verilmitir. Bu diyagrama gre elik ostenitletirme scakl olan 870Cden 600C scaklndaki scak banyoda hzl soutulursa, 8. saniyeye kadar dnm olmaz; eliin yaps ostenitik olarak kalr; 8. saniyede dnm balar ve ilk olarak ferrit kelmesi meydana gelir. Ferrit dnmnde difzyon etkili olduundan, dnm

XXXIII

miktar zamanla artar ve toplam 20 saniyede, yani dnmn balangcndan itibaren 12 saniye sonra sona erer; bundan sonra perlit dnm balar. Perlit dnm 180. saniyede sona erer. Buna gre, 600C izotermik dnm soutma scaklnda 180 saniyelik bekleme sresinde elikte %15 kadar ferrit ve %85 kadar perlit teekkl etmitir. Daha az bekleme sresinde; rnein 100. saniyede daha nce dnm ferrit, bir miktar dnm perlit, henz dnmemi ostenit vardr. Bu durumdaki elik scak banyodan alnp suya daldrlrsa, kalan ostenit martenzite dnr ve nihai yap ferrit, perlit ve martenzitten oluur.

ekil 3.1: 42 MnV 7 eliinin IZSD (zotermik-Scaklk-Dnm) diyagram

XXXIV

Daha yksek scaklklarda, rnein 680Cde dnm olduka ge balamaktadr. Bu durumda ferrit teekkl yaklak 100. ve perlit teekkl 1000.saniyede balamaktadr. 600Cden daha dk scaklklarda, bainit kademesi etkin

olmaktadr. Bainit teekkl hznn maksimumu, perlit ve ferrit teekkl hzndan daha byk olduundan, 500Cde dnm 1.saniyede balar. 500Cdeki dnm ok hzl olarak balar ve bainitik yap oluur. Ancak, bainitik yapnn dnmesi tm dnme olaynn sonuna kadar devam etmez; bainitik dnm tamamlandktan sonra geriye kalan ostenit perlite dnmeye balar. Perlit teekkl yaklak 2000.saniyede sona erer. 500Cde dnm hzl balamasna karn, dnmn tamamlanmas 600Cye nazaran 10 kat uzun zamanda olmaktadr. Daha dk scaklklarda, rnein 400Cde yalnzca bainitik yap olumaktadr. Banyo scaklnn biraz daha drlmesinde, yaklak 310Cde, martenzite raslanmaktadr. Ostenitin martenzite dnm bu scaklkta pek az meydana gelir, nemli miktarda artk ostenit dnmeden kalr. Bu artk ostenit, yaklak 30.saniyeden itibaren bainitik yapya dnmeye balar. Bainitik dnme, yaklak 10000.saniyede sona erer. Bu durumda yap, az miktarda martenzit ve byk miktarda bainitten oluur. Scaklk daha da dk seildiinde, 265Cde %50 ve 220Cde %90 martenzit dnr. Dk scaklklarda bainitik yap dnmesinin tamamlanmas ok uzun zaman aldndan, nihai yapda martenzitin yannda daha ok artk ostenit bulunur.

XXXV

ZSD diyagramlarnda daire iersinde verilen rakkamlar sertlik deerini belirtir. (ekil 3.1)de Rockwell C sertlik deerleri (RSD-C) verilmitir. Deerlerin karlatrlmasnda 570Cdeki ferritsiz ve pek az bainit teekkl etmi perlitik yapnn sertliinin 31(RSD-C); 500Cde ise sertliin 24 RSD-C olduu grlmektedir. Perlit teekkl etmeyen bainitik dnmede ise, daha yksek dayanm ve sertlik deerleri bulunmaktadr. ZSD diyagramlarnda daire iersinde alnmam rakkamlar, dnm sonunda yap yzdelerini verir. rnein, bu diyagramda 500Cde nihai yapda %20 perlit olduu belirtilmitir. Geriye kalan %80 deeri daha nce teekkl etmi bainit miktarn verir. IZSD diyagramlarnn kullanld alan daha ok sertletirme ilemidir. Isl gerilmelere kar hassas paralarn, zellikle kalplarn sertletirilmesinde daha gvenli ve daha az riskli alma bu diyagramlardan yararlanlarak, scak banyoda sertleme ile baarlr. eliklerdeki alam durumuna bal olarak, dnmlerin balama ve bitme sreleri, scaklklar, daha dorusu tm dnm erileri deiik olur.

3.4. Srekli Soutmada Zaman-Scaklk-Dnm Diyagramlar (SZSD Diyagramlar)zotermik dnmede dnm olay deimez bir scaklkta, scak banyoda uygulanmaktayd. Soutma ortam scakl daha dk seilirse, rnein oda scaklnda soutma yaplrsa, para scakl

XXXVI

zamana bal olarak srekli azalr. Soutma esnasnda ortamda buharlama da olacandan, scaklk dmesinin zamana balants dzenli deildir. Gaz formundaki soutma ortamlarnda bu tr dzensizlikler ksmen azalmasna karn, soutma hz olduka dktr. Soutma hzlarnn eliin dnm zerine etkileri, SZSD (SrekliZaman-Scaklk-Dnm) diyagramlarndan kolayca takip edilebilir. (ekil 3.2)de, 42 MnV 7 eliin srekli soutmadaki dnm diyagram grlmektedir. Dnmn balang ve bitileri, scaklk ve zamana bal olarak verilmitir. (ekil 3.1)de verilen IZSD diyagram ile karlatnda, srekli soutmada ferrit, perlit ve bainitik dnmleri daha ge ve daha dk scaklklarda olmaktadr. Dnm olaylar iin zaman gereksinimi, srekli soutmada scaklk dmesi ile birlikte dnm olduundan, dnm hatlarnda daha uzun zaman ve daha dk scaklkta kayma olmaktadr. Diyagramda kaln koyu izgiler dnm, ince izgiler ise soutma seyrini belirtmektedir. nce izgilerin sonunda daire iersinde verilen saylar, RSD-C ya da VSD olarak sertlii ifade eder. Akta yazlm saylar, ekil 3.1de olduu gibi, dnm oranlarnn yzde olarak belirtir. Diyagramda en sadaki soutma izgisi en yava souma durumunu belirtmektedir; burada 220 VSD sertliine ulalmaktadr. Bu soutmada ilk dnm 2.104. saniyede ferrit dnmyle balamaktadr. Ferrit dnm yaklak olarak 3.104.saniyede sona ermekte ve perlit

XXXVII

dnm balamaktadr. Bu esnada %20 ferrit dnmtr. Perlit dnm yaklak olarak 660Cde balamakta ve 640Cde sona ermektedir. Dnmn tamamlanmas 4.104.saniyede olmakta ve nihai yap %20 ferrit ile %80 perlitten olumaktadr. Souma hz ykselirse, ekilde sadan ikinci izgide grld gibi, yaklak 2.103.saniyede ferrit ve 3.103.saniyede perlit dnm, en sadaki eriye nazaran daha erken olarak balar ve dnm 4.103.saniyede tamamlanr. Hzl souma nedeniyle, ferrit dnmesi %15e dmtr, perlit lehine miktar artmas vardr. Ferrit-perlitik yapda ulalan sertlik 22 RSD-C dir. Soutma hz daha da arttrlrsa, ferrit ve perlitin yannda sorbit ve troostike rastlanlr. Bu ara kademe yapsnn zellikleri izotermik dnmde elde edilen bainite ok benzedii iin, ou literatrde bu yapya da bainit ad verilmektedir. Bainitik yapnn grld soutma koulu sadan 4. soutma izgisinde takip edilebilir. 80.saniyede (8.10.saniye) balyan ferrit dnmesi yapda %10 kadar olmakta ve daha sonra perlit teekkl balamaktadr. Ostenitin %60 kadar perlite dnmekte ve perlit dnm 3.10.saniyede son bulmaktadr. %20 kadar bainitik yap teekkl ettikten sonra, kalan %10 ostenit martensite dnmektedir. Ferrit, perlit, bainit ve martenzitten oluan yapnn sertlii 28 RSD-C kadardr. Artan soutma hz ile birlikte, nce perlit dnm (soldan 4. soutma izgisi) ve daha sonra ferrit dnm (soldan 3. soutma izgisi) engellenmektedir. Son durumda yalnzca bainit ve martensit teekkl eder. Daha byk soutma hzlarnda, yaklak olarak 10.saniyede 300Cye ulaldnda (soldan 1.soutma izgisi) artk bainitik yap da meydana gelmez; elikte soutmadan sonra martensite dnrken, pek az da artk ostenit kalr. Martensitin

XXXVIII

dnme balama izgisi Ms, yava soutmada daha dk scaklklara kaymaktadr. Bunun nedeni, daha nce teekkl etmi ferrit, perlit ya da bainit nedeniyle kalan ostenitin karbonca zenginlemesidir. Yksek karbon miktar martensitin dnmn daha dk scaklklara kaydrr.

ekil 3.2 : 42 MnV 7 eliinin SZSD (Srekli-Zaman-Scaklk-Dnm) diyagram

ZSD diyagramlar sl ilemlerde, zellikle sertletirme olaylarnda soutma koullarna bal olarak, nihai yapnn ne olacan detayl bir ekilde verdiinden, olduka nemlidir.

XXXIX

4. TAVLAMA YNTEMLER 4.1. Girieliin i yapsn tane ve dzenlemek, bileim taneleri incelemek salamak, ya da kabalatrmak, homojenlii yapy

yumuatmak, i gerilimleri azaltmak gibi zellikleri deitirmek amacyla uygulanan sl ilemlere genel olarak tavlama ilemleri denir.

4.2. Normalletirme TavlamasNormalletirme tav ile yapdaki homojensizlik giderilir ve daha ince taneli yapya ulalr. Bunun iin, tektoid alt eliklerde, A3 scaklnn 3050C zerine kadar stmak ve biraz beklemeden sonra, dnmesi gecikecek ekilde soutmak gerekir. Bunun iin, paralarn sakin havada soutulmas yeterlidir. nce paralarda, yaklak 550600C scaklklarndaki tuz banyolarnda ani soutmak suretiyle, yksek dayanml ve ekillendirme kabiliyeti olan ok ince lamelli perlitik yap elde edilir. Bu yntem, patentleme olarakta tanmlanr ve tel imaltnda kullanlr. Ayrca, ok dk karbonlu eliklerde talal ekillendirmeyi iyiletirmek iin, ayn yntem perlitletirme tav olarak yararlanlr. Normalleme tavlamas daha ok, yar mamullerde ve yksek scaklkta dvlm, haddelenmi ya da kaynak dikiinin evresi gibi farkl s etkisi altnda kalm parada, kaba taneli yapy ince taneli hale getirmek iin ya da elik dkm gibi malzemelerde uygulanr. Ayrca, dkmden sonra yava soutmadan dolay meydana gelmi, kaba dendiritik yapnn (ekil 4.1-4.2) dzenlenmesi mmkndr. Dk

XL

karbonlu

eliklerde

de,

normalletirme

tavlamasyla,

kristal

segragasyonlarnn sebep olduu dizisel yap da ksmen giderilebilir.

ekil 4.1: % 0,35 karbonlu elik dkmn i yaps Widmansteten yap

ekil 4.2 : ekil 4.1da verilen dkm malzeme 880C scaklkta 30 dakika ve havada soutma ile normal tavlanm. Yap ferrit ve perlitten oluuyor.

Otektoid st eliklerde, tam ostenitik faza kadar stlma bu eliklerde nadiren uygulanr. Gerekli olan ostenitlestirme scakl, Acm scaklnn zerinde olduundan ok fazla tane kabalamas olur ve soumada da tane snrnda sekonder sementit a yaps oluur. Buna karn, A1 scaklnn zerinde ostenitletirme ile perlit tanelerinin yeniden dzenlenmesi ve inceltilmesi mmkndr. Yksek alaml eliklerde normalletirme tavlamas yaygn olarak kullanlmamaktadr.

4.3. Yumuatma TavlamasYumuatma tavlamas, ferrit matris yap iersinde yerlemi sementiti kresel hale getirerek (ekil 4.3-4.4), dengeli bir yap olumas iin

XLI

uygulanr. Bu ilem, otektoid alt eliklerde A1 scaklnn altnda stmayla gerekletirilir. eliin balang yapsndaki lamelli perlit ne kadar kaba ise, gerekli tav sresi o kadar uzundur ve sementit kreleri de o lde byktr. Otektoitalt eliklerde, ferritik sahada karbon difzyonu olmaktadr. Sekunder sementit a yaps ieren otektoid st eliklerde A1 tav scaklnn altnda tav sresinin ok uzun tutulmas zorunludur. Bundan dolay, otektoit sy eliklerde perlit dnmnn evresinde salnm yaptrarak, yani (-+FeC) iki fazl sahada perlitik sementitin daha kolay paralanmas salanr. Tavlama sonras yaplacak yava soumada, zlm karbon mevcut karbrlerin evresinde kresel sementit olarak ayrr. Sekunder sementit, -sahasnda karbonun daha fazla znebilirliinden dolay, hzla kresel forma dnmektedir.

ekil 4.3: % 0,3 karbon ieren eliin dokusundaki ferritve lamel formunda perlit oluumlar.

ekil 4.4 : ekil 4.3de verilen elikin scaklk deiimli yumuak tavlanm, ferrit ve lamelli perlit doku grnm.

Yumuak tavlama ile sertlik nemli lde der ve sneklik artar. Ferrit iersinde yerlemi sementit kreleri, talasz ekil vermede ferritle

XLII

birlikte ekil almazlar ve bundan dolayd ekil almada etkili engelleme yapmalar sz konusu deildir. Ayn olay, talal ekillendirme iinde geerlidir, dolaysyla yksek karbonlu eliklerde yumuatma tavlamas ile talal ekillenebilirlik iyileirken, dk karbonlu eliklerde aksine talal ekillenebilirlik ktleir. Yumuatma tavlamasnn, zellikle otektoid st eliklerde yapnn sertletirme iin uygun hale getirilmesi iin kullanlmas da olduka nemlidir. Otektoid st elikler sertletirilebilmek iin yumuatma tavlamas yaplmadnda, elikte mevcut sekunder sementit a sertletirme sonrasnda ok krlgan bir yap yaratr. Yumuak tavlama uygulandnda kresel form alan karbrler, A1 zerindeki ostenitletirmede mkemmel zlr ve ani soutmadan sonra da martenzit iersinde homojen olarak dalr. Bu ekilde, takmlarn anma dayanm ykselir ve tala kaldrma takmnda ilave mikro kesiciler salanm olur. Yumuak tavlama, alamsz eliklerde yaklak %0,5 ve alaml eliklerde %0,3den itibaren daha yksek karbonlularda daha ok kullanlr (ekil 4.5). zellikle, otektoid st eliklerde nemlidir. Bu konuda, perlit noktasnn alaml eliklerde %0,8 karbondan ok daha aalara decei unutulmamaldr. Sementasyon elikleri gibi dk karbonlu eliklerde, lamelli perlitik yapda da yeterli talasz ekillenebilirlik vardr ve yumuak tavlama bu tr eliklerde talal ekillendirmede sorun kmasna neden olur. Ayrca, bu eliklerin sertletirilmesinde yksek scakla stma yapldnda, tm karbrler ostenit iersinde zlebilir.

XLIII

ekil 4.5 : Yumuak tavlama ileminin karbon miktarna bal olarak uyguland scaklk sahas ve uygulama tarz

ekil 4.6: Gerilim giderme tavlamasnn uyguland scaklk alan ve uygulama tarz.

4.4. Gerilim Giderme TavlamasParalarda mevcut olan i gerilmeleri azaltarak sorun yaratmayacak seviyeye indirmek ya da tamamen yok etmek iin yaplr. gerilmeler,

XLIV

cidar ve ekirdek arasndaki scaklk farkndan dolay hzl soumadan, martenzit dnmnde hacim artmasyla sertletirmeden, dorultma ve bkme gibi plastik ekil vermeden, kaynakta veya ince yzey tabakalarnda talal ekillendirmeden sonra ok deiik nedenlerden meydana gelebilir. Gerilim giderme tavlamasnda, i gerilmeler srnme olaylaryla azaltlr. nceden yaplm plastik ekillendirmeye bal olarak uygulanan rekristalizasyon tavlamasna kart olarak, bu tavlamada yap deiimi sz konusu deildir. Gerilim giderme tavlamasnda scaklk, en yksek kullanm scaklnn zerinde, fakat zellik deiimlerinin rastland scakln da altnda seilmesidir (ekil 4.6). rnein, martenzitik yap elde edilecek eklinde sertletirilmi paralarda 100C scakla stmada, sertlikte dikkate deer bir dme olmakszn, i gerilmelerde nemli lde azalma meydana gelir. Ancak, bu durumda 1.menevi kademesi olarak saylan yapsal deiimlere de bu esnada mani olunamaz. Isl ilem grmemi paralar iin, gerilim giderme tavlamasnda scaklk deeri A1 scakln altnda seilir. Yeni gerilmelerin domasn engellemek iin, paralar frnda yava soutulmaldr. Gerilmelerin yok olmasn salayan srnme olaylar genellikle 2 saatte tamamlandndan, zel durumlar dnda daha uzun sre genellikle beklenilmektedir.

XLV

4.5. Rekristalizasyon Tavlamas (Yeniden Kristalleme Tavlamas)Kuvvetli souk ekillendirilme sonrasnda dayanm artn gidermek ve ince taneli yap elde etmek iin (ekil 4.7) yaplr.

a) Kuvvetli souk ekillendirilmi

b)Rekristalizasyon tav uygulanm

ekil 4.7 : Yumuak tavlama uygulunm elik yap

eliklerde, souk dayanklamay gidermek ve ince taneli yap iin ayrca normal tavlama da yaplabilmektedir. Ancak normal tavlama scaklnn yksek olmas, enerji maliyetinin ykseklii, frnda anmasnn fazlal, tufanlama kayplar, karbon azalmas ve deformasyon olaylarndan dolay, eer parada homojen ve kritik ekil deitirmenin zerinde ekillendirme varsa, rekristalizasyon tavlamas tercih edir.

XLVI

ekil 4.8 : Rekristalizasyon diyagram

Rekristalizasyon tavlamas esnasnda tane bykl, ekillendirme derecesi, rekristalizasyon scakl ve rekristalizasyon sresine baml olan yeni bir yap oluur (ekil 4.8) ve ekillendirme derecesi ykseldike o lde tane incelmesi iyileir. Kritik sekil deitirme derecesinin altnda ekillendirilmi paralarda, rekristalizasyon tavlamas uygulandnda ince taneli yap deil, aksine kaba taneli yap meydana gelir (ekil 4.9). Bu tr paralara, rekristalizasyon scaklk bandnn altndaki scaklklarda toparlanma tavlamas uygulanmaldr. Ayrca derin ekilmi paralar gibi homojen ekillendirilmi paralar iin, rekristalizasyon blmnde koullarnn ekil saptanmas zordur. Paralarn bir kritik deitirme altnda kalmsa, paralara

rekristalizasyon scaklk blgesi hzl geilecek ekilde normal tavlama uygulanmas zorunludur. Rekristalizasyon tavlamas, karbonu dk elikten yaplm saclara uygulanr.

XLVII

ekil 4.9 : Rekristalizasyon tavlamas sonrasnda, ekil deitirme derecesine bal olarak elde edilen tane bykl balants (ematik)

4.6. Difzyon TavlamasDifzyon tavlamas ile katlamada meydana gelen bileim farklarnn dengelenmesi amalanr. Malzemelerin 10001200C gibi katlama hattna yakn scaklklarda uzun sre tavlanmas gerekir. Bu esnada, ok fazla tane kabalamas olur. Bunun giderilmesi iin, malzemelerin difzyon tavlamasndan sonra scak ekillendirilmesi ya da normalizasyon tavlamas yaplmas zorunludur.

XLVIII

a-Dklm tavlanm

b-1000Cda tavlanm

c-1100Cda tavlanm

d-1200Cda tavlanm

ekil 4.10 : Difzyon tavlamasnda tavlama scaklnn segragasyonlarn dalmna etkisi

Difzyon tavlamasyla ulalan yapdaki ok iyi homojenlik sonucunda, dkm paralarda daha iyi sneklilik ve haddelenmi ya da dvlm paralarda da dizesel yapnn yok edilmesi salanr. Ancak, bu tavlama ile yalnzca kat zelti segragasyonlar yok edilebilir ve blok segragasyonlar iin difzyon yolu ok uzun olduundan genelde uygulanmaz (ekil 4.10). Ayrca, difzyon tavlamasnn maliyeti yksektir, tesiste fazla anma meydana getirir ve nemli lde tufal ve yanma kayplar oluabilir. Bunlardan dolay, bu tavlamann kullanlmas zellikle yksek deerli malzemelerle snrldr.

4.7. Kaba Tane Tavlamas Ya Da Yksek Scaklk Tavlamaszellikle %0,2den daha az karbon ieren sementasyon eliklerinde talal ekillendirmeyi iyiletirmek iin yaplr. Bu tavlamann uygulanmas byk lde normal tavlamaya benzer, ancak kaba tane

XLIX

elde etmek iin ostenitlestirme scakl 9501100C arasnda seilir. dnm sahasnda soutma ok yava yaplr. Tavlama sonrasnda kaba yapl ferrit-perlit taneleri elde edilir. Tane snr blgesinde yabanc atom balantlarnn kelmesi nedeniyle eliin plastik ekil deiebilirlii ok azalr. Kaba tane tavlamasnda talal ekillendirmede krlgan tala elde edilmektedir. Aksi taktirde tala kaldrma da yrtlmalar meydana gelir ve przl bir yzey oluur.

4.8. Perlitletirmeye TavlamasA1 scaklnn zerindeki bir scaklkta ostenitik halde bulunan bir eliin, perlit kademesinde sabit scaklkta soutmasyla uygulanr. Dnmn byk bir ksmnn perlit kademesinde olacandan, izotermik dnm uygulanr. ou zaman ferrit dnmesine de etki ettiinden stma scakl A3 scaklnn zerinde seilir. Ostenitletirme scaklnn, normal tavlama scaklna eit olmas uygundur. Perlitletirme iin en uygun dnm scakl ve bekleme sresinin, izotermik zaman-scaklk-dnm (IZSD) diyagramndan alnmas zorunludur. Perlitleme tavlamas ile belirli bir dayanma ve ilenebilirlie ulalr, kaln paralarda bile cidar ve ekirdek arasnda dengeli bir yap, pek az gerilme salanr. Ayrca, daha sonra yaplacak sl ilemlerde, bainit ve martensitin yannda bulunan artk ostenit miktar da azaltlabilir. Bundan baka, ostenit-ferrit dnmesinin hzl olmas nedeniyle, lamelli yapnn teekkl nlenebilir, en azndan azaltlabilir.

L

5.SERTLETRME 5.1. GiriIsl ilemlerle eliin sertletirilmesi daha ok martensitik bir yap teekkl ettirerek dnm sertletirmesi yntemiyle (ekil 5.1), ayrca partkllerin keltilmesi ile yaplr. Dnm sertletirmesi uygulamak iin, otektoidalt elikler A3 ve otektoidst elikler A1 scaklnn zerinde ostenitletirme yapldktan sonra, yalnzca yzeyinde (cidar sertletirmesi) yada tm kesitinde (tam sertletirme) st kritik soutma hz alacak ekilde soutma (ani soutma) yaplr. zellikle stabil karbr teekkl ettiren alam elemanlar (Cr, Mo, W, V) ostenitletirme scakln ykseltir veya kritik soutma hzn drmektedirler (Mn ve Cr). Sertletirme ileminde, mutlaka en azndan dk bir scaklkta menevi ilemin de yaplmas zorunludur. Menevi ileminde, 1.kademede tetragonal martensitin kbik martensite dnmesi ve Fe2C kelmesi ve 2.kademede de artk ostenitin dnmesi meydana gelir. Menevilemede sertliin biraz azalmasna karlk, sneklilik iyileir. Menevileme de, malzemeye ve kullanm amacna bal olarak, menevi scakl 100 il 300C arasnda seilir. Ancak alaml scak i takm eliklerinde ve hz eliklerinde daha yksek menevi scaklklarna klr. Bir parann d yzeyindeki en yksek sertlik deeri, cidar sertlii olarak tanmlanmaktadr. Bu deer, yalnzca elikte bulunan karbon miktarna baldr.

LI

a) %0,33 Clu elik

b) %0,99 Clu elik ekil 5.1 : Sertletirilmi eliin yaps

5.2.Sertletirme leminin UygulamasNormal sertletirmede paralar havadan dolay, yzeyde karbon azalmasndan (dekarbrize) veya karbon artmasndan (karbrize) saknmak iin koruyucu gaz altnda ya da tuz banyosunda sertletirme scaklna stlrlar. Bu scakla ostenitletirme scakl denir. Bu scaklkta, yeterli homojenlikte ostenit oluana ve mevcut zel karbrlerin gereken kadar zlene kadar beklenilmelidir. Bu ilemden sonra martenzit teekkl iin gerekli st kritik souma hzn alacak ekilde ani soutma yaplr. Soutma hznn, ostenitin ksmen ya da tamamen perlit ve bainit oluumuna imkan vermeyecek ekilde uygun soutma ortamnn salanmas gerekir. Alamsz eliklerde perlit ve bainitik dnmnn tam

engellenebilmesi iin, soutma balangcndan itibaren birka saniye iersinde martensit dnmnn balad Ms scaklna ulalmas zorunludur. Alaml eliklerde ise bu sre ok daha uzundur. Eer dnm bainitik kademesinde ok hzl gerekleirse, daha byk

LII

soutma hzlar gereklidir. Bundan dolay, soutma ortamnn seiminde malzemeyle birlikte, parann boyutlar gibi dier faktrler de gz nnde tutulmaldr. Soutma ortam olarak en ok su ve ya zel durumlarda da hava kullanlr. Perlit teekkl sahasnda en yksek soutma etkisini gsteren, fakat dk scaklklarda daha yava soutma hz salayan soutma ortam, en uygun ortam saylr. Alamsz eliklerde kritik soutma hznn yksek olmasndan dolay, bu tr elikler iin soutma ortam olarak daha ok su kullanlr. Fakat, kaln kesitlerde su ile soutmayla ekirdee kadar sertleme olmayabilir. Eer kesit ok kk ya da karbon miktar ve empriteler yksek olduunda, rnein zel kalite alamsz takm eliklerinde yada ani soutma yaplabilir. Kritik soutma hz daha dk olan alaml elikler iin, ya iersinde daha yava s ekilmesi yeterlidir. Bu durumlarda ise, hava akmnda, hatta sakin havada soutma yaplmas yeterlidir. Artan soutma hzyla birlikte, i gerilmeler ve bunlara byk lde baml olan l ve form deitirmeler ve hatta sertletirme atla riski artacandan, eliin sertletirilmesinde, yzeyde ve ekirdekte ngrlen sertletirmeyi salayabilecek en yava soutmay yapan ortam seilmelidir. Deformasyonu az sertletirmeyi baarmak iin, deiik zel yntemler gelitirmektedir. Scak banyoda sertletirme bu yntemlerden en yaygn kullanlandr. Bu yntemde paralar, martensit scaklna yakn scaklk olan ergimi tuz banyosuna daldrlr. Ostenitin dnm, bu sahada ok uzun kuluka sresinden sonra olur. Ayrca, kk boyutlarda tuz

LIII

banyosunda cidar ile ekirdek arasnda scaklk dengesi salanncaya kadar bekletme yaplarak, i gerilmelerin azaltlmas mmkndr. Daha sonra oda scaklna kadar yaplan soutma ile ostenit martensite dntrlr. Malzemenin ekirdeindeki sertlik, cidarla ise, bu tarz sertleme tam sertletirme ya da normal sertletirme olarak belirtilir. Buna karlk, martensit teekkl yalnzca parann cidar blgesinde belirli bir derinlie kadar snrl kalyorsa, yzey sertletirmesi ya da cidar sertletirmesi olarak belirtilmektedir.

5.3. SertleebilirlikSertleebilen eliklerde tm kesit sertletirildiinde, eliin yzeyinde ulalabilecek sertlik deerini ve yzeyden itibaren malzemenin ekirdeine doru dalmnn ne olacan bilmek istenir. Bu iki kavrama birlikte, yani yzeyde ulalabilecek sertlik deeri ve sertliin kesitte dalmna, sertleebilirlik denmektedir. eliin yzeyinde ulalabilecek sertlik deeri, eliin ierdii karbon miktarna ve ostenitlestirme sonras soutma hzna bal olarak teekkl eden martensit miktarna baldr. Eer eliin yzeyindeki soutma hz, bu elik iin geerli olan st kritik souma hzndan daha byk deerde ise tam martensitik yapya ulalabileceinden dolay, eliin yzeyinde ulalabilecek sertlik deeri yalnzca eliin karbon miktarna bal kalr. elikte sertletirme ncesinde, yani yumuak tavl ya da normal tavl

LIV

halde iken, eliin karbon miktar arttndan sertlikte ve dayanmda bir miktar artma grlr. Karbonun dnda elikte bulunan mangan, silisyum, nikel gibi kat zelti sertlemesi yapan elementlerle, karbr yapc krom, molibden, vanadyum, volfram gibi elementler yumuak tavl halde ki elikte sertlik ve dayanmn artmasna neden olurlar. Ancak, martensit teekkl edecek tarzda ostenitletirme ve ani soutma yaplm yapda, sertliin artmasnda bu elementlerin rol yok denecek kadar azdr.

ekil 5.2 : Martensit miktar, sertlik ve karbon miktar arasndaki yaklak bant

Karbon miktarna bal olarak, martensitik dnme ile eliklerde ulalabilecek sertlik deerleri ekil 5.2de verilmitir. Yaklak %0,1 itibaren otektoid noktaya kadar olan sahada, karbon miktar arttka, %99 martensit teekkl ettiinde, sertliin deerinin artt ve yaklak 66-67 RSD-D sertlik deerine ulald grlmektedir. Bu deer, martensitik dnmle ulalabilecek en yksek sertlik deeridir.

LV

eliin ostenit halden ani soutulmasnda, soutma hz st kritik soutma hznn altnda kaldnda, hzn byklne bal olarak dnme sonucunda martensitin yannda bainit, perlit ya da ferrit teekkl edebilir ya da bir miktar ostenit dnmeden kalabilir. Martensite nazaran yumuak olan bu yaplarn miktarna baml olarak da malzemenin sertliinde azalma olur. (ekil 5.2)de, yalnzca martenzit miktar azaldnda sertliin dtn ifade etmek iin ematik olarak ifade edilmektedir. Sz edilen yaplarn, cinsi, miktar ve oluum durumuna gre, gerekte biraz farkl deerlerin olmas mmkndr. Yzeyden itibaren ekirdee doru gidildiinde, ani soutma ileminde sz konusu noktalarda soutma hz st kritik soutma hzndan daha dk deere inildiinde, bu noktalarda tam martensitik yapya ulalmaz. ekirdee doru gidildike soutma hz daha da deceinden, sertlikte de giderek azalma olur. ekirdein tm kesiti sertletirmek istenildiinde bu duruma gre eliin ekirdeinde de soutma hznn st kritik soutma hzndan byk olmas zorunludur. Soutma gc ok yksek soutma ortamlar kullanlsa bile, alamsz eliklerde kaln kesitli paralarda ekirdekte st kritik soutma hznn almas ou zaman mmkn olmaz. Buna karlk, uygun cins ve miktarda alam elementi ieren eliklerde kritik souma hz azalacandan, daha az gl soutma ortamlar kullanldnda da kritik souma hz kolaylkla alabilir.

LVI

ekil 5.3 : eitli eliklerde yzeyde den itibaren ekirde doru dalm

ekil 5.4 : eliin ani soutulmasndaki,

ulalan sertlik deer ve sertliin yzeyin- SZSD diyagram

(ekil 5.3)de, alam durumlar farkl karbon miktarlar ortalama olarak %0,40 olan eliklerde, sertletirme sonrasnda yzeyde ulalan sertliin yaklak 58 RSD-C olarak ayn, fakat ekirdee doru gidildiinde sertlik deerinin farkl olduu grlmektedir. Alamsz elik olan SAE 1040 eliinde yzeyden itibaren yaklak 5mm derinlikte sertlikte nemli lde azalma olmakta, dk alaml olan SAE 4640 ve SAE 5140 eliklerinde dmenin ok az olduu ve bunlara

LVII

karn yksek alaml olan SAE X-3140 eliinde ise, nerede ise hi sertlik dmesi olmad grlmektedir. Alaml eliklerde yzeyde sertlik artmas yoktur, ancak alam elementleri etkisiyle eliin kritik souma hz dtnden dolay, ayn soutma ortamnda ekirdekte daha yksek sertlik deerlerine ulalabilmektedir. eliklerde ostenitik halden soutma koullarna bal olarak hangi yaplarn elde edilecei srekli soutmada izilmi zaman-scaklkdnm (SZSD) diyagramlarndan tahmin edilebilir. (ekil 5.4)de, ayn parann yzeyinde ve ekirdeinde meydana gelen soutma seyri, eliin SZSD diyagramlaryla birlikte verilmitir. Yzeyde, st kritik souma hz alarak tam martensit yapya ulalabilirken, ekirdekte souma hz daha dk olduundan, bir miktar bainitik dnmden sonra martensitik dnm balamaktadr. Bu nedenle ekirdein sertlii, yzeye nazaran daha dk olacaktr.

ekil 5.5 : 100 CrMnW eliinde yzeyde ve kesitte sertlik dalm 25mm 850C Yada ani soutma 50mm 820C Suda ani soutma 100mm 850C Suda ani soutma

LVIII

SZSD diyagram 4mm gibi ince paralarla yaplan testlerle izilmitir. Bu nedenle, bu diyagramlar, yalnzca hangi soutma hzlarnda hangi yaplar ve sertlik deerine ulalabilecei genel olarak verir. Para kesitine bal olarak, soutma koullarnn ok etkilendiine ilikin bir rnek de, (ekil 5.5)de verilmitir. (ekil 5.5)den grld gibi, 100 MnCrW 4 eliinde 25 mm apnda, kesitte homojen bir sertlik dalmna ulalabilirken, apn 50 ve 100 mm deerlerine ykselmesi durumunda, yzey ve ekirdek arasnda byk sertlik fark doabilmektedir. Isl ilemlerde sonucu emniyete alabilmek iin, sertleebilirliin kontroll ve nceden bilinebilmesi gerekir. Bu nedenle aratrmaclar, bu konuda youn alma yaplmlar ve hem niversal ve hem de tekrarlanabilir sonu alabilecek yntem ve hesaplamalar gelitirmeye almlardr. Bu yntemlerden, Grossmann ve Jominy yntemleri, bugn daha ok tercih edilmekte ve kullanlmaktadr.

LIX

5.3.1. Grossmann sertleebilirlik testiizelge 5.1 : Grossman yntemine gre ani soutma ortamlarna bal olarak, soutma iddeti katsays H faktrleri Soutma ortamlarna bal olarak ani soutma iddeti katsays H Kartrma Yok Yumuak Orta yi Kuvvetli iddetli Ya 0,25-0,30 0,30-0,35 0,35-0,40 0,4-0,5 0,5-0,8 0,8-1,1 Su 0,9-1,0 1,0-1,1 1,2-1,3 1,4-1,5 1,6-2,0 4,0 5,0 Scak banyo(tuz) 2,0 2,0-2,2

Grossmanna gre sertleebilirliin saptanmas iin, farkl aplarda olan ok sayda silindirik elik ubuk numuneler, belirli bir soutma ortamnda sertletirilebilirler. Metalografik muayene ile, merkezinde %50 martensitik meydana gelen ubuk rnek seilir ve bunun ap, genellikle kritik ap (Do) olarak gsterilir. Farkl soutma ortamlarnda saptanm soutma iddetlerine, H-faktrleri ad verilmektedir. H faktr deerleri, izelge 5.1de verilmitir. (Di) ideal ap deeri eliin sertleebilirliinin ls olup, soutma ortamndan bamszdr. (Di) ideal ap deeri, (ekil 4.6)deki diyagram kullanlarak, eitli soutma ortamlarnda ani soutulmu ubuklarn Do kritik ap deerlerini saplamak iin kullanlr.

LX

(Do) deeri, soutma ortamnn H katsaysnn uygun deerini kullanlarak, (Di) ideal ap deerine dntrlebilir. (Di) ideal ap, yzeyin sonsuz hzla soutulmas halinde (H=), merkezde %50 martensit oluan ubuun ap olarak tarif edilir. Do ile Di arasndaki bant, (ekil 5.6)da verilmitir.

(ekil 5.6)de verilen diyagramlarn kullanlmas, bir rnekle daha iyi aklanabilir. rnein ideal ap Di deeri 50mm olan bir elik ubuk, orta kartrmal bir yada soutulsun. ekil 5.6dan, soutma iin soutma iddeti katsays H iin 0,4 deeri bulunur. Bu durum iin (ekil 5.6)da alttaki ekilden yararlanlarak Di=50mm ve H=0,4 deeri karlnda ideal ap deeri Do=20mm bulunur.

LXI

ekil 5.6 : Kritik ap Do ile ideal ap Di arasndaki balanty, soutma iddeti H faktrne bal olarak veren izelgeler (alttaki diyagram stteki diyagramn sol alt kesinin bytlm halidir).

Grossmann yntemi eliklerde sertleebilirliin saptanmasnda ve buna bal olarak eliklerin seimi iin olduka salkl bilgiler salandndan, bu yntemle ilgili ok sayda izelge ve hesaplama yntemi gelitirilmitir.

LXII

5.3.2. Jominy aln sertletirme deneyi Grossmann yntemi en doru sonu veren yntem olmasna karn, pahal ve uzun zaman gerektirir. Bugn daha ok Jominy tarafndan gelitirilmi olan sertleebilirlik deneyi kullanlmaktadr. Bu yntemde, ostenitik hale stlm silindirik numuneler, yalnzca alan yzeyinden su ile ani soutulur. Bu ynteme Jominy aln sertletirme deneyi denmektedir. Jominy aln sertletirme deneyi ile eliklerin bileimine ve sl ilem koullarna bal olarak soutma yzeyinden itibaren sertlik dalmnn tespiti yaplr. Deneyde, sertleebilirlii saptanacak malzemeden hazrlanm 25mm (1in) apnda ve 100mm (4 in) boyunda talanm silindirik elik numuneler kullanlr. Bu eliin sertletirmesi iin tavsiye edilen ostenitletirme scaklna kadar stlr. Bu elik iin genellikle allm olan n stma ileminden sonraki stma ilemi, talanm olan ubuk ucunu tufallamadan ve dekarbrasyondan koruyacak ekilde, kontroll atmosferde, ntr tuz banyosunda ya da en azndan normal atmosferde tavlama yaplyorsa dkme demir tala veya grafit tozlar iersinde yaplmas zorunludur. Parada homojen scaklk dalmn salamak iin, para yzeyi ostenitletirme scaklna ulatktan sonra en az 30 dakika beklenilmelidir. Istma ilemi tamamlanm malzeme, frndan alnarak atmosferde soumasna hi frsat brakmadan (ekil 5.7)de grlen deney dzeneine yerletirilir. Numune, yalnzca alt yzeyden su ile soutulur

LXIII

ve parann silindirik yzeylerine su sratmamaldr.

ekil 5.7 : Jominy aln sertletirme dzeneinin ematik kesit grnm

Jominy aln sertletirme deneyi iin kullanlacak dzenekte soutma suyu yaklak olarak 25C (75 5F) scaklndadr. ap 12 1 mm olan bir memeden 65 10 mm su sutunu basn verecek ekilde ayarlanr. Bu ayarlama, su takviyesi ile srekli doldurulan, seviye ayar iin tama delii bulunan ve bileik kap sisteminde olan ikinci yan hazne yardmyla yaplr. Para frndan alnp vakit geirilmeden deney dzeneine takldnda, parann soutulacak aln yzeyi ile su pskrten meme arasndaki aralk 12 1mm olmaldr. Soutma suyu, seri etkili bir musluk ya da klape yardmyla pskrtlmeye balanr. Soutma esnasnda, kuvvetli hava akmndan saknlmaldr. Soutma ilemi, numune para el ile rahat tutulabilecek scakla ulalncaya kadar

LXIV

devam eder. Deney ubuu oda scaklna ulatnda, birbiriyle 180 a ve derinlikleri 038mm olacak ekilde, btn silindirik yzey boyunca karlkl iki paralel dz yzey talanr. Talama ilemi esnasnda, parann menevilenmesine yol aacak kadar snmamasna dikkat edilmelidir. Daha sonra, bu iki dz yzeyin eksen izgileri boyunca aln yzeyinden itibaren 1., 3., 6., 10, 15., 20., 25., 30.,35., ,70.mm aralklarnda Rockwell C yntemiyle sertlik lmleri yaplr. Sertlii llen noktalarda bulunan sertlik deerleri, llen noktann aln yzeyine olan mesafesine bal olarak, bir grafik kadna ilenir. Bu noktalar birletirilerek, bu elik iin Jominy aln sertletirme sertleebilirlik karakteristik erisi elde edilir. eliin karakteristik sertlik erisi elde edilebilmesi iin, en az 4-5 deney yaplmas zorunludur. (ekil 5.8)de, SZSD diyagram ile birlikte, deneyde yzeyden itibaren belirli mesafelerdeki soutma seyiri ile test sonunda llen sertlik deerlerine gre izilmi Jominy karakteristik erisi grlmektedir. Deneylerde bulunan deerler diyagram kadna ilenirse, sertliklerin genellikle bir eri zerinde olmayp, bir saha ya da band iersinde dald grlr. (ekil 5.9)da, iyi sertleebilen 50CrV4 ve daha az sertleebilen 37 MnSi 5 eliklerinde Jominy karakteristik bandlar grlmektedir. Belirtmelerde ou zaman, band formunda belirtme yerine, (ekil 5.9)da grld gibi izgi formunda gsterim yaplmaktadr. Ancak, izgi formu kullanldnda da, bu izgiden belirli

LXV

sapmalarn olduu kabul edilir.

ekil 5.8 : Jominy deneyi ile ilgili soutma erileri ve sertlik diyagram.

LXVI

ekil 5.9 : ki yap eliinin Jominy deneyi ile bulunan sertlik karakteristik erileri

(ekil 5.10)da, yaklak ayn karbon miktarl, fakat alam dzeyi farkl elikte Jominy deneyiyle elde edilmi karakteristik erileri grlmektedir. Karbon miktar yaklak ayn olduu iin, yzeyde ulalan sertlik deeri alaml eliklerde yaklak 58 RSD-C dir. Alamsz elik olan C 45 eliinde, yzeyden yaklak 5mm mesafeden itibaren sertlikte ok hzl dme varken, dk alaml 40 Cr 4 eliinde sertlik azalmas daha derinlerde olmakta, yksek alaml X 40 Cr 13 eliinde ise pek az sertlik azalmas grlmektedir.

LXVII

ekil 5.10 : Alamsz (C 45), dk alaml (40 Cr 4) ve yksek alaml (X 40 Cr 13) eliklerinin Jominy karakteristik erileri

Jominy aln sertletirme deneyinden elde edilmi diyagramdan yararlanlarak malzemelerde sertleebilirlik deerlerinin tahmini iin deiik yaklamlar vardr. (ekil 5.11)de, suda (a) ve yada (b) sertletirme iin yararlanlabilecek yardmc diyagramlar verilmitir. Ykselen para ap ile birlikte, parann yzeyinde ulalabilecek sertlik deeri ve sertlik dalm deiecektir. Bu durum, yuvarlak paralar iin izilmi (ekil 5.11) ile aklanabilir. Artan para ap ile birlikte yzey sertliinin deiimi, koordinatlarn orijin noktasnda balyan ve kesitli izgilerle belirtilen 0 izgisiyle gsterilmitir. rnein ap 100mm olduunda, suda ani soutma yapldnda yzeyde oluabilecek sertlik deeri, o elie ait Jominy karakteristik erisinde aln yzeyinden itibaren 3mm derinlikte olan sertlie karlktr. 3mm deeri, (ekil 5.11a)da ordinattan 100mm deeri karl yatay olarak 0 izgisine kadar getirilir ve sfr izgisinin kestii noktadan dey inilerek

LXVIII

apsiste aln yzeyinden mesafe deeri olarak yaklak 3mm okunur. (ekil 5.10)de verilen C45 elii iin durum aklanrsa, 3mm Jominy mesafesinde sertliin yaklak 60 RSD-C olduu grlr. 100 mm apndaki para yada sertletirilirse, olduka farkl deerlerin elde edildii grlr (ekil 5.11b). Yzeyde ulalabilecek sertlik deerinin, Jominy mesafesi olarak yaklak 15mmye karlk olduu ve (ekil 5.10)den yararlanlarak yaklak 20 RSD-C olduu bulunur.

ekil 5.11 : Suda ve yada soutulan Jominy test ubuklarnn soutma erileri

Para iersindeki sertlik dalm da benzer ekilde saptanabilir.

LXIX

Bunun iin (ekil 5.11) a ve bde farkl aplar iin izilmi erilerden yararlanlr. rnein 100mm apndaki eliin suda soutulmasnda 30mm derinlikte sertlik deeri arandnda, (ekil 5.11a)da, 100mmden yatay izildiinde 0 hattn kestii noktadan sa aaya doru giden eri takip edilir ve bu erinin 30mm erisinin kestii nokta bulunur. Bu noktann apsis deeri olan 20mm karlkl sertlik deeri, rnein 40 Cr 4 elii iin (ekil 5.10)da 40 RSD-C deeri bulunur.

ekil 5.12 : Jominy deneyi sonunda kare ve dikdrtgen kesitli paralar ile onlara edeer dairesel kesitli paralar arasndaki sertlik dalm ilikileri

(ekil 5.11) Jominy deneyi sonunda eliklerdeki sertlik dalm; ayrca (ekil 5.12)de ise verilen kare ve dikdrtgen kesitli dairesel

LXX

kesitli paralarn sertlik dalmlar gsterilmitir. (ekil 12)deki diyagram dier kesitler iin de kullanlabilir. (ekil 5.12)ya gre, rnein 38 mm kare ve 25x100 dikdrtgen kesitlerin her biri 40mm apnda dairesel kesite, 60x100mm dikdrtgen kesit ise 80mm apnda dairesel kesite edeerdir. Jominy aln sertleme deneyi ile saptanm karakteristik erilerine sl ilem koullar byk lde etki ettiinden, ou zaman dier bilgiler de diyagramla verilmektedir. Bunlardan ostenitleme scakl, en byk etkiyi yapt iin mutlaka verilmelidir. Ayrca testte kullanlan eliin eriyik analizi ve ostenitletirme ncesi tane byklce verilebilir. Diyagramlar, iyi sertleebilir eliklerde aln yzeyinden itibaren 80mmye kadar, az sertleenlerde ise genellikle daha az mesafeler iin izilmektedir. Deney yapmakszn, kimyasal bileikten yararlanlarak Jominy karakteristik deerlerinin yaklak olarak hesaplanmas yaplabilmektedir. Sertletirme sonras yzeyde ulalabilecek sertlik deeri, eliin yalnzca karbon miktarna baldr. Yzeyden itibaren ekirdee doru ise, sertlik dalmna alam elementlerinin cins ve miktar etki eder. Yzeyden itibaren 6 il 80mm arasnda mesafeler iin, Jominy noktalarnn sertlik deerleri, yaklak olarak u bant ile hesaplanabilir : J6-80= 95 C 0,0028 s C +20 Cr +38 Mo + 14 Mn + 6 Ni+ 6 Si + 39

V + 96 P-0,8 K 12

s +0,9-13(RSD-C)

LXXI

Burada ; J= Sz konusu derinlik iin RSD-C olarak sertlik s= Yzeyden itibaren derinlik (mm) K= ASTM tane bykl numaras Yukardaki bant, 6-80 mm aralndaki yzeyden itibaren mesafeler iin aada alam elementi snr deerleri yledir : C < %0,6 Ni < %4 Cr < %2 Mo < %0,5 Mn < %2 V < %0,2

Karbon hari, alam elementleri 6mmden daha az olan yzeyden ihmal edilebilmektedir. Bu nedenle, %0,6ya kadar karbon iiren eliklerde Jominy aln yzeyinde ve 6mmye kadar mesafelerde sertlik iin aadaki bant kullanlabilir : O = 60 C + 20 (RSD-C)

Jominy karakteristik erileri, kalite kontrolnde nemli bir yntem olarak, ayn tr eliklerin farkl sertleebilirliklerini karlatrmada ve elik seiminde yaygn olarak kullanlmaktadr. Endstride kullanlan paralar, ani soutma ile martensitik yapya

LXXII

ulatktan sonra ok krlgan olduklarndan mutlaka menevilenme uygulanr. stenilen menevi uygulamas ayn koullarda Jominy numunelerine de tatbik edilerek, menevilenme sonrasnda kesitte sertlik dalmnn nasl olaca da saptanabilir.

5.4. Sertletirme in Istma lemiBir eliin dnmle sertletirilmesinde ilk aama, eliin

ostenitleme scaklna stlmas ve arzu edilen yap deiikliine eriinceye kadar bekletilmesidir. Istma ilemi, bnyeyi karbrize ya da okside etmeyecek ekilde ayarl bir hidrokarbon atmosferde ya da tuz banyosu iersinde yaplmaktadr. Istma scaklnn yeterli homojenlikte bir ostenitik yap elde etmeli ve mevcut zel karbrlerin gereken kadarnn zlmesini salanmaldr. Ayrca stma scaklnn tane bymesine imkan verecek dzeyde olmas zorunludur. eliin stlmas eliin deiik scaklklardaki tane bymesi eilimini, ierisinde hangi karbrlerin varolduunu, bunlarn ne ekilde znp daldn ve sonu olarak bu karbrlerin ne derece dalma uradn bilmek gereklidir. Tm eliklerde ostenit dnm scakl ayn deildir ve bata karbon olmak zere alam elementlerinin cins ve miktarna bamldr. Sertletirme amacyla yaplan stmada tavlama scakl, alamsz eliklerde karbon miktarna bal olarak (ekil 5.13)de verilmitir. Alamsz eliklerde, eer elik otektoitalt bir alam ise GOS (Ac3) hattnn 30-50C zerine, otektoid ya da otektoidst alam ise SK (Ac1)

LXXIII

hattnn pek az zerine kadar stmak, yapnn ostenitletirilmesi iin yeterli gelir. Bu koullarda stlm ostenitik yapnn ani soutulmasyla elde edilen martensit, olduka ince taneli ve dier koullarda elde edilenlere nazaran nispeten snektir.

ekil 5.13 : Alamsz eliklerde sertletirme (ostenitletirme) scakl

rnein, %80C ieren otektoid bir elik 760Cde ostenitletirme sonrasnda ani soutulursa, yapsnda martensitin inesel yaps belirgin olarak ayrt edilemez. Ayn elik olduka yksek scaklklardan sertletirilirse, ostenit kristalleri hzl byr ve ani soutmada meydana gelen martensit ineleri olduka kaba olur (ar stma). Bu durumdaki yap, ince taneli martensite nazaran ok fazla krlgandr ve bu tr

LXXIV

uygulamalardan saknlmaldr. Artan ostenitletirme scaklyla birlikte, ani soutma sonras da dnmeden kalan artk ostenit miktar ykselir ve olduka fazla sertlik dmesine sebep olur. Konuyu daha iyi aklamak iin %0,86 karbonlu alamsz elikte ostenitletirme scaklna bal olarak elde edilen sertlik deeri izelge 5.2de verilmitir.izelge 5.2 : % 0,86 C u alamsz elikte, sertletirme scaklna bal olarak elde edilen sertlik deeri Sertletirme scakl (C) Veckers sertlii (VSD) 750 800 850 900 950 1000 1100 1200

740

790

810

800

750

650

425

320

izelge 5.2de grld gibi, artan artk ostenit miktar ile sertliin dmesi, 850C ostenitleme scaklna kadar, martensit kabalamakta karlanmakta ve daha yksek sertlik deerleri de bulunabilmektedir. Yksek miktarda artk ostenit ierecek tarzda sertletirilmi elikler kullanmnda boyut deimesine sebep olduklarndan artk osteniti martensite dntrmek amacyla yaklak 60C scaklkta derin soutma ilemi uygulanmaldr. Otektoidalt eliklerde, ani soutma sonras yapda ferrit olmasyla sertlik deeri daha dk olur. elik, demir-karbon denge diyagramnda + ift fazl sahasndan ani soutulursa yapda martensitin yannda

LXXV

ferrit de ierir. Metalografik olarak inceleme yaplrsa, yapda sert yap olarak koyu renkli dalanm inesel martensit yumuak yap olarak ak renkli ferritik yap grlr. Ac1 scaklnn 30 il 50C zerinden sertletirilen otektoidst eliklerde, bu scaklkta sementit henz tam zlmeyeceinden, ostenitin yannda ayrca karbr de bulunur. Martensitten daha sert olan bu karbrler ani soutmadan sonra martensitik ana yap iersine yerleirler ve eliin anma dayanm ykseltirler. Bu tr eliklerde sertletirme ncesinde yumuak tavlama uygulanarak, kusursuz kresel sementit elde edilmelidir. Otektoidst eliklere nceden yumuatma tavlamas ya da normalletirme tavlamas yaplmadan sertletirilirse tane snrlarnda band formunda ya da tane ilerinde ubukuk formunda olan sekunder sementit elikte ok fazla krlganlk yaratr. Ostenit tane snrnda yerlemi olan sementit bandlar, kolaylkla atlak oluturur. Bunun dnda, krlm kesitinde kaba tane aka grlr ve atlak ilerlemesi tane snrlarnda olur. Bu tr krlmalar, ta krlmas grntsne benzer. Alaml eliklerde karbonun dndaki alam elemanlar da otektoid noktaya nemli lde etki yaptklarndan, alam elemanlarnn cins ve miktarna gre bu scaklk alan deimektedir. Alam elementleri otektoid noktay sola doru kaydrmasna karn, mangan ve nikel otektoid scakln drc, krom, silisyum, volfram, molibden ve titan ise ykseltici etki gsterir. Bundan dolay, ostenitletirme scaklnn doru olarak tespiti, sertletirme iin baarl bir tavlama ileme iin

LXXVI

zorunludur. eliklerin sertletirilmesinde ostenitleme scakl, genellikle bu elikle ilgili sl ilem koullarn belirten tablolardan alnabilir. Ancak, bu tr bilgiler olmadnda ya da karar vermede glk ekildiinde, elii deiik scaklklarda tavlayp sertletirdikten sonra, meydana gelen yapnn mikroskobik tetkiki ile tam martensitik yapya ulama scakl saptanabilir ya da sertlik lme ile en yksek sertlik deerinin bulunduu ostenitleme scakl belirlenebilir. (ekil 5.14)de, ostenitletirme scaklnn ulalabilecek sertlik deerine etkisi ematik olarak verilmitir. Uygun scaklk aral, genellikle 20C aral (rnein 840860C gibi) olarak verilir. Bu sahann altnda yeterli dzeyde ostenitletirme yaplamad iin, sahann zerinde ise Ms scakl decei ve artk ostenit miktar artaca iin dk sertlik deerleri bulunur.

ekil 5.14 : Sertletirme scaklnn ani soutma sonras elde edilebilecek sertlie etkisi

LXXVII

zellikle yksek karbonlu eliklerde oda scaklna ani soutma yapldnda, dnme sonucu tam martensitik yapya ulalmaz ve yapda bir miktar dnmeden kalan ostenit bulunabilir. Bu artk ostenitin katlmyla da gerekleen, menevilenmede ikincil sertlik artmas meydana geleceinden, sertletirmede ani soutma sonras martensitik yapnn teekkl ostenitletirme scaklnn belirlenmesinde tek bana bir kriter olmayabilir. Bu nedenle, eliin sl ilem sonras kullanlaca yer gz nnde tutularak, tablolarda verilen sl ilem iin neriler ile birlikte, deneysel olarak bulunan deerler byk nem tar. Sertletirme iin tavlama ilemi, genellikle ya stmann radyasyon yoluyla meydana geldii elektrik, gaz ya da sv yakt frnlarnda veya stmann konveksiyon yoluyla meydana geldii tuz ya da metal banyolarnda yaplr. Ayrca, snn direkt olarak parada retildii elektrik diren stma ve indksiyon stma da mmkndr. ok sayda olduu grlen bu yntemlerde stma hzlar da ok farkldr. Sertletirilecek paralarn gaz atmosferi iersinde bulunduu, elektrik, sv yakt ya da gaz yaktla stlan frnlarda gaz ortamdan dolay snma hz olduka dktr. Yanma sonucu oluan duman gazlarnn para yzeyine temas etmesi sorun yarattndan, bu tr frnlar hcre (mufl) tipi ve atmosfer koruyuculu olarak yaplrlar. Gazdan paraya s geiini arttrmak iin, atmosfer gazlarnn durgun olmamas, trblans yaratacak ekilde dolam yaptrlmas yararldr. Ayrca, akkan yatakl frnlarda da homojen ve hzl stma yaplabilmektedir. Tuz banyolarnda stmada, daldrmayla birlikte para yzeyi hemen snacandan stma hz daha yksektir. Metal banyolar daha hzl yzey snmas salarlar, ancak bu

LXXVIII

amala kullanlabilecek kurun banyolarnda, hem buhar zehirli olduundan salk asndan ve hem de paralarn banyo yzeyinde yzme tehlikesi asndan sorun vardr. Bu nedenle de daha az tercih edilirler. Pratikte en hzl snma ilemi, indiksiyon snma ile salanabilir. Ancak, frekansa da bal olarak kesitte homojen bir scaklk dalm salanamamas nedeniyle, bu yntem yalnzca yzey sertletirilme ilemleriyle snrl kalr. Alevle stma ilemi de benzer ekilde, yalnzca yzey sertletirilmelerinde kullanlabilir. Sertletirme iin gaz ortamda stlan elik, iersinde nemli miktarda oksijen, karbonmonoksit, karbondioksit, su buhar ve ayrca dier reaktif gazlar bulunan bir atmosferle evrilidir. Gerekli nlemler alnmadnda bu gazlar metalle reaksiyona girerek oksidasyona (tufal teekkl), yzeyde karbon miktarnn artmasna (karbrize), yzeyde karbon miktarnn azalmasna (dekarbrizasyon) ya da yzeyin bozulmasna yol aabilir. Bu reaksiyonlar bitmi parann boyutlarna, grnne ve sertliine etki yaptndan, metalin yzeyini korumak ya da reaksiyona meydan vermeyecek ekilde frn atmosferini kontrol etmek gereklidir. Ancak dk scaklklarda (menevilene) ve ok ksa sreli stmalarda, zel atmosfer nlemi alnmakszn, normal atmosferde snma mmkndr. Istma ve sl ilemin dier aamalar iin ergimi tuz ya da metal banyolarnn kullanlmas, parann atmosferi ortadan kaldran bir ergiyik iersine batrlmas nedeniyle, metal yzeylerinin korunmasnda uygulanan yollardan biridir. Bununla birlikte, tuzlarn seiminde dikkatli

LXXIX

davranlmad taktirde, tuzun oksitleyici, redkleyici ya da reaktif oluu nedeniyle metal yzeyi gene de bozulabilir. Sertletirme iin genellikle ntr banyolar kullanlr. Fakat, bunlarn kullanldklar scaklk alanlarna gre bileimlerinde farkllk vardr. Menevileme ve 150-540C arasnda yaplan scak banyoda soutmada kullanlan tuzlar, genellikle nitratlar ya da sodyum veya potasyumnitrrlerdir. Bu banyolarda allrken, para daha nce siyanr banyolarnda ilem grm ise ok dikkat etmek gerekir. nk kalnt siyanrler, nitrat ve nitrr banyolarndaki kimyasal maddelerle sratle, hatta patlama ile reaksiyona girebilirler. Ayn zamanda banyonun ar stlmamasna da dikkat etmek gereklidir, zira bu durumda tuzlar i parasn ve iinde bulunduklar potay kemirirler. 620-900C scaklk snrlar iinde normalizasyon, sertletirme, menevileme ve tavlama iin kullanlan ntr tuzlar potasyum, sodyum, kalsiyum- ve baryum karbonat veya klorr gibi kimyasal maddelerdir. Karbonatlar da elii dekarbrize etme eiliminde olduundan, tercih edilen karmlar daha ok potasyum- ve sodyum klorrlerdir. Baz durumlarda, dekarbrizasyonu minimuma indirmek iin klorr-karbonat banyolarna sodyumsiyanr de ilave edilebilir. Klorr banyolar ntr olmakla birlikte, eskidike dekarbrize edici duruma girerler. Bunu dzeltmek iin genellikle bor ieren bileikler, rnein borax ya da borikasit, banyoyu tekrar ntr duruma getirmek iin katlr. 950-1300C scaklk sahasnda paslanmaz elik veya yksek alaml eliklerin sertletirme iin tavlama ilemlerinde kullanlan tuz karmlar genel tiptedir. Bunlar, (1) Borikasit veya Boraks, (2) Kalsiyum, Baryum, Stronyum veya dier silikatlar, (3) Kalsiyum-, Baryum-, ve Sodyumflorr ve Baryumklorrdr. Boraks tipi banyolarda demir

LXXX

zlp banyoya karma eilimindeyken, cam kvamndaki silikatlarda ani soutmadan sonra i parasnn temizlenme zorluu vardr. zel hallerde i parasnn zerine koruyucu olarak boraks, lityum bileikleri, metal banyolar ve elektrolize yaplan metal kaplamalar uygulanr. Sertletirme sl ileminde zel koruyucu atmosfer olarak, artlm azot, argon helyum gibi asal gazlar szdrmaz kaplarla (mufl frn) kullanlabilir. Ayrca zellikle pahal eliklerin sl ilemi iin vakum iersinde stma ve akkan yatakl frnlarda kontroll atmosferde stma her geen gn artmaktadr. atlama ve arplmadan (deformasyon) saknmak amacyla,

sertletirme iin yaplacak stmann yava olmas gerekir. Genel olarak, sertletirme sonras meydana gelebilecek bu tr sl ilem hatalarnn, ani soutma aamasndan ok stma esnasnda meydana gelmektedir. Hzl stma, yalnzca basit formda olan paralarda, kk kesitli paralarda ve yzey sertletirme ileminde kullanlabilir. Istma ilemi hzl yaplacaksa, atlamalarn ve kt sertleme sonularnn nlenmesi iin, eliin seimine de daha byk dikkat gstermek ve sertletirme ncesi eliin mmkn olduunca ince taneli olmasn salamak gerekir. zellikle yksek alaml eliklerde s iletme kabiliyeti ok dk olduundan, normal stmada ya da oda scaklndaki parann ostenitletirme scaklna daha nce ayarlanm tuz banyolarna ani daldrlmasnda, cidar ile ekirdek arasnda meydana gelen byk sl gerilmelerden para atlayabilir. Bu nedenle, eliin bileimi de gz

LXXXI

nnde tutularak, ostenitletirme scakllnn altnda bir ya da iki scaklkta (600-850C) n stma yaplmas, bu scaklkta denge salandktan sonra sertletirme banyosuna daldrlmas gerekir. Kusursuz olarak maksimum sertlie ulalabilmek iin ani soutma ncesi stmada uygun ostenitik yapya ulamakta nemlidir. Dnm, ortam scakl ne kadar yksek ve ekirdek rol oynayan noktalar ne kadar oksa o kadar hzl geliir. Dnm hz, yapnn %90 dnene kadar, yeni kristallerin olumasyla hzlanarak artar. Daha sonra, dnm hz tekrar der. Kt sertlik elde etmemek iin, gerekli olandan biraz yksek scaklk seilir. Ancak, kanlmaz olarak biraz tane bymesi olur. Bekleme sresi, ostenitik dnmn tamamlana bilmesi iin biraz uzun seilir. ou kez, elikte beklenilen sertlik deeri elde edilemediinde, o elik iin belirtilen sertletirme scaklnn 20C kadar zerine kmak, olumlu sonu verir. Sertletirme scaklnn biraz ykselmesi yada bekleme sresinin artrlmas, sertleme derinliini arttrr. Bunun nedeni, ekirdein zlmesidir. ekirdekleri yok etmekle, daha dorusu perlit teekkl ekirdek etkisini azaltmakta, perlit teekkl daha dk scaklklara kaydrlabilir. Dk scaklklarda azalan difzyon hz, perlit teekkln engeller ve bununla birlikte dk scaklklarda soutma ortamnn gc fazla olduundan, daha fazla sertletirme derinliine ulalr. yi serlik deeri, yalnzca stlm elik ve soutma ortam arasndaki scaklk farknn byklnden deil, ayn zamanda yksek para scaklnn s birikiminden dolay buharlamann engellenmesi ve

LXXXII

soutma ortamnn soutma gcnn yeterli olmasyla salanr. Paradaki sl gerilmeleri azaltmak iin, stmann da zellikle Ar1 scaklna kadar yava olarak yaplmas gerekir. Ostenitlestirme scaklnn ykseltilmesi ve zellikle ostenitletirme sresinin arttrlmas, dayanm zelliklerini olumsuz olarak etkileyebilirler. Ostenit sahada uzun bekleme sresi sertlii fazla etkilemez, ancak dayanm zelliklerini, zellikle elastik snrn drr. Elastik snr ve dier dayanm zelliklerindeki azalma, kaba martenzit yap olumasndadr ve atlak dourabilecek noktalara neden olur. atlak ekirdekleri ne kadar oksa, dtan gelen zorlamalara kar dayanklk o kadar azalr, elastiklik modl dktr, plastik ekil deiebilirlik dktr. Kaba martensit, eliin zelliklerinin dnda, uzun ostenitletirme sresinden ya da yksek ostenitletirme scaklndan meydana gelir. elikler, ar stmaya ya da ar beklemeye kar ok farkl tutum gsterirler. Etkiler, ekirdek etkisi gsteren, arzu edilen ya da edilmeyen elemanlar ve alam elemanlar zerindedir. Bu durum, elik retim yntemlerinde zel bir anlam tar. ekirdekler, yksek scaklklarda zlebilen, ar metal karbrleri gibi metalik balantlar olabilir. Sertleme scaklna olduka stmada da, uzun pek az srede zlmemi elie zlebilen demirkarbrler katlmasnda, bulunabilir. rnein, yksek vanadyum

scaklklarda

vanadyumkarbrler oluur. Bundan baka, elik retiminden gelen silisyumdioksit aliminyumoksit gibi oksitler, perlit teekkl iin

LXXXIII

ekirdek rol oynarlar ve sertleme derinliini azaltlr. Dier taraftan, bu elemanlar tane bymesini engellerler ve azaltrlar. Dk miktarda empurite ieren elikler, ar snmaya kar hassastrlar. Dier taraftan, ar snmaya hassas eliklerde yksek sertletirme scakl seilirse, daha iyi tam sertletirmeye eriilir. rnein, normal sertletirme scaklnda ve suda soutulan ince taneli bir elektro elikte 10mm apta tam sertletirme salanrken, 40mm apndaki ayn elikten bir krank mili ar snmadan sonra, sodyumhidroksitli suda kusursuz olarak sertletirilebilir. Yksek scaklktan dolay olan tane kabalamas da, burada bir sorun dourmaz. Ayrca, ar snmaya hassas eliklerin scak banyo sertletirmesinde de, daha geni kesiti sertletirebilmek iin, ar snmaya gidilmelidir. Sertletirme scaklna stmada bekleme sresine oksit, nitrr ve karbrlerin yannda, bu elemanlarn bykl ve tane bykl de etki eder. Karbrler, rnein sementit lamelleri ne kadar kaba ise, bunlar zebilmek ve yapda homojen dalmlarn salamak iin, o kadar uzun sre beklemek gerekir. Tane bykl de, homojen ostenite ulamasn etki eder. Artan tane bykl ile ferrit ve sementit arasndaki difzyon miktar ve dengeleme iin yol byr ve tane snr ekirdekleri, byyen taneyle azalr. Bu nedenle, sertletirme ncesi normal tavlama uygulayarak tanelerin inceltilmesi yada yumusak tavlama ile zellikle karbrlerin dzenlemesi, homojen ostenitik yapya daha ksa zamanda ulalmasna byk katk salar.

LXXXIV

5.5. Sertletirme in Ani Soutma lemiOstenit yapya stlm eliin soutma hznn bykl iin l, ostenitin perlite dnm hzdr. Bu dnm hz, soutmann her annda eit byklkte deildir ve scaklk deeriyle alakaldr. Martensit teekklnn salanmas ve perlit teekklnn engellenmesi iin, en dk souma hz Ar1in altndaki scaklk deerine baldr. Mutlak deer, karbon miktaryla ve alam durumuyla ilgilidir. Yksek karbon miktarnda, perlit kademesinde dnm hz ykselir. Bu hz fazlal, karbonu zengin ostenittin, karbonun byk bir ksmnn difzyon yoluyla ayrlmasyla meydana gelir. Perlit kademesindeki dnm hz, den karbon miktaryla azalrken, ara kademe yaps artar. (ekil 5.15)deki, ostenitin perlite dnm hzn gsteren eri, yaklak olarak 550Cde maksimuma ulamaktadr. 723Cnin hemen altnda, perlit teekkl olduka yavatr. Hz, 723Cden itibaren artmakta, maksimumdan sonra tekrar azalmakta ve 250C civarnda da hemen hemen sfr olmaktadr. Orta ve dk karbonlu eliklerde 250C scakl, martensit dnmne rastlar. 723Cnin hemen altnda ostenitten perlit teekkl iin ekirdek etkisi, yksek difzyon hzna karn pek azdr. Den scaklkla birlikte, difzyon hznn azalmasna karn, ar soutmadan dolay ekirdek etkisiyle dnm artar. Yaklak 550Cde, ekirdek etkisi olduka byktr ve difzyon hz da yeterlidir. Den scaklkla birlikte, ekirdek etkisinin artmasna karn, difzyon hznn ok azalmasyla dnm hz ok azalr ve yaklak olarak 250Cde sfr olur.

LXXXV

ekil 5.15 : Dnm hznn ve soutma hznn, scakla bamll. (Noktal izgi; alamsz eliklerde perlitin engellenebilmesi iin gerekli olan en dk souma hzn belirtmektedir)

Ostenitleme scaklna kadar stlm eliin ani soutulmasnda, perlit teekklnn engellenmesi ile martensit teekkl oluur. Cidar ve ekirdek arasnda byk mesafe bulunan eliin soutulmasnda, soutucu ortamn soutucu etkisi yannda, eliin s iletme kabiliyetinin de nemi vardr. (ekil 5.16)de, farkl souma hzlarnda soutulmu yuvarlak bir kesitin durumu grlmektedir. eliin su iersinde soutulmasnda, cidar blgesinde perlit teekklnn engellenmesi iin, 550Cdeki maksimum soutma hz aldndan, perlit olumaz. Fakat parann ekirdei iin s, parann cidarndan ekildii iin olduka yava sour. ekirdekte, perlit teekkln engellemiyecek byklkte souma hzna ulalamad iin, perlit teekkl eder. (ekil 5.16)deki a dairesi, ematik olarak su iersinde ani soutmada, soutma hznn perlit

LXXXVI

teekkl hzna eit olduu deere karlktr. Taral cidar blgesinde matensit meydana gelmitir.

ekil 5.16 : Silindirik bir elik parasnn sertletirilmesinde, sertletirme derinlii t1-Suda soutmada sertleme derinlii t2- % 10 NaOH ieren su iersinde sertletirme derinlii

(ekil 5.15) ve (ekil 5.16)de soutma hz iin verilen deerler, soutma ortam olarak kullanlabilen su ve yan konsantrasyonuna ve scaklna, ayrca malzemenin formuna ve byklne bal olduu iin, kesin saysal deerler verilmemitir. (ekil 5.17)da, soutma ortam olarak kullanlan hava, su ve yada scakla bal olarak yaklak souma hzlar verilmitir. Tam sertlemenin anlam olarak, parann ekirdeine kadar bir sertlik deerine ulamas anlalr. Yani sertleme derinlii, parann ekirdeine kadar devam etmelidir. Tam sertlemeye ulalamadnda, gei blgesi (ekil 5.16a)da grnd gibi kesin deildir, aksine perlitin ksmen engellenmesiyle, martensit ve ksmen de perliten oluur. Bu blgedeki perlit ok ince lamellidir, normal k mikroskobunda

LXXXVII

byk bytlmelerde bile ferrit-sementit yaps ayrt edilemez, yalnzca dalama sonras siyah bir grnt bulunur.

ekil 5.17 : Deiik soutma ortamlarnda scakla bal olarak soutma hzlar

Belirli bir ubuk iersindeki ani souma derecesi, onun yzeyinin soutma banyosu scaklna indirilmesinin hzna baldr. Isl geirgenlie bal snrlardan ve snn yalnzca parann yzeyinden dar ekilmesinden dolay, ubuun ekirdei ile yzeyi arasnda deiik noktalarda, (ekil 5.18)de grlen souma seyirleri grlr. Yzeydeki souma gc ne kadar yksek olursa, d o derecede daha dik olur. Sertletirme iin yaygn kullanlan ortamlardan en hzl souma ortam su, orta hzl soutma ortam ya ve en yava souma ortam hava ve scak banyodur (ekil 5.16).

LXXXVIII

ekil 5.18 : Suda soutulan 25,4 mm apndaki ubukta, deiik noktalarn soutulmas iin gerekli olan zamanlar

eliin sertletirmek amacyla ani soutulmasnda yzey ve ekirdek arasnda T scaklk fark meydana gelir. Scaklk fark byk sl gerilmelerin meydana gelmesine sebep olur. Soutmann balangcnda, yzey hzla souduu iin, cidar bzlmek isteyecek, fakat henz scak ve genilemi olan ekirdek buna mani olmaya alacaktr. Cidar bir klf gibi ekirdee bask yapar ve bylece elastiklik snrn aabilen gerilmeler oluur. Bu anda, cidarda olan gerilmeler ekme, ekirdekte olan gerilmeler ise basma tarzndadr. Soutmann devamnda ekirdek de souyunca bzlmeye alr, fakat daha nce soumu ve ekirdee bal bulunan cidar buna mani olur. Bu durumda, ekirdekteki basma gerilmeleri ile cidardaki ekme gerilmeleri yn deitirir. eliin elastik snr yeterli byklkte ise, gerilmeler fazla bir form ve boyut deimesi meydana getirmez. Ancak, oluan gerilmeler elastiklik snrnn zerinde

LXXXIX

olursa, byk lde form ve boyut deimesi meydana gelir. Daha byk gerilmelerde mikro atlaklar, atlama ve krlmalar olabilir.

5.5.1.Suda sertletirme(ekil 5.15)de suyun soutma hz metalin soutmas esnasndaki scakla bal olarak verilmiti. Ordinatta verilen scaklk deeri, eliin soutulmasndaki scaklk deeridir. Suyun soutma etkisine, suyun balang scakl ve durumu nemli rol oynadndan, (ekil 5.15)de verilen eriden byk farkllklar olabilir. Suda zlm gaz ve tuzlar suyun konsantrasyonuna byk etki yaparlar. Farkl k