faz dİyagramlari - avesİs

İçerik

Prof. Dr. Sultan ÖZTÜRKKTÜ, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZ DİYAGRAMLARI DERS NOTLARI

2

Çeliklerde Soğuma Sırasında Oluşan İçyapılar

Prof. Dr. Sultan ÖZTÜRK

3

• Yukarıdaki şekilden görüldüğü gibi, % 0.3 karbon içeren ötektoid altı çelik Anoktasında % 0.3 C oranına sahip östenit (γ) tanelerinden oluşur.

• B noktasında karbon atomları yayınarak uzaklaşmaya başlar ve demir atomlarınınYMK yapıdan HMK yapıya geçmeleri sonucunda, çoğunlukla östenit tanelerininsınırlarında karbon oranı düşük olan ferrit (α) taneleri oluşmaya başlar.

• C noktasında ferrit taneleri çoğalır ve yapıdaki ostenit fazının karbon oranı artarak% 0.8 değerine ulaşır.

• D noktasında, ostenit taneleri tamamen perlite dönüşmüş durumda bulunur.



4

• E noktasına kadar soğutulan çelikte önemli bir faz dönüşümü meydanagelmediğinden, iç yapı D noktasındaki yapının aynısı olur.

• % 0.8 C içeren çeliğin F noktasındaki yapısı, % 0.8 C içeren ostenittanelerinden oluşur.

• Bu yapı da, G noktasında perlitik yapıya dönüşür. Bu dönüşümde, karbonatomları tane sınırlarından başlayıp, içeri doğru büyüyen sementit lamellerinioluşturacak şekilde bir araya gelir.

• Lamellerin aralarında karbonca fakir ferrit bölgeleri kalır.

• H noktasındaki yapı G noktasındaki yapının aynısı olur.



5

• % 1.20 C içeren çelik İ noktasında östenit tanelerinden oluşur.

• J noktasında karbon atomlarının tane sınırlarına yayınması ile bu noktalardasementit çökelmeye başlar.

• K noktasında, soğuma sırasında sürekli artan sementit bütün tane sınırlarını kaplarve ayrıca östenit içinde çözünen karbon oranı da sürekli azalarak bu noktada %0,8 değerine düşer.

• L noktasında ise, arta kalan ostenit fazı tamamen perlitik yapıya dönüşmüşdurumdadır.

• M noktasındaki yapı, L noktasındaki yapının aynısı olur. Bu yapıda bulunanötektoid dışı sementitin oranı perlitin oranından çok düşüktür, ancak bu fazınsürekli bir ağ oluşturması çeliği sert ve gevrek yapmaktadır.



6

• % 0.5 C içeren alaşımsız çeliğin, oda sıcaklığında iç yapısında bulunan fazların oranlarının bulunması

• Kaldıraç kuralına göre;• Ferrit oranı= % 0.3 / 0.8 * 100 = % 37.5• Perlit oranı= % 0.5 / 0.8 * 100 =% 62.5

Çeliğin Faz Analizleri


7

• % 1.2 C içeren çeliğin oda sıcaklığında, iç yapısında bulunan fazların oranlarının belirlenmesi

• Perlit oranı = % 5.5 / 5.9 * 100 = % 93.2• Sementit oranı = % 0.4/ 5.9* 100 = % 6.8



8

• % 0.4 C, % 0.8 C ve % 1.2 C içeren çelikler ile % 3.0 C ve % 4.3 C içeren Fe‐C alaşımlarının soğuma eğrileri



9

• %0.16 C içeren çeliğin yapısında bulunan ferrit, perlit, sementitve toplam ferrit miktarları ile perlit içinde bulunan ferrit(ötektoit dönüşüm)miktarını bulunuz.



10

• %1.34 C içeren çeliğin, oda sıcaklığında mikro yapısındaki perlit,sementit, ferrit ve toplam sementit ile Ö.Ö. oluşan sementit(1.sem., pro‐ötektoit sem.) fazlarının oranlarını bulunuz.



11

Kimyasal Bileşimlerine Göre:a) Alaşımsız çelikler b) Alaşımlı çeliklerKalitelerine Göre:a) Temel çelikler b) Kalite çelikler c) Soy çeliklerMamul Şekillerine Göre:a) Yassı çelikler b) Uzun çelikler c) Kısa çeliklerKullanım Yerlerine Göre:a) Yapı çelikleri b) Takım çelikleri c) Yay çelikleri d) Hız çelikleri e)Paslanmaz çeliklerÜretim yöntemlerine Göre.a) Bessemer ve Thomas çeliği b) Siemens‐Martin çeliği c) Elektrik ark veelektrik endüksiyon çeliği d) Pota çeliği e) Oksijenli konverter çeliği f)Vakum çeliği g) Puddel ve Kaldo çeliğiDokusal Durum ve Metalografik Yapılarına GöreFiziksel ve Kimyasal Özelliklerine GöreSertleştirme Ortamlarına Göre

Çeliklerin Sınıflandırılması


12

Çeliklerin Sınıflandırılması (Kimyasal Bileşimlerine Göre)


13

Sade (Yalın) Karbon’lu Çelikler (<0,25):Yapılarında çelik üretim yöntemlerinden meydana gelen çok azmiktardaMn, Si, P, S gibi elementler içeren Fe‐C alaşımlarıdır.Mekanik özellikleri C miktarına ve üretim sırasında gösterilenöneme göre değişir ve sınırlıdır.Sade C ’lu çelikler ucuzdurlar ve kolay şekillendirilebilirler.Sertleşebilme kabiliyetleri, karbon oranının düşük olmasındandolayı kötüdür. Sertleştirme işleminden sonra parçalarda çatlama,çarpılma ve iç gerilmelere rastlanır. Şayet parça kalın ise istenilendüzeyde sertleşme sağlanamaz.Korozif ortamlara dayanıksızdırlar (kimyasal dirençleri düşüktür.)Az karbonlu çelikler karbon oranının düşük olmasından dolayısertleştirilemezler, ancak uygun yöntemlerle yüzeylerisertleştirilebilir.



14

Orta C’lu Çelikler (0,25<C<0,6)Isıl işlemlerin neredeyse tamamı uygulanabilir.Mukavemetleri karbon oranlarının yüksek olmasından dolayıyalın karbonlu çeliklere göre daha iyidir.Mukavemet değerlerinin yüksek olmasına karşın tokluk değerleriyalın karbonlu çeliklerle ile neredeyse aynıdır.

Yüksek C’lu Çelikler (>0,6)Normal soğutma koşullarında yapılarında oluşan perlitnedeniyle yalın karbonlu çeliklere göre daha serttirler.Süneklilikleri oldukça düşüktür.Kesilme ve işlenme kabiliyetleri kötüdür,Talaş kaldırma işlemine ancak yumuşatma (küreselleştirme) tavısonrasında yatkınlık kazanırlar.



15

Alaşımlı Çelikler

Sade C’lu çeliklerin kullanım alanları sınırlıdır. Bunların kalınlık boyunca sertleşme,ve korozyona dayanımları iyi değildir. Bu özelliklere ulaşabilmek için çeliklerealaşım elemanı katılması gerekir. Çeliğe bazı alaşım elemanlarının katılması ileçeliğe çeşitli özellikler kazandırılır. Örneğin: çelikte sertleşme esnasında çatlamave çarpılma azalır, kalınlık boyunca sertleşme sağlanır, korozyona dayanım artar,mukavemet özellikleri gelişir. Çeliklerde ez çok kullanılan alaşım elemanlarışunlardır.

Cr, Mn, Ni, W, V, Co, Cu, Al, Mg, Pb, Bi, Be, Sn, B, Si, Ti, Ta, ZrÇelikleri alaşım elemanı miktarına göre gruplara ayırmakta mümkündür. Eğerçelik yapısında %5’ten daha az alaşım elemanı var ise; AZ ALAŞIMLI (HAFİFALAŞIMLI) ÇELİKLER denir ki bunlar yüksek dayanım gösteren yapı ve imalatçelikleridir.

Eğer çelik yapısında %5’ten daha fazla alaşım elemanı var ise; YÜKSEKALAŞIMLI ÇELİKLER denir ki bunlar paslanmaz çelikler, özel amaçlı takım çeliklerive manyetik çeliklerdir.



16

TEMEL ÇELİKLER:İstenen kaliteye ulaşmak için üretiminde özel önlem alınmasıgerekmeyen alaşımsız çeliklerdir.• Bunlar gerilme giderme ve normalleştirme tavı gibi basit ısılişlemler dışındaki ısıl işlemlere uygun değillerdir.

• Bu çeliklerin derin çekme, çekme, soğuk profil haddesi gibi belliimalat özelliklerinin olması istenemez.

• Teknolojik nedenlerden dolayı katılması gerekmiş olan Si ve Mnoranları dışında alaşım elementleri içermeleri ayrıca istenemez.

• İnce saclar, teneke ve özel kromajlı ince saclar bu çeliklerdenimal edilmemelidir.

Çeliklerin Sınıflandırılması (Kalitelerine Göre)


17

SOYÇELİKLER:Isıl işlemler ‐ bilhassa ıslah işlemi ‐ için öngörülmüş olan, Isılişlemlerde her defasında aynı özellikleri elde etmek mümkündür.Su verildiğinde dar toleranslar arasında sertlik değerleri öncedenbelirlenebilir.İç yapılarında metalik olmayan kalıntıların en aza indirildiği temizçeliklerdir.Alaşım durumlarına göre hem yüzeyde ve hem de derinliğinesertleşme yetenekleri çok iyidir.Bu çeliklerin hemen hepsinin P ve S oranları % 0,035'in altındadır.Geçiş (gevrek‐sünek) sıcaklıkları düşüktür.Çok sakin (FF) dökülmüşlerdir.Hem alaşımsız soy çelikler (UES) ve hem de alaşımlı soy çelikler(LES) vardır



18

KALİTE ÇELİKLERİ:• Bu çeliklerin iç yapılarında belli ölçüleri aşmayacak kadar metalikolmayan kalıntılar (cüruf, mangan sülfür vb.) bulunabilir.

• Her defasında iyi kaliteli bir ısıl işlem uygunluğu yoktur.• Gevrek kırılma, tane büyüklüğü, soğuk şekillenme kabiliyeti gibiözellikler bakımından temel çeliklere göre daha üstündürler.

• Müsaade edilen P ve S oranları daha düşüktür (genelde ≤??? %0,045 P,S).

• "Temel çelikler" ve "soy çelikler" dışında kalan bütün çelikler bugruptandır.

• Kalite çelikler hem alaşımsız ve hem de alaşımlı türdenolabilirler; alaşımsız kalite çelikler (UQS) ve alaşımlı kaliteçelikler(LQS)



19

Yassı Çelikler: Yassı çelik, genişliği kalınlığına oranla çok büyük olan, dikdörtgenkesitli çelik yarı mamullerine denir.Teknik ölçülerde yüzeyleri genelde düzdür. Desenli olaraküretilmiş olanları da vardır.Levha (kalınlığı >3,0 mm), Geniş lama (genişliği >150 ≤1250 mm olan lama), Band (rulo olarak sarılmış), Sac (plakalar halinde boya kesilmiş), Şerit (hadde genişliği<600 mm)İnce saç (kalınlığız < 0,5 mm)

Çeliklerin Sınıflandırılması (Üretim Şekline Göre)


20

Uzun ÇeliklerUzunluğu boyunca kesiti aynı kalan ve kesiti yassı mamuldenfarklı olan çelik yarı mamulleridirler.Çubuk, tel, filmaşin, köşebent, lama, boru gibi çeşitli dolu ve boşprofil kesitlidirler.Yüzeyleri genelde düzdür.İstisna olarak, nervürlü beton çeliği gibi uzun çelikler de vardır.Diğer Şekillerdeki ÇeliklerBunların kısa çelikler olarak da tanımlanması mümkündür.Serbest ve kalıpta dövme işlemleri için kısa ve dolu parçalar,dökme çelikler, toz metalürjisi yöntemi için üretilmiş çelik tozlarve sinterlenmiş çelik parçalar bu grubu teşkil eder.

Çeliklerin Sınıflandırılması (Üretim Şekline Göre)


21

YAPI ÇELİKLERİMakine elemanlarının, aparatların, her tür sanayi aksamının, tüminşaat sektörüne ait çelik tasarımların yapımında kullanılan çeliklerdir.Karbon oranları genelde alaşımsız olanlarda ≤??? % 0,6 C ve alaşımlıolanlarda ise ≤??? % 0,5 C alınır.Kullanım yerlerine göre pek çok alt grupları vardır. Rulman çeliklerini veyay çeliklerini de yapı çeliği grubuna dahil etmek mümkündür.

YAY ÇELİKLERİÇeşitli kesitlerde olabilen yayların imalatında kullanılan çeliklerdir.Bu çeliklerin karbon oranları yapı çeliklerine göre daha yüksektir vetakım çeliklerinin karbon oranlarına göre de alt sıralardadır.“Akma sınırı/Çekme dayanımı” oranının yüksek ve elastisitemodülünün kararlı olması gereken, su alabilen çeliklerdir.

Çeliklerin Sınıflandırılması (Kullanım Alanlarına Göre)


22

TAKIM ÇELİKLERİ Çelikler de dahil tüm malzemeleri işlemede kullanılan aletlerin, yani takımların imalatında kullanılan çeliklerdir. Alaşımlı ve alaşımsız olabilirler. Hız çelikleri de bu gruptadır. Belirgin özellikleri yeterli sayılacak tokluğu yanında yüksek sertlik değerine sahip olmalarıdır.



23

HIZ ÇELİKLERİYüksek kesme hızlarında çalışan takımların yapımında kullanılırlar. Bu çeliklerletakımlar yapıldığında hızlı kesme işlemi yapılabilir. Bu çeliklerle 50 m/dak. Hızlıkesme işlemleri yapılabilir. Kesici uç tavlama sıcaklığına kadar ısınsa bilekesmeye devam eder.

600°C’nin üzerinde menevişleme gözlenir.Hız çeliklerinin bileşimleri genellikle %0,6‐0,8 C, %3‐5 Cr, %14‐20 W’danibarettir. Bunların dışında yapılarında V, Mo, Co elementleri de bulunabilir.

V, çeliklerin kesme özelliklerini iyileştirmek, havada sertleşme özelliğiniartırmak için katılır.

Mo çeliği kırılgan yapmaktadır. Ancak, Bu element (Mo) yüksek sertliğe sahipmalzemelerin işlenmesinde kullanılan takımların imalatında alaşım elementiolarak kullanılır.

Co daha yüksek ısıtma derecesi sağlar.Hız çeliklerine ısıl işlem 1150‐1350 °C gibi oldukça yüksek sıcaklıklarda yapılır.Parçalar önce özenle 850 °C’ye ısıtılır, tane büyümesi ve oksitlenmeengellenerek tavlama sıcaklığına ulaştırılırlar, sonra soğutma ve sertleştirmeişlemleri yapılır. Soğutma havda ve yağda yapılır. Uzun süre yükseksıcaklıklarda ısıtılmış hız çeliklerinin dış yüzeylerindeki yapı bozulur. Bu tabakasertleşmez ve yumuşak kalır. Kullanılmadan önce Bu kısımlar tavlanarak sertkısımlar ortaya çıkartılır.



24

PALANMAZ ÇELİKLERBunlar çevresel etkilere dayanıklı çeliklerdir.

Bu özellikleri bileşimlerinde bulunan Cr’dan ileri gelir.

Paslanmanın dışında başka özelliklerinde istendiği durumlarda Cr’la birlikte başkaelementlerde katılmaktadır.

Sertleşebilen paslanmaz çeliklerin bileşiminde %12‐14 Cr bulunur.

Manyetik yapıya ulaşabilmek için bünyede bir miktar C’unda bulunması gerekir.

Cr alaşımlı çeliklerin korozyona dayanıklılığı Cr’un çelik yüzeyinde ince bir Cr‐O(Kromoksit) oluşturmasından kaynaklanır. Bu tabaka Fe’i dış etkilerden korur



Stainless Steel

FerriticFe + Cr

%C = 0.03 – 0.08%Cr = 16.0 – 19.0

AusteniticFe + Cr + Ni

%C = 0.03 – 0.10%Cr = 16.0 – 20.0%Ni = 8.00 – 13.0

MartensiticFe + Cr

%C = 0.06 – 1.20%Cr = 11.5 – 19.0

25

Östenitik Paslanmaz Çelikler300 serisi veya östenitik paslanmaz çelikler dünya toplam paslanmaz çeliküretiminin yaklaşık %60 ‘ini oluştururlar.

Maksimum %0,15 karbon, minimum %16 krom ve östenitik yapıyı çok düşüksıcaklıklardan ergime sıcaklığına kadar kararlı kılmak amacıyla yeterlimiktarda nikel ve/veya mangan içerirler.

En çok bilinen türü 18/10 (304 kalite) paslanmaz çelik olarak tanınan ve %18krom ve %8 nikel içeren çeliktir. AL‐6XN ve 254SMO gibi “süperöstenitik”paslanmaz çelik olarak bilinen çelikler içerdikleri yüksek molibden (>%6) venitrojen ilaveleriyle ve yüksek nikelin gösterdiği yüksek stres korozyon direncisayesinde çok etkin bir klorit çekirdeklenme ve çatlama korozyonu direncigösterirler.

“Süperöstenitik” ‘lerin yüksek alaşım içerikleri maliyetlerinin de çokyükselmesine neden olur. En yaygın olarak bilinen östenitik kaliteler 304 ve316 ‘dır.

Östenitik paslanmaz çelikler manyetik değildirler ve ısıl işleme tabiitutulamazlar, süneklik özellikleri yüksektir, haddelemeyle sertleştirilebilirlerve mükemmel bir korozyon dayanımına, işlenebilirlik özelliğine vekaynaklanabilirlik özelliğine sahiptirler.

Yapıları YMK ‘dır



26

Ferritik Paslanmaz ÇeliklerFerritik paslanmaz çelikler genelde nikel içermeyip yüksek krom içeren(%10,5 ile %30 arasında), molibden, titanyum vanadyum gibi karbüryapıcı ve ferritik yapıyı istikrarlı kılan alaşım elementleri içeren birpaslanmaz çelik gurubudur.Genelde içerdikleri yüksek krom oranı, ferritiklere çok yüksek birkorozyon direnci sağlar.Daha çok yakın akrabaları olan karbon çeliklerin özelliklerine yakınmekanik ve fiziksel özelliklere sahip olan ferritik paslanmaz çelikler,östenitiklerin tersine manyetiktirler, düşük karbon içerikleri nedeniyleısıl işleme tabii tutulamazlar ve kolayca haddelenebilirler.Bu tür çeliklere tek uygulanabilen ısıl işlem tavlama işlemidir. Sonzamanlarda alaşım elementlerinde, özellikle nikelde, yaşanan aşırıfiyat yükselişi ve değişkenliği, ferritiklerin geliştirilmesine hızkazandırmış olup, düşük maliyetle östenitikler kadar korozyonadayanımlı yeni, geniş bir kullanım alanına sahip ve maliyeti çok dahadüşük ferritik kaliteler de geliştirilmiştir.

• En yaygın olarak bilinen ferritik kaliteler 430 ve 442 ‘dir. Ferritiklerinyapıları HMK ‘dır.



27

Martenzitik Paslanmaz Çelik Martensitik paslanmaz çelikler, ferritik çeliklere benzeyen yapılarıyla,düşük alaşım – yüksek mukavemetli çeliklere veya karbon çeliklerinebenzerler. Fakat içerdiği fazladan karbon ilavesi nedeniyle, karbon çelikleri gibi ısılişlemle sertleştirilip, mukavemeti artırılabilir.

Temel alaşım elementleri: %12 ile %15 arası krom, %0,2 ile %1,0 arası molibden ve%0,1 ile %1,2 arasında karbon ‘dur. Birkaç martensitik kalite haricinde içeriğindenikel bulunmaz.

Martensitik paslanmaz çelikler manyetiktirler.Artan karbon oranına bağlı olarak, sertleştirilebilirlikleri ve mukavemetleri artarken,toklukları ve süneklikleri azalır. Yüksek karbon oranına ve diğer alaşım elementlerinebağlı olarak, 60 HRC ‘ye kadar ısıl işlemle sertleştirilebilirler.

Menevişleme veya temperleme olarak adlandırılan ısıl işlem sonrası stres gidermeişleminden sonra, en uygun korozyon dayanımına ulaşılır.

Ferritik ve östenitik kalitelerle karşılaştırıldığında korozyona dayanım özelliğimartensitik kalitelerin biraz düşüktür.

İşlenebilirlik ve şekillenebilirlik özellikleri yüksektir. İçerdikleri alaşım elementlerine ve oranlarına bağlı olarak yapılarında az miktardakalan‐östenit yapı olabilir. Martensitik çelikler özellikle mukavemetin ve mekanikaşınmaya karşı direncin, korozyona karşı dirençle birlikte istenildiği alanlarda çokbaşarıyla uygulanabilir. Takım çeliği olarak da kullanılır. Uygulama alanı çok geniştir.Yapıları HMT ‘dir



28

Dubleks Paslanmaz ÇeliklerMikroyapılarında genelde eşit oranlarda ferrit ve östenit içeren buçeliklerin korozyona karşı performansı içerdikleri alaşımlara görefarklılık göstermektedir.Dubleks paslanmaz çelikler östenitik paslanmaz çeliklere göre dahayüksek bir mukavemete sahip olmakla birlikte, bölgesel korozyonlarakarşı özellikle çekirdeklenme, çatlak ve stres korozyonuna karşıöstenitiklerden daha iyi bir dayanıma sahiptirler.Dubleks kaliteler de %19 ‐ %28 arasında olan yüksek orandaki krom,%5 ‘e kadar bulunan molibden ve östenitiklere göre daha düşükoranlarda olan nikel içerikleri sayesinde östenitiklere göre dahamukavemetlidirler.Dubleks paslanmaz çeliklerin en önemli kısıtlayıcı özelliği yükseksıcaklıklarda ve çok düşük sıcaklıklarda kırılganlaşmalarıdır. Özellikle300 °C ‘nin üzerinde ve ‐50 °C ‘nin altında kısa bir süre dahi çalışılırsa,dubleks çelikler kırılganlaşır ve tekrar tavlama ihtiyacı doğar.En yaygın olarak bilinen dubleks paslanmaz çelik kalitesi 2205kalitedir. Yapıları ferritik kısımları için HMK, östenitik kısımları içinYMK‘dir.



29

• Bessemer ve Thomas çeliği. • Siemens‐Martin çeliği. • Elektrik ark ve elektrik endüksiyon çeliği. • Pota çeliği. • Oksijenli konverter çeliği. • Vakum çeliği. • Puddel ve Kaldo çeliği

Çeliklerin Sınıflandırılması (Üretim Yöntemlerine Göre)


30

Dokusal durum ve metalografik yapılarına göre Burada ana kütleyi oluşturan yapı ne ise çeliğe adını bu yapı verir. Bu gruptaki çelikler: Ferritik çelikler Perlitik çelikler Ferritik‐Perlitk çeliklerOstenitik çeliklerMartenzitik çeliklerBeynitik çelikler Ledeburitik çeliklerFiziksel ve Kimyasal Özelliklerine Göre: Buradaki sınıflandırmada genel olarak çeliklerin mukavemet özelikleri ön plana çıkarılarak bir sınıflandırma Manyetik çelikler Isıya dayanıklı çeliklerKorozyona dayanıklı çelikler Paslanmaz çelikler v.b.

Çeliklerin Sınıflandırılması


31

Gelişmiş ve gelişmekte olan her ülke kendi bünyelerine uygun olarakçelik normları geliştirmişlerdir. Dolayısıyla normlar ülkeden ülkeyedeğişmektedir. Ayrıca bir ülkenin bünyesinde birden fazla normdaolabilir. Ülkemizin uluslar arası normu TSE (Türk StandartlarıEnstitüsü) normudur. Ayrıca ülkemizde MKE(Makine KimyaEndüstrisi) , Etinorm (Etibank Normu) gibi normlarda mevcuttur.

Çelik Standartlarının Okunması


32



33

• 20Mn5 →% 0,2 C (20/100) , % 1,25 Mn (5/4) içeren alaşımlı çelik

• 25SiMn7 → % 0,25 C (25/100) , % 0,75 Si (7/4), az miktarda Mn içeren alaşımlı kalite çelik

• 15Cr3 → % 0,15 C, % 0,75 Cr (3/4) içeren az alaşımlı asal çelik.



34

• YÜKSEK ALAŞIMLI ÇELİKLERDE X HARFİ ÖNCE YAZILIR• X8 CrNi 18 8 Yüksek alaşımlı çelik → % 0,08 C (8/100), % 18 Cr % 8 Ni

• X10 CrNiTi 18 9 2 Yüksek alaşımlı çelik → % 0,1 C (1/100), % 18 Cr, % 9 Ni, % 2 Ti

• St 37 → Minimum çekme mukavemeti 37 kp/mm2 olan yapı çeliği • St 42.2 → Minimum çekme mukavemeti 42 kp/mm2 olan 2. kalite yapı çeliği



35



36



37

Ağırlıkça %4,3 karbon içerenbir demir alaşımmı dökmedemir olarak adalndırılır.Çünkü sıvı fazın östenit vebirincil sementit (ötektoidöncesi sementit) fzlarındönüşümü bukompozisyonda olur.Alaşımın kompozisyonu%4,3’den az, 2.14’denyüksek ise nuna ötektik altıdökme demir, %4,3’den fazlaise buna da ötektik üstüdökme demir adı verilir.

Dökme Demirler


38

Yandaki diyagramda %3 C içeren Fe‐Fe3Calaşım sisteminde mikroyapı oluşumugösteriliştir. Sıvı haldeki ötektik dökmedemirin yavaş soğuması esnasındasıcaklığın liküdüs sıcaklığının altınadüşmesi ile birlikte östenit taneleri sıvıfaz içerisinde kristallenmeyebaşlamaktadır. Sıcaklığın düşmesi ilebirlikte sıvı fazdan ayrışan östenit miktarıartar. Ötektik döüşüm sıcaklığı olan 1147derecenin hemen üzerindeki noktadabileşim hesaplandığında sıvı fazın%57’sinin γ fazına dönüştüğügörülmektedir.Sıcaklığın ötektik dönüşüm sıcaklığınınaltına düşmesi ile birlikte Ledaburit adıverielen ve östenit ve sementitfazlarından oluşan bir yapı oluşur.723 dereceye kadar bu yapı aynı kalır veher hangi bir faz dönüşümügerçekleşmez. Yapıda bulunan ilk östenitkristalleri perlite ve ledaburit isedönüşmüş ledaburite yani perlit vesementit fazına dönüşür.

Ötektik Altı Dökme Demirler


A

B

C

Sıvı γ

Fe3CLedaburit

PerlitFe3C

Perlit

γ

39

Yandaki diyagramda %4,3 karbon içerendökme demire ait mikroyapı oluşumugörülmektedir. Sıvı haldeki dökme demirdenge koşulları altında çok yavaşsoğutulursa ötektik dönüşüm sıcaklığıolan 1147 derecede ötektik reaksiyonsonucu ledaburit adı verilen ve östenit veFe3C fazlarından oluşan yapıya dönüşür.Sıcaklığın ötektoid dönüşüm sıcaklığınınaltına düşmesi ile birlikte ledaburit,dönüşmüş ledaburite dönüşür. Ledaburitsıvı alaşım içerisinden kristallendiğindeküçük östenit ve küçük sementit (birincil)tanelerinden oluşmaktadır. Bu hali ileötektoid sıcaklığına kadar aynı yapısınıkorur. Sadece ince östenit tanelerininetrafında Ötektoid sıcaklığın altındaikincil sementit ayrışır. Bu durumundayapı içerisindeki östenit taneleri de perlityapısına dönüşmektedir. Odasıcaklığındaki son mikroyapıda ise,birincil sementit, perlit ve ikincil sementitbulunur.

Ötektik Dökme Demirler


B

C

A

Sıvı

Perlit

Fe3Cγ Fe3C

Ledaburit Dönüşmüş ledaburit

Perlit

40

• %5,2 oranında karbon içeren ötektoid üstü biralaşım yaklaşık 1225 derece sıcaklığındaki liküdüssıcaklığında sıvı haldeki alaşım içerisinden ilkolarak birincil sementit kristalleri ayrışmayabaşlar. Solidüs sıcaklığı ile ötektik sıcaklığı aynıolduğu için 1147 derecenin hemen üzerindebulunan sıvı metal bu sıcaklığın altında sementitve östenitten oluşan ledaburite dönüşecektir. İlkolarak sıvı metal içinden kristallenen birincilsementit oda sıcaklığına kadar herhangi birdeğişime uğramadan kalır. Değişimleringerçekleştiği yapı ledaburit yapısıdır.

• %5,2 C içeren alaşıma A noktasında kaldıraçkuralı uygulanırsa bu noktadaki birincil sementitmiktarı %38 olarak bulunacaktır.

• 1147 derece sıcaklıkta %38 oranında birincisementit oluşarak oda sıcaklığına kadardeğişmeden kalır. %62 oranında sıvı fazise ötektiksıcaklıkta ledaburit yapısına dönüşecektir. 723derecenin hemen üzerindeki B noktası üzerindekaldıraç kuralı uygulanırsa ötektoid dönüşümöncesi yapı içerisnde bulunan fazların oranları%25 östenit ve %75 sementit (toplam) olarakbulunur. Bu toplam sementit içerisindeki birincilsementit miktarı çıkartılırsa ledaburit yapıiçerisndeki sementit miktarı %37 olarak bulunur.

• %25 oranında bulunan östenit fazı östektoiddönüşüm sonucunda perlit fazına dönüşerekdönüşmüş ledaburit yapısını oluşturacaktır.

Ötektik Üstü Dökme Demirler


A

B

C

Sıvı

Fe3C

γ

Fe3CPerlit

41

Dökme Demirlerin Sınıflandırlması


Dökme demirleri kompozisyonlarına göre sınıflandırabilir. Dökme demirinkarbon eşdeğerine (%C + (%Si + %P)/3) bakılarak yapılanbu sınıflandırmaya göre;• Ötektik altı dökme demir: Dökme demirin karbon eşdeğeri ötektikkompozisyonun (%4.3) altındaysa, bu dökme demirleri ötektik altı yada hipoötektik dökme demir olarak adlandırılır.

• Ötektik üstü dökme demir: Yukarıdaki tanımlamadan da anlaşılabileceğigibi, dökme demirin karbon eşdeğeri ötektik kompozisyonun (%4.3)üzerindeyse, bu dökme demirleri ötektik üstü ya da hiperötektik olarakisimlendirilir.

• Ötektik dökme demir: Dökme demir eğer tam olarak ötektikkompozisyona sahipse, yani karbon eşdeğeri %4.3’e eşitse, bu türdökme demirleri ötektik olarak adlandırıyoruz.

• Alaşımlı dökme demirler: Yukarıda bahsi geçen dökme demir türlerineek olarak, farklı alaşım elementleri kullanılarak da dökme demirlerinfarklı özelliklere sahip olması sağlanabilir. Bu tür dökme demirleri genelolarak alaşımlı dökme demirler adıyla sınıflandırıyoruz.

42

Katılaşma sonucunda karbon yapıdan ayrışmayıbaşarabilmişse (gri dökme demirlerde olduğu gibi), ortayaçıkan grafitin biçimsel özelliklerine göre ayrı birsınıflandırma daha yapabilir:• Gri (lamel grafitli) dökme demir: Eğer karbon, katmanlıbir grafit yapısı ortaya çıkartarak katılaşmışsa, bu türdökme demirleri gri ya da lamel grafitli dökme demirlerolarak adlandırıyoruz. Oksijen ve kükürtün nispetenyüksek olduğu alaşımlarda ortaya çıkan bu yapıyı,yüksek ısı iletkenliği nedeniyle fazla çekilme boşluklarıolmaksızın katılaşma olayı tamamlanır.

• Küresel grafitli dökme demir: Adından daanlaşılabileceği gibi, bu yapıda karbonun küresel şeklesahip grafit topları halinde ortaya çıktığını görüyoruz.Grafitin lamel değil de küresel bir yapı halineayrışabilmesi için, sıvı içinde bulunan oksijen vekükürtün belli bir seviyenin altına düşürülmesigerekiyor. Bu nedenle küresel grafitli dökme demirüretirken, sıvı metali oksijen ve kükürtle çok hızlıtepkimeye girebilen magnezyumla işlemden geçirdiktensonra döküm işlemi gerçekleştirilir.

Dökme Demirlerin Sınıflandırılması

43

• Vermiküler grafitli dökme demir: Eğer küresel grafitli dökme demirüretimi sırasında uygulanan magnezyum işlemi yetersiz kalır da grafittam olarak küreselleştirilemezse, ortaya vermiküler (ya da kompakt)adını verdiğimiz bu grafit yapısı ortaya çıkabiliyor. Lamel ve küreselgrafit tipleri arasında bir geçiş formu olan vermiküler grafit, biryandan küresel grafitin sağladığı yüksek mekanik özellikleri dökmedemire sağlarken, aynı zamanda yüksek ısı iletkenliği sayesindeçekilme eğiliminin azalmasına da yol açmaktadır. Küresel grafitlidökme demir üretiminde karşılaşıldığı takdirde bir hata olarakdeğerlendirilen bu yapı, yukarıda bahsedilen avantajları nedeniylebirçok dökümhane tarafından bilinçli olarak da üretiliyor.


44

Dökme demirlerin bir diğer sınıflandırma şeklide karbonundökme demir yapısında ne şekilde bulunduğuna bakılaraksınıflandırma yapılabilir:• Beyaz dökme demir: Tıpkı çaya attığımız şeker gibi,karbon da sıvı demir içinde tamamen çözünmesidurumunda beyaz dökme demir yapısı oluşur. Eğer dökmedemir katılaşırken sıvı metal içinde çözünen karbon sıvıdemirin içinden ayrışamaz da, tamamen yapıdaçözünmüş olarak kalırsa, ortaya çıkan yapıya beyazdökme demir adını verilir. Oldukça kırılgan bir yapıya sahipolan beyaz dökme demirler, kırıldıkları zaman parlak,beyaz bir renk sergiledikleri için beyaz dökme demiradıyla anılırlar.

• Gri dökme demir: Sıvı dökme demir katılaşırken, çayıniçindeki şeker gibi sıvı metalde çözünmüş durumdabulunan karbon, katılaşma sırasında ayrı bir faz olarakortaya çıkabilir. Bu tür bir yapıyı mikroskop altındaincelediğimizde, karbonun grafit formunda, gözlegörülebilen ayrı bir yapı olarak ayrışmış olduğunu görülür.Karbonun lamel, yani katmanlar halinde ortaya çıktığı buyapı kırıldığı zaman ortaya mat ve gri bir renk çıktığı için,bu tür dökme demirleri gri dökme demir olarakadlandırılır.


45

• Benekli (Alacalı) dökme demir: Beyaz dökmedemirler hızlı soğuma koşullarında, gri dökmedemirler ise nispeten daha yavaş soğumakoşullarında ortaya çıkıyor. Eğer dökülen parçanınsoğuma hızı beyazdan griye geçişin gerçekleştiğibir aralığa denk gelirse, gri ve beyaz yapılarınbirlikte ortaya çıktığını görmemiz mümkünolabiliyor. Böyle bir parçayı kırdığımız zamanbeyaz arka plan üzerinde gri adacıklar ortayaçıktığı için, bu dökme demirleri benekli (İngilizce:mottled) olarak isimlendirilir.

• Temper dökme demir: Bu dökme demir türü,aslında beyaz dökme demir olarak katılaştırılır.Yani karbon tamamıyla yapıda çözünmüş haldekalacak şekilde dökme demirin katılaşmasısağlanıyor. Ardından, katılaşmış beyaz dökmedemir ısıl işleme tabi tutularak, yapıdaçözünmüş halde bulunan karbonun yapındanayrışması sağlanır. Bu ısıl işlem sonrasında,karbonun bozuk şekle sahip küreler halinde,kümelenmiş olarak ortaya çıktığını görülür.


46


47

Aralarında farklılıklar oluşmakla birlikte beyaz dökme demir dışındaki dökme demirlerin genel özellikleri aşağıdaki gibi özetlenebilir;• Titreşim sönümleme kabiliyetleri yüksektir.• Yüksek sıcaklıklara dayanıklıdır.• Yüzeylerinde tufal oluşmaz.• Basma dayanımları çekme dayanımlarının 3 ile 5 katıdır.• Korozyon dayanımları çeliklerden daha yüksektir.• Aşınma dayanımları iyidir.• Ergime sıcaklıkları çeliklerden daha düşüktür.• Erimiş halde akışkanlıkları ve kalıp doldurma özellikleri daha iyidir.• Kimyasal bileşim aralıkları geniş olmasına rağmen bir birine yakın özellikler elde edilir.

• Talaşlı imalat yöntemiyle işlenebilme kabiliyetleri yüksektir.• Ergitme ve döküm işlemleri nispeten ucuzdur.• Çeliklere uygulanan ısıl işlemler dökme demirlerede uygulanabilir.

Dökme Demirlerin Genel Özellikleri

48

Küresel Krafitli Dökme Demirlerin Katılaşma Aşamaları

Ötektik üstü kompozisyona sahip küresel grafitli dökme demirin katılaşma

49

Ötektik altı kompozisyona sahip küresel grafitli dökme demirin katılaşma

Küresel Krafitli Dökme Demirlerin Katılaşma Aşamaları

faz dİyagramlari - avesİs

Documents