kaynak metalurjisi

8/6/2019 kaynak metalurjisi

http://slidepdf.com/reader/full/kaynak-metalurjisi 1/23

K a y n a k E d i l e b i l i r l i kK a y n a k M e t a l ü r j i s i



B Ö L Ü M : I

KAYNAK KABİLİYETİNE GİRİŞ, TARİFİ, ANLAMI, ÖNEMİ VE

KAYNAK KABİLİYETİNE TESİR EDEN FAKTÖRLER

1. Kaynak Kabiliyetine Giriş :

Kaynak edilen metaller tatbikatta, pek az istisna ile bütün kaynak usulle-rinde, kaynak yerinin erime veya metalin solidüsüne üstten yakın bir sıcak-

lığa kadar ısıtılmak mecburiyetindedirlerJ iğer taraftan metallerin yüksek

sıcaklığa kadar ısıtılması,esas metalde bir iç yapı değişikliği meydana

getirir ve çevresindeki atmosferle sıcak veya erimiş haldeki metal veya a-

laşım elemanları arasında bazı kimyasal reaksiyonların meydana gelmesine se-

bep olur.Bu işlem sirasında,esas metal ve kaynak metali(ilave metal) ile

cüruf arasında da bazı reaksiyonlar meydana gelmektedir.

Sıcaklığın kimyasal reaksiyonlar üzerine etkin tesirinin olduğu bilinen bir

gerçektir. Örneğin; yüksek sıcaklıklarda bir çok reaksiyonlar çok daha ça-

buk meydana gelir, diffüzyon işlemi gibi.O halde sıcaklık gelen iç yapı de-

ğişiklikleri üzerinde büyük bir etkiye sahiptir.Öte yandan erime kabiliyeti

de sıcaklığa bağlı bir faktördür. Elemanların metaller içersindeki erimekabiliyeti»normal olarak artan sıcaklıkla yükselir ve doymuş haldeki solüs-

yonlar soğutulduğu zaman çökelme veya gaz evolüsyonu meydana getirir ki»bu-

da metalin özelliklerine önemli derecede tesir eder•Örneğin; bir metalin

çekme mukavemetinin erime noktasında sıfıra düşmesi ve bunun neticesi ola -

rak da o metalin hiçbir çekme zorlamasına karşı koymaması gibi;artan sıcak-

lık daima o metalin mekanik özelliklerini düşürür.Kaynak işlemi sırasındaki

lokal ısınmalar dolayısıyla8ısınma ve soğuma anında gerilmeler sıcaklık fark-

larının meydana getirdiği plâstik deformasyonlar,metalde kalan gerilmelerin

doğmasına sebep olur.

Bu ana kadar söylediklerimizden şu neticeleri çıkartmak mümkündür :

a) Kaynak işlemi, metalin yapısına dolayısıyle özelliklerine belirli bir şe-kilde tesir eder.

b) Metalde kaynağın sebep olduğu değişiklikleri anlamak ve incelemek için ,

yalnız en yüksek sıcaklığı değil,aynı zamanda metalin çeşitli noktaların-

daki sıcaklık değişimini bilmek gerekir.

1.1. Bazı Deyimlerin Tanımı :

Kaynak Bölgesi; Kaynak işlemi sırasında kaynaklı bağlantının eriyenve ısının tesiri altında kalan bölgelerinin toplamıdır.(Şekil 1. a,b,c,d ve e)

Kaynak Metali : Kaynaklı birleşmenin eriyen kısmıdır. (Şekil 1. a )Bu kısım yalnız esas metal veya esas metal ile kaynak metalinin birkarışımından oluşur.

.1.



Isının tesiri altında kalan bölge (geçiş bölgesi) : Kaynak esnasında ısıdan

ötürü iç yapı ve özellik bakımından değişikliğe uğrayan ve kaynak metaline

bitişik esas metale ait bölgedir, (Şekil l.-c,d,e)

Esas Metal :Kaynak işlemi sırasında iç yapı özellik bakımından etkilenmeyen bölgedir,

(Sekil l.-f)

Eriyen bölgenin katılaşması, kendini çevreleyen esas metale ısı iletimi ile

olur ve oldukça iri sütunJLar şeklinde kristaller meydana gelir-. Özelliklekalın parçalardaki derin nüfuziyetli kaynaklarda bu iri-silindirik kristal -

lerin birleştiği yerde yani ortadaki kısımlarda, segragasyondan dolayı bir

boşluk teşekkül èder ve zayıflama olur (Şekil.2.)

2. Kaynak kabiliyetinin tarifi ve anlamı:

Tecrübeli ber kaynakçı, tamamiyle hatasız kaynak yapmanın, her tip çelik i-çin tamamen kolay olmadığını gayet iyi bilir. Bazıları içinde hiçbir güçlü-

ğün olmamasına rağmen, hatasız tatminkâr bir kaynak kalitesinin sağlanması

bakımından, özel tedbir ve tekniğe ihtiyaç vardır. İşte bu halde kaynak ka-, biliyetinden bahsedilir.

Kaynak kabiliyeti, her ne kadar kesin ve kantatif ifade edilebilen bir özel-lik değilsede

9çok karışık bir anlam taşır. Milletlerarası Kaynak Enstitüsü

f-

• nün "I.I.W." (International Institute of Welding) IX .Numaralı "Kaynak Kabili-

yeti" Komisyonu, kaynak kabiliyetini şöyle tarif eden*,

"Bir metalik malzeme, verilen bir usul ile bir maksat, için, bir dereceye ka-

dar kaynak yapılabilir diye kabul edilir. Uygun bir usul kullanarak kaynaklımetalik bağlantı elde edildiği zaman, bağlantı lokal özellikleri ve bunların

konstrüksiyona tesirleri bakımından tayin edilmiş bulunan şartları sağlamalı-

dır."

Tarif t ende_. anlaşılacağı üzere, kaynak kabiliyeti yalnız malzemeye ait bir ö-zellik değil, aynı zamanda kaynak usulüne ye konstrüksiyona da bağlıdır. Bir

metal, bir kaynak usulünde gayet iyi derecede bir kaynak kabiliyeti göster-

mesine rağmen, diğer bir usulde çok zayıf bir kaynak.Jcabiliyetine sahip ola-bilir.

Yüksek derecede kaynak kabiliyetine sahiptir.denildiği zaman9bu kaynak şart-

ları geniş bir aralıkta hiçbir özel tedbire başvurmadan tatminkâr bir kaynakkalitesinin elde edilebileceği anlamına gelir. Düşük derecedeki kaynak kabi-liyeti de, tatminkar bir netice alabilmek için özel tedbirlere ihtiyaç oldu-ğu ve kaynak şartlarının çok dar limitler arasında tutulmasının gerektiği ma-nasına gelir.

Kaynak kabiliyeti derecesini belirten Özellikler çeşitli çelik tipler içindeğişir. Örneğin; birçok tiplerde en önemli faktör, iyi mekanik özelliklerinelde edilmesidir. Fakat ostenitik tip paslanmaz çeliklerde kaynak kabiliyetiderecesi, ısının tesiri altında kalan bölgenin korrozyona karşı dayanıklılı-ğının azalmasıdır.

3. Kaynak Kabiliyetinin Önemi ve Tesir Eden Faktörler :

Alaşımsız yapı çeliklerinde (adi karbonlu çelikler) -kaynak kabiliyeti aşağı-daki halleri içersine alır :

2



a) Kaynak metalinde meydana gelen sıcak çatlaklar9gözenekler ve diğer kaynak

hatalarının teşekkülüne istidat.

b) Isının tesiri altında kalan bölgede sertleşmeye veya martenzit teşekkülü-ne istidat. Bu istidat bilhassa, dikiş altı çatlaklarının teşekkül etme

ihtimalini arttırır,

c) Gevrek kırılma tehlikesi; Sıcak çatlaklar, gözenekler ve diğer kaynak ha-talarının» kaynak metalinde meydana gelme temayülü; yalnız esas metale ta-bi olmayıp aynı zamanda

9önemli miktarda kaynak metali ile de ilgilidir«.

Örneğin» örtülü elektrodlarla yapılan ark kaynağında9kaynak metalinin bü-

yük bir kısmı, doldurulan ilave metal ve çok küçük bir kısmı da erimiş e-sas metaldir. (Şekil .l.-b bölgesi)

Kaynak kabiliyeti9şekil .3.de görüldüğü üzere malzeme, imal usulleri ve

konstrüksiyon gibi faktörlere bağlı olarak; kaynağa elverişlilik,kaynak ya-pılabilme imkânı ve kaynak emniyeti deyimlerini kapsar. Öyseyse kaynak ka-biliyeti :

a) Kaynağa elverişlilik1) Malzeme2) İmal usulleri

b) Kaynak yapılabilme imkanı1) İmal usulleri2) Konstrüksiyon

c) Kaynak emniyeti1) Malzeme2) Konstrüksiyon

aşağıdaki bağlantılarla ilgilidir.

Burada» bir malzemenin kaynak kabiliyeti için en az iki ön şartın mevcut ol-ması , anlamı ortaya çıkar :

a) Parçaların belirli bir kaynak usulü ile birleştirilmesi mümkün olmalıdır.("Kaynağa elverişlilik" deyimi)

b) Kaynak edilen malzeme» maruz kalacağı zorlamalara dayanmalıdır.("Kaynak emniyeti" deyimi)

"Kaynağa elverişlilik" ile "Kaynak emniyeti" arasında kesin bir sınır çiz-mek mümkün değildir. "Kaynak emniyeti'- daha geniş bir anlam taşır ve buşartın gerçekleştirilmesi için "Kaynağa elverişliliğin" zaten baştan mevcutolması gerekir.

"Kaynak emniyetine bugün dar anlamda "kaynağa elverişlilikle denilebilir."Kaynak emniyet i

??nde malzemenin zor? kaynak konstrüks iyonları esnasındaki

durumu anlaşılmaktadır.

Kaynakla imal edilmiş parçalara malzeme, konstrüksiyon ve imal usulü birarada tesir eder* Kaynakla imal edilen bir konstrüksiyonun durumu aşağı-daki hususlarla belirir :

a) Malzeme1) Esas Özellikler2) Kaynak esnasında özelliklerin değişimi

b) Konstrüksiyon1) Esas boyutlara göre Taşıma ve yükleme kabiliyeti2) Malzeme özelliklerinin şekil ve boyutlarla etkilenmesi

(Form ve boyutun tesiri).3.



c) İmâl usulü (Kaynak)1) Kaynağın malzeme özelliklerine tesiri2) Kaynağın gerilme durumuna tesiri

Ana malzeme belirli bir takım başlangıç özelliklerine sahiptir. Bu özellik-lerden* örneğin, taşıma kabiliyeti» konstrüksiyonun gözönüne alman bir ye-rinde şekil ve boyutlarla etkilenir. Diğer taraftan esas özelliklerin birkısmı da kaynak yapmakla değişir.

a- İç yapı değişmeleri%örneğin sertleşme gibi

b- Kaynaktan dolayı iç gerilmelerin teşekkülü

Böylece mukavemet, sertleşmeden ve şekil değiştirmeye de gerilme durumununmani olmasından dolayı yükselir. Tatbikatta

9kaynak işlemi daima bu yönde

tesir icra eder.

Bir konstrüksiyon elemanının kendisinden beklenilenleri sağlamasıfmalzeme,

konstrüksiyon, imal usulü v.ı işletme zorlamalarının tesirlerine bağlıdır.

Hatalı bir durum ortaya çıktığı takdirde9 bütün kusur malzemeye atfedilmez;diğer faktörlerinde gözönünde bulundurulması gerekir. Bu nedenle kaynak kons-trüktörü, malzeme mühendisi ve işletme mühendisi birlikte çalışmak zorundadır.

3.1.- Kaynak emniyetinin tesirleri :

Kaynak yapılmış parçalardaki gevrek kırılmaya tesir eden ana faktörlerspra-

tik tecrübelerin ve araştırmaların ışığında bir araya toplanmıştır.

A- İç gerilmeler«a) Büzülme (çarpılma) ve reaksiyon gerilmeleri.b) Çentiklerde gerilmelerin toplanması

B- Şekil değiştirme kabiliyetinin azalmasıa) İç yapı ile şekil değiştirme kabiliyetinin azalması (sertleşme ve yaş-

lanma )b) Şekil değiştirme kabiliyetinin üç eksenli gerilme haliyle azalması.

C- Darbeli zorlamalar

D- Alçak sıcaklıko

Böylece aşağıdaki esas ayırmayı vermek mümkün olur :

A- Kaynak bağlantısının malzeme özellikleri.

a- Genel Özellikler

1- Esas malzeme

2- İlave malzeme

b- Bu özelliklerin kaynak işlemi ile değişmesi

B- Kaynak bağlantısının formu ve boyutu.

a- Büyük form ve boyuttaki şekillendirmeler.

b- Küçük formdaki konstrüksiyon ve şekillendirmeler,

C- Zorlamalar.

a- Yükleme gerilmelerib- Öz gerilimler

3.2.- Kaynak emniyetinde malzeme problemi :Malzeme bakımından aşağıdaki noktalar önemlidir.

. 4 .



B Ö L Ü M t II

ÇEŞİTLİ TİP ÇELİKLERİN KAYNAK EDİLEBİLMEKABİLİYETİ

Her çelik kaynak edilebilire Kolay veya zor şartlarda kaynak işlemi gerçekleşti-rilebilenleri vardır. Kaynak kabiliyeti yönünden :

1) Malzemelerin kaynak esnasındaki davranışları önemlidir,

2) Kaynaktan mütevellit çeliğin özelliklerinin nasıl değiştiği önemlidir»

3) Çelikteki alaşım elemanlarının ve impuritelerin kaynak kusurlarına (çatlak -lar,gözenekler vs.) ne şekilde etkili olduğu önemlidir.

Çok iyi kaynak kabiliyetine sahip çelik, kaynaktan dolayı bozulmayacak özellik-leri haiz ve kırılgan kaynak metali vermeyecek kompozisyonda bir çelik demek-tir.

Çeliğin kaynak edilebilmesine hakim olan en önemli faktörleri şöyle sıralaya-biliriz.

a- Kimyasal kompozisyonb- Metallurjik yapıc- Gerilme durumud- Kaynak esnasındaki sıcaklık değişmeleri.e- Parça kalınlığı.

Elektrodun özellikleri ve şartları (kimyevi kompozis yonu9ebadı, kuruluğu) çeli-

ğin kaynak edilebilme kabiliyetine indirekt olarak etki eder. Mesela bir çelikon ısıtmaya ta bi tutulma dan kuru: bazi k örtülü bir elektrod kullanılarak kolay -lıkla kaynak edilebilir. Fakat aynı çelik organik rutil örtülü bir elektrod ileon ısıtmasız kaynak edilemeyebilir.

Yukarıda söylenen çeliğin kaynak edilebilmesine tesir eden faktörleri şöyle özet-leyebiliriz.

1. Kimyasal kompozisyon '" :

Alaşım elemanları miktarı arttıkça çeliğin sertleşme kabiliyeti artar. Bununsonucu sertleşme çatlamaları riski artar. Alaşım elemanlarının çeliğin dönüş-me-zaman-sıcaklık (D.Z.S veya T.T.T.) diyagramına etkisi şekil l.de görülmek-tedir.

Bu durumda s, çok yavaş soğuma halinde bile kaynak bölgesi sertleşec ektir.

Karbon, çeliğe katılması mutlak gerekli olan alaşım elemanıdır. Çeliğin çek-me mukavemeti

9akma mukavemeti ve sertliğini yükseltir. Bunun yanısıra ela s-

tiklik, kesme ve kaynak özelliklerini kötü yönde etkiler. Karbonun kaynak ka-biliyeti yönünden

9alaşımsız çeliklerin bileşimindeki maksimum miktarı hakkın-

daki görüşler biraz farklıdır. Mesela, İsve çfde gazı alınmış çeliklerde mak -

simum karbon,miktarı olarak 0,25% ve gazı alınmamış çeliklerde ise 0,22% * ekadar müsaade edilmektedir. Diğer taraftan ABD

1de bu sınır 0.30%'a kadar çık-

makta ve daima bir ön tavlamaya da lüzum görülmektedir.

"Şartlı kaynak edilebilir" diye söylediğimiz malzemelerde ya karbon miktarıfazladır, yada bileşiminde çeşitli alaşım elemanları vardır. Mesela hafif a-laşımlı ve yüksek mukavemetli çelikler gibi. Dolayısıyle de geçiş bölgesinde(ısının tesiri altında kalan bölg e) bir sertleşme ve çatlama meydana gelir.

. 1 .



İşte bunun, içindir-ki, bu tip malzemeyi kaynak ederken özel .tedbirlere ihtiyaçvardır ve bu tedbirler• alxmrsa ancak o malzeme kaynak edilebilir.

Hafif alaşımlı ve yüksek mukavemetli çeliklerde, karbon ve manganezden başka ..diğer elemanların da geçiş bölgesindeki sertleşme ve çatlak teşekkülü üzerinetesirleri vardır. İşte bu alaşım elemanları belirli bir nispet dahilinde,bile-şimdeki karbon miktarına eklenir ve neticede karboîıun etkisi gibi.mütalaa edi-lir. Elde edilen bu yeni değere "karbon eşdeğeri" adı verilir.

"Milletlerarası kaynak Enstitüsü karbon, eşdeğeri için aşağıdaki formülü teklifetmektedir.

C ~ C + Mn «?r Cr-Mo-Ve ş T

. _ _

Bu formülün kullanma alanı sınırlıdır. ABD.de Ce s

/ % 0948 ise malzeme kaynak

edilemez kabul edilir. Bu sınır İngiltere?de % O,M-1 ve İsveç

fte_ 0,47«dir.

2. Metallurjik yapı :

Genel olarak şekillendirme Özelliği (haddeleme, presleme, dövülme vs.) iyiolan malzeme daha iyi kaynak edilebilme kabiÜ3

retine sahiptir. Tersine ola-

rak daha sert malzemelerin kaynak kabiliyeti daha zordur.

3. Gerilme durumu (gerilme altında bulunma-durumu) :

Bu gerilmeler, çeliğin bizzat iç yapısında olan gerilmeler veya dışardan ma-ruz kaldığı gerilmeler olabilir. Kaide olarak, muhtelif gerilimler altındabulunan malzemelerin kaynak edilmesi çatlamalarla ilgili olarak çok dahaproblemlidir.

4. Kaynak esnasındaki sıcaklık -;

Malzemenin kaynak esnasındaki sıclıklığı, onun kaynak edilebilmesine etkinbir şekilde tesir eder, Bir malzeme - 200°C de her tip elektrodla kolaycakaynatılabilir. Halbuki aynı malzeme oda sıcaklığında sadece düşük hidro-jenli bazik örtülü kaynak elcktrodları. kullanılarak kaynak edilebilir,- 30 °C -da,.malzemenin kaynak edilmesi mümkün olmayabilir.

5%Parça kalınlığı ı

Parça kalınlığı, kaynak esnasında soğuma hızına tesir eder. Soğuk olarak veya hafif ön ısıtma tatbik edilerek kaynak edilen kalın bir malzeme, ince bir• malzemeden daha süratli soğuma hızı verir, Bu süratli soğum bir nevi suvermeişlemidir. Bunun sonucu, olarak, kalın malzemelerdeki ısının tesiri altındakalan bölge ve kaynak metali ince malzemelere nazaran daha serttir. Artanparça kalınlığı, normal olarak rijiditeyi arttırır ve geniş kaynak ağzı,da-

ha çok paso çekilmesini icabettirir. Bu çok sayıda pasonun çekilmesi esna-sında ortaya çıkan ısınma ve soğuma sayısına bağlı olarak çekme gerilmeleriartar. 200 mm. kalınlığında verilen bir kompozisyondaki malzemenin herhangibir -normal elektrod ile veya bir- sert dolgu elektrodu ile. ark kaynağında çı-kacak problemler, aynı kompozisyondaki 20 mm, kalınlığındaki malzemenin kay-nağındaki, problemlerden oldukça büyük farklılıklar gösterecektir.

Çelikler kaynak edilebilme kabiliyetlerine göre dört gruba ayrılabilirler.

a) Kaynak kabiliyeti çok iyi olan çelikler minimum çekme gerilmesi 37 kg/mm2

(360 N/mm2) olan alaşımsız çelikler.

Bu çelikler,, bütün kaynak usulleri ile ve bütün yumuşak çelik elektrodları(rutil, bazik

sselülozik, demirtozlu)ile herhangi bir hidrojen çatlağı riski

• 2.

"•"N i

~c u

15



Galvanizli çeliklerin kaynağında genellikle yeterli netice alınabilir.Kalın par-

çalarda çinko tabakası kaynak işleminde problem teşkil eder.Erimiş çinkonun di-füzyonla çeliğin tane sınırlarına giderek yerleşmesi çatlama riskini doğurur.

c-Vasat kaynak kabiliyeti olan çelikler 200-300°Cfın üzerinde ön ısıtmaya veya ö-

zel ısıl işleme ihtiyaç gösterir1er.Takim çeliklerinin çoğu bu gruba girer,% 13Mn.çeliklerde bu gruba girerler.Fakat pasolar arası sıcaklık mümkün olduğu ka -dar düşük tutularak kaynak edilmelidirler.

d-Kaynak kabiliyeti kötü olan çelikler(kaynak kabiliyeti olmayan çelikler)-yüksekkükürtlü otomat çelikleri,yüksek seviyede gayri safiyet elemanları ihtiva eden

alaşımlı ve alaşımsız çelikler»yüksek karbonlu takım çelikleri.Bu gruptaki ge-zliklerde,yeterli mukavemete sahip,porozitesiz.tolore edilebilecek miktarda çat-lağa sahip kaynak elde edilmesi zor olduğu için ve ısının tesiri altındaki böl-

ge kırılgan hale geldiği için bunların kaynak kabiliyetleri kötüdür denir veyakaynak edilemez diye adlandirılırlar.Yüksek kükürt ve fosfor ihtiva eden çelik-lerin kaynağında ön ısıtma bir dezavantaj teşkil edebilir.Çünkü ana malzeme ko-

layca erir ve saf olmayan,çatlağa meyal bir kaynak dikişi elde edilir.Otomat çe-liğinden yapılmış bir vidayı bir "kilit kaynağı

f!ile tespit etmek mümkündür, faka t

bu malzemede mukavemetli ve çatlaksız kaynak garanti edilebilemez.

Kaynak metalinin kaynak kabiliyeti : Çok pasolu kaynaklarda,kaynak metalinin kay-

nak metali üzerine yığılması söz konusu olduğu zaman kaynak metalinin kaynak ka-biliyeti problemi önemli hale gelir.Ekseriye kaynak metali aynı kampozisyondakihaddelenmiş malzeme gibi kaynak özelliklerine sahiptir. Kaynak metallerinin kay-nak kabiliyeti haddelenmiş veya aynı mukavemette dökme yapı çeliğinin kaynak ka-

biliyeti ile mukayese edilirse»ilkinin kaynak kabiliyeti kaide olarak daha iyi-dir. Çünkü kaynak metalinin karbon muhtevası daha düşüktür. Takım çeliklerininkaynak metalleri ekseriya uygun haddelenmiş çelikler ve dövme çelikler gibi ay-

nı karbon ve alaşım elemanları muhtevasına sahiptir.Bu sebepten kaynak kabili-, yetleri daha iyi değildir. Ana metalin kendisi çok iyi kaynak kabiliyetine sahipolsa bile çok pasolu bir sert dolgu kaynağı yapıldığında daima çalışma sıcaklığı

yükseltilmelidir. Eğer bu kurala uyulmazsa çatlaklar kolaylıkla teşekkül edebi-

lir.



B Ö L Ü M : III

PASLANMAZ ÇELİKLERİN KAYNAK KABİLİYETİ

1.- taslanmaz çeliğin tanımı, özellikleri :

Paslanmaz çelik; açık hava şartlarına, korrczif maddelerin etkisine ve yük-sek sıcaklıklara dayanıklı.,esas olarak demir,krom »nikel,karbon ihtiva edenmalzeme için kullanılan bir terindir. Paklanmaz çeliğin bünyesinde bulunantakribi % 75 oranında (kalitelere göre değişir) demir tak başına iken dışetkilere karşı dayanıklımı azdır,fakat krom veya krom nikel ile muhteliforanlarda alaşım yaptığı zaman paslanmaz» (havada okside olmıyan) bir özel-lik kazanir. Çeliğin bünyesinde bulunan krom., havanın oksijeni ile temasageldiği yüzeyde gayet ince bir tabaka halinde krom oksit tabakası meydanagetirir. Paslanmaz özellik veren bv yüzeyin koruyuculuğu» yüzeyin parlaklı-ğı ile artar.

1.1.-Paslanmaz çeliğin sınıflandırılması :

Paslanmaz çelikler, metallografik yapılarına göre ;

- Ferritic (Ferritik)- Âustenitic (Ostenitik)- Martensitic (Martensitik) çelikler olmak üzeıe üç ana grupta toplanırlar.

a) Ferritik çelikler

Bu tip çelikler esas olarak deirc'r /o 3:rcm alaşımlarıdırlar« % 12Men fazlakrom ihtiva ederler. Aynı zamanda % 0*05 ilâ 0

325 karbon da ihtiva ederler.

Bazı özelliklerini ıslan etmek üzero demir ve k:?cm yanında bünyaya küçükmiktarlardaki elemantlerin kc.tii.rG3i halinde co ferritik özellik değişmez.

Magnetik özellik taşıyan bu. £_urx> pasİGi.m-ız çelikler sartleştirilemezler.

b) Ostenitik çelikler

Bu tip çeliklerin bünyelerindes% 3 2 il,? 25 krom yanında

3önemli oranda

(% 7-38 Ni) nikel bulunduğunaan, diğer paslanmaz çeliklere nazaran bu guru-bun korozyona ve ısıya karşı r̂ ukavemeti daha yükeektir. Soğuma esnasındagaz değişimi olmadığından bunlar da semtle ştırileiîiezler. Ancak soğuk işlem-le yüksek mukavemet dereceleri <Mde edilebilir. Bazı özelliklerini ıslahiçin yapıya molibden

3titan,, niob

5bakır

Tre silis katılır. Antimagnetiktir-

ler.

Bugüns Dünya paslanmaz çelik istihsalinin büyük kısmını ostenitik çeliklerteşkil eder, Ostenit.ik çelikler, kaynak metalinin yapısı bakımından da iki

kısma ayrılır. Bunların birincisinde kaynak metali % 10 dan daha az miktar-da ferrit ihtiva eder ve genel olarak 18/8-Cr/Ni çeliği adıyla tanınır * İkin-ci guruptaki ostenitik çeliklerde kaynak metali tamamen ostenitiktir. Buguruba bilhassa bakır alaşımlı çeliklerle ısıyz nukavim çelikler girer.

c) Martensitik çelikler

3u gurup çelikler demir yanında % ilg5

?+an az almanak üzere esas olarak

krom ihtiva ederler» Bünyede karbon oranının yüksek oluşu {% 0.15-0.20)gurubun en belirli özelliğidir« Buna bağlı olarak

9diğer iki gurubun aksi-

ne, ısıl işlemle sertleştirilebilîrler, Magnetiktirler.

.1.



1.2.- Paslanmaz çeliklerin özellikleri :

Çelikte korozyona ve oksidasyona karşı mukavemeti arttıran ve ilavesi mut-

lak suretle gereken alaşım elemanı kromdur« Çeliğin içersindeki kromunkoruyucu kabiliyeti

9krom ile oksijen arasındaki ilgiden ileri gelmektedir.

Çeliğin yüzeyinde meydana gelen kromoksit tabakası yüzeyi aktif olmıyan

bir hale getirir ve tesirlere karşı korur, % 12 kromlu bir çelik oksitle-

yici asitlere karşı iyi bir dayanıklığa sahiptir,Kromun yanı sıra nikel»

molibden ve diğer alaşım elemanları katmak suretiyle redükleyici asitle-

re karşı da mukavemeti arttırmak mümkündür.

Kromun diğer bir tesiri de, çeliklerin ısı altındaki dayanıklıklarını bü- yük çapta arttırmasıdır,Bu tesir bilhassa çekme ve krip mukavemetlerinde

kendini gösterir,Aynı şekilde çeliğin yüksek sıcaklıktaki oksidasyona kar-şı dayanıklılığını da arttırır'.

Kromun,çeliğin yapısı üzerinde büyük tesiri mevcuttur ve bu yüzden ferrit yapıcı eleman diye adlandırılır«Şekil l,deki demir-krom faz diyagramından»

ostenit fazının ( .fazı) demir-krom alaşımlarında çok ufak olduğu ve 13%den fazla "krom ihtiva eden alaşımlarda ise,bu faza hiç rastlanmadığı ko-laylıkla görülebilir.Demir-krom alaşımına karbon ilavesi -fazını büyütür.0t25 % karbon ilâvesi 23% krom ihtiva eden çeliğe kadar devamını sağlar.

Şekil 1.- Demir-Krom faz diyagramı.

Paslanmaz çelikler ısıyı iletme bakımından karbonlu çeliklerden farklıdır«

Örneğin»kromlu çeliklerin ısıyı iletme kabiliyetleri karbonlu çeliklerin

takriben yarısı kadardır,(Şekil 2.) Ostenitik çeliklerde ise daha fena

olup,karbonlu çeliklerin üçte birine düşmektedir,Bu da,kaynak yapılan böl-

gede sıcaklığın daha uzun müddet kalacağını gösterir.Dolayisiyle de bazı

müşküllerin ortaya çıkmasına sebep ölür.

Krom alaşımlı paslanmaz çelikler,genellikle karbonlu çelikler ile aynı

genleşme katsayısına sahiptir.Halbuki ostenitik çeliklerde ise bu değer,karbonlu çeliklerden 50% kadar daha fazladır.(Şekil 3.)Bu husus yalnızkaynakçıyı değil

tkonstrüktörü de ilgilendiren önemli bir noktadır.

.2.



Şekil 2t- Çeşitli tip paslanmaz çelikler ile normal karbonlu yapı çelikle-

rinin 20° ilâ 100°C!de ısıyı iletme kabiliyetleri.

Şekil 3,- 20° ilâ 800°Crde çeşitli paslanmaz çelikler ile karbonlu çelik-

lerin uzama kabiliyetleri.

Alaşımsız karbonlu çelikler düşük bir elektrik iletme direncine sahiptir.

Paslanmaz çeliklerde ise bu değer H ila 7 misli daha yüksektir,(Şekil H,)Bundan ötürü paslanmaz çelik elektrodlar,normal elektrodlardan daha kolaykızarır.Bunun içinde paslanmaz çelik elektrodlar daha kısa olarak imal e-

dilir ve normal elektrodlara nazaran % 25 kadar daha az akım şiddeti ile

yüklenir.

2.- Paslanmaz çeliklerin kaynak kabiliyeti :

Yüksek miktarda krom ihtiva eden çeliklerin kaynağında iki önemli karakte-

ristik olay m vcuttur.

a) Oksijen ile krom affinitésinden dolayı,kaynak banyosunda kalın bir ok-

sit tabakası meydana gelir.Oksidasyon olayı çok çabuk meydana gelir«Vemeydana gelen oksidin erime derecesi de yüksektir.Kolaylıkla teşekkül

eden krom-oksit$kaynağın kalitesini düşürür.Bu olay yüzünden özel bir

kaynak usulü ve teknik kullanarak kaynak banyosunu ve arkı hava ile te-mastan menetmek gerekir.

.3.



Sekil *+.- Çeşitli tip paslanmaz çelikler ile normal alaşımsız karbonlu yapı çeliklerinin 20°C

fde özgül elektrik iletme dirençleri.

b) Krom, karbona karşı daha büyük affiniteye sahiptir.Bu sebepten ötürü yüksek krom alaşımlı çeliklerde»eğer karbon erimiş haldeki metal iletemasa geçerse veya ortak karbonlayıcı bir ortam mevcut ise»kaynak es-nasında büyük karbürasyon meyli ortaya çıkar.Hemen hemen bütün paslan-maz çeliklerde,karbon miktarını mümkün olduğu kadar düşük tutmak gere-kir. Bunun için karbonu kromdan ayrı tutmak gayesiyle tedbirler, almakgerekir.Örtülü elektrodlarla yapılan ark kaynağında,elektrod örtüsün-de selüloz bulunması halinde»karbon örtüden kaynak banyosuna geçebi -

lir. Oksi-asetilen kaynağında asetilen fazlalığı dş karbürasyona se -hep olduğundan arzu edilmez. Diğer taraftan kaynak ağızlarındaki,pis-lik ve yağlı maddeler de karbürasyona sebep olabileceğinden»bunlarında daha evvel dikkatlice temizlenmesi gerekir.

2.1- Kromlu ferritik çeliklerin kaynağı.

Yüksek miktarda krom ve çok az karbon ihtiva ettiklerinden»bunlarda hiç

veya çok az ostenit meydana gelir.Bundan dolayı bu çeliklerde sertliğe te-

sir edebilecek miktarda ostenit teşekkül etmez. Faz dönüşmesi yok-

tur .

Kaynak esnasında kaynakta ve ısının tesiri altında kalan bölgede marten-zit dönüşmesinden doğan birçok zorluklar ortadan kalktığı için kolay kay-nak edilir olmalarına rağmen,kaynak sırasında bazı müşküller kendini göa-

terir.Kromlu ferritik çeliklerin kaynağında en büyük engel»malzemenin1150°Cfnin üzerinde tane büyümesine olan meylidir.Kaynak yaparken ısının

tesiri altınca kalan bölgenin bir kısmı ve kaynağın kendisi 1150°Cf ye e-

rişir ve buralarda tane büyümesi teşekkülü başlar.Bu çeliklerde tane bü- yümesi hızla cereyan eder ve çok büyük taneler meydana gelir.Kromlu fer-ritik çelikler normal olarak ince taneli sünek bir yapıya sahiptir, tritaneli hale geçince,çentik darbe mukavemetleri çok düşer.Malzeme bir ke-re iri taneli duruma geçince bunu ısıl işlemlerle tekrar ince taneli ha-le getirmek imkansızdır.Zira, ısıtma ve soğuma arasında hiçbir faz dönüşrmesi meydana gelmemektedir,

Bu tip çeliklerin kaynağında öyle bir usul kullanılmalı ki, malzeme müm-kün olduğu kadar kısa bir müddet için 1150°C

f yi geçmeli ve böylece aşırı

tane büyümesi önlenmelidir.Bu ise parçaya önce bir ısı vererek»müteaki -ben hızlı soğumayı sağlıyacak bir kaynak usulü ile gerçekleşebilir.Teorikolarak kaynak bölgesindeki iri taneli yapıyı sıcak döğme ile ıslah etmekmümkündür.Fakat»yüksek sıcaklıkta bu şekilde:döğme»daima imkan dahilinde

. 4 . -



değildir ve mümkün olduğu hallerde de tam güvenilir bir tesire sahip olamam.

. Bu yüzden,normal olarak tavsiye edilmez.Kaynak bölgesinin soğuk olarak döğü3r

mesi ise hiçbir şart altında yapılmamalıdır.Zira»gevrek olan kaynak yerinde

çatlama meydana gelebilir.

Kromlu ferritik çelikler,çok az miktarda azot ilâvesiyle,tane büyümesine da-

ha az elverişli hale getirilebilirler. % 0,1 azot ilâvesi, metalde tane bü -

yümesine karşı oldukça büyük bir geciktirme kazandırır.Bu sebepten ötürü a-

zot ilâve edilmiş kromlu ferritik çelikler mevcuttur.Eğer azot ilâvesi kay -

nak metaline yapıldı ise*katılaşma neticesinde daha ince taneli olur.

Diğer taraftan doldurulan metalde tane büyümesinin sebep olduğu gevreklik ,

ostenitik tip elektrod (meselât18/8 Cr/Ni tipi) kullanılarak önlenebilir.

Mamafih % 0,1 den fazla karbon ihtiva eden esas metal halinde ise,kaynak bö3r

gesindeki karbür çökelmesinin arzulamayan tesirlerine mukabil yüksek alaşıra-

lı elektrodlar (meselâ, 25/20-Cr/Ni tipi) kullanılmalıdır.

Eğer bu çeliklerin kaynağı redükleyici bir atmosferde (ekseriya hidrojen sül-für H2S) çalışacaksa,kaynak nikelsiz bir doldurma malzemesi ile yapılmalıdır.

Kromlu ferritik çeliklerde tane büyümesi meyline karşı kullanılan bir diğer

usulde,ferrit ile ferrit içersinde bir miktar ostenitten müteşekkil hale ge-

tirebilecek şekilde çeliği alaşımlandırmaktır.

Yüksek miktarda krom ve karbon ihtiva eden ferritik çeliklerin kaynağının

dışında,bu tip çeliklere ön tavlama tatbik edilmez.

2.2.-Kromlu martenzitik çeliklerin kaynağı :

Isının tesiri altında kalan bölgede ani soğuma tesirlerini yok etmek zor ol-

duğundan kaynak kabiliyeti zayıftır•Bununla beraber az karbon ihtiva eden

kromlu martenzitik çelikler kaynak edilebilir„Yüksek karbonlu olanlar mümkün

mertebe kaynak edilmemelidir.

Kaynaktan önce yapılan bir ön tavlama,ısının tesiri altında kalan bölgenin

sertliğini azaltmaz; fakat gerilmeleri azalttığından,çatlama şansını düşürür.Bu çelikler için normal ön tavlama sıcaklığı 200° - 300°C arasındadır.

Kaynak işlemi, 300°C çalışma sıcaklığında yapılmalıdır.

Kaynak bölgesinde daha sürek bir iç yapı elde etmek ve gerilmeleri azaltmak

için,parçanın kaynağı müteakip bir gerilme gidermesi tavlamasına tabi tutul-

ması gerekir.Gerilme giderme tavlaması parça ön tavlama sıcaklığına kadar

soğumadan tatbik edilmelidir. Kaynağı takriben parça 650-775°C!lik bir ısıl

işleme tabi tutularak sakin havada soğumaya terkedilir.

Kromlu martenzitik çeliklerin kaynağında ekseriya ostenitik kaynak metali

kullanılır.Ostenitik doldurma malzemesi kullanılması dahi,ısının tesiri al-

tında kalan bölgedeki martenzit teşekkülüne mani olamaz.

2.3.-Krom-Nikelfli ostenitik çeliklerin kaynağı:

Ostenitik paslanmaz çelikler,kolaylıkla eritme veya basınç kaynaklarının her

ikisiyle de kaynak edilebilir.Magnetik değildirler ve ostenitik paslanmazçeliklerle,diğer çelikler arasındaki farklılığı alâlade bir mıknatıs ile an-lamak mümkündür.Metal ark kaynağı, MIG, TIG, plâzma kaynağı ve çoğu hallerde

tozaltı kaynağı ile çok iyi bir şekilde kaynak edilebilirler.Oksi asetilenkaynağı sadece orta derecede korrozyon dayanımı istendiğinde kullanılır,

Ostenitik paslanmaz çeliklerin ısıl,genleşme katsayısı,normal çeliklerin 1,5mislidir.Isı iletme katsayıları da oda sıcaklığında yumuşak çeliklerin 1/3

fü

kadardır. Bu farklar,kaynakta bazı zorluklar ortaya çıkarmaktadır.Kaynak es-

nasında daha büyük çekmeler ve deformasyonlar meydana gelmektedir.Bu sebep -lerden dolayı, ostenitik paslanmaz çeliklerin kaynağında verilen enerji yumu-şak çeliklerin kaynağında kullanılan değerden daha düşük tutulmalıdır. Çünkü

erimiş metal banyosu büyürse, bu yapıdaki çelikte sıcak çatlaklar vuku bula-1 bilir, ya da ana metalin gereksiz yere fazla ısıtılması deformasyonlarm

.5.



artmasına sebep olabilir ve korrozyon direncini azaltabilir.Bu sebepler -den dolayı ostenitik çeliklerin kaynağı yumuşak veya düşük alaşımlı çelik-

lerin benzer kaynak işlemlerinden daha uzun vakit alır.Ostenit oda sıcaklığında ve alçak sıcaklıklarda mutlak olarak kararlı de-ğildir .Bazı şartlar altında bir noktaya kadar dönüşebilir•Meselâ

tostenitik

çeliklerin soğuk şekil değiştirmesi kısmen martenzite dönüşmeyi sağlıyabi-lir. Bu durumda malzeme sert ve magnetik olur,

2,H.-Karbür çökelmesi :

Bilhassa 18/8 tipi ostenitik çelikler,450 ila 850°C arasında ısıtıldıklarıveya bu sıcaklıklar arasından geçerken veyahut da bekletildiği takdirde kromkarbürü teşekkül eder;yani çökelme meyli kendini gösterir.Çeliğin istihsalisırasında,krom ve karbon ostenit içersinde eridiğinden 1100°C sıcaklıktanitibaren çok hızlı olarak oda sıcaklığına kadar soğutulur.Bu elemanların *hızlı soğuma esnasında çökelmeleri ortadan kalkar ve karbonun oda sıcaklı-ğındaki diffüzyon kabiliyetinin zayıf olması dolayısıyle

tostenit de olduk-

ça kararlıdır.Sıcaklığın H50°Cfnin üzerine çıkması halinde»karbonun diffüz-* yon kabiliyeti karbonu tane sınırlarından dışarıya doğru diffüze ettirecekkadar artacağından ve karbonun kroma karşı aşırı affinitesinden dolayı da,kromla birleşerek krom-karbür (Cr^C) meydana getirecektir«Böyle bir karbürçökelmesi neticesinde tane sınırları boyunca ekseriya sürekli bir krom ağımeydana gelir,Krom karbürünün ağırlık bakımından % 90

fm krom olmasından

ötürü,tane sınırlarında bulunan çok az karbon ile ostenit tanesinin çevre-sindeki krom miktarını aşırı derecede azaltır.Şekil 5,

fte,ostenit tanele -

rinin sınırlarında çökelen karbür ağı şematik bir halde görülmektedir.Bu-nun neticesi olarak krom-nikel

fli ostenitik çelikler H50°C ile 850°C sıcak-

lıkları arasında ısıtıldıkları zaman artık korrozyona karşı dayanıklı değil-dirler .Malzeme korrozif bir atmosferle temasa geçince,krom miktarının düşükolduğu tane sınırları boyunca korrozyona uğrar.Bu taneler arası etki, bütünmalzemeyi kısa zamanda tahrip edebilir.

Karbür teşekkülü esas metalin bileşimindeki karbon miktarı arttıkça yükse-lir ve 650°C ila 750°C arasında en şiddetli şekilde cereyan eder.

Sekil 5.- Ostenit tanelerinin sınırlarında çökelen karbür ağının şematikgösterilişi.

.6.



Kaynak yaparken»k aynak dikişinin iki tarafındaki esas metale ait kısım(Şekil 6.) kaynak süresi boyunca uzun-süre 500 ilâ 900°C arasında tavlıhalde kalır. Eğer karbon miktarı da yüksekse»bölgede karbür çökelir ve ta-neler arası korozyon meydana gelir .

Şekil 6,~ Titan ve Niobyum ihtiva etmeyen bir ostenitik çedikte»kaynağınkarbür çökelmesine tesi ri, (a) ile gösterilen bölgeler karbür teşekkülü

bakamdan en tehlikeli kısımlardır.

Kritik sıcaklık taki bek leme süresi ile çeliğin bileşiminde bulunain karbonmiktarı arasında sıkı bir bağlantı vardır. M eselŞ , normal olarak az karbonihtiva eden bir çelik fazla müddet kiritik sıcaklıkta beklerse»karbür çö-kelmesi yine kendini gösterir. Bu konuda yapılan araştırmalar aşağıdakineticeyi bize vermektedir.

0,3 dakika 750°Cfde % 0,08 C

2,5!f

670°Cfde % 0,06 C

7,0lf

650°Cfde % 0,05 C

11,0îf

650°Cfde % 0,03 C

Tek paso ile yapılan kaynakta 650-750°C arasındaki bekleme süresi ençpkbir dakikadır.Çok pasolu kaynakta tabiatlyle bu zaman daha fazladır.

Krom-nikelli ostenitik çeliklerin tane sınırları boyunca meydana gelenkarbür çökelmesini azaltmak veyahut önlemek için üç esas tedbir vardır.

a* Esas metalin karbon miktarını düşük tutmak

Karbon miktarı az i se, karbür teşekkülü de az olacaktır ve tam tesirinigöstermeyecektir. •

b~ Çeliği stablize etmek

Karbonun kroma karşı olan affinitesinden daha yüksek bir affiniteye sa-hip başka bir elemanın katılmasıdır, Bu eleman»titanyum,niobyum veyatantal olabilir. Bunlar tane sınırları boyunca değil»ostenit taneleriiçersinde ince olarak yayılmış halde çökelmiş karbürler meydana getirir-ler. Bu elemanların yeter derecede ilavesi,krom ile reaksiyona girecek

karbon miktarını bırakmayacaktır. Krom nikelli ostenitik çeliklerinstabilizasyonunda uc uz olan titanyum kullanılir,Fakat elektrodlarınstabilizasyonu için niobyum daha elverişlidir.

c- Isıl işlem tatbik etmek,

Bütün parçanın 1100°Cf ye k adar ısıtılıp su ya sok ulmasıdır.Böylec e mey*-

dana gelmiş olan krom karbürü,ostenit içersinde erir ve suya sokulmaklada karbür teşekkülü önlenmiş olur. Bu işlem pek pratik değildir.

2.5,-Cstenitik martensitik çelik.

% 13-16 Cr ve % H-6 Ni ihtiva eder. Daha yüksek mukavemetli ve kaynak ka -biliyeti daha iyi olduğu için,geçen on sene zarfında büyük ölçüde % 13 Crlu martensitik çeliklerin yerini almıştır.Ana metal ilç ayıu alaşımlı birdoldurma malzemesi ile kaynak edilebilir»Fakat martensitik çeliklerin kay-

nağında olduğu gibi,ostenitik doldurma malzemesi ile de kaynak edilebilir.Aynı alaşımlı malzeme ile kaynakta ön ısıtma gereklidir .

2,6,-Paslanmaz çeliğin yumuşak veya düşük alaşımlı çeliğe kaynağı»ostenitik dol-durma malzemesi ile başarılabilir.

. 7 .



B Ö L Ü M : IV

DÖKME DEMİRİN KAYNAK KABİLİYETİ

1. Dökme Demirin özellikleri :

Genel olarak bileşiminde 2 ilâ 5% karbon bulunan demir karbon alaşımlarına

dökme demir denir. Dökme demirin yapısındaki karbon,ya büyük kısmı grafit

fcalinde ya tamamen veyahut da kısmen sementite bağlı olarak bulunur.Dökme

demirin kırığı birinci halde kırsikinci halde beyaz ve üçüncü halde de ala-

ca renktedir.

Dökme demirin bileşiminde karbondan başka silisyum»manganez,fosfor ve kükürt,

bazen de nikel, kromsmolibden titen, bakır gibi elemanlardan bir veya bir-

kaçı bulunur. Silisyum ve manganez miktarları toplamı 3% civarındadır.Silis-

yum yüzdesi arttıkça dökme demir yumuşak ve kolay işlenebilir bir hal alır.

Silisyum aynı zamanda karbonun grafit halinde ayrışmasını teşvik eder.Silis-

yum kır dökme demire akıcılık hassasıda verir.

Dökme demirde 0,5 ilâ 1,2% nispetlerinde bulunan manganez,mukavemet ve sert-

liği arttırır. Karbonla, manganez, mukavemet ve sertliği arttırır. Karbonla,

manganezkarbür ve kükürtle de manganezsülfür halinde birleşir.Manganez kar-

bonun sementite bağlı olarak teşekkülünü sağlar.

Fosfor, dökme demirin bileşiminde 0,1 ilâ 1,5% nispetleri içinde bulunur.De-

mirde erir ve demirsülfür halinde birleşir.Karbonun grafit halinde ayrışma-

sına yardımcı olur. Bu tesir silisyuma nazaran azdır. Fosfor dökme demire

akıcılık verir ve kırılgan yapar.

Kükürdün mümkün mertebe az bulunması arzu edilir, (ençok 0,1%) Kükürt dökmedemire sert,kırılgan ve koyu bir akıcılık hassası verir.Manganezle (MnS) ha-

linde birleşir ve karbonun grafit halinde ayrışmasını güçleştirir.

Dökme demirin mekanik özellikleri birçok faktöre bağlıdır,Bu hususta baştakimyasal bileşim gelir ve bilhassa karbon/Silisyum oranını zikretmek gerekir.Maurer,dökme demirin bileşiminde bulunan karbon ve silisyum miktarına bağlıolarak dökme demirin iç yapısını bir diyagramla tesbit etmiştir.(Şekil 1.)

Dökme demirin mekanik özellikleri,karbon/Silisyum oranının etkisi yanında,e-rimiş haldeki metalin dökme kalıbınmiçersindeki soğuma hızı da tesir eder.Eğer soğuma hızı küçük ise ve yeni dökülen parça yavaş soğursa,karbonun bü-

yük bir kısmı grafit halinde ayrışır.Bir kir dökme demir parçanın özellikleribilhassa çekme mukavemeti ve sertliği yalnız kimyasal bileşime bağlı olmayıp,soğuma şartlarına ve aynı zamanda parçanın ağırlığı ile kalınlığına da tabi-dir.

Dökme demir az miktarda silisyum ve çok miktarda da manganez ihtiva ederse

yahut hızlı soğutulursa (mesela„kokil dökme gibi), sert bir iç yapı elde e-dilir. Bu yapı ledeburtik olarak tanınmıştır. Kırığı beyaz renkte dışı gayetsert ve gevrektir. (Takriben 500 kg/mm

2brinel sertliğine sahiptir) Kolay

işlenmez. Aşınmaya dayanıklı olması istenen fakat mukavemetin çok yüksek ol-

ması arzu edilmeyen dökme parçaların imalinde kullanılır.

2. Özel Dökme Demirler :

2.1. Temper dökme demir.

Beyaz dökme demirin nötr veya oksitleyici bir ortam içinde 900 ilâ 1050°Carasmda(950°C) bir hafta müddette tavlanması sonunda elde edilir.Böylecebeyaz dökme demirde bulunan sementit parçalanır (Fe

3C 3Fe-C) ve kar-

bon grafit halinde ayrılır„Bu ayrılma kır dökme demirde olduğu gibi levhaşeklinde değil, taneler şeklinde olur. Karbona yumuşatma karbonu denir.Yu-muşatma karbonu çentik etkisi yapmadığından,mukavemet 30-40 kg/mm^ye yük-

selir ve uzaması da 16%?

ye erişir,Bu sebepten temper dökme demiri bir sı -nıra kadar plastik şekil vermeye elverişlidir.Temper dökme demiri kolaylık-la işlenebilir.Genel olarak beyaz ve siyah temper dökmedemir diye iki tiphalinde kullanılır.

.1.



Şekil 1,- Maurer Diyagramı

1: Beyaz dökme demir2 ve H: Geçiş yapısı3 : Perlitik kır dökme demir5 : Ferritik kır dökme demir

2.2. Sfero dökme demir.

İsminden de anlaşıldığı gibi bu dökme demir küçük küreler halinde

(0,5/100 ilâ 8/100 mm. çapında) çökelen grafitin şekli ile karakterizeedilir.Bu olay, sfero (küresel grafitli) dökme demirin mekanik özellik-lerini tayin eder. Mesela, aynı karbon miktarı için, bu halde çelik mat-

risinin kesitinin azalması ve grafit lamellerinin çentik tesiri çok az -dır ve böylece 65 kg/mm

f ye varan çekme mukavemetine erişilir.Grafitin

kütleler halinde çökelmesi genellikle magnezyum ilavesi ile elde edilir.Matris ferritik, ferritik-perlitik, perlitik veya sorbitik bir yapı gös-

terebilir .

Özel hallerde nikel,bakir»molibden veya vanadyum gibi alaşım elemanların-da ilave edilebilir. Sfero dökme demirin özellikleri dökme çelik ile kır

dökme demir arasındadır. Kır dökme demire nazaran 2/3 oranında ağırlıktanekonomi sağlar, İşletme kabiliyeti ve korozyona karşı dayanıklığı, aşağı

yukarı kır dökme demirinkine eşittir,Birçok hallerde daha ekonomik olarakdökme çeliğin yerini alır,

2.3, Ostenitik dökme demir.

Yüksek miktarda nikel ihtiva eden dökme demirdir, Ni-Resist adı da veri-lir. Çekme mukavemeti (15-22 kg/mm

2) ve sertliği (120-180 Brinell) normal

kır dökme demirden çok az farklıdır. Buna mukabil Ni-Resist»birçok korro-zif maddelerin (çamaşır suları

falkali kostikler.organik ve anorganik asit-

ler) aşınmaya ve sıcak halde oksitlenmeye karşı iyi bir dayanıklılık gös-terir,Kaynak edilebilme ve işlenebilme kabiliyetleri iyidir.

Son senelerde Ni-Resist sfero dökme demir imaline de başlanmış bulunmak-

tadır,Bu şekilde sfero dökme demirin ve ostenitik dökme demirin avantajlı

özellikleri birleştirilmiştir.

• 2.



3, Dökme demirin kaynak kabiliyeti :

Normal kır dökme demir çeşitleri,perlitik ve nikel alaşımlı özel dökme de -

mirler ile küresel grafitli dökme demir iyi bir kaynak kabiliyetine sahiptir.

•Eğer bu dökme demirler uzun müddet kızgın buhar ile temasta veya yüksek sı -caklıkta kalırsa,karbon ve silisyumun oksidasyonu dolayısıyle kaynak kabili-

yetini kaybeder yani kaynak yapılamaz bir hale gelir.Ekonomik noktadan hareket edersek pratikte dökme boşluklarının doldurulması,

kırılan parçaların birleştirilmesi bir takım gerilmeler husule getirir.Bugerilmelere rağmen kır dökme demirin kaynağı daima rantabl olmuştur*Mesela

kırılan bir parçanın yeniden dökme yolu ile imali çok zaman alıcı bir işlem

elmasına rağmen,kaynak çok kısa bir süre içerisinde yapılır.

Kır dökme demirin kaynak kabiliyetini tayin eden iki özelliği vardır.Bunlar-dan birisi,şekil değiştirme kabiliyetinin olmaması; ikincisi iç yapı değiş-

meleridir. Karbonun,dökme demirin yapısı içersinde serbest grafit lamelleri

halinde bulunması,mukavemetini düşürmekte ve kendisini gevrek yapmaktadır.

Bunun için kır dökme demir hamur (arafaz) haline gelmeden doğrudan doğruya

sıvı halden katı hale çabuk geçer. Her türlü plastik deformasyon kabiliyeti-nin noksanlığı dolayısıyla

9malzemenin ön tavlanması

skaynağı ve soğuması es-

nasında erimiş haldeki ilave metalde meydana gelen gayrimuntazam genleşmelerve kendini çekseler bir takım gerilmeler husule getirir.Bu gelişmeler, kır

dökme demirin mukavemetini aştığı anda çatlama veya kırılma hasıl olur. Butehlike,bilhassa karışık şekillerde,ince ve kalın kesitler arasında keskin

geçişleri haiz parçalarda çok büyüktür.

Kaynak esnasındaki soğuma şartlarının dökme demirin iç yapısı üzerinde büyüktesiri vardır.Bir kır dökme demirin yine bir kır dökme demir çubuk ile hiç-

bir tedbir alınmadan kaynak yapıldığını farzedelim.Burada erimiş haldeki i-

lave metal ile ana metal arasındaki ani sıcaklık düşüşü çabuk bir soğuma ha-

sıl eder. Netice de erimiş haldeki metalin yanındaki kısımda sert bir dökmedemir meydana gelir. Verilen bir dökme demir çeşidi için,kullanılan kaynak

usulüne ve ilave metale bağlı olarak bu bölgenin sertliği ve genişliği değişir.

M-, Dökme Demirin Kaynağı :

Dökme demirin kaynağındaki en önemli hususlar uygun bir kaynak metali seçil-

mesi ve kaynak bölgesine de mümkün olduğu kadar düşük bir sıcaklığın tatbik

edilmesidir.

Kaynak metali (ilave metal), esas metali kolaylıkla ısıtabilmeli ve iyi bir

tutma kabiliyetini haiz olmalıdır.Bütün bunların yanı sıra mekanik özellik-leri mümkün mertebe esas metalinkine uymalıdır.Kaynak yapılacak parçaya dü-

şük sıcaklık tatbik ederek (az ısı vererek) genleşme ve kendini çekme azal-

tılabilir; aynı zamanda soğuma hızının da yavaşlaması dolayısıyla kaynak

bölgesinde meydana gelen gevrek ve sert bölge ufalır veya teşekkül etmez.Böylece kaynak metali ve parça kolaylıkla işlenebilir.

Günümüzde kır dökme demir tatbik edilen başlıca kaynak usulleri aşağıda biraraya toplanmıştır,

a- Dökme kaynağı (sıcak kaynak)

b- Termit eritme kaynağı (sıcak kaynak)

c- Gaz eritme kaynağı (oksi asetilen kaynağı)

- Soğuk kaynak

- Sıcak kaynak

d- Elektrik ark kaynağı

- Soğuk kaynak

- Sıcak kaynak

- Yarı sıcak kaynak

.3.



Kır dökme demirin kaynağında esas prensip9kaynağm soğuk veya sıcak yapılma-

sıdır. Eğer kaynaktan önce parçaya bir tavlama tatbik edilmeden »kaynak oda

sıcaklığında yapılırsa buna soğuk kaynak denir.

Kır dökme demir parça, kaynak işleminden önce her tarafı,koyu kırmızı rengi(500-600°e) alıncaya kadar tavlama yapılır ve buna müteakip de kaynak işle-

mi yapılırsa buna sıcak kaynak denir. Kaynaktan sonra da parça fırında veyaocakta yavaş soğumaya terk edilir. Bu soğuma, parçanın büyüklüğüne göre bir-kaç gün sürebilir.

.1. Dökme demirin elektrik ark kaynağı.

Dökme demirin sıcak ve soğuk elektrik ark kaynağı»her çeşit dökme parçaya

tatbik edilir. İki usulün mukavemet özellikleri farklıdır. Parçanın maruzkaldığı zorlamaya göre iki usulden biri seçilir. Soğuk kaynak daha ziyade

düşük mukavemetli parçalarla tatbik edilir. Mesela, kırılan kısımlar fazlabir zorlamaya maruz değilse. Buna mukabil kaynak işlemi daha çabuk yapılır.

Yalnız yüksek bir mukavemet ve iyi bir sızdırinazlığa sahip değildir.Sıcakkaynak yüksek bir mukavemet sağlar ve parçadan iç gerilmeler mevcut değil-

dir.

. 1.1. Dökme demirin elektrik ark soğuk kaynağı :

Dökme demirin soğuk kaynağında, çelik kaynağında kullanılan aynı donanımve vasıtalar kullanılır. Kaynak genel olarak doğru akımla yapılır. Bunun

için ya kaynak jeneratörüne yada redresörüne ihtiyaç vardır. Bazı hallerdealternatif akımda kullanılabilir. Akımın seçimi kullanılan elektrodun cin-

sine bağlıdır•

Çıplak elektrodlar için doğru akım kullanılır. Örtülü ve özlü elektrod-lar için iki cins akımda kullanılabilir.

Kaynak, ya çelik yada özel elektrodlar ile yapilir.Doğrudan doğruya dök-me demir çubuklarda kullanılabilir.Fakat kaynak esnasında eriyerek akandamlalar,çabuk soğur ve kaynak ağızı içerisinde iyi bir birleşme sağla-maz. Aynı zamanda arzu edilmeyen sert bir yapı verir(beyaz döküm). Kay-nak işlemi genellikle oda sıcaklığında yapılır.Fakat pratikten elde edi-

len tecrübelere göre takriben 100 C veya 200°Cf

lik bir ön tavlama fayda-lı olmaktadır. Bu sıcaklığı aynı zamanda çalışma sıcaklığı adı da veril-mektedir. Böylece ilave metal ile esas metal arasındaki birleşmeyi ıslahettiği gibi, geçiş bölgesindeki sertliğide düşürmektedir.

Alaşımsız çelik elektrodlarla parçayı ön ısıtmaya tabi tutmadan kaynak

yapabiliriz. Burada diffüzyon yoluyla esas metalden ilave metale karbongeçmektedir. Böylece gayet sert olan birleşme hasıl olur. Kaynağı müte-

akip talaş kaldırılarak işlenmeye ve hassasiyet aranmaya dökme demir par-*-

çalar çelik elektrod ile kaynak yapılabilir. Kaynak işleminde, 20-30 mmlik kısa pasolar çekilir ve henüz koyu kırmızı renkte iken kaynak metali

çekiçlenir. Daha önce 200°C!lik bir ön tavlama faydalıdır.

Bakır alaşımlı elektrodlar ekseriye bakırı kır dökme demire kaynak et-mede kullanılır.Kır dökme demirin kaynağında nikel ve nikel esaslı elek-

trodların kullanılması bugün çok yaygın bir usuldür.Bu elektrodlar ileön tavlamaya ihtiyaç kalmadan çabuk ve ekonomik olur gayet basit tarzdabir kaynak yapılabilir.

Nikel elektrodlarla yapılan parçaların dikişlerinin işlenmesi kolaydır.Buna mukabil ferro-nikel elektrodlarla yapılan kaynaklarda çatlama teh-likesi daha az ve tutunma daha iyidir. Kaynağı müşkülat arz eden dökmedemirlerde ferro-nikel elektrodlarla daha kolay kaynak edilebilmektedir.Ekseriya her iki cins elektrodun gösterdiği avantajlardan faydalanmakgayesi ile dikiş ferro-nikel elektrodla doldurulur ve kapak pasosu isekolaylıkla işlenebilen nikel elektrodla yapılır.

.**.



4.1.2. Dökme demirin sıcak elektrik ark kaynağı :

Kır dökme demirin sıcak elektrik ark kaynağı5dökme demir çubuklarla ya-

pılır. Doğru akıma ihtiyaç vardır. Elektrod pozitif kutba bağlanır. Kay-nak işleminin aralıksız olarak yapılması gerekir.

Kaynak yapılacak parçalar önce temizlenir ve sonra kaynak ağızları açı-

lır. Tamamen tahrip olmuş kısımlar»şekilli kömür levhalariyla beslene -

rek etrafı kum veya çamurla takviye edilir. Bu tarzda hazırlanan parça

fırının içersine yerleştirilir. Bu işlemden sonra parça 500-6Q0°C!lik

bir ön tavlamaya tabi tutulur. Büyük parçaların bazen 12 saat gibi uzunmüddet tavlanmaları gerekir.

Kaynak işlemi hiç ara verilmeden fasılasız olarak yapılmalıdır. Kaynak-tan sonra parçanın üzeri odun kömürü ile örtülerek fırın kapatılır ve

parça yavaş yavaş soğumaya terkedilir. Parça ne kadar yavaş soğursa9iç

gerilmeler de o kadar az olur. Çok büyük parçaların soğuma zamanı,bazan

bir hafta devam eder. Kaynaktan sonra parçanın her tarafı erime sıcaklı-

ğına yakın bir sıcaklığa kadar tavlanıp yavaş soğumaya terk edilirse, içgerilmeler tamamen ortadan kalkar. Zira ön tavlama ile kaynak sıcaklığı

arasında büyük bir sıcaklık farkı vardır.

4.1.3. DÖkme demirin elektrik ark yarı sıcak kaynağı :

Kır dökme demirin elektrik ark kaynağında, sıcak ve soğuk kaynaktan baş-ka, birde yarı sıcak kaynak usulü vardır«, Bu usulde »parçanın tamamı ve-

ya kaynak yapılacak kısmı 250-300°Cflik bir ön tavlamaya tabi tutulur.

Isıtma yine odun kömürü ile basit şekilde hazırlanmış bir farında yapı-

lır. Kaynağı müteakip parça kuru kuma gömülür veya fırında soğumaya terk-

edilir. İlave metal dökme demir kaynak çubuklarıdır.

5. Özel dökme demirlerin kaynağı :

5.1. Temper dökme demir kaynağı :

Temper dökme demiri kaide olarak çelik gibi kaynak yapılır. Kaynak temper-

leme işleminden önce ve sonra tatbik edilebilir. Temperlerne işleminden ön-

ce kaynak yapılırsa, dikiş tavlanmadan sonra istenen özelliği kazanır.Si - yah temper dökme demiri tavlama işleminden sonra kaynak yapıldığı takdirde,

başlangıçtaki sementit tersine bir reaksiyon ile tekrar meydana gelir bu

sebepten ötürü sert ve kırılgan olur.

Temper dökme demirin kaynağında da kır dökme demirde olduğu gibi iki ana

nokta vardır. Bunlardan biri sıcak, diğeri de soğuk kaynak tarzıdır. Sıcak

kaynak usulünde, parçaya işlemden evvel 300-H00°Cflik bir ön tavlama tat-

bik edilir ve kaynaktan sonra da parça yavaş soğumaya bırakılır.

5.2. Sfero dökme demirin kaynağı :

Diğer dökme demir türleri gibi kaynağa elverişlidir. Bugün küresel grafit-li dökme demire tatbik edilen kaynak usullerinin başında elektrik ark kay-nağı gelir. Sfero dökme demir, oksi-asetilen kaynağı ile de birleştirile -

bilir.

Yapılan araştırmalar, küresel grafitli dökme demirin elektrik ark kayna -ğmda, bazik örtülü alaşımsız çelik

gmonel,nikel ve ferro nikel elektrod -

larm kullanıldığını göstermiştir. Geçiş bölgesinde sert bir kısmın meyda-na gelmemesi için

9kaynağı müteakip bir ısıl işlemin tatbiki tavsiye edil-

mektedir.

Kaynaktan sonra dikişin işlenmesi bahis konusu isesmesela bazı hatalarının

tamiri gibi, kaynağın monel elektrodu ile yapılması tavsiye edilir. Monelelektrodlarla yapılan dikişler»küresel grafitli dökme demir ile aynı rengiverir.Fakat monel elektrodlarm bir mahzuru,kaynak dikişini sıcakta çatla-maya karşı hassas yapmasidir.Bunun için üç pasodan fazla yapılacak kaynak

o5o



işlerinde monel elektrodunu kullanmamak gerekir«

Fazla miktarda ilave metalin doldurulması istendiği zaman nikel elektrod-

lar kullanılmalıdır. Nikel elektrodlar hem birleştirme hem de küresel dök-me demirin büyük çaptaki tamir işlerinde tercih edilir. Nikel elektrodlar-

la yapılan kaynakta,ayrıca bir nihai ısıl işlem yapılırsa,sert geçiş böl -gesi ortadan kaldırılmış olur. Aynı ısıl işlem monel elektrodlarla yapılan

kaynaklara da tatbik edilmelidir.

Küresel grafitli dökme demire ait kaynak bağlantısından yüksek çekme muka-

vemeti istendiği taktirde kaynağı alaşunsız bazik örtülü çelik elektrod

ile yapmak gerekir. Tecrübeler,soğuktan sonra normalizasyon tavlanmasına

tabi tutulan parçaların,yumuşatma tavlaması tatbik edilen parçalardan daha

yüksek bir çekme mukavemeti verdiği göstermiştir.

.6.

kaynak metalurjisi

Documents