mb_06_demircelik

8/3/2019 mb_06_demircelik

1/45

1

MALZEME BLGSDr.- Ing. Rahmi NAL

Konu:DEMR ve ELK


2/45

2

DEMR ve ELK

Demir karbon alamlar iki snfa ayrlabilir;

1. Demir karbon alamlarnda (alamsz elikler) sadece

demir ve karbon bulunur.2. Alaml eliklerde demir ve karbonun yannda ayrca

Mn, Cr, Ni, Si, Mo gibi dier alam elemanlar da bulunur.

Demir ve elik - R


3/45

3

1. Demir-Karbon Alamlar

Bu alamlarda temel eleman olan demir ar halde ok

yumuak ve dk mukavemetlidir.

ine katlan karbon oran arttka sertlik ve mukavemet

artar, ancak sneklik ve tokluk azalr.

elik ve dkme demirler bu gruba girerler.Sertlik ve mukavemetlerinin yannda elastisite modlnn

yksek oluu dier metallere gre ayr bir stnlk salar. Bu

nedenle bu alamlar yap ve makine malzemesi olarak

kullanlmaya en uygun metallerdir.

Demir ve elik - R


4/45

4

Demirin kafes sistemi

Poliformik zellie sahip olan saf demirin kat halde deiik kafes yaps vardr.

Demir ve elik - R


5/45

5

Curie Scakl ve Mknatslanabilme

Scaklk 7680C nin altna dnce mknatslanabilendemir meydana gelir. Bu scakla curie scakl denilir.

Bu scakln zerindeki scaklklarda demir hibirekildemknatslanmaz.

Demir ve elik - R


6/45

6

2. Demir - Karbon Sistemi

HMK demir (ferrit) yumuak ve dk mukavemetlidir.Ferrit ile arayer kat eriyii oluturan karbonun ferritte erime

oran

oda s

cakl

nda ok s

n

rl

olup en fazla %0,025 tir.

Demir ve elik - R


7/45

7

Demirde mevcut karbonun fazlas sementit (Fe3C)

denen demir karbr bileiini oluuturur.

Demir karbon sistemi diyagram stabil veya metastabil

sistemlerde olabilir.

Stabil sistem de karbon grafit olarak oluurken,metastabil sistemde ise karbon Fe3C (sementit) bileii

halindedir.

Demir ve elik - R


8/45

8

a) Stabil Sistem (Fe-C Diyagram):

Alamdaki tm karbon miktar yap ierisinde grafit

eklinde dir.

Bu i yap yava soutma ile elde edilir. Silisyum

miktar i yapnn ferrit+grafi eklinde olmasnkolaylatrr. Bu tip yap stabil sistem yada stabil

kat

lama olarak adland

r

l

r.

Demir ve elik - R


9/45

9

b)Metastabil sistem (Fe-Fe3C diyagram):

Alamn ihtiva ettii btn karbon miktar, kimyasal olarakdemir karbr eklinde balanmtr ve sementit eklindeyapda yer alr.

Bu i yap hzl soutma ile oluur ve manganez oran ileoluumu kolaylar.

Sementit kristali yksek scaklkta paralanm ferrit ve grafit

taneciklerine (temper grafiti) dnebilecei iin bu tipkatlamaya metastasbil (kararsz dengeli) sistem denir.

Demir karbon alamlar bu sebepten tr birbirinden farklerilere sahip iki ayr denge diyagramndan oluur.Aralarndaki fark ok dk olduundan, genellikle her ikisi deayn diyagram zerinde gsterilir.

Demir ve elik - R


10/45

10

% 6,67 karbon ieren sementit ortorombik kristal yapya sahiptir. ok sert vegevrek olan bu faz eliklerin yksek mukavemetli oluunda ana etkendir.

723 0C nin zerinde var olan ostenitin YMK kafesinde karbnun erime oran

daha yksek olup en fazla % 2 dir. Karbonun fazlas ostenitin yannda demirkarbr oluturur.

Demir ve elik - R


11/45

11

Demir Karbon kilisinin Terimleri

Demir ve elik - R


12/45

12

Ferrit(demir) oda scaklnda HMK kafes yapl-KK (karma

kristallerine) Ferrit denilir.

SementitFe3C kimyasal bileiidir. % 93,33 ferrit ve % 6,67

karbondan oluan bir bileiktir. zgl arl dk, sert,krlgan, 215 0C scaklkta mknatslanma zelliini kaybeder.

Biimlendirilme zellii olmayan, elie dayanm ve sertlik

veren bir yapdr.

Demir ve elik - R


13/45

13

Perlit%0,8 karbon ieren alam soutulunca 7230C deostenit yap ferrit ve sementite dnr. Bu iki faz ince ve

sk tabakalar (lamellar) halinde oluur. Krld zamaninciyi (pearl) andran grn sebebiyle perlit adn alr.%87 ferrit ve %13 sementitin yapt bir tektoiddir.

% 0,8 karbonlu elikte perlitik yapDemir ve elik - R


14/45

14

Ledeburit Sementit ile ostenitin yapm olduu bir tektir. tektikscaklk 11300C olup, %4,3 karbon ile %95,7 ferritin yapm olduu bir

tektik yapdr. tektik scaklk altnda ostenit ve sementitten meydanagelmi olmakla beraber scaklk dtke ostenit dnme urayaraksementit oluturur ve 7230C altnda ostenit bulunamayacandan yaptamamen sementit ile perlite dnr.

Ledeburit yksek s

cakl

klarda ostenit ile sementitin, oda s

cakl

ndaise perlit ile sementitin meydana getirdii bir yapdr.Demir ve elik - R


15/45

15

Ostenit

YMK kafes yapl karma kristallerine verilen bir isimdir.

S

cakl

k ykselmesi ile karbon eritkenlii artarak % 1,7 yekadar ykselir.

Saf veya karbon eritmi halde mknatslanmaz.

Nikel ve Manganez ile elde edilen ve alak s

cakl

klarda dayaps ostenit olan elikler elde edilmektedir. Bu eliklerdemknatslanmazlar. zl olup biimlendirilme zellii okyksektir. Is ve elektrii iyi iletmezler.

Demir ve elik - R


16/45

16

tektoid alt elikler %0,8den az karbon ieren alamlaratektoid alt elikler denir. Bu alamlar sourken nce stenit

kat eriyii oluur. Daha sonra ostenitten ferrit faz ayrr, 723Ca gelince geriye kalan YMK ostenit %0,8 karbonierdiinden yine sk tabakalar halinde tane snrlarnda ferrit

ve sementit ieren perlite dnr.

Ferrit tanelerinin tane snrndakelmi perlit yapsDemir ve elik - R


17/45

17

tektoid st elikler

%0,8 den fazla karbon ieren alamlara tektoid st eliklerdenir.

Bu alamlarda, ostenit kat eriyii oluumundan sonra

soutulursa u dnmler meydana gelir.Scaklk dnce karbonca doymu hale gelen ostenittanelerinin evresinde a eklinde demir karbr faz

kelmeye balar.723 Ca gelince geriye kalan ostenit perlite dnr.Sonuta perlit blgeleri sementit yapl bir kabukla evrilmi

olur.Bylece malzeme gevrekleerek kullanlamayacak hale gelir.Bu kabuk ekilli sementit oluumu sl ilemler ile nlenebilir.

Demir ve elik - R


18/45

18

tektoid st eliklerin mikroyaps

Sementit

Perlit

Demir ve elik - R


19/45

19

Dkme Demirler

Karbon oran %2- %6,67 arasnda olan alamlardakarbondan baka;

1. souma hz,2. ierdikleri Si ve Mn oran

i yap oluumunu etkiler.

Demir ve elik - R


20/45

20

BEYAZ DKME DEMR

%2-4 arasnda karbon ve %1den az Si ieren demir karbonalam hzl soursa ana faz

demir karbr iinde da

lm

perlit adacklarndan oluan biryap elde edilir.

K

r

ld

zaman beyaz Grnenbu metale beyaz dkme demirdenir.

Demir ve elik - R


21/45

21

KIR (GR) DKME DEMR

Genellikle %2-4 karbon ve %1-3 Siieren demir karbon alamlar kumkalba dklrse souma yava olur,

karars

z Fe3C bileii ferrit ve grafiteayrr.Ayrma ksmen olursa i yapdaperlit grlr.

Ayrma tam olursa yalnz ferrit veyaprak eklinde grafit meydanagelir.

Krld zaman gri renkligrldnden bu metale kr dkmedemirdenir.

Demir ve elik - R


22/45

22

Demir-Karbon Alam Snflandrlmas

Bu alamlar ana snfa ayrlrlar;

a. Demirler : C


23/45

23

Demir-Karbon Ala

mlar

n

n retilmesi

Ham Demir(Pik) Yksek frnda retilen ve henz hibir ilem

yaplmam demirdir. Dorudan doruya pek nadir hallerdedkm yaplr (rnein: yalnz arlk iin).

Dkme Demir Pik demirinin kupol frnlarnda (ocaklarnda)yeniden ergitilmesi ve temizlenmesi ile elde edilir.

elik Pik demirin elik frnlarnda ileme tabii tutulmas ileelde edilir.

Demir ve elik - R


24/45

24Demir ve elik - R

( )


25/45

25

Ham Demir (Pik) retimi

Demir ve elik - R

Yk k F


26/45

26

Yksek Frn

Demir ve elik - R


27/45

27

Doada ounlukla Fe2O3 ve Fe3O4 bileikleri halindebulunan demir filizleri yksek frnda redklenerek hamdemire (Pik demiri veya font) dntrlr.

Yksek f

r

nda bir tabaka kok kmr, bir tabaka demirfilizi ve ayrca bir miktar kireta konur.

Demir oksit bileimindeki cevher, frnn ocak ksmnda

kor halinde bulunan, kok ile temasta redksiyona urar.Karbonca zenginleme kat durum iindir ve karbonmiktar arttka ergime scakl noktas der.

Yksek frndan demir almak zere delindii srada (2- 4saate bir) C miktar yaklak %3,5- 4,5 kadardr.

Demir ve elik - R


28/45

28

Cevherin ihtiva ettii oksitler nedeniyle Si, Mn, P ve Sgibi katklarda direkt redksiyonla demire geerler.

Demire Si un geii yksek scaklklarda olmaktadr.Yalnz, yksek scaklkta ve kire ihtiva eden curuf olmashalinde, kkrtte curufa gemektedir.

Elde edilen ham demir sert, krlgan ve biimlendirilmezellii olmayan bir rndr.

Yksek frn rn ham demir elik veya dkme demir

retiminde kullanlr.

Demir ve elik - R


29/45

29

elik retimi

Alman DIN normuna gre elik, herhangi bir ilemdengemeden dvlebilen ve genellikle %1,7den fazla

karbon ihtiva etmeyen bir demir-karbon alamdr.

Bu tarife gre ince kesitler halinde dvlebilen (ancaktemperleme ileminden sonra) temper dkm eliksaylmaz. stisna olarak % 2 C ihtiva eden yksek alaml

elikler, yksek orandaki alam maddeleri nedeni ileelik grubuna dahildir.

Demir ve elik - R


30/45

30

Ham demir retimden ktnda ierisinde bykmiktarda karbon, ayrca ksmen de refakat elementleribulunur. Bunlardan silisyum ve manganez %0,8 den fazla

olmamak art ile elikte istenir.Kkrt ve fosfor ise her oranda zararldr ve mmknolduunca uzaklatrlmaldr. Btn elik retim

usullerinde u neticelere varlmaya allr:Karbon miktarn istenilen deere drmek;

Demir refakat elementleri olan fosfor ve kkrd teknik veekonomik ynden mmkn olduu kadar uzaklatrmak.

Demir ve elik - R


31/45

31

Demir refakat elementlerinin oksijene kar olan

afiniteleri (ilgileri), demire kar ilgilerinden daha yksekolduundan; hava flenerek ham demir ierisindenyaklarak karlmalar mmkndr.

Bu oksidasyon ilemine fleme ilemi denilir.Oksidasyon iin gerekli oksijen eitli ekillerde sistemeverilebilir.

Demir ve elik - R


32/45

32

Oksijen ilk olarak daha fazla miktarlarda bulunduu iin,

demir ile redksiyona girer ve demir oksit (FeO) teekkleder. Demiroksit, demir ierisinde znr ve demir refakatelementleri ile reaksiyona girer.

Oksijen, demiroksitten demir refakat elementlerine geer.Demir redklenir, demir refakat elementleri oksitlenir. yle ki;

1. 2FeO+Si Fe+SiO2 curuf2. FeO+Mn Fe+MnO curuf3. FeO+C Fe+CO Baca gaz4. 2FeO+S 2Fe+SO2 Baca gaz, curuf5. 5FeO+2P 5Fe+P2O5 Banyo iinde znr.

Demir ve elik - R


33/45

33Demir ve elik - R


34/45

34Demir ve elik - R

Oksijen Konvertr


35/45

35

Oksijen Konvertr

Demir ve elik - R


36/45

36Demir ve elik - R


37/45

37

Ergitme banyosu iindeki i hareketler ne kadar iyiolursa reaksiyonlarn vuku bulmas da o kadar hzl olur.

S

v

ham demirdeki karbon , manganez ve silisyum gibidier elemanlar, bazik astarl Thomas (veya asit astarl

Bessemer) konvertrnn dibinden flenen havann

oluturduu FeO yardmyla oksitlenerek, byk ldegaz veya curuf haline geerler (takriben 15 dak.).

Eriyikte kalan bir miktar FeOin k

smen giderilebilmesiiin Mn ilave edilir (dezoksidasyon).

Demir ve elik - R


38/45

38

Dkm srasnda ergimi ktle iinde kalan FeO karbontarafndan deokside edilir, bu srada oluan CO gaz

katlama tamamlanncaya kadar ksmen kabarcklar

halinde yzeye kmaya devam eder, ksmen de ktleiinde kalr.

Kaynama eklindeki grnt sebebi ile elde edilen buelie kaynar dklm ve sakinletirilmemi elik denir.

Bu elik K simgesi ile belirtilir ve ba

l olarak kalitesidktr.

Demir ve elik - R

B d l k i i


39/45

39

Bu durumu nlemek iin,

oksijene ilgileri karbonunkinden daha fazla olan Al ve Si(%0,15) gibi katklar dorudan FeO i deokside eder vegaz kabarcklarnn olumas nlenir, dolaysyla kaynama

grlmez.

Bu eliklere sakinlemi elik denir ve S simgesi ile

belirtilir.Eer bu ilem zenli yaplr ve tam sakinlemesalanrsa SS simgesi kullanlr.

Sakinlemi elikler mekanik zellikler ve kaynakkabiliyeti ynnden stn nitelikli saylrlar.

Demir ve elik - R


40/45

40

Thomas elikleri, ilerinde fazla miktarda yabanc

eleman ve flenen havadan gelen azot bulunduu iinnemsiz ilerde kullanlan ucuz ktle elikleridir.

Konvertre hava yerine saf oksijen verilerek eliin

kalitesi ykseltilebilir (oksijen konvertr elikleri).

Siemens- Martin yntemiyle elde edilen elikte kalan

yabanc eleman miktar Thomas uslnknden dahaazdr. Eer P ve S miktarlarnn her biri


41/45

41

zellikle yabanc elemanlarn azl ve kimyasal

bileimlerinin kesinlii ynnden ok yksek kaliteliolmalar istenilen alaml elikler, elektrik ark veya

endksiyon ocaklarnda (gerekirse vakum altnda)

retilirler.

Demir ve elik - R


42/45

42

Dkme Demir retimi

Dkme demirler alak scaklkta ergirler, maliyetleri

dktr, dkme elverilidirler, anma dayanmlaryksek olup basma dayanmlar stndr. Bu zellikleri

sebebiyle geni kullan

m alan

na sahiptirler.Makine gvdeleri, motor bloklar, pistonlar, silindir

gmlekleri, fren tamburlar, kampanalar, radyatrler,

kalorifer kazanlar, byk apl su borular, ...

Demir ve elik - R


43/45

43

Yksek frndan alnd gibi kullanlamayan ham demiridkme elverili hale getirmek iin kupol frnlarnda

karbonunu yakmak ve karbon orann %1,7- 3,5 arasna

indirmek, hurda malzeme ve katk elemanlarla dkm

yapmaya elverili bir rn haline getirmek gerekir.

Kupol frnlar bir kat kok, bir kat ham demir ve bir kat dakireta konularak alttan gnderilen souk hava ile

altrlr. Gerektii zaman hurda malzeme ve katk

elemanlar da ilave edilebilir.

Demir ve elik - R


44/45

44

Kupol frnlar bir kat

kok, bir kat hamdemir ve bir kat da

kireta konularak

alttan gnderilensouk hava ile

altrlr. Gerektii

zaman hurdamalzeme ve katk

elemanlar da ilave

edilebilir.

Kireta ham demirdeki yabanc maddelerle birleerek curuf tekileder. Alt haznede ergiyik zerinde toplanan curuf zaman zaman curuf

alma kanalndan alnr

Demir ve elik - R


45/45

45

BLM SONU

Demir ve elik - R

mb_06_demircelik

Documents