MÜHENDİSLİK MALZEMELERİNİN

ÖZELLİKLERİ

MEKANİK ÖZELLİKLER

MEKANİK ÖZELLİKLERİN TANIMLANMASI

Mekanik Özellikler

Mekan

ik ö

zelli

kle

r

Çekme/basma

Young’s Modülü (E)

Kayma Modülü (G)

Akma Dayanımı

Kopma Dayanımı

% Uzama

Poisson oranı

Sertlik

Darbe

Kırılma

Yorulma

Sürünme

Kayıp Katsayısı

Mekanik Özellikler: Çekme Deneyi

Mekanik özellikler, kuvvetlerin etkisi altında malzemenin

davranışlarını karakterize eder.

Atomlar arası bağ kuvvetlerinden kaynaklanır.

Malzemenin iç yapısının (Mikroyapı) da etkisi vardır. Bu sayede

iç yapıyı değiştirerek aynı malzemede farklı mekanik özellikler

elde edilebilir.

Çekme Deneyi

Tanımlar:

Gerilme

Birim Şekil Değişimi

E Modülü

Poisson Oranı

Hooke Kanunu

Normal Gerilme ve Kayma Gerilmesi

Kuvvet kesite dik ise ve boy değişimlerine (uzama veya kısalma) yol açıyorsa

“normal gerilme” (σ) adı verilir. Kuvvet kesit içinde ise ve açı değişimine

neden oluyorsa, “kayma gerilmesi” (t) adı verilir. Normal gerilmeler (+)

işaretli ise çekme, (-) işaretli ise basma anlamına gelir. Bir parçaya etki eden

kuvvet ve momentler, parçada hem normal hem de kayma gerilmesi

oluşturabilir. Gerilmelerin birimi N/mm2 veya MN/m2 (MPa)’dır.

σ = F⊥ / A₀ t ≡ F// / A₀

Çekme-Basma gerilmesi Kayma gerilmesi

Elastik Şekil Değişimi Özellikleri

Hooke kanunu geçerlidir

σ-ε lineer olarak değişir

Kuvvet kalkınca uzama ortadan kalkar

E modülü malzemenin karakteristik özelliğidir

E modülü kimyasal bileşim ve ortam sıcaklığından etkilenir, ısıl işlemden etkilenmez.

Gerçek ve mühendislik çekme eğrileri

Gerçek ve mühendislik çekme eğrileri

Belirgin akma göstermeyen malzemeler

Demir dışı metaller ve yüksek sıcaklıklarda metallerin hiçbiri

belirgin akma özelliği göstermezler.

Bu malzemelerde % 0.2 plastik şekil değişimine sebep olan

gerilme değeri AKMA DAYANIMI olarak adlandırılır ve σ0.2 olarak simgelendirilir. Bazı özel durumlarda kalıcı şekil değişim

sınırı % 0.2 yerine % 0.1 veya % 0.05 alınabilir. Fakat bu

durumların belirtilmesi gerekir.

Belirgin akma davranışı gösteren

malzemeler

Bazı metalik malzemeler elastik şekil değişiminden plastik şekil değişimine

geçerken akma olayını belirgin bir şekilde gerçekleştirirler.

Bu malzeme grubuna en iyi örnek yumuşak durumdaki (herhangi bir

sertleştirme işlemi uygulanmamış) çoğunlukla düşük karbonlu çeliklerdir.

Bu olay arayer atomlarının mevcudiyeti ile açıklanmaktadır. Örneğin,

karbon ve azottan arındırılan çeliklerde belirgin akma görülmemeye başlar.

Bu arayer atomlarının dislokasyonların altındaki boşluklara yerleşerek

dislokasyonları kilitledikleri düşünülmektedir.

Bu atom gruplarına COTTRELL ATMOSFERİ adı verilmektedir.

UYGULAMA-1

Soru: 15 mm yarıçapındaki alüminyum alaşımından deney

numunesinin başlangıç ölçü boyu 50 mm’dir. 500 kg yük

uygulandığında boyda 0,0025 mm uzama oluyor. Numunedeki

gerilme ve birim şekil değişimini bulunuz ?

UYGULAMA-2

Soru: Alüminyum alaşımından 3810 mm uzunluğundaki içi

dolu bir çubuğa 20424 kg yük uygulanmaktadır. Çubuğun akma

dayanımı 172 MPa, elastik modülü ise 70 GPa’dır. Max yük

uygulandığında çubuktaki elastik deformasyon (esneme) 6,35

mm den daha fazla olmamalıdır. Bu çubuğun çapı ne olmalıdır.

UYGULAMA-3

Soru: 12,8 mm yarıçapındaki alüminyum alaşımından deney

numunesinin başlangıç ölçü boyu 50 mm’dir. Çekme deneyinde ki

maksimum yük 3630 kg olarak gerçekleşmiştir. Max. Yükdeki

yarıçap 12,45 mm, boyu 54 mm’dir. 3450 kg yükte ise kopmuştur,

koptuğu andaki yarıçapı ise 10,11 mm boyu ise 55 mm olmuştur.

a)Max. yükteki ve

b)Kopma anındaki mühendislik ve gerçek gerilme ile birim şekil

değişimlerini bulun.

TOKLUK VE REZİLYANS

TOKLUK REZİLYANS

POLİMERLERİN ÇEKME EĞRİSİ

Polimer deformasyon testi

sırasında gerilme-gerinim eğrisinde

doğrusallığın bozulduğu genellikle

%1 gerinim kesim noktasıdır.

Polimerlerde basma dayanımı

çekme dayanımına göre %20

daha yüksektir.

SERAMİKLERİN ÇEKME-BASMA EĞRİSİ

Seramiklerde basma dayanımı çekme

dayanımının 10-15 katı kadardır.

Malzemeyi çekmek zor olduğunda

mukavemeti eğme testi ile ölçülür.

MOR (eğme kırılma katsayısı) bir

çubuğun eğme testi sırasında kırılma

sırasındaki maksimum yüzey

gerilimidir.

Bu değerin çekme mukavemeti ile

aynı olması beklenir fakat daha

yüksektir?

SERTLİK

Bir malzemenin yüzeyine batırılan

sert bir cisime karşı gösterdiği

dirençtir.

Malzemelerin dayanımları ile ilgili bağıl

değerler verir.

Sertlik ölçme yöntemleri:

Brinell

Vickers

Rockwell

Knoop

SERTLİK YÖNTEMLERİ

KIRILMA MEKANİĞİ

Bir parçanın içinde mevcut olan (malzeme ve imalat hataları)

veya sonradan oluşan bir çatlağın parçaya uygulanan

gerilmelerin etkisi altında ilerleyerek parçayı iki veya daha çok

parçaya ayırmasına “kırılma” denir.

Kırılma mekaniğinde dikkate alındığında tasarımda üç

parametre önem kazanır:

Uygulanan gerilme(Yükleme)

Kırılma tokluğu (malzeme özelliği)

Çatlak uzunluğu

Çatlak başlangıcı

Çatlak ilerlemesi

KIRILMA

KIRILMA TOKLUĞU

Yük altında malzemenin çatlak yayılmasına karşı direncini

ifade eder.

Bu değer K1C ile gösterilir.

KIC

Gevrek kırılma eğilimi

KIRILMA TOKLUĞU TESTİ

Şekil Faktörü Ani kırılma

gerilmesi

Kritik Çatlak

boyu

Malzeme Kırılma

Tokluğu

Ani Kırılma Olmaması için;

•Çatlak boyu kritik değerden küçük olmalı

•Gerilme kritik gerilmeden (kritik çatlak boyundan gevrek kırılmaya

sebep olan gerilme) değerinden küçük olmalı

ÇENTİK-DARBE TESTİ

Sünek malzemeler

• Üç eksenli yükleme hali (Çentik bulunma hali)

• Düşük sıcaklık zorlama

• Kuvvetin ani uygulanması (darbe) durumunda plastik

şekil değişimine imkan bulamayıp gevrek davranış

gösterebilir.

Çentik-darbe testinde hesaplanan kırma enerjisi

sayısal değeri tasarım hesaplarında bir sayısal değer

olarak kullanılamaz, sadece malzeme davranışının bir

göstergesi olarak değerlendirilir.

ÇENTİK-DARBE TESTİ

E= mg (h0-hf)

Birim olarak Charpy: J / İzod: J/m

SICAKLIĞIN ÇENTİK DARBE TOKLUĞUNA

ETKİSİ

Çentik darbe işinin, kırılan kesit alana bölünmesiyle Çentik

Darbe Tokluğu elde edilir.

Malzemelerin (özellikle hacim merkezli kübik kristal

yapılı ) çentik darbe toklukları sıcaklıkla değişir.

Geçiş Sıcaklığına Etki Eden Faktörler

C oranı Mn ilavesi Kalıntılar Kristal yapı

Sertlik Boyut Mikroyapı

Geçiş Sıcaklığına Etki Eden Faktörler

YORULMA

Yorulma; bir malzemenin

TEKRARLI GERİLMELERİN

etkisinde, statik dayanımının

altındaki değerlerde ilerlemeli

hasara uğramasıdır.

Yorulma dayanımı: Belirlenen

bir sınır çevrim sayısına kadar,

malzemenin kırılmadan

taşıyabileceği en büyük gerilme

genliğidir.

WÖHLER EĞRİSİ

Yorulma deneyleri, sabit bir ortalama gerilme için farklı

gerilme genlikleri alınarak yapılır ve yorulma kırılmasının

görüldüğü kırılma çevrim sayıları saptanır. Malzemelerin

hangi çevrim sayısında hasara uğrayacağını gösterir.

Yorulma eğrisinin yorumlanması

A malzemesinin yorulma sınırı ~445 MPa. Malzeme bu gerilme altında yorulmadan çalışabilir.

Bazı malzemelerde (demir dışı malzemeler) özellikle Al alaşımlarında yorulma sınırının olmadığı görülür. Numune üzerine uygulanan gerilme ne kadar azaltılırsa azaltılsın malzeme belli bir gerilme devrinden sonra hasara uğramaktadır.

Siyah alan zamanla büyüyen çatlaktır. Beyaz parlak alan ise bir

anda kopma nedeniyle oluşmuş çatlaktır.

Alüminyum çubukta yorulma

Temel Malzeme Özellikleri MEKANİK ÖZELLİKLER

Yüksek Yük altında uygulama Düşük Yük altında uygulama

Striations,

(yorulma yivleri)

Beach ya da

clamshell marks

YORULMA DAYANIMINA ETKİ EDEN

FAKTÖRLER

Gerilmelerin yoğunlaşması. Örneğin kesit üzerinde çentikler, delikler, keskin köşelerin olması

Yüzey pürüzlülüğü

Parça içerisinde çekme yönünde çalışan iç gerilmeler

Segregasyon, cüruf, kalıntı

Çevre koşulları korozyon oluşturmaya elverişli ise yorulma dayanımı azalır.

Parçanın yüzeyine karbürleme, nitrürleme gibi yüzey sertleştirme işlemi uygulanmışsa yorulma dayanımı iyileşir.

Klasik malzemelerin yorulma dayanımını ölçmek için

bir tarafı dönebilen dirsekli kiriş test geometrisi

Uygulanan gerilim tamamen çekmeden basmaya doğru döngüseldir.

Test numunesine uygulanan maksimum gerilim aşağıdaki şekilde olur.

UYGULAMA-4

Soru 4 : Bir çimento fırınında kullanılan takım

çeliğinden üretilen bir şaftın boyunun 96 inç olması ve

1 yıl boyunca uygulanan 12500 lb yüke dayanması

gerekmektedir. Şaft çalışma sırasında dakikada bir

dönüş yapmaktadır. Buna göre bu şaftın çapı ne kadar

olmalıdır?

SÜRÜNME

Malzemelerin yüksek sıcaklıkta statik gerilmeler altında (hatta

kendi ağırlıkları ile bile) zamana bağlı olarak kalıcı plastik şekil

değiştirmesine sürünme denir.

Sürünme deneyi, sabit sıcaklık ve sabit gerilme altında yapılır ve

birim uzamanın zamanla artışı sürünme eğrisi olarak çizilir.

Yaklaşık 0,4.Tm ve üzeri sıcaklıklarda sürünme hızı önemli

oranda artış gösterir.

Gaz türbinleri, fırınlar, (buhar türbinleri 500°C türbin kanatlarında 600°C) ve benzeri yüksek sıcaklıklarda çalışan mühendislik malzemeleri için sürünme önemlidir.

SÜRÜNME EĞRİSİ VE BÖLGELERİ

Sürünmede etkin olan mekanizmalar: 1. deformasyon pekleşmesi 2. toparlanma

SÜRÜNME EĞRİSİ VE BÖLGELERİ A-B:

Yükün etkisiyle numune uzar, dislokasyon hareketleri hakimdir. Deformasyon sertleşmesi olur. Yüksek sıcaklık nedeni ile iç gerilmeler giderilir, toparlanma oluşur. Pekleşme hızı toparlanma hızından daha fazladır, sürünme hızı yavaştır.

B-C:

Dislokasyon ağları ve yığılmaları rahatlama mekanizmaları olarak da adlandırılabilecek dislokasyon tırmanması ve dislokasyon kayması ile dengelenir ve bu nedenle gerinim artış oranı sabit kalır.

Pekleşme hızı ve toparlanma hızı birbirine eşittir.

Sürünme hızı şekildeki gibi ikincil bölgenin eğimidir.

Uygulamada çok önemlidir.

Mühendislik hesaplarında saatteki, belli sıcaklıktaki sürünme hızı SÜRÜNME MUKAVEMETİ olarak alınır.

C-D:

C`den D`ye olan üçüncü bölgede iç boşluk oluşumları vuku bulur.

Boyun oluşumu meydana gelir ve buna bağlı olarak gerilim (stres) artar.

Yumuşama hızı pekleşme hızından daha fazla olur ve malzeme kopuncaya kadar sürünme hızı giderek artar.

SÜRÜNME HIZI

SÜRÜNME DAYANIMINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER

Ergime sıcaklığı

E modülü

Tane boyutu

Yüksek sürünme direnci

Yüksek ergime sıcaklığı

Yüksek elastisite modülü

Büyük tane

boyutu

SICAKLIK VE GERİLMENİN ETKİSİ

TANE BOYUTUNUN ETKİSİ

Küçük taneler daha fazla tane sınırı kaymasına izin vereceğinden,

sürünme hızını artırır.

Sürünme dayanımı

Tane boyutu

Sürünme Kırılması

Genellikle oda sıcaklığında tane

sınırları tanelerden daha

mukavemetlidir. Fakat sıcaklık

arttıkça tane sınırlarındaki

mukavemet düşmekte, tane sınırları

mukavemet düşüş hızı tane içi

mukavemetteki azalma hızından

daha fazla olmaktadır.

Sürünme sonucu meydana

gelen tanelerarası kırılma

METALLERDE SÜRÜNME MEKANİZMALARI

Dislokasyon kayma ve

tırmanması

Tane sınırı kayması

Dislokasyon kayma ve tırmanması Tırmanma:

dislokasyonunun bulunduğu düzlemi terk etmesi olayıdır.

Yüksek sıcaklık, metalde dislokasyonların tırmanmasını sağlar.

Dislokasyon düzensizlikten uzağa tırmandıktan sonra kaymaya devam ederek, uygulanan en düşük gerilmelerde bile numunenin şekil değiştirmesini sağlar.

Tane Sınırı Kayması

Yüksek sıcaklıklarda aktif hale gelen bir mekanizmadır

Artan sıcaklıkla taneleri bir arada tutan kuvvet azalır ve

etki eden gerilmelerin etkisi ile tanelerin birbirleri

üzerinde kaymaları mümkün hale gelir

SÜRÜNMENİN AZALTILMASI

Dislokasyon hareketliliğinin engellenmesi

SÜRÜNMEYE DAYANIKLI ALAŞIMLAR

Ergime sıcaklığı çok yüksek bazı metaller, örneğin;

Tungsten-Volfram`ın (Tm 3377 °C) işlenmesi çok

zordur,

Molibden (Tm 2607 °C) uçucu oksitler oluşturur

Osmiyum (Tm 3027 °C) ise çok pahalıdır.

Bu nedenle günümüzde Nikel (Tm 1453 °C) ve

Kobalt (Tm 1492 °C) alaşımları kullanılmaktadır.

Loss-coefficient (kayıp katsayısı)

Malzemenin titreşim enerjisini

sönümleme derecesi.

Malzeme elastik olarak

yüklendiğinde, elastik enerji

depolar (U) ve yükleme

boşaltıldığında bu enerjinin bir

miktarı malzeme tarafında

yok edilir.

TERMAL ÖZELLİKLER

ERİME VE CAMSI GEÇİŞ SICAKLIĞI

İki önemli sıcaklık vardır, erime sıcaklığı (Tm) ve camsı geçiş

sıcaklığı (Tg) dir. Kristal malzemelerin keskin erime noktası

olurken, kristal olmayan malzemeler de Tg tam katı halden

viskoz sıvı ya geçiş sıcaklığını tanımlar. Bu sıcaklıklar,

malzemelerin maksimum (Tmax) ve minimum (Tmin) çalışma

sıcaklık aralığının belirlenmesinde kullanılır.

Tmax, malzemenin oksidasyona ya da kimyasal değişime

uğramadan çalışabileceği sıcaklıktır.

Tmin sıcaklığının altında malzeme gevrek yapıda ve kullanımı

güvenli değildir.

Temel Malzeme Özellikleri TERMAL ÖZELLİKLER

Isıl genleşme sıcaklık arttırıldığında ya da düşürüldüğünde bir çok

malzemede gözlenen boyutsal değişimdir. Isıl genleşme verileri genel olarak

doğrusal ısıl genleşme katsayısı (a) ile ifade edilir.

Birimi in./in./oF ya da cm/cm/oC ya da basitçe 1/oF ya da 1/oC dir.

Isıl şok direnci

Termal şok direnci malzemenin deformasyona

ugramadan karşı koyabileceği maksimum ani sıcaklık

değişimidir ΔT (K).

UYGULAMA-5

Soru: 15 m uzunluğundaki bir bakır tel 40 °C’den -9 °C’ye

soğutulmuştur. Telin boyunda meydana gelen değişimi

hesaplayınız.

α= 16.5 x 10-6 °C-1

ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLER

Temel Malzeme Özellikleri ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLER

Elektriksel direnç, bir birim kübün iki yüzü arasındaki potansiyel

farkdır. Elektriksel iletkenlik, direncin tam tersidir ve değeri 1/dirençtir.

İyi bir iletken için : 10-8 m.cm

İyi bir yalıtkan için : 1016 m.cm

ÇEVRESEL DİRENÇ

AŞINMA

İki cismin birbirine temas eden

yüzeylerinde, mekanik veya

kimyasal etkenlerden dolayı

meydana gelen malzeme

kaybıdır.

Uygulanan yüke, mesafeye bağlı

olarak değişir.

Aşınma büyük miktarlarda malzeme kaybına ve enerji

israfına neden olur. Sürtünmeyi ve aşınmayı azaltma

ve/veya kontrol etme çalışmaları gereklidir.

Aşınma Sistemini Oluşturan Unsurlar

Tribolojik sistem

Ana malzeme

(aşınan)

Hareket

Karşı malzeme

(aşındırıcı)

Ara malzeme

Yük

AŞINMA MEKANİZMALARI

Abrazif aşınma Birbirine göre izafi hareket yapan iki cisim arasına çevre etkisiyle

yabancı sert parçacıkların girmesi ve bu parçacıkların yumuşak yüzeye gömülerek sert yüzeyden sanki zımparalarcasına malzeme kaldırmasıyla kendini gösteren bir aşınma türüdür.

Makine elemanlarının yüzeyleri ısıl işlem ile sertleştirilerek bu tür aşınmaya karşı önlem alınmaya çalışılır.

Adhezif aşınma

Cisimlerin gerçek temas yüzeyleri, yüzey pürüzlüğü sebebiyle aslında çok çok küçük olduğundan, bu noktalardaki gerilmeler çok küçük yük durumlarında dahi akma gerilmesi sınırına erişirler ve akarak plastik deformasyona uğrarlar.

Cisimler birbirine mikro kaynaklar ile bağlanırlar. Bu sırada iki cisim arasında devam eden izafi hareket sebebiyle kaynak bağı kopar.

Adhezif aşınmanın meydana geldiği yüzey

Kopma sonucu diğer cisme göre yumuşak olan malzemeden imal edilmiş cismin yüzeyinde boşluklar oluşur, diğer yüzeydeyse çıkıntılar meydana gelir ve iki yüzey arasına adhezif parçacıklar dökülür.

Erozyon aşınması

Bir yüzeye hızla püskürtülen katı parçacıklarının,

sıvı veya gaz jetlerinin o yüzeyi aşındırarak kütle

kaybetmesine yol açmasıdır.

Çöl ortamlarında rüzgar tarafından savrulan kum

taneciklerinin araçları, yapıları ve makineleri

aşındırdıkları görülür.

Pirinç kondansatör borusunun erozyon korozyonu: Akıntı

yönüne doğru oluşan damla şeklindeki oyukların görünümü

Yorulma aşınması

Dişli çarklar, rulmanlı yataklar, kam

mekanizmaları gibi birbirleriyle sürekli

temas halindeki yüzeylerde görülebilir.

Temas alanı küçük olduğunda temas

yüzeylerinde yüksek basınç meydana gelir

ve yüzeyin hemen altında kayma

gerilmeleri oluşur. Kayma gerilmelerinin

maksimum olduğu noktada plastik

deformasyon meydana gelir,deformasyon

zamanla yüzeye ilerleyerek yüzeyde

çukurcuklar meydana getirir.

KOROZYON

Türkiye Korozyon Derneğinin

araştırmalarına göre Türk

Ekonomisindeki korozyon

kayıplarının maliyetinin gayrisafi

milli hasılanın %3,5-5’ i arasında

olduğu tahmin edilmektedir.

Bu oran Ereğli Demir Çelik

Fabrikalarının yaklaşık bir yıllık

üretimine eşittir.

KOROZYON NEDEN OLUŞUR?

Korozyon

Korozyon, "içinde bulunduğu çevresi ile oluşturduğu ara

yüzeylerde malzemelerin kimyasal ve elektrokimyasal reaksiyonlar

sonucu enerji kaybı ile bozunmaları" olarak tanımlanabilir.

Korozyon hızı milimetre/yıl olarak tespit edilmektedir.

Elektrokimyasal Korozyonu Oluşturan

Bileşenler

Anot: Korozyona uğrayan (oksitlenen) metal

Katot: Anotta açığa çıkan elektronları harcayan reaksiyon

(redüksiyon) meydana geldiği metal yüzeyi

Elektronik İletken: Anotta açığa çıkan elektronları katoda

taşıyan metalik iletken. Anot ile katodun birbiri ile teması da bu

iletişimi sağlar.

Elektrolit: Elektrolitik iletken, sulu çözelti. Anot ile katot

arasında iyonik bağ sağlayan sulu ortam.

Elektrokimyasal Korozyon

Elektrokimyasal korozyonda

galvanik seri çok önemlidir.

Galvanik seri, gerçek ortamlarda

metallerin potansiyellerinin

ölçülüp sıralanması ile elde

edilen termodinamik bir seridir.

Pasifleşme: Paslanmaz çelikler

gibi bazı metallerin belirli çevre

şartlarında elektrokimyasal

aktivitesini kaybetmesi olayıdır.

Korozyon Reaksiyonları

Anodik Reaksiyon Katodik Reaksiyon

Metalik iletkenden iyonik

iletkene olan pozitif yük

transferini gerçekleştiren

elektron reaksiyonudur.

Yükseltgenme

reaksiyonudur.

Bu olay sonucunda elektron

üretilir.

Metalden elektrolite negatif

yükün transfer olduğu

elektrot reaksiyonudur.

Katodik reaksiyon daima

indirgenme reaksiyonudur.

Katodik olayın işlevi anodik

reaksiyonda üretilen

elektronları harcamaktır.

Galvanik Hücre

Redoks reaksiyonlarının kendiliğinden gerçekleştiği,

elektrik enerjisinin üretildiği hücrelerdir.

Tek Elektrotlu Galvanik Hücre

Tek parça bir metal, örneğin karbonlu bir çelik çubuk

elektrolit (su) içine daldırılırsa korozyon meydana gelir.

Her ne kadar sadece bir elektrot olsa da çeliğin farklı

mikroyapı bölgeleri (örneğin ferrit ve sementit) anot ve

katot olur.

Korozyona

Etki Eden

Faktörler

Korozyon Türleri

Homojen Dağılımlı Korozyon

Galvanik Korozyon

Çukurcuk Korozyonu

Taneler Arası Korozyon

Aralık Korozyonu

Seçici Korozyon

Homojen Korozyon

En yaygın korozyon türüdür ve yol

açtığı metal kaybı diğer korozyon

türlerine oranla yüksektir.

Buna karşın en az korkulan korozyon

türüdür. Çünkü hızı basit laboratuar

deneyleri ile saptanabilir ve dolayısıyla

korozyona maruz yapının ömrü

belirlenebilir.

Galvanik korozyon

Birbiriyle temas halinde olan elektrik potansiyelleri farklı metal

ve alaşımların aynı ortamda bulunmasıyla meydana gelir.

Ortamdaki malzemeden daha soy olanı katot(+), diğeri ise

anot(-) olarak davranır ve anot olarak davranan malzeme

korozyona uğrar.

Galvanik Seri

Sıralamada aşağıya doğru

gidildikçe metalin aktifliği artar.

Bu sıralamada daha aşağıda

bulunan bir metal, kendine

göre yukarıda olan metalin

anodu olur.

Örneğin, Fe’den daha aşağıda

bulunan Mg, Al ve Zn metalleri

demiri, katodik olarak korumak

üzere anot olarak kullanılır.

Galvanik korozyonun önlenmesi

Sisteme anodik karakterde

üçüncü bir metal bağlanarak

katodik koruma uygulanabilir.

Ortama korozyon yavaşlatıcı

madde ilavesi

Parçalar arasında iyi bir

yalıtım yapılmalıdır.

Birbirine bağlı bakır ve galvaniz kaplı su borularında, farklı metaller

olmaları dolayısıyla meydana gelen galvanik korozyon

Aynı ortamda çalışacak malzemeler birbirinden farklıysa galvanik seride

birbirine yakın olanlar seçilmelidir.

Daha reaktif olan malzemenin (anodik malzemenin) yüzey alanı mümkün

olduğunca büyük olmalıdır.

Alüminyum-Bakır boru örneği

Bir arada bulunan birbirinden farklı metallerin

arasındaki galvanik korozyonu engellemek için

yalıtım malzemesi kullanılmalı.

Atık su borusunda meydana gelen

çukurcuk korozyonu

Seçici korozyon

Bir alaşım içinde bulunan elementlerden birinin

korozyona uğrayarak uzaklaşması sonucu oluşan

korozyondur.

Örneğin, pirinç alaşımı içinde bulunan çinkonun bakırdan önce

korozyona uğramasıdır.

%15’ten fazla çinko

içeren pirinç

alaşımındaki numunede

meydana gelen seçici

korozyon.

Aralık-Çatlak korozyonu

Bu korozyonun temel nedeni,

çatlak içi veya aralık ile çevre

elektrolit arasında oksijen

konsantrasyonu veya metal iyonu

konsantrasyonunun farklı

oluşudur. Çatlağın dış kısımları

katot olacağından bu bölgede

korozyon görülmez.

Taneler arası korozyon

Taneler arası korozyon

Metal atomları daima geometrik bir düzen içinde kristalleşir.

İki veya daha fazla metalden oluşan homojen yapıdaki alaşımlar da belli bir düzen içinde kristalleşir. Bunlara katı çözelti denebilir.

Heterojen yapıdaki alaşımlarda ise, iki veya daha fazla katı fazlı karışım söz konusudur. Böyle bir alaşımda kristaller homojen bir yapıda değildir.

Taneler arası korozyon, taneler arası sınır çizgilerinde meydana gelir. Bu bölgelerde metallerden biri diğerine göre daha düşük konsantrasyonda bulunur. Bu nedenle sınır çizgileri korozyon için uygun bir ortam oluşturur.

Taneler arası korozyon

Yaşlanan alüminyum alaşımlarında, paslanmaz çeliklerin

kaynak edilmelerinde yavaş soğuma ile tane sınırlarında

karbür çökelmesi olursa bu korozyon gözlenir.

Taneler Arası Korozyon Örneği

Laboratuarda gerçekleştirilen

korozyon testinde, 6061

alüminyum alaşımının (T6

durumunda) %5’lik NaCl

çözeltisinde yaklaşık bir gün

bekletilmesiyle oluşmuş taneler

arası korozyon.

Paslanmaz Çelikte Taneler Arası Korozyon

Oluşumu

Paslanmaz çeliklerde, malzeme uzun süre 500-850C sıcaklıkları arasında

tutulursa, tane sınırlarında Cr23C6 tipi karbür çökelmesi olur.

Bu karbürün çökelmesi için tane sınırlarına karbon ve krom difüzyonu olması

gereklidir.

Bu difüzyon yüzünden, tane sınırlarının yakınlarında krom konsantrasyonu

düşük bölgeler oluşur ve sonuç olarak da tane sınırı bölgelerin korozyona

maruz kalması söz konusu olur.

Paslanmaz Çelikte Taneler Arası Korozyon

Oluşumu

Bu tip korozyon kaynak

bölgelerinde de gözlemlenir.

Yanda bir paslanmaz çeliğin

kaynak bölgesindeki taneleri

arasında meydana gelen

korozyon görülmektedir.

Gerilmeli Korozyon

Elektrolit içinde bulunan ve bir çatlak başlangıcı taşıyan parça üzerine

çekme gerilmelerinin etkimesi ile ortaya çıkar.

Gerilme nedeniyle hareket eden dislokasyonların yüzeyde meydana

getirdiği kayma eşikleri, korozyon yavaşlatıcı oksit vb. tabakanın

sürekliliğini bozar.

Bu gibi hallerde koruyucu tabakanın yenilenmesi olaya özgü elektrolit

tarafından engellenir ve korozyonun yerel olarak gelişmesiyle bir tünel

oluşur.

Deniz suyuna maruz kalmış çelik çubuk

Çekme gerilmesinin maksimum olduğu yerlerde stres-

korozyon çatlakları oluşmuş durumda

Gerilme Korozyonunu Önlemek İçin

Gerilmeli korozyon, dışsal bir gerilme uygulanmadan da

meydana gelebilir.

Hızlı sıcaklık değişimi sonucu meydana uniform olmayan

genleşmeler de stres-korozyon çatlamalarına sebep olur.

İki veya daha fazla fazdan oluşan alaşımlarda, fazların ısıl

genleşme katsayıları farklı ise stres-korozyon çatlaması

meydana gelebilir.

Kaynaklı parçaların gerilme giderme tavlamasına tabi

tutulması veya çekme yerine basma gerilmelerinin

sağlanması gerilmeli çatlak korozyonu tehlikesini azaltır.

Kavitasyon Korozyonu

Hızlı akan sıvıların malzeme

yüzeyine yakın bölümlerinde oluşan

alçak basınç kabarcıklarının

büyümesi ve patlaması ile meydana

gelir. Oluşan şok dalgalar, yüzeye

çarparak malzeme yüzeyini örten

tabakayı tahrip eder. Açığa çıkan

metal çözünerek korozyona uğrar.

Bu tür korozyona uğrayan yüzeylerin

görünümü kaba ve deliklidir, oyuklar

sıktır. Yüzeyde petek görünümü

oluşur.

Kavitasyon Korozyonu

Pervanelerde ve motor kanatlarında sık görülür. Özellikle pompaların emme yapmaları esnada bu korozyon oluşmaktadır.

Korozyondan Korunma

Malzeme seçimi

İnhibitör kullanımı

Anodik koruma

Katodik koruma

Uygun tasarım

Yüzey kaplama

Korozif Ortama Göre Malzeme Seçimi

Örnekleri

Deniz suyu yaklaşık %3.5 tuz (çoğunlukla NaCl) içerir ve

bu yüzden tatlı sulara göre daha çok korozyona sebep

olur.

Dökme demir,çelik,alüminyum,bakır,pirinç ve bazı

paslanmaz çelikler tatlı su ortamlarında kullanmak için

uygundur.

Titanyum,pirinç,bazı bronzlar,bakır-nikel alasımları ve

nikel-krom molibden alaşımlarının tuzlu su ortamlarında

meydana gelen korozyona karsı dayanımları yüksektir.

Korozif Ortama Göre Malzeme Seçimi

Örnekleri

Korozif ortam Metal

Nitrik asit Paslanmaz çelik

Sodyum hidroksit Nikel / nikel alaşımlar

Sulu sülfürik asit Kurşun

Hava Alüminyum

Damıtık su Kalay

Sıcak kuvvetli oksitleyici çözelti Titanyum

Derişik sülfürik asit Çelik

Bazı katodik koruma uygulama

alanları

Liman ve deniz

yapıları

Yer altı boru

hatları

Petrol depolama tankları

Su depolama tankları

Yüzey kaplama

Korozyondan korunmak için metalin koruyucu kaplamalar ile

kaplanarak çevre ile yapı arasında az veya çok yalıtkan bir engel

oluşturmak ekonomik bir yoldur.

Kaplamaların kalitesi elektriksel dirençleri ile ilgili olup, 10000

ohm / mm2 den büyük dirençliler korozyon açısından uygundur.

Uygun tasarım

Korozif maddelerin depolandığı sistemlerde korozif

ortamın (su vb) birikmesini engellemeye yönelik

tasarımlar uygulanmalıdır.

Ayrıca arasında sıvı birikintisine sebep olabilecek çok ince

aralıklardan kaçınılmalıdır.

Durgun

bölge

Durgun

bölge

Durgun

bölge