C - Abdullah Demir

Transkript

C - Abdullah Demir

MARMARA ÜNİVERSİTESİ
TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
MALZEME BİLİMİ
Demir, Çelik ve Dökme Demir
Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR
DEMİR KARBON FAZ DİYAGRAMI
Saf demire teknolojik özellik kazandıran karbon’dur. Saf demir’in
Yoğunluğu: 7,8 g/cm3
Sertliği: 60 HB
Akma mukavemeti: 10 daN/mm2
Çekme mukavemeti: 20 daN/mm2
Kopma uzaması: %50
Kesit daralması: %80
 Saf demir mukavemetinin düşük olması nedeniyle teknolojik
öneme sahip değildir.
 Saf karbonun da mukavemeti düşüktür. Tek başına önemli bir
malzeme değildir.
Kaynak: Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ; DEMİDEMİR-KARBON (Fe-C) DENGE DİYAGRAMI
Demirle karbon bir araya getirilirse bu ikiliden ÇELİK ve DÖKME
DEMİR adında iki yeni mekanik özellikleri farklı alaşımlar meydana
getirilir.
ÇELİK NEDİR?
Demir- karbon alaşımının içinde; max.
%2’ye kadar KARBON
%1 MANGAN
%0,5 SİLİSYUM
%0,05’den az KÜKÜRT ve FOSFOR
varsa bu malzemeye çelik denir.
DÖKME DEMİR NEDİR?
Karbon (C) oranı %2’den fazla
olan
demir-karbon
alaşımına
DÖKME DEMİR denir.
Yapı içeresindeki KARBON; soğuma
şartlarına ve yapıdaki MANGAN ve
SİLİSYUM oranlarına bağlı olarak farklı
oluşumlar şeklinde bulunur.
Şayet; %Si miktarı fazla ve soğuma
yavaş
yapılırsa
karbon,
demirin
içerisindeki yapıda GRAFİT şeklindedir.
Karbon yapıda bağımsız bulunur.
Demir içinde karbon grafit
şeklinde dağılırsa, dövülebilen
yumuşak dökme demir elde
edilir.
Şayet; %Mangan fazla ve soğuma
hızlı yapılırsa; karbon demire bağlı
olarak (Fe3C) DEMİR SEMENTİT
şeklinde oluşacaktır. Bu yapı yarı
dengeli halde olacaktır.
Hem Sementit hem de Grafit yapı "DEMİR-KARBON” DENGE DİYAGRAMI olarak ele
alınır.
Fe-C Denge diyagramı dikkatle incelenirse;
 Yatay eksen, erimiş demir içinde %C oranını,
 Düşey eksen, gittikçe artan sıcaklığı göstermektedir.
 Yatay eksende karbon en fazla %6,67’ye kadar olabilmektedir. Tam
bu noktada iç yapı %100 sementit Fe3C’dir. %4,5 C’dan sonraki
yapının teknolojik önemi yoktur.
 Düşey eksende de sıcaklık artıkça, yatay eksende karbon oranı
değiştikçe her bölgede İÇYAPI’lar değişmektedir.
Çelik ve dökme
demirler mikroskop
altında incelenirse;
önce saf demirin
ısıtılması
ve
katılaşması sonucu
sıcaklığa
bağlı
olarak saf demirin
hangi
kristal
yapılara dönüştüğü
yandaki
şekilden
görülebilir.
Üç önemli temel yapı mevcuttur.
Ferrit, östenit, sementit
Ferrit yapı nedir?
α-demiri olarak bilinir. Kristal kafes
yapısı HMK şeklindedir. C atomları
Fe atomları arasında az miktarda
yeralan atomlar olarak bulunur.
Demir-karbon denge diyagramının
en yumuşak yapısıdır. Tokluğu
düşüktür, uzaması %40‘a kadar
varır. İç yapısı üstteki gibi görünür.
Östenit yapı nedir?
Demirin yüzey merkezli kübik halidir.
g-demiri olarak bilinir. İç yapısı
şekildeki gibidir. Tokluğu yüksektir.
Sertliği 40 RC civarındadır. C’nun
yapı içerisinde katı arayer atomu
olarak çok miktarda bulunduğu
yapıdır.
Sementit (Fe3 C) yapı ne demektir?
Demir karbid olarak bilinir. Maksimum %6,67 C ihtiva eder. Oldukça sert ve
gevrek bir yapısı vardır. Çekme mukavemeti düşük ama basma mukavemeti
yüksektir. Çeliğin sert olmasını sağlar.
%C(sementit) 
 Sementit; demir karbon faz
diyagramında metallerarası
bir bileşiktir.
 Pratikte Fe-C diyagramında
sementite kadar olan bölge
önemlidir.
 Sementit; %6,67 C
konsantrasyonuna sahiptir.
Atom ağrılıkları dikkate
alındığında; Fe:56, C:12.
C
12

 6.67
3xFe  C 3x55  12
Beynit yapı ne demektir?
Karbon ve sementit’e “doymuş a-ferrit”
karışımıdır.
Perlit yapıdan pek farklı bir yapıdır. Daha
serttir. İğne şeklinde tane yapısına sahiptir.
İlk soğutma hızlı, sonra yavaş olması
halinde bu yapı oluşur.
Martenzit yapı ne demektir?
Östenit
ve
karbonun
yarı-kararlı
versiyonudur. Kristal kafes yapısı, g
bölgesindeki
YMK
yapıdan
çarpık
tetragonal yapıya dönüşmüştür. Çok sert
ve kırılgan bir yapısı vardır.
Fe-C denge diyagramındaki
tüm iç yapıların bir arada
gösterimi
Demir-Karbon Denge Diyagramında çok
önemli 2 nokta vardır.
1. Ötektik nokta 2. Ötektoid nokta
Ötektik Nokta Nedir?
Bu
noktada
tek
olan
sıvı
fazı,
iki ayrı katı faza dönüşmüştür. Bu nokta
C’nu %4,3 olan, sıcaklığı da 1147 C olan
noktadır. (Lederburit yapı-sert ve gevrektir)
Ötektik reaksiyon; sıvı fazın ani
olarak iki ayrı katı faza dönüşmesi
reaksiyonudur.
Sıvı Soğuma  (Katı) +  (Katı)
Lederbürit Yapı Ne Demektir?
Lederburite, ötektik noktadaki iç yapının adıdır.
Östenit (g) + Sementit (Fe3C)’ten oluşmuştur. Bir nevi
çelik ile dökme demir arasına çizgi çekilmiş yerdedir.
Oda sıcaklığında pek görülmez.
Lederbürit yapı (sert ve
gevrek)
Siyahlar sementit (Fe3C),
beyazlar ferritik (a-Fe)
yapılardır.
Perlit = a-Fe + Fe3C

γ +Fe3C
+
 + Perlit
%100 Perlit

Perlit +Fe3C

Otektoit Bileşim
Dönüşüm sıcaklıkları (A1, A3, Acm)
A1: Isıtırken östenitin oluşmaya başladığı sıcaklık
A3: Ötektoid altı çeliklerde ısıtırken ferrit’in ostenit’e dönüşümünü tamamladığı sıcaklık
Acm: Ötektoid üstü çeliklerde, ısıtırken sementit’in ostenite dönüşümün tamamlandığı
sıcaklıktır.
ÇELİK İÇİN ÖNEMLİ SICAKLIKLAR
 A1 sıcaklığı: Ötektoid reaksiyon sıcaklığı
 A2 sıcaklığı: Küri sıcaklığı (769oC). Bu sıcaklıkta manyetiklik kaybolur.
 A3 sıcaklığı: Ötektoid altı çeliklerde tam ostenit alanına geçiş sıcaklığı (C oranına bağlı
olarak değişir)
 Acm sıcaklığı: Ötektoid üstü çeliklerde tam ostenit alanına geçiş sıcaklığı (C oranına bağlı
olarak değişir)
A3
+
Acm

+Fe3C
A1
+Fe3C
DEMİR SEMENTİT FAZ DİYAGRAMI
+S
 (ostenit)
S
+S
Sementit : Fe3C
Ferrit : 
Perlit :  + Fe3C
Ostenit: 
Delta demir: 
Ledeburit.
Tötektik
Perlit
Ledeburit
1148oC
Çelik
Dökme demir
%C: ağırlık olarak
Tötektoid
Sıcaklık (oC)
Fe/Fe3C FAZ DİYAGRAMI
Tötektik
1148oC
Tötektoid
Fe3C: Sementit
 : Ferrit
:
Ostenit
:
Delta demir
Sıcaklık (oC)
Tötektik
Tötektoid
Fe3C: Sementit
 : Ferrit
 : Ostenit
ÖRNEK
1150 oC, 920 oC, 750 oC, 450 oC ve 300
o
C’lerde yatay çizgiler vardır.
1150oC: δ + L  γ, peritektik
920oC: L1  γ + L2 a monotektik
750oC: L  γ + β, a ötektik
450oC: γ  α + β, a ötektoid
300oC: α + β  μ or a peritektoid
ÇELİK
 Çelik; %2’ye kadar C içeren demir alaşımına verilen isimdir.
 Otektoit çelik; %0,8 C içeren çeliğe ötektoit çelik adı verilir.
 Bu kompozisyonun altındaki çeliklere ötektoit altı çelikler (C oranı <
%0,8), bu bileşimden daha fazla C içeren çeliklere ötektoid üstü
çelikler (C oranı > %0,8) adı verilir.
 C oranının %2’yi geçmesi durumunda malzeme artık çelik olarak değil,
dökme demir (cast iron) olarak adlandırılır.
ÇELİK
 Perlit: Ötektoit reaksiyon sonrası -Fe ve Fe3C tarafından oluşturulan özel yapıya
verilen isimdir.
 C miktarı %0,8 iken (ötektoit çelik) %100 perlitik
yapı elde edilir.
 C miktarı sıfıra doğru azaldıkça, perlit azalır, ferrit
(-Fe) artar.
 C miktarı %0,8’in üzerinde arttıkça, perlit miktarı
azalır, sementit miktarı artar.
 (ferrit) taneleri
(Açık renk)
Sementit taneleri
(Koyu renk)
I
II
I
III

5
III

1
2
Perlit

+  12
3
4
II

3

Otektoit
Bileşim
1
2
3
4
+Fe3C
Sementit

5
Perlit
Perlit
DÖKME DEMİR
 C içeriği %2 den daha fazla olan demir-karbon alaşımıdır.
 Artan karbon oranı yapıyı kırılgan hale getirir.
 Sıvı fazdan katılaşması sırasında soğuma hızlarına bağlı olarak farklı iç
yapılara sahip olabilir.
 Hızlı soğuma: Beyaz dökme demir.
 Yavaş soğuma: Kır dökme demir (ferritik, ferritik/perlitik, perlitik).
 Temper dökme demir: BDD’in tavlanması ile.
 Küresel dökme demir: Mg, Ce gibi grafiti küreselleştiren alaşım
elementleri katılması ile.
BEYAZ DD
 Katılaşma (Sıvı fazdan katıya dönüşme) sırasında soğuma hızı
yüksek tutulursa Beyaz DD elde edilir. Bu yapıda sementit
baskındır dolayısıyla sert ve gevrektir.
BEYAZ DD
Ötektik reaksiyonda:
Sıvı  ledeburit iç yapı (+Fe3C)
1
S

2

3

+Fe3C

+Fe3C
4
Dökme demir

S+Fe3C
Ledeburit
1
2
Dönüşmüş
Ledeburit
+S

Sıvı
Ötektik öncesi 
3
Ötektik 
Ötektik Fe3C
4
Ötektoit
Perlit
Ötektik Fe3C
KIR DÖKME DEMİR
 Sıvı fazdan çok yavaş soğuma ile karbon difüzyonla bir araya toplanarak lamelli bir yapı
oluşturur.
 Ferritik kır dökme demir : Çok yavaş soğuma hızı.
 Ferritik-perlitik kır dökme demir : Biraz daha hızlı olması durumunda.
 Perlitik kır dökme demir: Daha hızlı olması durumunda oluşur.
 Perlit oranı arttıkça dayanım artar.
 Tüm durumlarda süneklik çok kötüdür.
 Lamelli yapıda keskin uçların oluşturduğu çentik etkisi nedeniyle mekanik özellikler çok
kötüdür.
Grafit Lameller

Perlitik DD
Ferritik DD
Ferritik-Perlitik DD
Artan Soğuma Hızı
Perlit
KIR DÖKME DEMİR
 Grafitin dayanımı demirin yanında ihmal edilebilecek kadar küçüktür.
 Dolayısıyla grafit bölgeler boşluk gibi davranır.
 Bir de keskin köşelerin oluşturduğu çentik etkisi ilave olunca yapı çok
gevrek-kırılgan davranır.
 Dolayısı ile kır DD’ler genelde basmaya karşı zorlanan parçalarda
kullanılır. Çekme zorlanmaları olan yerlerde kullanılmaz.
Lameller
TEMPER VE KÜRESEL GRAFİTLİ DD
 Lamellerin mekanik özelliklere olumsuz etkisini ortadan kaldırmak
amacıyla grafitlerdeki keskin kenarları ortadan kaldırmak amacıyla bazı
işlemlere tabi tutulur.
TEMPER DÖKME DEMİR (TDD)
 Temper DD: Hızlı soğuma ile elde edilen beyaz dökme demir yaklaşık 950
oC’de uzun süre (48 saat) tavlanır ve sementit yapı içerisindeki kararsız
karbon bir araya toplanarak temper grafiti denilen topak halinde yapılar
meydana getirir. Bu yapıda süneklik %10’a kadar artabilir.
 Soğuma hızına göre Ferritik TDD, Ferritik-perlitik TDD ve Perlitik TDD
şeklinde 3 farklı TDD elde edilebilir.
Temper grafiti

Perlitik TDD
Ferritik TDD
Perlit
Ferritik-Perlitik TDD
KÜRESEL DÖKME DEMİR (KDD)
 Eriyik DD içerisine Mg ve Sb gibi grafitleri küreselleştiren alaşım
elementleri katılır. Bu şekilde oluşan grafitler küresel şekillidir ve süneklik
%20’lere kadar artar. Soğuma hızına göre Ferritik KDD, Ferritik-perlitik
KDD ve Perlitik KDD şeklinde 3 farklı KDD elde edilebilir.
Küresel grafit
Perlitik KDD

Ferritik KDD
Perlit
Ferritik-Perlitik KDD

C - Abdullah Demir

Transkript

Benzer belgeler

İncele - Vem İlaç

Kan tahlili - BabyCentre

ERİTROSİTLER ANEMİ, POLİSİTEMİ

DEMİR EKSİKLİĞİ ANEMİSİNDE BESLENME Demir Yetersizliği

MKARP-1000 Kullanma Kılavuzu 1) Kullanım Talimatları – Ürün

MKARP 1000 Kullanma Kılavuzu . MKARP 1000 EN 60974-11

04a Çelik ve Demir 2009/11

Mart - 2016 - Or-Ahayim Özel Balat Hastanesi