FAZ DİYAGRAMLARI - simgeirizalp.cbu.edu.trsimgeirizalp.cbu.edu.tr/muhmlzB/bolum1.pdf · •Faz...

FAZ DİYAGRAMLARI

• Öğrenim Amaçları

• Malzeme özelliklerinin çoğu görmüş oldukları

termomekanik işlemlerin sonucu olarak oluşan iç

yapılarına bağlıdır. Faz ve faz diyagramlarına ait

bilgiler özellikle döküm-katılaşma ve ısıl

işlemlerin tasarımı ve kontrolü açısından

önemlidir.

• Faz diyagramları çoğunlukla kararlı ve dengeli

durumlar için geçerli olmasına rağmen, bunların

bize sağladığı bilgiler kararsız yapıları

kavrayabilme açısından yararlıdır.

• Mühendislik uygulamalarında dengesiz ve

kararsız yapıların sunduğu performans ve

özellikler, genellikle kararlı yapılarınkine göre

daha fazla tercih edilmektedir. En iyi örnek

«çökelme sertleşmesi» olacaktır.

Faz kavramı

• Kristal yapılı malzemelerin iç yapılarında

homojen ve belirli özellikler gösteren

bölgelere faz (phase) adı verilir.

• Fazlar; bu atom düzenlerinden ve toplam iç

yapıda bu fazların oluşturdukları tanelerden

meydana gelir.

Katı çözelti

• Sıvı çözeltide olduğu gibi, katı durumda da bir

elementin atomları diğer bir elementin kafes yapısı

içerisinde uygun bir yer bulup yerleşmesi ile katı

çözelti meydana gelir.

• Uygun yerler arayer veya yeralan (ikame) olabilir.

• Hume-rothery kuralı gerçekleşmişse tam ve sınırsız

bir çözünme (karışma) sağlanabilir.

• Hume – Rothery prensipleri, metal atomlarının birbiri

içinde sınırsız katı eriyebilirlik oluşturması için

gerekli şartlardır. Yani birbiri içinde sınırsız

çözünebilen metal atomlar bu şartları sağlamalıdır.

Hume – Rothery kuralları

• Metal atomlarının yarıçapları farkı %15 den büyük

olmamalıdır

• Aynı kristal kafes yapısına sahip olmalıdır.

• Atomlar aynı valans elektron sayısına sahip olmalıdır.

Farklı valansa sahip olanlar bileşik oluşturabilir.

• Metal atomları aynı elektronegativiteye sahip

olmalıdır.

• Bir kristal içine yabancı atomlar gösterildiği

gibi sızmışsa fakat bu atomların miktarı bir faz

dönüşümü yaratamayacak kadar düşükse yani,

kristal yapı, simetrisini aynen muhafaza

ediyorsa oluşan bu karışıma Katı Çözelti

diyoruz.

• Eğer bir kristal yapı içerisinde çok az sayıda

yabancı atom varsa ve ana fazın kristal

yapısını değiştirmeyecek kadar düşük bir

miktardaysa oluşan bu katı fazdaki karışıma

katı çözelti adını veriyoruz ve içeri sızan bu

yabancı atomlara çözünen atom adını

veriyoruz.

(c)Cu ve Zn alaşımları sınırlı

çözünmeden dolayı % 30 dan

fazla Zn çözemez, ikinci faz

bölgeleri oluşturur.2.Faz

Katı

Çözelti

(a)Sıvı Cu ve Ni, tam çözünür.

(b)Katı Cu ve Ni kristal yapıda rastgele yerlere yerleşmek suretiyle

tam katı çözelti oluşturur.

Mikroyapıda fazlar

Mikroyapıda Fazlar niçin oluşur?

Neden atomlar her noktada homojen karışım oluşturamazlar?

• Tanelerin nasıl oluştuğundan kısaca bahsedelim. Bunun

için bir pota içerisinde yeralan sıvı bir metal düşünelim.

Çünkü taneler kristalleşme sürecinde meydana geliyorlar.

• Bu kristalleşme aynı anda

başka yerlerde de

başlamaktadır. Bunların

hepsinin yönelimlerinin farklı

farklı olduğunu gözlemliyoruz

ve büyüye büyüye biraraya

geldiklerini görüyoruz. Bu

büyüyen kristal parçacıklarına

malzeme biliminde «tane»

adını veriyoruz. Bu büyüyen

taneler arasında oluşan

bölgelere de tane sınırı adını

veriyoruz.

• Bir elemente diğer bir element karıştırılacak olursa,

daima toplam iç enerji mimimum olacak şekilde

yeni atom düzenleri meydana gelir.

Sistemde enerji

• Fazlar: İç enerjinin min olmasını sağlayacak şekilde oluşurlar.

• Bir sistemde enerji durumu: sıcaklık, kimyasal bileşim, basınç gibi değişkenler ile belirlenir.

• Eğer basınç sabit ise (atmosferik basınç) sistemin enerjisi kimyasal bileşim ve sıcaklık tarafından belirlenir.

Faz diagramları

• Kimyasal bileşim ve sıcaklığa bağlı olarak

belirli şartlarda hangi fazların stabil olduğu faz

diagramları ile belirlenir.

Tek Bileşenli Faz Diyagramları

Mg Ergime Sıcaklığı=651 C

Kaynama Sıcaklığı= 1090 C

Hava basıncı artarsa, ağzı açık kaptaki sıvının kaynaması zorlaşır. Hava

basıncının azalması ise kaynamayı kolaylaştırır. Dolayısıyla sıvı daha

düşük sıcaklıkta kaynar.

Deniz düzeyinde 100 °C de kaynayan saf su, Ankara’da 96 °C de,

Erzurum’da ise 94 °C de kaynar.

Yeryüzünden yükseldikçe; Yerçekimi ve atmosferdeki gazların miktarı

azalır. Bunlara bağlı olarak basınç düşer. Yükselti ile basınç ters

orantılıdır.

Böylelikle yemekler normal bir tencerede

ısıtıldığında suyun kaynama noktası olan

100 dereceye gelindiğinde, su bu

derecede kaynar ve tüm su kaynayana

kadar bu sıcaklık sabit kalır ve yemek de

bu sıcaklıkta pişer. Düdüklü tencerede

ise buhar dışarı kaçamadığından

tencerenin içindeki basınç gittikçe artar,

dolayısıyla su 100 derecede kaynamaz,

tenceredeki sıcaklık 125 °C (257 °F)

dereceye kadar çıkar. Böylece pişirilmesi

istenen besinlerin ısısı suyun kaynama

derecesinden çok daha yükseğe

çıkmasına rağmen yüksek sıcaklık

yiyeceğe süratle nüfuz ettiğinden,vitamin

ve mineraller tahribata uğramadan daha

çabuk pişmesi sağlanır.

Aynı maddenin değişik kristal biçimlerine allotrop denir; allotrop

sözcüğü değişik biçim anlamında Yunanca iki sözcükten gelir.

Elmas ve grafit, karbonun allotroplarıdır. Elmasta her karbon

atomu, dört başka karbon atomuna bağlanarak üç boyutlu katı

bir yapı oluşturur; grafitte ise karbon atomları, üst üste yığılmış

geniş, yassı levhalar oluşturacak biçimde, iki boyutlu düzlemde

birbirlerine bağlanmıştır. Bu levhalar birbirlerinin üzerinden

kolayca kayar; grafitin iyi bir yağlayıcı olma özelliği de bundan

kaynaklanır. Grafitin kâğıt üzerinde iz bırakmasının nedeni de,

bu ince atom levhalarının grafitten ayrılarak kağıdın üzerinde

birikmesidir.

Karbonun bazı allotropları: a) elmas; b) grafit; c) altıgen

elmas; d-f) fullerenler (C60, C540, C70); g) amorf karbon; h)

karbon nanotüp.

İki Bileşenli Faz Diyagramları

Çözünme durumuna göre

• Tam çözünme: Bir elementin diğeri içerisinde sınırsız çözünebilmesi.

• Hiç çözünmeme: Bir elementin diğeri içinde hiç çözünememesi.

• Sınırlı çözünme: Bir elementin diğeri içerisinde kısıtlı çözünebilmesi.

a) b) c)

Sıc

ak

lık

S, Sıvı

, Katı

S+

%B

Sıvı

Sıvı

TA

TB

Tamamen sıvı faz

Tamamen katı faz.

: %x oranında B elementi

içerir.X

% 90 Sıvı + % 10

% 60 Sıvı + % 40

% 10 Sıvı + % 90

Tam Çözünme

Ötektik Yapı• Ötektik reaksiyon; sıvı fazın ani olarak iki ayrı

katı faza dönüşmesi reaksiyonudur.

Ötektik noktadan

uzaklaştıkça, ötektik

reaksiyon, dönüşüm

öncesi varolan sıvı

faz kadar gerçekleşir.

Sıvı (Katı) + (Katı)Soğuma

Ötektik reaksiyon:

Ötektik nokta

Ötektik

Sıcaklık

• Katılaşma sırasında çekirdeklenme bir çok noktadan başlar,

• Bu çekirdekler tabaka şeklinde büyürler

• Birbirlerine temas etmeleri ile ince ve tabakalı yapı meydana gelir,

• Çekirdeklenme ne kadar çok noktadan meydana gelmişse yapı o kadar ince tabakalı (veya küçük taneli) olacaktır.

“A” kristal taneleri

(Açık renk)

“B” kristal taneleri

(Koyu renk)

Hiç Çözünmeme

TA

TB

Ötektik

Sıcaklık

%B

S

A+B

A+SS+B

•

•

••

•

•

•

•

•

•

••

•

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

1

2

3

X2

Ötektik Bileşim

X1 X3

1.Alaşım 2.Alaşım 3.Alaşım

2

1

3

4

5

2

1

3

4

5

2

1

3

Sıvı Sıvı Sıvı

A

A

Proötektik A

Sıvı

Sıvı

Ötektik A

Ötektik B

Ötektik Yapı

Ötektik A

Ötektik B

Proötektik B Ötektik A

Ötektik B

B

Sıvı

A Kristalleri

(Açık renk)

B Kristalleri

(Koyu renk)

Kısmi /Sınırlı Çözünme

Sınırlı Çözünme

• Alaşım sistemlerinin çoğunda görülür.

• B elementi A nın içerisinde sınırlı olarak çözünebilir. Oda

sıcaklığında X1 kadar, sıcaklık arttıkça (ötektik sıcaklıkta) X2 kadar

çözünebilir.

• Aynı şekilde A elementi B içerisinde sınırlı miktarda çözünebilir.

• Oda sıcaklığında X3 kadar, sıcaklık arttıkça (ötektik sıcaklıkta) X4

kadar çözünebilir.

• (Sıcaklıkla ısıl aktivasyon artar ve boşluk miktarı artar).

• Çözeltiye giremeyen yabancı

atomlar kendilerinin

çoğunlukta olduğu yeni atom

düzeni (faz) oluştururlar.

• A nın çoğunlukta olduğu katı

çözelti fazını oluşturur,

• B nin çoğunlukta olduğu katı

çözelti fazını oluşturur.

• Fiziksel ve kimyasal

özellikleri farklı olan iki katı

faz ve aynı yapıda birarada bulunabilir.

fazı:

2.Faz ve

Katı çözelti

fazı: Katı

Çözelti

Ötektik

Bileşim

XöÖtektik altı bileşim

(hypo)

Ötektik üstü bileşim

(hyper)

Lehim: Genel olarak lehim, % 30-40 Pb, % 60-70 Sn içerir. Plastik derece istenen lehimlerde kalay %

40ın altında, kurşun % 60ın üzerindedir. Erime noktası 183oCdır.

Milyatağı alaşımları: Makinenin hareketli ve sabit bölümleri arasında bağlantı sağlayan ve hareketli

bölüme destek olarak kullanılan bu malzemeler kurşun, kalay ve bakır esaslı alaşımlardır. Ör. PbSn10.

Çökelmeyle sertleşebilir alaşımlarından olan Al-Cu-Mg alaşımları ( % 2,8-

4,8 Cu ve %0,4-1,8 Mg), yüksek dayanımları nedeniyle taşıt ve uçak

yapımında kullanılırlar.

Al-Mg alaşımları. Esas alaşım elementi magnezyumdur. Magnezyum oranı

arttıkça sertlik ve mukavemet artar fakat süneklik azalır.

Ötektoid Reaksiyon• Soğuma sırasında bir katı fazdan iki ayrı katı fazın oluşması

reaksiyonudur.

(Katı)

(Katı) + (Katı)

Soğuma

Ötektoid reaksiyon:

Recently, Ti-Pt binary alloys have been developed, and these alloys were

expected to become promising candidates for dental applications due to

alloying with non-toxic elements, better grindability, and better mechanical

compatibility with bone tissue than cp-Ti and Ti-6Al-4V alloys.

Cu–Ti alloys are now receiving a great deal of attention as ultra-high strength

conductive materials for applications such as conductive springs,

interconnections etc. essentially displacing the conventional Cu–Be alloy series

Peritektik Reaksiyon

Sıvı + (Katı) (Katı)Soğuma

Peritektik reaksiyon:

(Katı) + (Katı) (Katı)Soğuma

Peritektoid reaksiyon:

Peritektik

Peritektoid

Ötektik

Ötektoid

Monotektik

(c)2

003 B

roo

ks/

Co

le, a

div

isio

n o

f T

ho

mso

n L

earn

ing,

Inc.

T

ho

mso

n L

earn

ing

™is

a

trad

emar

k u

sed h

erei

n u

nder

lic

ense

.

Aşağıda verilen faz diyagramında bulunan 3 adet farklı faz reaksiyonlarını tespit

ediniz.

Örnek

1150oC, 920oC, 750oC, 450oC ve 300oC

lerde yatay çizgiler vardır

100 gr Pb-%10 Sn alaşımı için;

(a)100oC’de Sn nin Pb içerisinde max çözünürlüğünü bulunuz,

(b) Pb nin Sn içerisinde max çözünürlüğünü bulunuz,

Örnek1

(a) 100oC (Sn) nin (Pb) içerisinde çözünürlüğü % 5.

(b) Pb nin Sn içerisinde max çözünürlüğünü ötektik sıcaklık

olan 183oC de gerçekleşir: Bu değer % 97.5.

5%

97.5% Sn

2.5% Pb

Tötektik:183oC

Çelik üretiminde tandişe döküldükten

sonra 8 nozuldan çıkarak kütük üretim

prosesi sırasında tandişteki sıvı çeliğin

yarısı dökülmeden nozullar tıkanmakta

ve dökümü zorlaştırmaktadır. Firma bu

zorluğu aşmak için metalik Ca

kullanmıştır. Nedenini faz diyagramına

bakarak yorumlayınız.

Çelik temizliği kaynaklı nozul

tıkanmalarının çelikte bulunan ergime

derecesi çok yüksek alümina

inklüzyonlarının nozul çeperinde

birikmesi sonucu oluşmaktadır.

Dengesiz soğuma

• Katı içerisinde difüzyon için zamanın yetersiz olması segregasyonlu bir yapı oluşturur.

• Dengesiz solidüs çizgisinin gerçek yeri ve son dengesiz solidüs sıcaklığı soğuma hızına bağlıdır. Yüksek soğutma hızı, dengede daha büyük sapmalara neden olur.

Dengesiz soğuma

Demir-Karbon Sistemi

• Tüm ikili alaşım sistemleri içinde en önemli

yeri demir-karbon alaşım sistemi tutmaktadır.

Teknolojik açıdan önemli yere sahip olan tüm

toplumlar, esas olarak demir-karbon alaşımı

olan dökme demir ve çelikleri ana yapısal

malzeme olarak kullanmışlardır.

Fe/C ve Fe/Fe3C Faz diyagramı

• Sementit; demir karbon faz diyagramında metallerarası bir bileşiktir.

• Pratikte Fe-C diagramında sementite kadar olan bölge önemlidir.

• Sementit; % 6.67 C konsantrasyonuna sahiptir.

• Daha önceki alaşım diyagramlarından farklı olarak katı fazda, yatay eksen karbon

oranı % 0-100’e kadar değil de, % 0-6,67 kadar olan aralığı gösterilir. Bu diyagram,

katılaşma aralığı, sıvı ve sıvı - katı ve ötektik ve ötektoit gibi bölgeleri

göstermektedir.

• % 6,67 C bulunduğu durumda yapı, % 100 sementitdir( Fe3C veya demir-karbür).

Karbon oranının % 4,5 daha alan demir-karbon alaşımının teknolojik önemi yoktur.

• Demir-karbon denge diyagramından görüldüğü gibi sıcaklığa bağlı olarak yapıların

değiştiği görülmektedir.

• % 0-2 veya 1,7 ye kadar karbon ihtiva eden demir-karbon alaşımına çelik, % 2 den

daha fazla karbon ihtiva eden demir karbon alaşımına ise dökme demir denir.


a) Stabil Sistem (Fe-C Diyagramı):

• Alaşımdaki tüm karbon miktarı yapı içerisinde grafit şeklindedir.

• Bu iç yapı yavaş soğutma ile elde edilir. Silisyum miktarı iç yapının

ferrit+grafit şeklinde olmasını kolaylaştırır.

• Bu tip yapı stabil sistem yada stabil katılaşma olarak adlandırılır.


b)Metastabil sistem (Fe-Fe3C diyagramı):

• Alaşımın ihtiva ettiği bütün karbon miktarı, kimyasal olarak demir karbür

şeklinde bağlanmıştır ve sementit şeklinde yapıda yer alır.

• Bu iç yapı hızlı soğutma ile oluşur ve manganez oranı ile oluşumu kolaylaşır.

• Sementit kristali yüksek sıcaklıkta parçalanmış ferrit ve grafit taneciklerine

(temper grafiti) dönüşebileceği için bu tip katılaşmaya metastasbil (kararsız

dengeli) sistem denir.

• Demir karbon alaşımları bu sebepten ötürü birbirinden farklı eğrilere sahip iki

ayrı denge diyagramından oluşur.

• Aralarındaki fark çok düşük olduğundan, genellikle her ikisi de aynı diyagram

üzerinde gösterilir.


• Çelik için önemli sıcaklıklar

• 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)


+Fe3C

+

+Fe3C

A1

A3

Acm


• 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.


• Perlit: Ötektoit reaksiyon sonrası -Fe ve Fe3C tarafından

oluşturulan özel yapıya verilen isimdir.

• Ötektoit yapı hakkında daha ayrıntılı bilgi geçen derste verilmişti.

• 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 miktarıartar.

(ferrit) taneleri

(Açık renk)

Sementit taneleri

(Koyu renk)


+

+Fe3C

Per

lit

I II III

1

23

4

5

1

2

3

4

5

1

2

3

I II III

Perlit

Otektoit

Bileşim

Perlit

Sementit

Faz Dönüşümleri

• Şu ana kadar yavaş soğuma hızlarında elde edilebilecek iç

yapılar görüldü.

• Gerçek uygulamalarda soğuma hızlarının kontrolü ile farklı iç

yapılar elde etmek mümkündür.

• Bu sayede mikro yapı ve mekanik özellikler ayarlanabilir.

• Isıl İşlemler: Malzemelerin iç yapılarını ve bunlara bağlı

olarak özelliklerini ayarlamak amacıyla yapılan kontrollü

ısıtma ve soğutma işlemleridir.

• Şu ana kadar incelenen faz diyagramları yavaş soğumada

dengede olan fazlara göre hazırlanmıştır.

• Isıl İşlemler, malzemelerin zamana bağlı faz dönüşümlerinin

bilinmesi ile uygulanabilirlik kazanır.

• Birbiri içerisinde hiç çözünmeyen

elementler için faz diagramı.

• Faz diagramında TA nın altındaki

sıcaklıklarda A katısının oluşacağı

bilinebilir.

• Fakat dönüşüm süreleri bilinemez.

• Soğuma hızlarına bağlı olarak ne tür

katıların oluşacağı Zaman-Sıcaklık

Dönüşüm (ZSD) (TTT-Time

Temperature Transformation)

diagramları ile verilir

Zaman-Sıcaklık Dönüşüm diagramları

Sınır: Dönüşümün

tamamlanması

• Yüksek sıcaklıklarda ve düşük

sıcaklıklarda dönüşüm süreleri düşük.

• Hızlı dönüşümün gerçekleştiği bir

sıcaklık aralığı mevcut (Burun bölgesi)

• Belli sıcaklığın altında dönüşüm

gerçekleşmez.

Sıvı

Katı

Çekirdeklenme Büyüme

• Katı oluşumu 2 aşamada olur.

– Çekirdeklenme (nucleation)

– Büyüme (Growth)

• Çekirdeklenmede: atomlar bir araya

gelerek çekirdekleri oluştururlar. Daha

sonra belli bir boyutun (kritik çap)

üzerinde olan çekirdekler büyürler.

Diğerleri çözünür yok olur.

Çekirdeklenme/Büyüme

Hız

Büyüme hızı

Çekirdeklenme

hızı

Toplam

dönüşüm

hızı

Dönüşüm hızı eğrisinin zamana göre düzenlenmiş hali

• Dönüşüm hızı belirli bir sıcaklık aralığında (burun

bölgesinde) en yüksek değerler alır.

• Dönüşümün tamamlanması için gereken süre, dönüşüm

hızıyla ters orantılıdır. Dolayısıyla sıcaklık-zaman eğrisi

sıcaklık- hız eğrisine benzer karakterde fakat tam ters

şekilde olacaktır.

Zaman

Zaman, t(sn)-logaritmik skala

Dönüşüm miktarları

%100 Dönüşüm

%50 Dönüşüm

Hiç Dönüşüm

Olmamış bölge

Dönüşüm

başlangıcı

• Dönüşüm başlaması ve tamamlanması, belli bir zaman

aralığında gerçekleşecektir.

• Bu nedenle dönüşüm; dönüşüm başlangıcını ve sona

ermesini ifade eden iki çizgini arasında gerçekleşir

t (logaritmik skala)

T

Tm

Kaba perlit

İnce Perlit

Üst Beynit

Alt BeynitDengesiz

oste

nit

Ostenit

Reaksiyon Başlamamış Sürüyor Tamamlanmış

Sertlik

Faz dönüşümleri

Faz dönüşümlerini ikiye ayrılır:

1.Yayınmalı dönüşümler:

2.Yayınmasız dönüşümler:

Faz dönüşümleri

1. Yayınmalı dönüşümler: Atomlar, en kararlı halin (min.enerji) gerektirdiği fazları oluşturmada yeterli süreye sahiptirler. Bu fazlar, faz diyagramlarında yer alan fazlardır.

a) Kaba perlit (coarse pearlite)

b) İnce perlit (fine pearlite)

c) Üst beynit (upper bainite)

d) Alt beynit (lower bainite)

2. Yayınmasız dönüşümler: Atomlar düşük enerjili kararlı fazları oluşturacak yeterli sürelere sahip değillerdir. Bu nedenle faz diyagramlarında rastlanmayan yarı kararlı veya kararsız fazlar oluştururlar.

* Martenzit

T


Kaba perlit

İnce Perlit

Üst Beynit

Alt BeynitDengesiz

oste

nit

Ostenit

Reaksiyon

Başlamamış Sürüyor Tamamlanmış

+P

+B

Ötektoid Çelik

+ +Fe3C

Perl

it

Yayınmalı dönüşüm 1: Perlit

(Ferrit)

Fe3C

Kaba Perlit (coarse pearlite):

– Tabakalar (lameller) halinde

dizilmiş iri ve Fe3C

fazlarından oluşur.

– Nispeten yumuşaktır.

– Yüksek dönüşüm sıcaklıklarında

oluşmaktadır, dolayısıyla

çekirdeklenmesi yavaş,

büyümesi ise hızlı olarak

gerçekleşir.

Yayınmalı dönüşüm 1: Perlit

İnce Perlit (fine pearlite):

– İnce ve Fe3C tabakalarının

(lamellerin) istiflenmesi ile

oluşan yapıdır.

– Daha serttir.

– Düşük sıcaklıklarda

dönüşüm sonucu oluşur

(çekirdeklenme hızı yüksek).

Kaba yapıta göre daha

serttir.

(Ferrit)

Açık renk

Fe3C

Yayınmalı dönüşüm 2: Beynit

Üst Beynit (Upper bainite):

– Ferrit matris içinde dağılmış

sementit tanelerinden

ibarettir.

– Düşük dönüşüm

sıcaklıklarında oluştuğundan

tabakalı yapı oluşturulamaz.

– Perlitle aynı kimyasal

bileşime sahip fakat daha

serttir.

(Ferrit)

Matris

Fe3C

Yayınmalı dönüşüm 2: Beynit

Alt Beynit (lower bainite):

–Dönüşüm sıcaklıkları daha da düşüktür. Böylece büyüme imkanı bulamamış ve ferrit içine dağılmış çok ince ve sık dağılımlı sementit taneleri oluşur.

–Ancak elektron mikroskopunda görülebilir. Çok daha sert bir yapıdır.

(Ferrit)

Açık renk

Fe3C

Koyu tanecikler

Yayınmasız dönüşüm: Martenzit

Kararlı fazların oluşması için

gereken yayınmanın olmaması

durumlarında dönüşüm kararsız

olarak gerçekleşir.

Bu değişim yayınmasız

olmasından dolayı zamandan

bağımsızdır ve iki yatay çizgi

şeklinde gösterilir.

Soğumanın kritik bir hızın

üzerinde olması durumunda

ostenit faz martenzit faza dönüşür.

İğnemsi yapı

(Optik mikroskopta

Martenzit• Demir allotropik bir metaldir ve farklı sıcaklıklarda farklı

yapılar gösterir.

• Ostenit ferritten çok daha fazla C’u çözebilir.

• Yavaş soğutma sırasında ostenit ferrite dönüşürken, C difüzyon ile sementit (Fe3C) fazını oluşturur.

• Fakat hızlı soğumada C, yayınma (difüzyon) için zaman bulamaz ve ferrit içerisinde hapis olur.

• Yayınamayan C atomları hacim merkezli kübik yapıyı gererek hacim merkezli tetragonal yapıya dönüşmesine sebep olur.

• Bu yapıya martenzit adı verilir.

• Çok serttir ve iğnemsi bir görünüşe sahiptir.-Fe:2.86 Å.

-Fe: 3.56 Å.

-Fe:2.96 Å.

Martenzit

başlangıç

sıcaklığı

Martenzit

bitiş

sıcaklığı

+Fe3C

+

+Fe3C

A1

A3

Acm

“Critical Cooling rate”.

Kritik Soğuma Hızı

Özet

Çeliklerin mekanik

özellikleri iç yapılarıyla

doğrudan alakalıdır.

– Ferrit

– Kaba Perlit

– İnce Perlit

– Üst beynit

– Alt beynit

– Martenzit

Sertlik

Ostenit Pertlit (+Fe3C)

Yavaş

Soğuma

Yayınmalı

Ostenit Beynit (+Fe3C)

İzotermal

Dönüşüm

Yayınmalı

Ostenit Martenzit (tekfaz)

Çok hızlı

Soğuma

Yayınmasız


T

Kaba perlit

İnce Perlit

Üst Beynit

Alt BeynitDengesiz

oste

nit

Ostenit

Martenzit

Ms

Mf

Ötektoit Çelik

+ +Fe3C

+Fe3C

Ötektoit altı çelikT


+ +Fe3C

+Fe3C

Kaba perlit

İnce Perlit

Üst Beynit

Alt BeynitDenge

siz

oste

nit

Ostenit

Martenzit

Ötektoit üstü çelikT


+ +Fe3C

+Fe3C

Kaba perlit

İnce Perlit

Üst Beynit

Alt BeynitDengesiz

oste

nit

Ostenit

Martenzit

Ms

Mf

ZSD diyagramaları üzerinde iki ayrı soğutma

yöntemi ve bunları temsil eden eğriler uygulanarak

dönüşüm gerçekleştirilebilir.

1. Sürekli soğuma ile dönüşüm (Continuous

cooling curve)

2. İzotermal soğuma ile dönüşüm (isothermal

curve)

TTT Diagrams

İzotermal eğri

boyunca dönüşüm

Sürekli soğutma eğrisi

boyunca dönüşüm

İzotermal dönüşüm için

ZSD eğrisi, özellikle

yüksek sıcaklıklarda bir

miktar sola doğru kayar.

Bunun nedeni sürekli

soğumada ısıl aktivasyon

azalan sıcaklıkla sürekli

azalacak olmasıdır.

İzotermal dönüşüm için Sürekli soğuma için eğri

Bu durum atom hareketlerinin yavaşlaması ve dönüş için

gereken sürenin artmasıyla sonuçlanır.

Öte yandan yüksek sıcaklıklarda ki izotermal dönüşüm de

dönüşüm sırasında ısıl aktivasyon sürekli etkin kalacaktır.


T

Soru: Yapılar nedir


T

Kaba perlit

Ostenit


T

Kaba perlit

Ostenit

Kırmızı çizgi; çeliği ostenit sıcaklıktan 600oC ye hızla

soğutulduğunu, bu sıcaklıkta 102 s tutulduğunu ve daha

sonra oda sıcaklığına soğutulduğunu göstermektedir. Perlit

başlangıç ve bitiş çizgileri kesildiği için çelik %100 perlitik bir

yapıya sahip olacaktır.

©2

00

3 B

roo

ks/C

ole

, a

div

isio

n o

f T

ho

mso

n L

ea

rnin

g, In

c. T

ho

mso

n L

ea

rnin

g™

is a

tra

de

ma

rk u

se

d h

ere

in u

nd

er

lice

nse

.

Figure 12.9 Producing complicated structures by interrupting the isothermal

heat treatment of a 1050 steel.

FAZ DİYAGRAMLARI - simgeirizalp.cbu.edu.trsimgeirizalp.cbu.edu.tr/muhmlzB/bolum1.pdf · •Faz...

Documents

Transcript of FAZ DİYAGRAMLARI - simgeirizalp.cbu.edu.trsimgeirizalp.cbu.edu.tr/muhmlzB/bolum1.pdf · •Faz...