MALZEME MALZEME BİLGİSİBİLGİSİ

Malzeme Dersi KonularıMalzeme Dersi Konuları

1. Demir-Karbon (Fe-C) Alaşımları (Çelikler ve Dökme Demirler) (2 hafta)

2. Demir-Sementit Faz Diyagramı (2 hafta)3. Isıl İşlemler ve Yüzey Sertleştirme

İşlemleri (2 hafta)4. Demir ve Çeliklerle İlgili Standartlar (1 hafta)5. Korozyon ve Korozyonun Önlenmesi (2 hafta)6. Mekanik Özellikler (sertlik, çekme,

yorulma, sürünme, darbe) (4 hafta)

Telif Hakkı 1996-2001 © Dale Carnegie & Associates, Inc.

• K a y n a k l a r :1. Malzeme Bilgisi ve Muayenesi, Temel

Savaşkan, Derya Kitabevi,Trabzon.2. Malzeme Bilimi ve Mühendislik

Malzemeleri, Çev. Dr. Mehmet Erdoğan, 2 cilt,Nobel Yayın Dağıtım, Ankara.

3. Metaller için Yüzey İşlemleri, KOSGEP, yayın no. 31, Hikmet Yaşar, Ankara.

4. Endüstri Malzemeleri, M. Ali Topbaş, İstanbul, 1993.

5. Mühendislik Alaşımlarının Yapı ve Özellikleri, Cilt 1 ve 2, Çev. Mehmet Erdoğan, Nobel Yayın Dağıtım, Ankara.

Malzeme BilgisiMalzeme BilgisiMetalik Malzemeler genel olarak;-Demirli metaller ve-Demir dışı metallerolmak üzere iki grupta toplanabilir.

Saf metaller; yumuşak ve düşük mukavemetli olmalarına karşın,alaşımlandırma, soğuk şekil verme veısıl işlem uygulayarak sertlik ve mukavemetleri oldukça arttırılabilir.

Demirin karbonla yaptığı alaşımlar, endüstride en çok kullanılan alaşımlar olup, bunlar dökme demirler ve çeliklerdir.

Genellikle % 2’ ye kadar C içeren Fe-C alaşımlarına çelik, % 2’ den fazla karboniçeren Fe-C alaşımlarına dökme demirdenir.

Fe ve C dışında ham maddeden gelen Mn, Si ve az miktarda P, S bulunur. P ve S mümkün olan en düşük değerde tutulur.

Çelik ve Dökme Demirin MikroyapısıÇelik ve Dökme Demirin Mikroyapısıa) a) Lamel Grafitli Dökme DemirLamel Grafitli Dökme Demir b) b) Ötektoit altı çelikÖtektoit altı çelik

ÇELİKLER

Demir filizinden yüksek fırında elde edilenham demir (pik demir), genellikle doğrudan doğruya kullanılmaz.

Örneğin, kupol ocağında tekrar ergitilip,

gerekli katkılar yapıldıktan sonra istenilen şekli

vermek üzere kalıplara dökülür (dökme

demir).

Yüksek FırınYüksek Fırın

a) Redükleyici ve ısı oluşumuC + O2 CO2 + ısıCO2 + C 2 CO

Yüksek fırında oluşan reaksiyonlar:b) Cevherin redüklenmesi

Fe2O3 + 3 CO 2 Fe + 3 CO2

Yüksek FırınYüksek Fırın

Ham demirde yaklaşık olarak % 4 oranında

karbon bulunur (ağırlık olarak).

Bu karbon;

- Thomas,

- Oksijen üfleme (LD),

- Siemens-Martin,

-Elektrik Arkı ve İndüksiyon Akımı gibi çeşitli

yöntemlerle;

% 2’ nin altına düşürülerek çelik elde edilir.

Çeliği dökme demirden ayıran en önemli

özellik (karbon miktarından başka),

herhangi bir ek işlem gerektirmeksizin sıcak

veya soğuk olarak dövülebilmesi veya

şekillendirilebilmesidir.

Ayrıca, çeliğe döküm yoluyla şekil vermek

de mümkündür (çelik döküm).

Çelikler genellikle, alaşımsız (karbon çelikleri) ve alaşımlı çelikler olmak üzere iki sınıfa ayrılırlar.

Alaşımsız çelikler, bileşiminde demir ve karbondan başka, aşağıda belirtilen üst sınırları genellikle aşmayan kimyasal elementler bulunabilen ve özel amaçlarla başka elementler içermeyen çeliklerdir.

Si % 0.5, Mn %1.0, Al % 0.1, Cu % 0.25, P % 0.09, S % 0.06

Çeliklere değişik oranlarda Mn, Cr, Ni, Si, MO, V, W gibi elementler ilave edilerek alaşımlı çelikler üretilir.

Alaşımlı çelikler de;- Az alaşımlı (alaşım elementleri toplamı % 5 ’in altında) veya,- Yüksek alaşımlı (alaşım elementleri toplamı % 5’ den fazla)

olabilir.

Alaşım elementleri, ötektoit noktasını % 0.8’ den daha küçük karbon miktarlarına kaydırdıkları gibi, A1, A3 ve Acm sıcaklıklarını da değiştirirler.

Çelikte, P ve S miktarlarının her biri eğer; % 0.050’ den küçük ise, kalite çelikleri, % 0.035’ den küçük ise, asal çelik söz konusudur.

Demir (Fe) Demir (Fe) -- Sementit (FeSementit (Fe33C) Faz DiyagramıC) Faz Diyagramı

Fe-C Faz diyagramınınÇeliklerle ilgilikısmı

FeFe--C C FazFaz DiDiyyagramagramıı

Perlitin mikroyapısıPerlitin mikroyapısıa)Tabakalı (lameler) b) Küreleştirilmişa)Tabakalı (lameler) b) Küreleştirilmiş

FeFe--FeFe33C C faz diyagramının önemli özelliklerifaz diyagramının önemli özellikleri

• Farklı sıcaklıklarda demirin üç kararlı yapısı vardır. – Düşük sıcaklıklardaki kararlı faz, a-fazıdır ve

KHM’ dir. Buna a-demiri veya ferrite denir.– 912oC’da, KYM kristal yapıya dönüşür.Bu faza

( g ) , ostenit, veya austenite denir.– Demir, ısıtmayla 1394oC’ de, KHM yapıya

dönüşür ve bu demire ( d ) veya d-ferritedenir.

• Ferrite, oda sıcaklığında % 0.01’ den fazla karbon çözündüremez, ostenit ise daha fazla karbon çözündürebilir. Bu, KYM kafesin daha büyük boşluğa sahip olmasındandır.

FeFe--FeFe33C C faz diyagramının önemli özelliklerifaz diyagramının önemli özellikleri

• 727oC’ sıcaklıkta bir ötektoit reaksiyon vardır. Bu reaksiyon, aşağıda gösterildiği gibidir:

g -> a + Fe3C

• g , KYM’li yapıda karbonun çözündüğü tek fazlı bir katı eriyiktir.

• a (ferrit), eriyikte az miktarda karbon içeren yumuşak bir fazdır.

• Fe3C (sementit), ferritte dislokasyon hareketini engelleyen sert ve gevrek bir fazdır. Bu yüzden mukavemeti arttırır, fakat sünekliği azaltır.

Ötektoit bileşimden farklı alaşımlarÖtektoit bileşimden farklı alaşımlar

• Eğer karbon miktarı, ötektit bileşimden az ise, bu alaşıma ötektoit altı (hypoeutectoid) çelik denir.

• Eğer karbon miktarı, ötektit bileşimden fazla ise, ötektoit üstü (hypereutectoid) çelik denir. Ötektoit bileşim % 0.77 C’ dur ve genellikle%0.8’ e yuvarlatılır.

• Yavaş soğuma esnasındaki mikroyapı gelişimi ötektik alaşımlardaki gibidir. Perlit (a + Fe3C),iki mikroyapı bileşeninden oluşur : Birincil ave birincil Fe3C.

Ötektoit Çeliğin Yavaş SoğumasıÖtektoit Çeliğin Yavaş Soğuması

Mikroyapı, ötektikyapıya benzer.a ve Fe3C’ tenoluşan iki fazlı,tabakalı (lamaler)yapıya pearlite denir.

Ötektoit yapıve ötektoitoluşumu