Malzeme-II_Ders Notları

7/31/2019 Malzeme-II_Ders Notlar

1/44

Demirin Kristal Yaplar

910C

1390C

1535C

OSTENT (gamma)

SIVI

FERRT (delta)

FERRT (alpha)

FERRTKbik Hacim Merkezli (KHM)

OSTENT

Kbik Yzey Merkezli (KYM)


2/44

Kbik hacim merkezli (KHM), Kbik yzey

merkezli (KYM) ve Hacim merkezli tetragonal(HMT) kristal yaplar


3/44

(Fe-Fe3C) Faz Diyagram

Sementit (Fe3C) bileii, arlk olarak % 6.67

oran

nda karbon ierir. Bu bileiin meydana gelmesi durumundademir-karbon sisteminde Fe-Fe3C diyagram

geerli olur. Diyagram: Peritektik, tektik, tektoid

noktalarn iermektedir.

Karbon oran % 0.8den az olan elikleretektoid alt elikler, % 0.8 olan elikleretektoid elikler, % 0.8 den fazla olanlara da

tektoid st elikler denir.


4/44

Demir-Sementit Sistemindeki Faz Dnmleri

a )Peritektik dnm : ( S + ) : Bu

dnm % 0.18 C ieren alamsz elikte 1492 Cscaklkta meydana gelir.

b ) tektik dnm : ( S + FeC ) : Budnm % 4.3 C ieren Fe-C alamnda 1130 Cscaklkta meydana gelir.

c ) tektoid dnm ( + FeC ) : % 0.80C ieren elikte 723 C scaklkta meydana gelir.


5/44

Fe- Fe3C Faz Diyagramndaki Fazlar: Ferrit(): HMK yapl demir ierisinde ok azorandaki karbonun znmesiyle oluan bir

arayer kat zeltisidir. Bu faz ierisinde, 723 C scaklkta % 0.025

orannda karbon znrken, bu oran oda

scaklnda % 0.008 deerine dmektedir. Ferrit, Fe-C sistemindeki en yumuak fazdr ve

sertlii 90 RB civarndadr.

ekme mukavemeti 270 MPa, kopma uzamas% 40 civarndadr.


6/44

Ostenit : Karbonun YMK yapl -demiriierisinde znmesiyle oluan bir arayerkat zeltisidir.

Bu faz, 1147C scaklkta, % 2 oranndakarbon zndrr.

ekme mukavemeti 1030 MPa, kopma

uzamas % 10 ve sertlii 40 RC civarnda olanostenitin tokluu olduka yksektir.

Normal olarak oda scaklnda kararsz bir

faz olmasna karn, baz zel durumlardaoda scaklnda da ostenit elde edilebilir.


7/44

Sementit (Fe3C) : Sert ve gevrek bir arayer

bileii olan Sementit (demir karbr), % 6.67arlk orannda karbon ierir.

Dk ekme mukavemetine (35 MPa) ve nispeten

yksek basma mukavemetine sahiptir. Fe-C diyagramndaki en sert faz olup, ortorombik

kristal yapya sahiptir.

Perlit (+ FeC) : % 0.8 C ieren eliin,ostenit blgesinden yava soutulmassrasnda 723 C scaklkta meydana gelen

tektoid dnm sonucunda oluan biryapdr.


8/44

Perlit, ferrit ve sementit lamellerinden oluur.Yapda, beyaz renkli ksm ferrit matrisi, koyurenkli lameller ise sementit fazn gsterir.

Ledeburit: Sementit (Fe3C) ve ostenit ( )tanelerinden oluan ve % 4.3 orannda karbonieren tektik karmdr.

Dnm Ledeburit: tektoid scakln (723C) altndaki ledeburit demektir.

Bu durumda yapdaki ostenit taneleri perlite

dnm durumda bulunur.


9/44

eliklerde Souma Srasnda Oluan

Yaplar


10/44

Yukar daki ekilden grld gibi, % 0.3 C ieren

elik A noktasnda % 0.3 C oranna sahip ostenit() tanelerinden oluur.

B noktasnda karbon atomlar yaynarakuzaklamaya balar ve demir atomlarnn YMKyapdan HMK yapya gemeleri sonucunda,ounlukla ostenit tanelerinin snrlarnda karbon

oran dk olan ferrit () taneleri olumaya balar. C noktasnda ferrit taneleri oalr ve yapdaki

ostenit faznn karbon oran artarak % 0.8 deerine

ular. D noktasnda, ostenit taneleri tamamen perlite

dnm durumda bulunur.


11/44

E noktasna kadar soutulan elikte nemli bir faz

dnm meydana gelmediinden, i yap Dnoktasndaki yapnn ayns olur.

% 0.8 C ieren eliin F noktasndaki yaps, % 0.8

C ieren ostenit tanelerinden oluur. Bu yap da, G noktasnda perlitik yapya dnr.

Bu dnmde, karbon atomlar tane snrlarndanbalayp, ieri doru byyen sementit lamellerinioluturacak ekilde biraraya gelir.

Lamellerin aralarnda karbonca fakir ferrit blgelerikalr.

H noktasndaki yap G noktasndaki yapnn ayns

olur.


12/44

% 1.20 C ieren elik noktasnda ostenittanelerinden oluur.

J noktasnda C atomlarnn tane snrlarnayaynmas ile bu noktalarda sementit kelmeyebalar.

K noktasnda, souma srasnda srekli artansementit btn tane snrlarn kaplar ve ayrcaostenit iinde znen C oran da srekli azalarak

bu noktada % 0,8 deerine der. L noktasnda ise, arta kalan ostenit faz tamamenperlitik yapya dnm durumdadr.

M noktas

ndaki yap

, L noktas

ndaki yap

n

n ayn

s

olur. Bu yapda bulunan tektoid d sementitinoran perlitin oranndan ok dktr, ancak bufazn srekli bir a oluturmas elii sert ve gevrek

yapmaktadr.


13/44

eliklerle ilgili faz analizleri:

Fe, karbonla metalleraras bileik (sementit) yapar.Karbonun atom arl 12

Demirin atom arl 56 olduuna gre;

Arlk olarak sementit ierisinde,

C bulunur.

ok yava souma artlarnda Fe in C la bileik yapmasnlenerek Fe-C (grafit) denge diyagram elde edilir.

Aksi takdirde, Fe-FeFe33CC (yar dengeli) faz diyagram eldeedilir.

67.6%10012563

12=

+


14/44

a) % 0.5 C ieren alamsz eliin, oda scaklnda

i yapsnda bulunan fazlarn oranlarnn bulunmas

A BA B CC

0 0.5 0.80 0.5 0.8

KaldKaldrara kuralkuralna gna gre;re;

Ferrit oranFerrit oran= % 0.3 / 0.8 * 100 = % 37.5= % 0.3 / 0.8 * 100 = % 37.5

Perlit oranPerlit oran= % 0.5 / 0.8 * 100 =% 62.5= % 0.5 / 0.8 * 100 =% 62.5

FerritFerrit(()) Perlit (Perlit (+Fe+Fe33C)C)


15/44

b) % 1.2 C ieren eliin oda scaklnda, iyapsnda bulunan fazlarn oranlarnn belirlenmesi

C DC D EE0,8 1,20,8 1,2 6,76,7

PerlitPerlit SementitSementit

Perlit oranPerlit oran == % 5.5 / 5.9 * 100 =% 5.5 / 5.9 * 100 =% 93.2% 93.2

SementitSementit oranoran == % 0.4/ 5.9* 100% 0.4/ 5.9* 100= % 6.8= % 6.8


16/44

c) % 0.4C, % 0.8 C ve % 1.2 C ieren elikler ile %3.0 C ve % 4.3 C ieren Fe-C alamlarnnsouma erileri


17/44

Pr. 1. Oda scaklnda tektoit eliin yapsndaki

ferrit ve sementit fazlarnn oranlarn bulunuz.

S

Buradaki ferrit ve sementit, tektoit dnmde oluan

fazlardr (birincil ferrit ve birincil sementit).

.var100%?%

.12%88100

12%100%

88%100%

7.68.0

7.68.07.6

dperlitarperlitmikt

bulunursementit

veyasementitsementit

ferritferrit

=

=

=


18/44

tektoitalt (Hypoeutectoid) eliin

mikroyaps

A1 - A 3 Scaklk aralndaFerrite + Ostenit(beyaz) (sar)

A1scaklnn altndaFerrite + perlit(beyaz) (lacivert)


19/44

Pr. 2. %0.3 C ieren Fe-C alamnn yapsnda

bulunan fazlar ve oranlarn bulunuz.

F._____.____________.P

0 0.3 0.8 %0.8dendaha az karbon ierdiinden tektoit alt bir eliktir.Yapsnda ferrit ve perlit fazlar bulunur. Buradaki ferrit

tektoit ncesi veya perlit d ferrittir.

)5.37%1008.0

3.0(%

.5.37%5.62%100%

,5.62%1008.0

3.08.0%

perlitperlit

bulunurperlit

ferritferrit

==

=

=

=


20/44

Pr. 3. Oda scaklnda yapsnda %80 ferrit bulunan

tektoitalt eliin karbon bileimini bulunuz.

F.____.___________.P

0 0.8

Yap %80 ferrit ve %20 perlitten olumaktadr.

Buradaki ferrit, tektoit d (tektoit ncesi) ferrittir.

eliluCferrit '16.01008.0

8.0

80%% =

==


21/44


22/44

Pr. 4. Oda scaklnda, yapsnda toplam %80

ferrit bulunan eliin karbon bileimini bulunuz.

F.____.__________.S

0 6.7

%80 ferrit ise, kalan %20 sementittir.

Buradaki toplam ferritten, perlitin iindeki ve dndakiferritlerin toplam anlalmaldr.

rbireliktittektoits

bulunankarbon34.1%7.620.0 =

=


23/44

tektoit st eliin Mikroyap

s

Tane

s

n

rlar

ndabirinci

sementit

( Fe3C )

Perlit

%1.4 Clu

tektoitstelik


24/44

Pr. 5. %0.16 C ieren eliin yapsnda bulunan ferrit,perlit, sementit ve toplam ferrit miktarlar ile perlit iinde

bulunan ferrit (tektoit dnm) miktarn bulunuz.

F.____._______.P F.____.________.S

a) 0 0.16 0.8 b) 0 0.16 6.7

.).(

6.17%806.97.).(

6.97%4.2%100%

4.2%100

7.6

16.0%

.20%

.).(80%100

8.0

16.08.0%

dferritiindekiperlit

ferritferritToplam

ferrittoplam

sementitsementit

perlittirkalanGeriye

ferritferrit

==

=

==

=

=


25/44

Pr. 6. %1.34 C ieren eliin, oda scaklnda mikro yapsndakiperlit, sementit, ferrit ve toplam sementit ile .. oluan sementit

(1.sem., pro-tektoit sem.) fazlarnn oranlarn bulunuz.

a) P.____.______.S b) F.____.________.S

0.8 1.34 6.7 0 1.34 6.7

( )

..).(11%9%20%

)(.20%80%100%

.

80%100

7.6

34.17.6

9%91%100%

91%1008.07.6

34.17.6%

rsementittidiiperlit

dveiiperlitsemtoplam

ferrittiriindekiperlitzamandaayn ferritBu

ferritferritToplam

ncesitektoitsementit

perlitperlit

=

=

=

=

=

=

=


26/44

tektoit st eliklerdeki Dnmler

Yava

soumada,tane snrlarndabirincil veya

tektoitncesi Fe3C,daha sonra daA

1in altnda

perlit oluur.


27/44

ELKLERN SINIFLANDIRILMASI

erdii alam elementlerine gre;1. Alamsz (karbon) elikler,

2. Alaml elikler,2.1. Dk (alak) alaml elikler(%5den az),2.2. Yksek alaml elikler(%5den fazla).

erdii karbon miktar

na gre;1. Dk (az) karbonlu elikler(%0.2ye kadar C),2. Orta karbonlu elikler(%0.35 - %0.55 C),3. Yksek karbonlu elikler(%0.55den fazla C).

Mikro yapsna gre;1. tektoit alt elikler(%0.8den az C),2. tektoit elikler(%0.8 C),

3. tektoit st elikler(%0.8den fazla C)


28/44

ELK TRLER

(Kullanm alanlarna gre elikler)1. Genel Yapm elikleri

Minimum ekme mukavemetlerine gre adlandrlrlar. Genelliklesl ilem iin ngrlmezler, karbon ierikleri %0.25den az olan

eliklerdir. Kaynak iin uygundurlar, rnein, derin ekme vekarasori yapmnda kullanlrlar.

2. Makine Yapm elikleri

Mukavemet deerleri ile birlikte, tokluun da yksek olmas

istenen durumlarda kullanlan slah edilmi eliklerdir. Karbonmiktar %0.35 va daha az olan alamsz ve az alaml eliklersuda, dierleri yada sertletirilir.

3. Sementasyon elikleriAlaml veya alamsz olabilirler. Genellikle %0.2 veya dahaaz karbon ierirler.


29/44

ELK TRLER(Devam)

4. Nitrrasyon elikleriNitrr oluturucu alam elementlerini ieren eliklerdir.

5. Otomat elikleriKsa ve krlgan tala vererek, yksek kesme hzlarylailenebilen ve bu srada yzeyi dzgn kalan eliklerdir.

6. Civata ve somun elikleriCivata ve somun imalatnda kullanlan eliklerdir.

7. Kazan elikleriScakla dayankl ve kaynak kabiliyeti iyi olaneliklerdir. En ok 500 oC a kadar yeterli srnme,yalanma ve tufal dayankll gsterirler.


30/44

ELK TRLER(Devam)

8. Yksek Scakla Dayankl eliklerGenellikle 500 oC in zerindeki iletme artlarnda, rnein buharve gaz trbinleri, tepkili motorlar, frnlar vb. yerlerde kullanlaneliklerdir.

9. Paslanmaz eliklerYksek krom ieriklerinden dolay (%12den fazla), zellikle

oksitleyici ortamlarn korozyon etkisine dayankl eliklerdir.Ferritik, ostenitik ve martenzitik olan trleri vardr.

10. Spap elikleriten yanmal motorlarn emme spaplar iin C45, 37MnSi5 vb.gibi makine yapm elikleri genellikle yeterlidir. Egzost spaplariin yksek scakla ve korozyona dayankl elikler gerekir.


31/44

ELK TRLER(Devam)

11. Rulmanl Yatak elikleriYksek yzey basncna ve anmaya dayankl, tektoit st

kromlu eliklerdir.

12. Yay elikleriYksek elastiklik veya akma snrna ve ayn zamanda sarlabilecekkadar plastik ekil deitirme kabiliyetine sahip eliklerdir.

13. Takm elikleri

Talal imalatta (eeleme, tornalama, frezeleme vb.) ya da talaszekillendirmede (souk veya scak ekme, haddeleme, zmbalama,dvme, derin ekme vb.) kullanlan takmlarn yapld eliklerdir.


32/44

ELK TRLER(Devam)

14. Elektrik Makinalar in elikler

Elektrik makinalar yapmnda kullanlan manyetik eliklerde yksek

geirgenlik ve mmkn olduu kadar az histerisiz kayb istenir. Buzellikler, karbon miktarnn azaltlp, silisyum miktarn artrmaklaelde edilir (dinamo ve transformator saclar-silisli saclar).

15. Dkme elikler

Herhangi bir elik, ergitilip bir kalba dklerek son eklini aldtakdirde dkme veya dkm elik adn alr.


33/44

DKME DEMRLER

Yksek karbon miktar (%2 - 4) dolaysyla, svdurumda akclklar yksek olduu iin dkme

ok elverili demir alamlardr. Ayrca ergimescaklklar da elie gre daha dktr.Dkme demirler, ham demirin tekrar ergitilip,

gerekli katklar yaplarak istenilen bileimegetirilmesiyle elde edilir.

Ergitme iin ounlukla kupol oca, bileim vescakln hassas olarak kontrol edilmesi

istendiinde ise alevli dner ocak veya elektrikliark frn vb. kullanlr.Ham demire, dkme demirve elik hurdas ile

ferro-silisyum ve ferro-manganez katlarak,

zellikle C, Si ve Mn miktarlar ayarlanr.


34/44

DKME DEMRLER (Devam)

Gri dkme demirlerin talal ilenebilirlii ve titreim

sndrme kabiliyetleri ok iyidir.Dkme demirin mekanik zellikleri byk lde

mikro yapsna baldr.

Titreim sndrme kabiliyetia) elik b) gri dkme demir


35/44


Mevcut karbonun tm, demire bal yanisementit (Fe3C) halinde bulunuyorsa beyaz

dkme demir,karbon, ksmen de olsa grafit eklinde serbest

duruma gemise, grafitli dkme demir(veya gridkme demir, kr dkme demir) szkonusudur.

Grafitler, lamel (yaprak) eklinde ise lamel grafitlidkme demir, kresel biimli ise kresel grafitli(nodler) dkme demiradn alr.

Ayrca, temper dkme demirlerde de yldz veya

rozet tr grafitler bulunur.


36/44

>2.14wt% Carbon

)()(33 graphiteCFeCFe +

DEMR KARBON DENGE DYAGRAMI

DKME

DEMRLER


37/44


Dkme demirlerde grafit oluumu, bileim vesouma hzna baldr. %1den fazla Si ve daha

yava souma grafit oluumunu hzlandrr. oudkme demirde karbon grafit olarak bulunur vemikroyap ile mekanik zellikler, bileim ve sl

ileme bal olarak geliir.Dkme demir trleri:

1. Gri (kr) Dkme Demirler

2. Kresel (nodler, sfero) Dkme Demirler

3. Beyaz Dkme Demirler

4. TemperDkme Demirler

K l G fitli


38/44

Gri (kr) dkme demir Kresel Grafitli

(snek) Dkme demir

Beyaz dkme demir Temper dkme demir

Beyaz sementit

Perlit

-Ferritikana yapda

temper (rozet)grafitler

-Ferritikana yapda

kresel

grafitler

- Ferritik anayapda lamel

grafitler

Basmada

yi mukavemetve sneklik

Si (%1den az)Si(%1den az)

Si (%1-3)


39/44

Karbonuneklini(biimini)Kontrol Etmekin Isllem

Karbonuneklini(biimini)Kontrol Etmek

in Isllem

Ticari DkmeDemirlerinretimi


40/44

GRDKME DEMRLER

%2.5-4.0 C ile %1-3 Si ierirler.Grafitler lamel veyayaprak eklindedir ve bunlarferritik veya perlitik

ana yapyla sarlm (evrelenmi) yapdadr.Krk yapda grafitlergri renkte grldklerindenbunlara gri dkme demir denir.

Grafitlerin gerilme artrc zellikleri nedeniyle gridkme demirlerin ekme dayanmlar dktrvegevrektirler. Basmada dayanmlar ve sneklikleri

ise iyidir. Titreim sndrme kabiliyeti iyidir.Anmaya direnlidirler, dkm kabiliyeti okiyidir.


41/44

KRESEL GRAFTLDKME DEMRLER

Dkmden nce gri dkme demire az miktarda ~%0.5 Mg (manezyum) veya Ce (seryum) katlrsa,kresel veya nodl (sfero) ekilli grafitler oluur.Bunlar, sl ileme bal olarak ferritik veya perlitikana yapda bulunur.

Kresel grafitli dkme demirlerin mukavemetleri vesneklikleri, gri dkme demirlerle kyaslandndaolduka yksektir.

Valfler, pompa gvdeleri, krank milleri dililer vedier otomobil ve makine paralarnn retimindekullanlrlar.


42/44

BEYAZ DKME DEMRLER

Dk Si (%1den az) miktar ve hzlsouma artlarnda karbonun nemli birksm grafit yerine, sementit olarakbulunur.

Bu dkme demirin krk yzeyi beyazgrndnden, beyaz dkme demir denir.

Beyaz dkme demir,yapsnda bulunan fazlamiktardaki sementit nedeniyle ok sert vekrlgandrlar. Talama dndailenemezler. Temper dkme demirlerinretiminde kullanlrlar.


43/44

TEMPER DKME DEMRLER

Beyaz dkme demirden dolayl olarak elde edilirler.Yldz ekilli grafitler nedeniyle, gri dkme demire

gre daha mukavemetli ve snektirler.Siyah Temper Dkme Demirler: Beyaz dkme

demir paralarntr bir ortamda (r. kuvars kumu)

900-950 oC a stlmas ve bu scaklkta uzunsre (~20 saat) beklettikten sonra yavasoumayla elde edilirler. lem esnasnda

sementit ayrarak, rozet ekilli temper grafitleroluur. Souma hzna bal olarak ana yapferritik veya perlitik olabilir.


44/44

BEYAZ TEMPER DKME DEMRLER

Beyaz dkme demir paralar, oksitleyici bir ortamda(r. Tufal-Fe2O3) ~1000 oC scaklkta yaklak 80saat sreyle tavlanr.

Bu durumda yzeydeki C, O2 ile birleerek karbonyanmas olur. Yzeyde, karbon tamamen yanarakyap ferrite dnr.

ksma doru gittike, azalan ferrite karlk,gittike artan oranlarda perlit ve temper grafitimeydana gelir.

Bu tr paralar, gerektiinde kolayca kaynak edilir.

Malzeme-II_Ders Notları

Documents

Transcript of Malzeme-II_Ders Notları