close

Enter

Log in using OpenID

Bölüm 1

embedDownload
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.
(a) Suyun 3 hali; gaz, sıvı, ve katı. Herbiri bir fazdır.
(b) Su ve alkol; tam çözünme.
(c) Tuz ve su; sınırlı çözünme.
(d) Su ve yağ; Hiç çözünmeme.
(a)Sıvı Cu ve Ni, tam çözünür.
(b)Katı Cu ve Ni kristal yapıda rastgele yerlere yerleşmek suretiyle
tam katı çözelti oluşturur.
Katı
Çözelti
2.Faz
(c)Cu ve Zn alaşımları sınırlı
çözünmeden dolayı % 30 dan
fazla Zn çözemez, ikinci faz
bölgeleri oluşturur.
Mikroyapıda fazlar
Mikroyapıda Fazlar niçin oluşur?
Neden atomlar her noktada homojen karışım
oluşturamazlar?
• 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.
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)
Sıcaklık
Tam Çözünme
S, Sıvı
TB
Sıvı
Tamamen sıvı faz
Sıvı
% 90 Sıvı + % 10 

S+
% 60 Sıvı + % 40 
TA
% 10 Sıvı + % 90 
, Katı

%B
X
Tamamen katı faz.
: %x oranında B elementi
içerir.
Ötektik Yapı
• Ötektik reaksiyon; sıvı fazın ani olarak iki ayrı
katı faza dönüşmesi reaksiyonudur.
Ötektik reaksiyon:
Sıvı
Soğuma
 (Katı) +  (Katı)
Ötektik nokta
Ötektik noktadan
uzaklaştıkça, ötektik
reaksiyon, dönüşüm
öncesi varolan sıvı
faz kadar gerçekleşir.
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)
Fö = C – P + 1 = 2 – 3 + 1 = 0
Hiç Çözünmeme
2.Alaşım
1.Alaşım
S
TA
1•
•
2•
Ötektik
Sıcaklık
•1
A+S
3•
 4•
1
•3
•4
2•
5•
3•
X1

A+B
1
Sıvı
X2
Ötektik Bileşim
Sıvı
Sıvı
A
2
2
3
Sıvı
A
3
3
•5
X3
A Kristalleri
(Açık renk)
B Kristalleri
(Koyu renk)
1
2
4
%B
1
2
S+B
•
TB
3.Alaşım
Proötektik A
5
Ötektik Yapı
Ötektik A
Ötektik B
Sıvı
Sıvı
B
4
5
Ötektik A
Ötektik B
Proötektik B
Ötektik A
Ötektik B
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.
• Sıcaklıkla ısıl aktivasyon artar ve boşluk miktarı artar.
• 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).
 fazı: Katı
Çözelti
• 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
Ötektik
Bileşim
Ötektik altı bileşim
(hypo)
Xö
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 ( % 2,84,8 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.
Ötektoid reaksiyon:
 (Katı)
Soğuma
 (Katı) +  (Katı)
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
Peritektik reaksiyon:
Sıvı +  (Katı)
Soğuma
 (Katı)
Peritektoid reaksiyon:
 (Katı) +  (Katı)
Soğuma
 (Katı)
Ötektik
Peritektik
Monotektik
Ötektoid
Peritektoid
Örnek
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning ™ is a
trademark used herein under license.
Aşağıda verilen faz diyagramında bulunan 3 adet farklı faz reaksiyonlarını tespit
ediniz.
1150oC, 920oC, 750oC, 450oC ve 300oC
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
Örnek1
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,
(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.
Tötektik:183oC
97.5% Sn
2.5% Pb
5%
Sıcaklık (oC)
Demir Karbon Faz diyagramı
Tötektik
Tötektoid
Fe3C: Sementit
 : Ferrit
 : Ostenit
%C: ağırlık olarak
• Sementit; demir karbon faz diyagramında metallerarası bir
bileşiktir.
• Pratikte Fe-C diagramında sementite kadar olan bölge önemlidir.
• Sementit; % 6.67 C konsantrasyonuna sahiptir.
Fe/C ve Fe/Fe3C Faz diyagramı
Demir Sementit Faz diyagramı
+S
 (ostenit)
+S
S
Sementit : Fe3C
Ferrit : 
Perlit :  + Fe3C
Ostenit: 
Delta demir: 
Ledeburit.
Tötektik
Perlit
Ledeburit
1148oC
Çelik
Dökme demir
%C: ağırlık olarak
Tötektoid
• Sementit; demir karbon faz diyagramında
metallerarası bir bileşiktir.
• Pratikte Fe-C diagramında sementite kadar
olan bölge önemlidir.
• Sementit; % 6.67 C konsantrasyonuna
sahiptir. Atom ağrılıkları dikkate alındığında;
Fe:56, C:12.
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)
A3
+
Acm

+Fe3C
A1
+Fe3C
Çelik
• 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.
Çelik
• 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 miktarı
artar.
 (ferrit) taneleri
(Açık renk)
Sementit taneleri
(Koyu renk)
I
II
I
III

5
III

1
2
1
2
3
4
+Fe3C
3
5
Perlit

+  12
3
4
II


Otektoit
Bileşim

Perlit
Sementit
Perlit
Dökme demir
• 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: BDDin 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
 3+Fe C
3
+Fe3C

4
Dökme demir

S+Fe3C
Ledeburit

1
2
Dönüşmüş
Ledeburit
+S
2
Sıvı
Ötektik öncesi 
3
Ötektik 
Ötektik Fe3C
4
Ötektoit
Perlit
Ötektik Fe3C
Kır dökme demir
• Sıvı fazdan çok yavaş soğuma ile karbon difüzyonla biraraya toplanarak
lamelli bir yapı oluşturur.
• Soğuma hızı çok yavaş ise Ferritik DD.
• Biraz daha hızlı olması durumunda Ferritik-perlitik DD.
• Daha hızlı olması durumunda Perlitik DD. 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
• 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 basıya karşı zorlanan
parçalarda kullanılır. Çekme zorlanmaları olan
yerlerde kullanılmaz.
Lameller
Temper ve Küresel grafitli DD
• Lamellerin mekanik özelliklere olumsuz
etkisini ortadan kaldırmak amacıyla
grafitlerdeki keskin kenarlar ortadan kaldırmak
amacıyla bazı işlemlere tabi tutulur.
Temper Dökme Demir (TDD)
• Temper DD: Hızlı soğuma ile elde edilen Beyaz dökme demir yaklaşık 950oC
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
Artan Soğuma Hızı
Küresel Dökme Demir (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
Ferritik-Perlitik KDD
Artan Soğuma Hızı
Perlit
Çeliklerde ısıl işlemler
Isıl işlemler: 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.
Zaman-Sıcaklık Dönüşüm diagramları
Sınır: Dönüşümün
tamamlanması
• 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
Çekirdeklenme/Büyüme
• Yüksek sıcaklıklarda ve düşük
sıcaklıklarda dönüşüm süreleri düşük.
• Hızlı dönüşümün gerçekleştiği bir
sıcaklık aralığı mevcut (Burun bölgesi)
• Belli sıcaklığın altında dönüşüm
gerçekleşmez.
Sıvı
• Katı oluşumu 2 aşamada olur.
Katı
Çekirdeklenme
– Çekirdeklenme (nucleation)
– Büyüme (Growth)
Büyüme
• Çekirdeklenmede: atomlar bir araya
gelerek çekirdekleri oluştururlar. Daha
sonra belli bir boyutun (kritik çap)
üzerinde olan çekirdekler büyürler.
Diğerleri çözünür yok olur.
Çekirdeklenme
• Faz dönüşümü çekirdeklenme
ile başlar. Çekirdeklenme;
yerel olarak atomların bir
araya gelmesi ile oluşur.
• Sıcaklığın azalması ile iki olay
etkin hale gelir.
–Sıvı faz kararsız hale gelerek
katıya dönüşme eyilimi
gösterir.
–Sıcaklık azaldıkça
çekirdeklerin büyümesi
olayına difüzyonun katkısı
azalır.
Yayınmanın
etkisi
Net çekirdeklenme hızı
Sıvı kararsızlığının etkisi
Büyüme
• Büyüme: Tamamen yayınmanın etkisinde çekirdeklerin
büyümesi şeklinde olur. 
Q
G  C  e RT
Toplam transformasyon hızı
Hız
• Katı oluşumu 2 aşamada olur.
– Çekirdeklenme (nucleation)
– Büyüme (Growth)
• Çekirdeklenmede: Atomlar bir araya gelerek çekirdekleri
(yaklaşık 100 atom) oluştururlar.
• Daha sonra belli bir boyutun (kritik çap) üzerinde olan
çekirdekler büyürler. Diğerleri çözünür yok olur.
Sıvı
Katı
Çekirdeklenme
Büyüme
Büyüme ve Dönüşüm hızı
• Büyüme: Tamamen yayınmanın etkisinde çekirdeklerin
büyümesi şeklinde olur.
• Dönüşüm hızı; çekirdeklenme ve büyüme hızlarının çarpımıdır.


G; Büyüme hızı
H; Toplam
dönüşüm
hızı

H

N; Çekirdeklenme
hızı
Hız
G  Ce

Q

RT

 H  NxG
• 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 eğreisine benzer karakterde fakat tam ters
şekilde olacaktır.
Büyüme hızı
Toplam
dönüşüm
hızı
Çekirdeklenme
hızı
Hız
Zaman
Dönüşüm hızı eğrisinin zamana göre düzenlenmiş hali
• Dönüşüm başlaması ve tamamlanması, belli bir zaman
aralığında gerçekleşecektir.
• Bu nedenle dönüşüm; dönüşüm başlangıcını ve sona
ermesini ifade eden iki çizgini arasında gerçekleşir
%50 Dönüşüm
Dönüşüm miktarları
Dönüşüm
başlangıcı
Hiç Dönüşüm
Olmamış bölge
%100 Dönüşüm
Zaman, t(sn)-logaritmik skala
T
Ostenit
Dengesiz ostenit
Tm
Kaba perlit
İnce Perlit
Sertlik 
Üst Beynit
Alt Beynit
Reaksiyon Başlamamış
Sürüyor
t (logaritmik skala)
Tamamlanmış
Soğuma hızı
T
Soğuma hızı=
t (logaritmik skala)
ΔT
t
Soğuma hızı
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
1. Yayınmalı
dönüşümler:
Ötektoit Çelik
T
+
+Fe3C
Kaba perlit
+P
İnce Perlit
+B
Üst Beynit
Alt Beynit
Reaksiyon
Başlamamış
Sürüyor
t (logaritmik skala)
Tamamlanmış
Perlit
Dengesiz ostenit
Ostenit
Yayınmalı dönüşüm 1: Perlit
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.
 (Ferrit)
Fe3C
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
2. Yayınmasız dönüşüm:
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
Kritik soğuma hızı
• Yayınmalı veya yayınması
dönüşüm olacağını
belirleyen parametre
soğuma hızıdır.
• Soğumanın kritik bir hızın
üzerinde olması
durumunda ostenit
martenzite dönüşür.
• Daha yavaş soğuma
hızlarında yayınma
gerçekleşir ve soğuma
hızına bağla olarak
yayınma perlit veya beynit
oluşabilir.
Kritik soğuma hızı
Martenzit
• Demir allotropik bir metaldir ve farklı sıcaklıklarda farklı
yapılar gösterir.
• Ostenitik yapıda arayer
büyüklüğü 0.41xRFe iken
ferritik yapıda, 0.29xRFe dir.
• Dolayısıyla, 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.
Martenzit
başlangıç
sıcaklığı
Martenzit
bitiş
sıcaklığı
Su verme (Quenching)
•Amaç tamamen martenzitik bir yapı (very hard but brittle) elde
etmektir.
•Bu amaçla önce çelik ostenit bölgesinde en az 1 saat ısıtılır:
• Ötektoid altı çelikler için: A3 + 30-50oC
•Ötektoid üstü çelikler için: Acm + 30-50oC
•Daha sonra, Mf in altındaki sıcaklıklara, kritik soğuma hızlarının
üzerindeki değerlerde hızlı soğutma yapılırsa yapı tamamen martenzite
dönüşür (quenching).
Su verme – çeliğin ostenit bölgeden kritik soğuma
sıcaklıklarının üzerindeki hızlarda ani olarak soğutulması
işlemidir. Eğer Mf in altındaki sıcaklıklara ani soğutma söz
konusu ise yapı tamamen martenzite dönüşür. Aksi halde ani
soğutma sırasında eğer ZDS eğrileri kesilmiyorsa yapı dengesiz
ostenit halinde bulunuz.
Acm
A3
+

+Fe3C
A1
+Fe3C
“Critical Cooling rate”.
Kritik Soğuma Hızı
Özet
Ostenit
Ostenit
Ostenit
Yavaş
Soğuma
Yayınmalı
İzotermal
Dönüşüm
Yayınmalı
Çok hızlı
Soğuma
Yayınmasız
Çeliklerin mekanik
Pertlit (+Fe3C) özellikleri iç yapılarıyla
doğrudan alakalıdır.
– Ferrit
– Kaba Perlit
Beynit (+Fe3C)
– İnce Perlit
Sertlik 
– Üst beynit
– Alt beynit
Martenzit (tekfaz) – Martenzit
Ötektoit Çelik

T
+
Ostenit
+Fe3C
Kaba perlit
Dengesiz ostenit
İnce Perlit
Üst Beynit
Alt Beynit
Ms
Mf
Martenzit
t (logaritmik skala)
+Fe3C
Ötektoit altı çelik
T
Ostenit
Dengesiz ostenit
+

Kaba perlit
İnce Perlit
Üst Beynit
Alt Beynit
Martenzit
t (logaritmik skala)
+Fe3C
+Fe3C
Ötektoit üstü çelik
T
Ostenit
Dengesiz ostenit
+

+Fe3C
Kaba perlit
İnce Perlit
Üst Beynit
Alt Beynit
Ms
Mf
Martenzit
t (logaritmik skala)
+Fe3C
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
Sürekli soğutma eğrisi
boyunca dönüşüm
İzotermal eğri
boyunca dönüşüm
Isothermal annealing for fully pearlitic structure.
Ferrit + Perlit Ötektoid Altı Çelikler için
veya
Perlit + Sement Ötektoid Üstü Çelikler için
İzotermal dönüşüm için
Sürekli soğuma için eğri
İzotermal dönüşüm için
ZSD eğrisi, özellikle
yüksek sıcaklıklarda bir
miktar sola doğru kayar.
Bunun nedeni sürekli
soğumada ısıl aktivasyon
azalan sıcaklıkla sürekli
azalacak olmasıdır.
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.
Soru: Yapılar nedir
T
t (logaritmik skala)
Ostenit
T
T
Kaba perlit
t (logaritmik skala)
Ostenit
Kaba perlit
t (logaritmik skala)
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.
Figure 12.9 Producing complicated structures by interrupting the isothermal
heat treatment of a 1050 steel.
©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning ™ is a trademark used herein under license.
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
1
File Size
5 144 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content