Çelik Isıl İşlem,Sertleştirme,Temperleme,Su verme Çelik

Makina Haber AnaSayfa

Tüm Haberler

Makina Haber Kategorileri

Eğitim

Yazar Administrator
Cuma, 25 Nisan 2008
İİNDEKİLER Giriş 1. Çeliğin Isıl İşlemi 1.1. Sertleştirme 1.2. Sertleştirme veya Ostenitleştirme Sıcaklığı 1.3. SuVermeOrtamı 2. Temperleme 2.1. 40 İle 200 °C De Temperleme 2.2. 230 lie 370°C’de Temperleme 2.3. 370 lie 590°C’de Temperleme 2.4. 590 İle 675°C’de Temperleme 2.5. Temperlemede Alaşım Elementl 3. Temper Gevrekliği 3.1. 350°CGevrekliği 3.2. 400 İle 500°C Gevrekl 4. Mavi Gevreklik GİRİŞ Bir karbonlu çelik su verme tankından çıkarıldığında serttir (martenzitik) fakat kullanım için genellikle elverişli değildir. Çelik gevrek olacak ve eşit dağılımlı olmayan iç gerilmeler içerecektir. Çelik bu durumda çalışma koşullarına sokulursa iç gerilmeler ve gevreklik nedeniyle büyük bir olasılıkla çatlak; veya kırılma oluşacaktır. Çeliğe tokluk ve çarpma direnci ile birlikte gerekli işletme koşullarını vermek için temperleme diye bilinen ayrı bir yöntem uygulanır. Bu işlem, çeliğin ek bir ısıtılmasını ve sonra havada, yağda veya suda soğutulma^ı kapsar. Etkisi, sertleşme gerilmelerini azaltmak veya düzgün dağılımını iİğSmak, gevreklik yönünden malzemeyi iyileştirmek ve daha büyük tokluk e\değtfmjr. Ancak, alaşımlı çeliklerde, belırlı sıcaklık aralığında ısıtıldığında veya M^^lıklardan yavaşça soğutma yapıldığında darbe direncinde azalma sj]dnda»Tendini gösteren bir gevreklik, temper gevrekliği meydana gelmektedijM^^kleştirici sıcaklıklardaki gevrekleşme hızı başlangıçta (zaman olarakf daffl^Rsektir. Bu yüzden, dövme veya döküm parçalarında gevrekleştirici >^W üstünde olan temperleme sıcakhklarından mümkün olduğu kadar hıfı^Clnın yapılmasıyla bile gevrekliğin bir kısmı önlenememektedir. Örnegin.TlSilfe duyarlı bileşimler içeren büyük dövme parçalarında,parça boyutunun meydana getirdiği yavaş soğuma dolayısıyla sünek gevrek geçiş sıcaklığında bir artış görülebilir. Geçiş sıcaklığında artma toklukta bir azalma demektir. Bir malzemenin, genlme altında iki veya daha çok parçaya ayrılması kırılma olarak tanımlanmaktadır. j^ym anlaşılabileceği gibi, kırılma sonunda yeni yüzeyler meydana gelmektedir. Kırılmanın karakteri malzemeden malzemeye değişir ve genellikle uygulana^^pıeye,sıcaklığa ve deformasyon hızına bağlıdır. Gerilme altındaki malzemelerde kırılma problemleri, çatlak veya gerilme yoğunlaşmasını arttırıcı faktörler göziyûne alınarak incelenmelidir. Makine ve konstrüksiyonlarda kullanılan malzemelerin çoğunda imalat sırasında meydana gelen mekanik çatlaklar olabilir. Malzemelerin üretimi sırasında da çeşitli nedenlerle (Örneğin, ikinci faz sebebiyle) mikro çatlaklar bulunabilir. Bu çatlakların civarında gerilme yoğunlaşması oluşur ve kırılmaya sebep olur. Gerilme yoğunlaşması sebebijle meydana gelen çatlaklar, kullanılan malzemenin akma gerilmesinden daha düşük gerilmelerde de olabilir. Uygulanan gerilmeler etkisiyle aniden kararsız hale gelen çatlakların ses hızında ilerlemeleri malzemenin ani kırılmasına sebep olur. Bir çok makine parçaları ve yapı elemanları kullanılma esnasında tekrarlanan gerilmeler (yükler) ve titreşimler altında çalışmaktadırlar. Değişken gerilmeler etkisinde olan malzemelerde gerilmelerin maksimum değerleri yerine, bunların periyodik değişimi, yani tekrarı önemlidir. Tekrarlanan gerilmeler altında çalışan metalik parçalarda gerilmeler parçanın statik dayanımından küçük olmalarına rağmen, belirli bir tekrarlama sayısı (Çevrim sayısı) sonunda yüzeyde bir çatlama ve bunu takip eden kopma olayına neden olurlar. Bu olay "yorulma" olarak isimlendirilmiştir. 1. ÇELIGIN ISILIŞLEMI esı atomları nüş tomları HM ostenit yapının dışına yayınırken, demir atomları HMK (hacim merkezli kübik) olmak 1.1. SERTLEŞTIRME Ostenitin yavaş soğuma sırasında perlite dönüşmeJfcpmların yayınması ile ılışkılı olduğu halde, hızlı soğuma sonucu martenzit#dûffl\|^i (yeterli zaman olmaması nedeniyle) yayınmasız bir olaydır. Yavaş ve ofll^S^rna hızlarında, karbon atomları Ç!lK(h için az hareket ederler. Bu gama-alüi dönüşümü çekirdekleşme ve büyüme yöntemiyle meydana gelir ve zamanabağlıdır. Soğutma hızında bir artış ile karbon atomlarının çözeltiden yayınmalar\|^^yetersiz zaman bırakılmıştır ve demir atomlarının biraz hareketi olması^kVfın, karbon çözeltide tutulduğu sürece yapı HMK olamaz. Çünkü ma£u4(ft^jm sıcaklığının altına düşülünce, kayma ve ikizlenmeye benzer mekanizmaların ani olarak harekete geçmesiyle, YMK demir kafesi HMKduruma dönüşmeye başlarve sıcaklık azaldıkça dönüşen miktar artarken aynı esnada HMK kafesi terk edemeyen yani yayınarak karbonca zengin bölgeler (Fe3C),oluşturarHİfc^arbon atomları, normal olarak içinde çok az karbon çözülebilen HMK kafes^gerilmesine neden olurve kafes hafifçe uzayarak tetragonal hale gelir. Sertleşme birinci derecede bu olaya, ikinci derecede de kayma dolayısıyla ortaya çıkan dislokasyonlara bağlanmaktadır. Meydana gelen ve martenzit diye adlandırılan yapı, hacim merkezli tetragonal yapıyı terk edemeyen karbonun bir aşırı doymuş katı çözeltisidir. Birim hücrenin iki boyutu eşittir, fakat üçüncüsü yayınamayan karbon nedeniyle az genişlemiştir. Eksen oranı c/a karbon içeriğiyle 1,08'lik maksimuma kadarartar. Martenzit atomlarının ostenittekinden daha azyoğun bir şekilde toplanmasından dolayı, dönüşüm sırasında bir genişleme olur. Martenzit oluşumu sırasındaki genişleme matrisin plastik deformasyonuna neden olan büyük yerel gerilmeler meydana getirir. Çabuk soğumadan sonra martenzit, mikroskopta beyaz iğnemsi bir şekilde görünür. Birçok çelikte, martenzitik yapı belirsiz ve ayrılmamış olarak gözükür. Kalıntı ostenitin fon oluşturduğu yüksek karbon alaşımhlarda martenzitin iğneli yapısı daha açık belirlenebilir. Dönüşüm yayınmasızdır ve kimyasal. bileşimde değişiklik yoktur. Ostenitin küçük hacimleri, iki kesme kuvvetinin birleşmesiyle aniden kristal yapı şeklinde değişirler. Dönüşüm yalnızca soğuma esnasında devam eder ve soğuma durdurulursa sona erer. Bu yüzden; dönüşüm sadece sıcaklıkta^jfezalmaya bağlıdır ve zamandan bağımsızdır. Azalan sıcaklık ile martenzit oluşdJ&îSrmiktarı lineer değildir. ilk anda meydana gelen martenzit iğnelerinin sa^^fcpktür, sonra sayı artar ve sona yaklaşılınca tekrar azalır. Verilen bir alaşın#^^nartenzit dönüşümü önlenemez ve soğuma hızının değiştirilmesiyle Ms sıca^aı ^iştirilemez. Martenzit oda sıcakhğında veya oda sıcaklığı yakınında^^na bağlı olmadan var olabilmesine rağmen asla gerçek bir denge toojb^fe değildir. Yapı, dengesiz ostenit fazı ve ferritin son denge durumu arjfe^^fcir geçiş olarak düşünülebilir. Ostenitten oluşan martenzit daima ostenıt^ffll sert olmasına rağmen, büyük sertlikleryalnızca yeterli karbon içeren cSHJ^pmümkündür. Martenzitik durumdaki bir çelikten elde edilebilen maksimum sertlik yalnızca karbon içeriğinin bir fonksiyonudur. Uzun yıllar martenzitik dö^^üVıtınün bir tek çelikler için geçerli olduğuna inanıldı. Ancak, son yıllardJ^^Sflnzit tipi dönüşüm demir olmayan alaşımlarda dahil olmak üzere birçok^^^faşım sistemlerinde bulunmuştur. Saf metal ve bileşiklerinde de meydjna geldiği şüphesizdir. Sertleştirmenin^^macı tamamen martenzitik biryapı meydana getirmektir ve daha yumu^fc^şum ürünlerinden herhangi birinin oluşumunu önleyen minimum soğutma hızryc/dak), kritik soğuma hızı olarak bilinir. Kimyasal bileşim ve ostenitin tane büyüklüğü ile saptanan kritik soğuma hızı, yalnızca martenzitin oluşması için çeliğin hangi hızda soğutulması gerektiğini belirttiğinden dolayı çeliğin önemli bir özelliğidir. 1.2. SERTLEŞTIRME VEYA OSTENITLEŞTIRME SICAKLIGI Ötektoid altı çelikler için önerilen sertleştirme sıcaklığı, daha yukarıdaki kritik sıcakhk (A3) çizgisinin üzerinde 30 ile 50°C dir. Bu tavlama sıcaklığı için önerilenle aynıdır. A3 çizgisinin altındaki herhangi bir sıcaklıkta, su vermeden sonra, yumuşak kısımların artmasına ve daha düşük sertliğin oluşmasına neden olacak ferrit meydana gelmektedir. 900 S.ŞÜ İOO ?s: o.» a to 'It Kâ'bOft MO Şekil 1. Karbonlu çelikler için normalizeJ^Jİ ve sertleştirme sıcaklık alanları Alaşımsız ötektoid üstü çeliJST iJiTönerilen ostenitleştirme sıcaklığı daima Acm ve A çizgileri arasındadır. AcrtJH\|Snüm sementiti ostenit içinde eritmek için çok büyük sıcakhk gerektirecekS^g dikçe yükselir. Bu soğumada çatlama tehlikesi meydana getirdiği içinis12^n kaba ostenit tane büyüklüğünün gelişmesi eğilimi artacaktır. Tane büy^ta^Tertleşebilirlik üzerınclekı etkisi ise ilginçtir. irı taneli bir çeliğin kütlesi ince tan^elikten daha derince sertleşecektir. Çelik gibi bir metalin ısıl iletkenliği kristal veya tane sınırının büyüklüğüne bağlı olacaktır. İnce taneli birçelikte iri taneli çelikten daha fazla tane sınırı olduğu açıktır. Bu yüzden iri taneli çelikte, su verme esnasında ısı akışının engellenmesi daha azdır; böylece sonuçta parça; bir bütün olarak daha hızlı soğutulur ve ince taneli bir çeliğe göre daha derin bir sertleşme meydana gelir. 1.3. SU VERME ORTAMI Çeliğin doğru sertleşmesi için doğru bir soğuma hızı gereklidir. Tam bir sertleşmenin elde edilmesi isteniyorsa, su verme maddesi ısıyı maksimum kesit boyunca kritik hıza eşit veya daha büyük bir hızla ayırmalıdır. Herhangi bir sulama maddesini .mukayese edersek su verme şiddeti daha büyüktür. Isıl iletkenlik, özgül ısı, kaynama noktası ve buharlaşma ısısı daha fazladır. Sıcaklığı ve viskozitesi daha düşüktür. Herhangi bir su verme sıvısı içindeki herhangi bir çelik için kritik soğuma hızı bileşim, tane büyüklüğü, kütle ve başlangıç su verme sıcaklığı ile değişir. Düz karbon çelikleri, suda su verme ile yağda su vermeden daha etkili sertleştirilirler ve temperlendiklerinde, yağda su verilip daha düşük bir sicakhkta temperlemeden bile daha iyi sonuç verirler. Yağdaki gibi su ve^jTSlRldesinin etkisi daha az şiddetli olduğunda, daha büyük sertleştirme sıcaklığı gerekir. Daha sert krom ve nikel-krom çeliklerine yağda su verilir, ancak daha düşük alaşımlı çelikler daha büyük bir su verme sıcaklığı gerektirirler. Çarpılabilecek parçalara daima yağda su verilir. Ancak, çarpılma karışık şekilli parçalarda tamamen önlenemez. Alaşımlı çeliklerde bile normal sertleştirme sıcaklığını gereksiz yere aşmamaya dikkat edilmelidir. Aksi taktirde toklukta azalma ve an/»n^lrtlik azalması, özellikle düşük sıcakhklardaki temperleme sonrasında rae^cjj^^lebilir. Su verme yağlarının.önemli özellıtJH^y 1) Viskozite (yapışkanhk) ^ 2) Buharlaşabilme 3) Oksidasyona direnç Yavaş hareket yalnızca yüksek viskozitenin sonucu olmayıp aynı zamanda sıcak çeliğe komşu tabakaj^ırAanmasından dolayı oluşan bozulmanın da sonucudur ve çelığın yanlış sertleşme^^l açan ısı iletim hızının yavaşlamasına neden olur. 2. TEMPERLEME Çelik, su verilmiş martenzit durumunda, birçok uygulama için oldukça gevrektir. Ayrıca martenzit oluşumu çelikte yüksek kalan gerilmelere neden olur. Bu yüzden, sertleşmeyi genellikle, çeliğin aşağı kritik sıcaklık Aı'in altında ısıtılması işlemi olan temperleme izler. Temperlemenin amacı kalan gerilmeleri azaltmak ve çeliğin süneklik ve tokluğunu iyileştirmektir. Süneklikteki bu artışa sertlik veya dayanımdan vazgeçilerek ulaşılır. Genellikle, temperleme sıcaklığının geniş bir aralığında, temperleme sıcaklığı arttırıldıkça sertlik, azalır ve tokluk artar. Bu, tokluk çekme deneyinde alanın azalmasıyla belirlendiyse doğrudur. Ancak, tokluğun ölçümünd^od veya Charpy gibi çentikli çubuk kullanılırsa tamamen doğru olmaz. BircokJ^hl^GO ve 400 °C arasında temperlendiğinde, parça sertlik ve dayanımın^trfrıesine rağmen çentikli-çubuk tokluğunda bir azalma gösterir. ^^ 200 ile 400 °C'lik temperleme alanı, yüksek serüjj^e Jfcsek tokluk gerektiren uygulamalar arasında bir ayrım çizgisidir. Eğer asıl istenen özellik sertlik veya aşınma direnci ise parça 200 °C'nin altında temperlenmelidir. Eğer birincil gereksinim tokluksa, parça 400 °C 'nin üzerinde temperlejytaejıcy Parçada herhangi bir gerilme yükseltici veya çentik yoksa, süneklikteki değişiklik çentikli-çubuk, testinden daha iyi bir tokluk göstergesi olabilir ve 200 ve 40«^S£Vnperleme alanı.zararlı olmayabilir. Kalan gerilmeler temperleme sıcakUa\Joo°C'ye ulaşmasıyla büyük oranda giderilir ve 980 °C'la birlikte tamamjl^^olur. Belirli alaşımlı çelikler 540 ile 680 °C'lik alanda temperlenip hemeı^jTnispeten yavaş soğutulduğunda çentikli-çubuk tokluğunda bir kay\pf^apS^a çıkan ve temper gevrekliği olarak bilinen bir olay gösterirler- Tokluk, j^^arça temperleme sıcaklığından sonra suyla soğutulursa korunur.^eı^J^vrekliğine neden olan mekanizma, yavaş soğuma esnasında tane sinirlaW^pnca çökelen bazı fazların davranışlarıyla açıklanmaya çahşmasına rağ^fc^men anlaşılamamıştır. Yüksek mangan, fosfor ve krom duyarhhğı arttırırken m^bdenin belirli bir geciktirici etkiye sahip olduğu gözükür. Martenzit, hacim merkezli tetragonal (dört köşeli) yapı içinde sıkışmış karbonun süper-doymuş bir çözeltisidir. Bu değişmiş bir denge durumudur ve temperleme ile enerji uygulandıkça, karbon karbür olarak çökelecek ve demir H.M.K olacaktır. Temperleme sıcaklığı yükseldikçe karbonyayınacak ve birleşecektir. Temperleme işlemini dört sıcaklık arahğında incelemek daha uygun olacaktır. Şekil 2'de krom ve Şekil 3'de molibdenin, %0,35 C \u çelikte sert değişimi görülmekte elementleri, menevişlemede sertlik azalmasın meneviş dayanımı kazandırırlar. Me sıcakhğına bağlı olarak llikle karbür yapıcı alaşım ölçüde düşürürler, yani çeliğe sertlik azalma etkisi, alaşım elementinin türü dışında, bu elementif OMitleştirmede katı çözelti içerisinde çözülme miktarına, dolayısıyla ani sfnftryapısındaki martenzit ve artık östenit yapısının özelliklerine de bağlıdır. jJ«3fe % 12 krom ve Şekil 3'de % 5 molibden miktarlarında, sertlik düşmesinin ^Javaş ve hatta yüksek meneviş sıcaklığında artma olduğu görülmektedil^^ Yukarıdaki bilgilerd^^anlaşılacağı gibi, bir çeliğin menevişlenmesi esnasında mekanik özelliklerjı değişmeler, kısmen iç gerilmelerin azalması sonucu ise de, esas değişmeler^lfrıa esnasında mikro yapıda meydana gelen olayların sonucudur. Bu deSffl^temel olarak menevişleme sıcaklığına bağlıdır, fakat aynı zamanda karbon ve «laşım miktarı, meneviş sıcaklığında bekleme süresi ve başlangıçtaki yapının karakteri gibi birçok faktör rol oynar. Değişimler genel olarak, meneviş sıcaklığına gelindiğinde daha hızlı, bekleme esnasında ise oldukça yavaş seyreder. Çekme dayanımı ve akma sının gösterebilir, ancak artan meneviş lı düşme gösterirler. Buna karşın, olan kopma uzaması, kesit daralması ığı arttıkça artar. Meneviş kırılganlığı dana geldiği meneviş sıcaklıklarında tavlama den yavaş soğuma ile geçilirse, şekil değiştirme Sertleştirilmiş çelikler menevişl düşük meneviş sıcaklıklarında pek sıcakhklarında, sertlikte olduğu malzemenin şekil değişebilirlik kara ve çentik darbe dayanımı, me gösteren çeliklerde, kırılg^ yapılırsa ya da bu sıcaklık karakteristiklerinde \fa\AdJh\e görülebilir. Şekil 4'de, çelikte sertleştirme işleminden sonraki menevişlemede, sıcaklığa bağlı olarak mekanik özelliklerin değişimi genel ot^Çlkriıştir. Menevişleme işljminde, sertlik ve çekme dayanımına nazaran akma sınırının düşmesi daha azdır. Çökelerek dağılmış ince karbürler, kayma düzlemlerinin hareketini engellediğinden, bu durum özellikle yüksek meneviş sıcaklıklarında ortaya çıkar. Düşük meneviş sıcaklıklarında düşme, sertlik ve çekme dayanımı ile aynı oranda olur. Artan meneviş sıcaklığı ile akma sınırında düşme devam ederken, artan şekil değişebilirlikle birlikte elastiklik sınırında da iyileşme görülür. Menevişlemede sıcaklık 723 °C’nin altında tutulur. Bu sıcaklığa kadar yapıda dönüşme ve ostenit teşekkülü görülmez. Pratikte, meneviş sıcaklığının üst sınır olarak 680 °C alınır. Böylece, Acı sıcaklığının (alaşımsız çeliklerde yaklaşık 723 °C) aşma tehlikesi önlenmiş olur. % 0,5 karbonlu çeliğin sertleştirilmiş ve menevişlenmiş yapısı, Şekil 5.a'da şematik olarak görülmektedir. Malzemede, orta ya da yüksek meneviş sıcaklıklarında meneviş yapılırsa, ferrit ve sementit (Fe3C) ayrışmaları görülür. Sementit, küresel ve homojen olarak, ferrittik ana yapıda dağıtır. Şekil 5 : % U,S karbonlu alaşımsız çelikte sementitin dağılımı (Şematik) a) Sertleştirilmiş ve yüksek sıcaklıkta menevişlenmiş yapı b) Normal tavlanmış c) Taneli perlit yumuşak I ı h Jİ_ Şekil 5.b ise, anı^fî»fnormal tavlanmış durumunu göstermektedir. Yapı, perlit ve ferrit kristallerinden^luşmuştur. Perlit tanelerinin sert ve pek az şekil taneleri oldukçâ yumuşaktır ve kayma düzlemlerine bir yapı elemanının (kristalitin) mekanik özellikleri oldukça cleğışebılırlığıne sahiptir. Buna göre, farkhdır. Eğer malzemede taneli perlit elde edilecek şekilde, sıcaklık değişimli olarak yumuşak tavlanırsa Şekil 5.c 'de görülen yapıya ulaşılır. Burada da, sementit küresel haldedir ve Şekil 5.a 'daki gibi iyi şekil değişebilirliğe sahiptir. Fakat Şekil 5.b 'de olduğu gibi, dayanım özellikleri farklı kristalitler mevcuttur ve yapı homojen değildir. Buradaki perlit taneleri Şekil 5.a 'ya nazaran daha küçük hacimde daha fazla karbon içerdiklerinden, daha yüksek sertliğe sahiptirler. Şekil 5.a ve 5.c karşılaştırıldığında, tavlanmış yapı, sertleştirilmiş ve menevişlenmişe nazaran daha düşük akmasının oranına sahiptir. Şekil 5.b ve 5.c yapılarında, yumuşak ve kolay akma gösteren ferrit bulunmasından dolayı, akma sının daha düşüktür. Malzemede plastik şekillendirme yapıldığında, ferritin kayma düzlemlerinde kolayca şekil değiştirme olacağından, elastiklik sının kolay aşılır. Bu esnada perlit şekillenmeye iştirak etmez, yalnızca ferrit taneleri şekil değiştirir. Bundan dolayı akma sınırlan düşüktür. Sekunder yapı üzerine ıslahın etkisi, özellikle tanelerin incelmesi ve ulaşılan yapı homojenliği, Islah işlemi, yalnızca konstrüksiyonlarda kullanılan yapı çeliklerine (ıslah çelikleri) değil, bazı takım çeliklerine de uygulanabilir. Uygun ıslah işlemi yapabilmek için, sertleştirme sıcaklığının doğru seçilmesi gerektiğinden, çeliğin karbon miktarı ve alaşım durumu tam bilinmelidir. Malzemede mevcut iç gerilmelerin ısınmada sakınca yaratmaması için, çeliğin ostenitleştirme sıcaklığına ısıtılması, dikkatlice yapılmalıdır. Sertleştirme öncesi, gerilim giderme ya da normal tavlama yapılması yararlıdır. Ayrıca, özellikle alaşımlı çeliklerde ön ısıtma yapılması da gerekebilir. Ön ısıtma işlemi 400-650 °C arasındaki sıcaklıklarda, tuz banyosunda uygulanabilir. Menevişleme, sertleştirmenin hemen ardından yapılmlflır. Sertleştirilmiş parçalar, çok büyük gerilmelere sahiptirler. Küçük darbeleriySMk değişimleri sonucu pek az gerilme arttıncı faktörlerden, sertlestirilH^JWe plastik şekil değiştirme kabiliyeti çok küçük olduğundan, kolayca çatlarJ^Sffr. En iyi uyguluma, parçalar elle tutulabilecek sıcaklığa (40 ilâ 50 °C) ulasUfrndaafnenevis fırınına ya da banyosuna alınmasıdır. Çatlamaya karşı hassas olan parçalar, soğuk fırına konmalı ve firm, parçalarla birlikte ısıtılmalıdır. Böylece daha homojen ısıtma sağlanabilir. Meneviş süresi çok kısa seçilmemelid/^enevişleme difüzyon olayları ile gerçekleştiğinden, belirli bir süreye\|reksinme vardır. Meneviş süresi, sertleştirmedeki bekleme süresinden dahJNÎ^feçilmemelidir. Genellikle, çeliklerde en uygun mekanik özelliklere, sertlestujAJTbekleme süresinin 4-5 katı olan uzun meneviş sürelerinde erişilmektedir. J^^ffı kesitli küçük parçalarda, daha yüksek sıcakhklarda, kısa süreli meneviş uygulanabilir. Şok .meneviş adı verilen bu uygulamada, daha îyi dayaj^hl* sağlanabilir. Meneviş renkleri, mej^^yne olayı için yaklaşık bilgi verir, fakat kesin durum hassas ölçmelerle brfrl^^fiğin ısıtılmasında oluşan ince oksit tabakalarının interferansı ile menevıCT^eri görüldüğünden, renkler oksit tabakasının kalınlığına bağhdır. Oksit taJ^l^aklığın ve sürenin artmasıyla büyür. Meneviş yapısını her iki faktörde etkilediğin^, meneviş yapısı ve renkleri birbirleriyle alakalıdır. Fakat bu durum, alaşım elementleri gibi diğer faktörlerin, difüzyona ve oksidasyona etki yapmamaları halinde geçerli olduğundan, hassas ölçü aletleri ile ayarlama daha doğrudur. 2.1. 40 İLE 200 °C DE TEMPERLEME 40 ile 200 C temperleme alanı, sertlik ve dayanımın mümkün olduğu kadar korunmasının önemli olduğu durumlarda kullanılır. Çeliğin yapısında iki değişikliğin bu arahkta meydana geldiği bilinir. 1) Tetragonal (dört köşeli) martenzit kübik olur, 2) Karbon bilinen sementitten (Fe3C) farklı olduğu anlaşılan br şekilde çökelir ve genellikle geçiş çökeltisi olarak tanımlanır, olasılıkla Fe2C veya#eoüQ dur. /tyr oluşmuş martenzitte, 3tra#nal (dört köşeli) denilen Tese sahiptir. Şekil 2.a da ji gibi belirli kenarlarından «^rzatılmış bir küpe benzetilebilinir. Fakat c uzunluğunun görece uzaması martenzitdekinden çok daha büyüktür. Tetragonal yapı, ostenitin yüzey merkezli atom yapısından, tavlanmış çeliklerde bulunan hacim merkezli şekle geçişinde geçici olarak durdurulmuş bir ara yapıdır. Tetragonal oluşumunun, karbon atomlarının demir atomları arasındaki yerlere girmeleri (ara yer) ıledemir kafesinde birim şekil değişimi meydana getirdiği düşünülür. Kafesin birim şekil değişimi derecesini kenarların uzama miktarları belirler ve martenzit 40 ile 200 °C'lik alanda temperlendiğinde, birim şekil değişimi ortadan kalkar, uzamış kenar büzülür ve yapı şekil 2. b. de görüldüğü gibi kübik olur.. Tetragonaldan kübik demir kafesi değişimine ilaveten başka bir yapısal değişiklik karbürün çökmesidir. Bu karbür bilinen sementit Fe3C'den oldukça farklı özelliklere sahiptir. Şekil 9. Kristal kafesteki atomlarınffifrır a. Hacim merkezli tetragonal yapı b. Hacim merkezli kübi^ Bu farkh ve sıkı düzenli hegzagonal yapida olan karbür 80 ile 250 °C sicakhk arahğında çöker. Bir geçiş çözeltisidir ve bileşimi olasılıkla Fe2C veya.Fe2oC5’a yakındır. Bu bileşimin çökelmesi sertlikte az fakat ölçülebilir bir artışa sebep olur ve maksimum sertlik 65 ile 120°C arasinda meydana gelir. Sertlikteki artış, yüksek karbon, içeriklerinde (% 1 karbon veya daha fazla) elde edilememiştir. Birçok sertleştirilmiş çelikte oda sıcaklığı tokluğu, temperleme sıcaklığı oda sıcakhğından 200 ile 230°C alanına yükseltildikçe sürekli olarak artar. 2.2. 230 ILE 370°C’DE TEMPERLEME lerde çok ende alt , birinci Bu temperleme alanı sertleştirilmiş çeliklerde çok ender kullanılır. Ana düşüncenin sertlik olduğu durumlarda 200°C nin sJ^Sfci amacın tokluk olduğu durumlarda 400°C nin üzeri kullanılır. Çeş\t\\%dfolŞa göre üst sınır 370°C ile 430°C arasında değişmektedir. İki alan /^Mn toklukta kayıp meydana geldiğinden kaçınılır. ^^ 230 ile 370°C temperleme alanı bilinen başlıca iki davranış ile karakterize edilebilir; I JP\|^Q?b£ so&Lnulup 1) Kahntı ostenitin (önceden«bğutulup dönüştürülmediyse) aşağı beynite dönüşmesiyle meydarJ^nS^pı değişikliği 2) Temperleme sıcaklığı yükseltildikçe oda sıcaklığındaki çentik tokluğundaki bir düşüş. Kahntı ostenitin dönüşümü, boyutsal değişimler veya yoğunluktaki değişimden düşünülmüştür. Tem\|yrlemeden dolayı martenzit daralırken kalıntı ostenit dönüşümden dolayı genişlemektedir. Eğer kalıntı ostenit soğumayla dönüştürülmüşse genişleme olmayıp yalnızca martenzitin temperlenmesinden dolayı daralma vardır. Bu alandaki ısıtmada çökelme devam eder ve geçiş karbürü büyür. Karbürler optik mikroskopla incelenmek için çök küçüktürler ve tüm yapı dağlanırsa trostit diye adlandırılan kara bir kütle elde edilir (Şekil 3.a). Eğer model elektron mikroskobu PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com kullanılarak 9000 çap kadar büyütülürse, karbür çökeltisi açıkça görünür. Karbürün bir kısmı orijinal martenzitik levha yönleri boyunca yerinden çıkmıştır (Şekil 3.b). Şekil 10. Suda su verilmiş ve bir saat 316°C’de tempj a. Temperlenmiş martenzit (koyu) ve teppei b. Elektron mikroskobu görüntüsü (9C 1045 çeliği iş martenzit (gri) Kayma tipi bir kırılmadan daha fl^tekWavnlma kırılmasına geçişle birlikte meydana gelen değişiklikle, tokluktakifc^fn açıklanmaya çalışılması tartışılır görülmektedir. Sünek veya kayma Ij^yrnın tane içinden meydana geldiği oysa gevrekveya ayrılma kırılmasının t^^flarında meydana geldiği gözükmektedir. 2.3. 370 İLE 590OC’D&T™™TEME 900 ile 67JÜC ftöJÖnTda birçok sanayi ürünü temperlenmektedir. Bu ürünlerde asıl önemi tokluk tasır. Bu alanın daha düşük kısımlarında temperleme yapıldığında, yani 400 ile 540°C de, parçalar iyi bir dayanım değerini korurken oldukça iyi tokluk değeri elde ederler. Alanın daha yüksek kısımlarındaki temperleme, yani 590 ile 675 °C, dayanımın çoğu gözden çıkarılsa bile maksimum tokluk gerektiren parçalara uygulanır. Düşük kısımlardaki temperleme tamamen alaşımsız karbonlu ve alaşımlı yapı çelikleri için kullanılır. Bu temperleme alanı, sertlikte bir azalma olurken (bununla beraber dayanımda da azalma) toklukta bir artışa sebep olmasıyla karakterize PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com edilebilir. Mekanik özelliklerdeki bu değişiklikler mikro yapısal değişiklikler, sementitin çökelmesi nedeniyledir. Önceden de belirtildiği gibi, temperleme işlemi karbürün çökelmesine ve birikmesine neden olur. Oysa 260 °C'nin altında çökelen karbür bilinmeyen bileşikteki geçiş karbürüdür. 425 °C civarında çökelmeye başlayan karbürün bileşimi ve yapısı bilinmektedir. Bu bileşim Fe3C ye uymaktadır. Kristal yapısı dik eşkenar dörtgen (orthorhombic) şeklindedir. 2.4. 590 İLE 675°C’DE TEMPERLEME Bu yüksek temperleme alanında, 590 ile 675°C, daha büyük tokluk elde edilir. Büyük tokluğu oluşturabilmek için, sertleştirme ileJ^zaaJnis dayanımın çoğu kaybedilir. Dayanım kaybına rağmen, sertleştirma#^^mperleme yöntemi hala istenebilir, çünkü temperlenmiş martenzit ayıfr dmtâu bir perlitik yapıdan,daha toktur. ^N Nikel çeliklerinin sertleştirilmiş y£%™ffiRmiş durumlarında, daha büyük tokluk sağladığı, krom veya krommolibden.çeliklerinin ise daha az tokluk sağladığı ve sertleştirilmiş-temperlenmiş çeliklerdejgjn tokluğu azalttığı konusunda bazı düşünceler vardır. ^^ Karbon içeriği toklukta bi^njTaratır. Eğer sertleştirmeden sonra, daha yüksek karbonlu çelikle daj\|^\|S^ırbonlu bir çelik aynı sıcaklıkta temperlenirse, daha yüksek karbonlu olam^^htarkarbonluya göre genellikle daha az tok olacaktır (daha.az Joule veya k^mAbsorbe edilecek). Daha büyük karbonla çeliklerin bu daha az olan tokluğu berabelCT^aha yüksek sertliği getirecektir 400 ile 6^fc^ıMa temperleme, daha önce de söylendiği gibi, karbürün sementit (Fe3C) olmayfıa neden olur ve karbür büyümesi devam eder. Karbür zerreciklerinin bu birleşimi ferrit matrisinde daha fazla görünür. Sorbit olarak bilinen bu yapıda karbür, 500x. büyütmeyle incelenebilir ve elektron mikroskobunda da açık olarak görünür. (Şekil 4) PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com ^J^Ö Şekil 11. Suda su verilmiş ve 620°C de bir saat temperlenmiş 1095 çeliği a) Ferrit matrisinde çökelmiş karbür zerrecikleri. % 2 nitalde dağlanmış 500x. recikleri.J^2 nN b) Aynı örneğin elektron mikroskobundan alınmış hah & a isitmaxfsira büyük, küre biçiminde sementit < y^^^tok ve küreselleştirme tavlamasıyla 650 den 723°C'e değişen alands tanecikleri meydana getirir. Bu yapı çok ostenitten direk olarak elde edilen küreselleşmiş sementit yapısına benzerdir. Birçok yıldan beri metalürji uznâl^^ temperleme işlemini belirli kısımlara ayırmışlardır. Bu kısımlarda göri^Mkro yapıdaki değişiklikler çok kademelidir. Bunun için herhangi bir sıcaklıktaki temperleme ürününü temperlenmiş martenzit diye adlandırmak daha gerçekçi olacaktır. Şimdiye kadar, temperleme zamanı sabit.olarak kabul edilmiştir. Temperleme enerji perl gerektiren bir işlem olduğundan hem zaman hem de sıcaklık önemlidir. Yüksek bir sıcakhkta daha I^S&Wnin kullanilmasi veya daha düşük bir sıcaklıkta daha uzun birzamanin kullanılmasıyla ayni etki elde edilebilir. Farkh çelikleri karşılaştırmak için tokluk ölçümü yapıldığında, karşılaştırmanın ayni sertlik ve dayanım seviyelerinde ve aynı deney sıcaklığında yapılması gerektiğini anlamak önemlidir. 18 2.5. TEMPERLEMEDE ALAŞIM ELEMENTLERİNİN ETKİSİ Bilindiği gibi sertleştirilmiş çelikler yeniden ısıtılma ile yumuşatılırlar. Temperleme sıcakhğı arttırıldıkça, sertlik sürekli olarak düşer. Alaşım elementlerinin genel etkisi, alaşımh çeliklerde, verilmiş bir sertliği elde etmek için daha büyük bir temperleme sıcakhğını gerektirecek şekilde yumuşama hızını azaltmaktır. Krom, tungsten, molibden ve vanadyum gibi karbür bileşiği oluşturucu elementlerin yumuşatmayı geciktirici etkileri fark edilebilir düzeydedir. Bu elementler temperleme sıcaklığını yükseltmekle kalmazlar aynı zamanda yüksek yüzdelerde oldullİrında, bu çelikler için yumuşama eğrileri, temperleme sıcaklığının artışı ile sertl\|£sSlbildiği bir alan göstereceklerdir. Karbür oluşturucu elementler içeren^fcrfı çeliklerin bu karakteristik davranışı, ikincil sertleşme olarak bilinir ve gecikmiş ince alaşım karbür çökeltilerinden dolayı olduğuna inanılır. & 3. TEMPER GEVREKLİĞİ (MENEVİŞ KIRILaANU^J Temper gevrekliğinin teknik önem^l^ok düşük alaşımlı çeliğin 375 ile 575°C arasında ısıtılmasından ve bu sıcaklık alanından yavaşça soğutulmasından sonra meydana gelen sünek gevrek geçiş sıcaklıklarındaki artışta kendini göstermektedir. Önemli miktarlarda mangan, nikel^^^İtfom içeren herhangi bir çelik keza antimon, fosfor, kalay veya arsenik^i^Jpeme göre) gibi, yabancı maddelerden birini veyadaha fazlasını da içeriyorsa tempergevrekliğine duyarlı olacaktır. Buna rağmen % 0,30 mangan dahaazını iç<Jh adi karbonlu çelikler bu gevrekliğe duyarlı değildir. Böylece temper gevreR^^ebep olmak için alaşımı elementi ve yabancı maddenin bir bileşimi gereh Hassasiyet çokŞJfCr ve Mn ile ve daha az olarak Ni ile arttırılır. Nikel-kromlu çelikler tek bir alaşım elementi içeren çeliklerden daha duyarlıdır. Fakat yeteri derecede yüksek saflıktaki malzemelerden yapılmaları halinde nikel-krom çelikleri de duyarh değildir. Molibden (% 0,5 ile 1.0) duyarlılığı azaltmak için katılabilinir. Fakat bu yalnızca gevrekleştirici sıcaklık aralığındaki ısıtma,zamanının nispeten küçük olduğu durumlar içindir. Molibdenin gevrekliği geciktirdiği fakat yok etmediği görülür. Silikon duyarhhğı arttırabilir. Gevreklik 950 ile 475 °C civarında hızlıca meydana gelir. Gevreklik tersine çevrilebilir ve kısa bir zaman için gevreklik alanının üzerinde ısıtılmayla ve 300°C’nin altına hızlıca soğutulmayla tamamen yok edilebilir. Gevrekliği yok edici herhangi bir işlemden sonra, gevreklik alanına tekrar ısıtmak gevrekliği meydana getirecektir. Temper gevrekliği genellikle Charpy V çentik darbe deneyi gibi bir çentikli çubuk deneyinde, sünek-gevrek geçiş sıcaklığındaki yukarı doğru (veya sağa doğru) yer değiştirmeyle meydana çıkartılır. Nikel-krom çeliklerindeki fosfor ve kalayın yaygın ticari oranları için geçiş sıcaklığı, en hızlı gevrekleşme sıcaklığına 1000 saat tutulan çelikte 200 ila 300 °C kadar artabilmektedir. Deneysel malzemelere bilerek büyük miktarlarda antimon (yaklaşık % 0,5) katıldığında, daha da witMr değişmenin olduğu bulunmuştur. Genellikle, oda sıcaklığında düz çubuğun çekme deneyi davranışında (ne akma dayanımında ne de akma eğrisflV^^ya uzama, kesitin daralmasında) çentikli çubuk davranışında mevjtyıa ^ğelen büyük ölçekli değişikliklere uyan keşfedilebilir bir değişiklikft^W Son derece gevrek hallerde,düşük sıcaklıklarda (soğuk durumda) daha belirgin olan alan daralmasında saptanabilir bir azalma olmaktadır. Bazı düşü£^^fîı çelikler için gevreklik hızı ilk anda oldukça hızlıdır fakat verilen bir sıcaklıktaffilma zamanı ile azalır ve yaklaşık 3000 saatte maksimuma ulaşan kabaca bir parabolik eğri izler. Böylece, sıcaklıkta temper gevrekliğinin zamanın karekö\|o\JPrantılı olduğu görülür. Gevrekleştirici sıcakhk alanında zaman ile geçiş sıcaklığında başlangıçta meydana gelen hızlı yükselmeden dolayı ağır kesitli ^frJveya döküm parçalarında, gevrekleştirici alanın üstünde olan tempe^n^Spklarından mümkün olduğu kadar hızlı soğuma yapıldığında bile gevrekli^JyTunun bir kısmı önlenemez. Örneğin, duyarlı bileşimler içeren büyük dövme parçaları, parça boyutunun meydana getirdiği yavaş soğuma dolayısıyla geçiş sıcaklığında 50 ila 80°C.kadar artış görülebilir. Kademeli soğut^Ç»^ adlandırılan bir.gevrekleştirme ışlemı uzun süreli tesirin etkilerini saptamak içîybazen kullanılır. Kademeli soğuma, malzemenin gevreklik alanından, 600°C den 300°C'ye, bir dizi kademeyle soğutulmasını içerir. Her bir kademede sıcaklık daha düşürülürken zaman artırılır. Bu çevrim yaklaşık olarak bir hafta sürer ve en hızlı gevreklik sıcaklığında hemen hemen 1000 saat tutmaya benzeyen bir gevreklik derecesinin meydana geldiği görülür. Bu duyarlılığı belirleme metodu molibden içeren çelikler için ihtiyatla kullan ılmalıdır, bazen kademeli soğutma molibdenin tamamen gevrekliği önlediğini gösterir, oysa uzun zaman izoterm tutmada molibdenin faydalı etkisi yoktur. Temper gevrekliğinden dolayı geçiş sıcaklığındaki artış, gevrek kırılma modunda (geçiş sıcaklığının altında) meydana gelen tamamen taneler içi kırılmadan tamamen taneler arası kırılmaya kademeli bir değişimin beraberinde gelir. Gevrekleşmiş malzemedeki kırılma önceki ostenitin tane sınırlarını izler. Gevrekliğin giderilmesi ile, gevrek kırılma cinsi taneler içine döner. Kırılma cinsindeki bu değişimle beraber belirlenebilir bir faz değişikliği yoktur, daha doğrusu geçiş sıcakhğındaki artış ve kırılma cinsindeki değişim önceki ostenit tane sınırları boyunca yabancı maddelerin birikiminden (segregasyon) meydana gelir. Ayrıca, bu tersine çevrilebilir birikim dönüşüm öncesi ostenitte meydana gelmez 1J*at ostenitleştirme sıcakhğının oldukça altında ferritte meydana gelir. Alaşım elementleri de keza önceki ostenittane sınırları boyunca birikirlerfakatyabancı elementler kadar şiddetli değildir. Bu birikimlerin. her ikisi de gevreklik giderme işlemleriyle dağıtılırlar. Diğer bir araştırma temper gevrekliğinin mekanizmasını wiev^fclestirici maddelerin çözülebilirliği ile açıklamaktadır. Bu maddeler 675 °C gibi bir sıcaklıkta çözülebilirler. Bu sıcakhkta hızlı soğutma yapıldığında gevrelâisiftfc^fcldeler ferrit içinde çözeltide kahrlar ve çelik toktur. Ancak çelik bu sicakhk^w^frlsça soğutulduğunda, sıcaklık düştükçe daha az çözülebilen maddejfinfı^SB^gibi bir sıcaklıkta tane sınırına yayınmaları için yeterli süreleri vardıJS^ybaşka bir kaynak, gevrekleştirici elementlerin, ostenitleştirme esnasmd^Jtenit tane sınırlarına biriktiğini öne sürmüştür ve birikimlerin su vermed#^^6uğunu ve temperleme sıcaklığına kadar ısıtmada da bu kimyasal faz farklılığı oluşturan elementlerin ferrit-karbür ara yüzeyindeki kohezyonu a/q\Vp^fo nedenle de kırılmanın ferrit-sementit ara yüzeyleri boyunca başlayıp^^toftstenitin tane sınırları boyunca ilerlediğini çünkü bu sınırların büyük bir gevrekleştirici element içeriğine sahip ve büyük yoğunluktaki karbür "platelefleri ^l^jni belirtmiştir. Temper gevrekliğinin mekanizması hakkında çeşitli ^^^sıl işlem ve saflık durumlarına göre hala bazı belırsızlıkler vardır. ^ Auger elektron spetrometrinin gelişimi ile, bir yüzeydeki ilk bir veya iki atomik tabakanın kimyasal analizinin yapılması, kırılma yüzeylerinde birikmiş kimyasal parçaların dağılımı hakkında önemli miktarda yeni bilginin edinilmesini mümkün kılmıştır.Büyük vakumlu Auger elektron spektrometresinde taneler arası, kırılmanın meydana getirilmesi ye sonra açık tane sınırı yüzeylerinin incelenmesi ile çok büyük yoğunluktaki gevrekleştirici yabancı maddeler (birçok yüzde ağırlık oranlarında) meydana çıkarılmıştır. Yüzeyden 10'dan daha az atomik tabakanın saçılmasından ve yeniden incelenmesinden sonra yabancı madde birikimi, (segregasyon) tane sınırlarına yığılmışlığını akla getirecek şekilde yok olmuştur. Alaşım birikimi epeyce daha küçük inceliktedir ve sınırdan yüz atom tabakası kadar veya daha fazla yayılabilmektedir. Temper gevrekliğinin kontrolüne gelince; gevrekleşmiş çelikleri yaklaşık 600°C'ye veya daha yukarısına ısıtma, sonra yaklaşık 300°C’nin altına hızla soğutmayla orijinal tokluğu kazandırılabilinir. Alternatif olarak, duyarlılığın azaltılmasıyla gevreklik önceden önlenebilir. Duyarlılığı azaltmanın asıl anlamı ham malzemelerin ve eritme işleminin, kontrolüyle mümkün olduğu kadar gevrekleştirici yabancı maddeleri azaltmaktır. Uygulamada, bu kontrol edileij^ltarlar sadece kalay ve fosforun % 0,005 veya % 0,01 den, daha az olmaswtajwmon ve arseniğin güçlüğe neden olacak yeterli miktarları genellikle yoktur. Aİİ^Sfn tüm değerlerdeki bulaşması önlenmelidir,antimon dört yabancı maddenj^çin^n büyük bir farkla en çok gevrekleştirici olanıdır. ^^ Temper gevrekliğinin şiddetini azaltmadl\(iM^b\r yöntem malzemenin Aı ve A3 sıcakhk bölgeleri arasında uzun süreJ»S^ftulmasından oluşan "Kritikler Arası" (Intercritical) işlemdir. Kritikler aıfsjj§6/ iŞİemin belirli uygulamalardaki acaktır. faydahhğı saptanmadıkça spesifik olamayacaktır. Temper gevrekliğine duyarlı olan tüm çelikler için işlemin etkisi henüz denenmemiştir. Martenzitik çeliğin temperlenj^^frasında dayanımın azalmasına rağmen 200 ile 900°C temperleme sıcaffijSanında toklukta bir kayıp meydana gelir. Tokluktaki bu kayıp temper gevrelâjlTarak adlandırılır. Kırılma cinsine göre^^l^evrekliği ,iki sınıfa ayrılır taneler içi ve taneler re.temper Taneler iç arası temper gevrekujL/^eWr içi temper gevrekliği genellikle yüksek saflıktaki çeliklerde gözlenmiştiıft^evrekliğin kalıntı ostenitin ayrışmasından sonra karbür levhalarının oluşması ile ılgılı olduğu bildirilmiştir. Diğeryandan, taneler arası temper gevrekliği ticari saflılSyçeliklerde gözlenmiştir. Ancak, son zamanlarda bir gevreklik bazı yüksek saflıktaki çeliklerde de ortaya çıkarıldı. Tane sınırlarındaki.karbürlerin ve yabancı maddelerin bileşik etkisinin taneler arası temper gevrekliği için gerekli olduğu belirtilmelidir. Bu çeşit gevreklik için yabancı madde birikiminin (segregasyon) çoğu ostenitleştirme esnasında meydana gelir.Ostenit fazdaki bu birikim, temper gevrekliği sıcakhğı yakınında temperlemeden sonra toklukta ani bir düşüşe sebep olmak için tek başına yeterli değildir. Temper gevrekliği sıcaklığı yakınında temperlemede, tane sınırlarında levha benzeri karbürler oluşur. Bu tane sınırı karbürleri taneler. arası PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com temper gevrekliği için görünüşte önemlidir. Kaymayı engelleyici olarak etki edebilirler ve yabancı maddelerle zayıflamış tane sınırlarında taneler arası çatlak başlangıcına yardım edebilirler. Bu toklukta birazalma meydana getirir. Temper gevrekliği, temperleme sıcaklığının bir fonksiyonu olarak oda sıcakhğında darbe enerjisindeki bir çukur bölge ile genellikle tanımlanmıştır. Sünek-gevrek geçiş sıcaklığında bir artışa neden olur. Ancak gevreklik çukurunun varlığı deney sıcaklığına bağlı olduğundan temper gevrekliğinin tanımlanması için daima deney sıcaklığının oda sıcaklığında sabitlenmesi istenmez. Taneler arası temper gevrekliği için yüksek saflıkta seçilmiştir. Ni-çeliğinin kimyasal bileşimi 5,75 Ni, 0,31 C, M 0,005P, 0,005 S (% ağırlık). Örnekler 1 saat ostenitleştirilmi sonra 1 saat temperlenmiştir. Önceki ostenittane büyüklü Şekil 5’te 200°C, 300°C ve 400°C temperlema^osJl?rında darbe enerjisi, deney sıcaklığının bir fonksiyonu olarak gösterilmi^l^^'c ve'300°C temperleme koşullarındaki eğriler yaklaşık -40°C den<Ş JS^ğmda kesişirler. 300°C’lik temperleme durumunda, temper gevrekliği -40JÜ^^ftında gözlenir. Oysa -90°C nin üzerinde görülmez. Bu deney sıcaklığı (^fl J^fflöa temper gevrekliğinin meydana geldiği kritik sıcaklığı göstermektedir. 5^ taneli Ni-çeliği , Si < 0,01, su verilmiştir, ık 150 ıjm'dir. -2CÛ -I0O O IOO 20Û Denej Sıcaklıgı °G Şekil 12. Nispeten yüksek saflıkta, iri taneli Ni- çeliği için 200°C, 300°C ve 400°C temperleme koşullarında deney sıcaklığının bir fonksiyonu olarak darbe enerjisi. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Şekil 6'da 200°C ve 300°C temperleme koşullarında darbe enerjisi taneler arası kırılma miktarının bir fonksiyonu olarak gösterilmiştir. 300°C temperleme durumunda, darbe enerjisi taneler arası kırılma miktarıyla ters orantılıdır. Diğer taraftan 200°C temperleme koşulunda, darbe enerjisi ile taneler arası kırılmanın karşıhkh bir ilişkisi yoktur. İlaveten, temper gevrekliğinin meydana geldiği kritik deney sıcakhhğının altında taneler arası kırılma miktarı, azalan deney sıcaklığı ile azalma eğilimindedir. Kırılma yüzeyi 200°C temperleme koşulunda esasen tane içiyken 300°C temperleme koşulunda çoğunlukla taneler arasıdır. ementit 300 °C’de temperleme, kalıntı ostenitin ayrışmasıyla sementit plateletlerinin oluşumuna sebep olur- Şekil 7 , 300°C temperleme durum^SgTe sınırı sementit plateletlerini göstermektedir. Bu sonuçlardan ve diğer çalışmalardan yola çıkarak; tane sınırı karbürleri taneler arası temper gevrekliği iGj^aer^Hdir denilebilir. 200°C temperleme koşulunda, tane sınırı karbürlerinin y#l^3üîan dolayı tane sınırları kritik deney sıcaklığının altında bile kolayca kırılma^^rak hareket edemezler. Kritik deney sıcaklığı altında tane sinin karbürleri olmaksızın matris tokluğu, taneler içi kırılmanın meydana gelmesi için yeteri kadar küçüktür. Diğer bir deyişle, çatlak tane sınırı karbürleri olmaksızın tane sınırları boyunca yayılamaz. Diğer yandan, 300°C temperleme koşulunda, tane sınırı karbürlerinin varlığından dolayı tane sınırları kolayca kırılmanın izleyeceği yol olarak etki edebilirler Ancak, yalnızca tane sınırı kaıflfcgn^\|rre sınırlarında yabancı maddeler olmadıkça tane sınırlarını kolayca kırılma^^^pamazlar. Tane sınırlarında yabancı madde, birikimi yüksek saflıktaki Ni-Op^trinde (0,009P, 0,0095) elde edilmiş ve taneler arası temper gevrekliği maA^elebilmiştir. Böylece, 300°C temperleme koşulunda tane sınırları karbür {^^bancı maddelerin birlikte etkisi ile kolayca kırılmanın izleyeceği yol ^^%^/ranabilirler. Kritik deney sıcaklığının altında, yabancı maddelerle zayıflatılmışKtane sınırlarında sementit plateletlerinin varlığı gevrek kırılma enerjislfc^^Je taneler arası kırılmanın büyüklüğünü arttırır. Gevrekliğin olmaj^^fGrumda (200°C de temperleme), karbürsüz tane sınırları yalnız başlarına kS^pey sıcaklığının altında bile zayıflamazlar. Böylece darbe enerjisi ile tanelerarasrîTırılma miktarı arasında bir bağıntı kurulamaz. Meneviş kırılganlığına hassas çelik grupları : • Yüksek manganh çelikler • Yüksek karbon ve kromlu paslanmaz çelikler • Krom-silisyumlu çelikler Krom-manganl çelikler Krom-nikelli çelikler Krom-mangan-silisyumlu çelikler Mangansilisyum çelikleri. Meneviş kırılganlığına hassas olmayan çelik grupları: • Alaşımsız çelikler • Orta alaşımh manganlı çelikler • Düşük karbonlu kromlu çelikler • Molibden çelikleri • Krom-molibden-alüminyum çelikleri • Krom-molibden çelikleri • Nikel çelikleri • Krom-nikelvolfram çelikleri • Krom-nikel-molibden çelikleri • Silisyum çelikleri. Pratikte, meneviş kırılganlığından sakın şuyollar önerilebilir: ış -frrılganhğı sahasında meneviş sıcaklığından eristiklere diger yöntemlerle ulaşılmaya 1. Menevişe hassas çeliklerde, m sakınılmah, gerekli mekani çahşılmahdır. 2. Tehlikeli sıcaklık böjaesjffj7Mu9hnda, mümkün olduğu kadar kısa bekleme süreleri seçilmelidir. 3. Tehlikeli sıc^ükjSJlsinin üzerindeki meneviş sıcaklıklarında meneviş uygulandığında, m^ff sıcaklığından soğutma suda veya yağda hızlı olarak yapılmahdır. 4. Mangan ve mangan-krom alaşımlı çelikler kullanıldığında, ayrıca molibden içerenler tercih edilmelidir. Meneviş kırılganlığı olayı, daha doğrusu meneviş kırılganlığına meyil, daha çok çeliğin bileşimi ile meneviş işleminin yapıldığı sıcaklık ya da menevişten sonra yapılan soğutmanın hızı ile alakalıdır. Ancak meneviş kırılganlığının, meneviş PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com işleminden sonra soğumanın yavaş yapıldığı için meydana geldiği, yani yavaş soğumanın meneviş kırılganlığına yol açtığı kesinlikle söylenemez. Yalnızca, meneviş kırılganlığı meydana gelen sıcaklıktan daha yüksek bir sıcaklıkta menevişleme yapıldığında, kırılganlık bölgesinin hızlı soğuma ile geçilmesi yararlı olmaktadır. Meneviş kırılganlığı, çelik bileşimine bağlı olarak farklı sıcaklıklarda görülebilmektedir. Alaşımsız ve düşük alaşımlı yapı ve takım çeliklerinde kırılganlık olayı 270-300 °C arasında menevişleme yapıldığında görülür. Kesin olmamakla birlikte düşük sıcakhklarda görülen bu olayın nedeni, çelikteki fosfor ve az^niktarları ile bu sıcakhkta menevişlemede meydana gelen iç yapı görülmeleirir^H çelikler için, ostenitin beynite dönüştüğü bu sıcaklık aralığında menevişlead&rfakınılmalıdır. 3.1. 350°CGEVREKLIGI 350°C gevr az^^rnikt jlejj^ien sa Yüksek dayanımh düşük alaşımlı çeliklfnij^mpgevrekliği yaklaşık 200 ile 900°C lik bir sıcaklık aralığında meydana ^^N^evreklik başlıca ısıl işlemle, temperlenmiş martenzit mikro yapısına^tjilSE^Iiklerde meydana gelir böylece, daha tanımlayıcı temperlenmiş martftoj^Jevrekliği terimi bazen kullanılır. Temperlenmiş aşağı beynit mikroyapxl^jer yine 350°C gevrekliğine duyarlıdır, fakat perlitik mikroyapılı çelikler ve dfl^^fnitik çelikler değildir. 350°C gevrekliğine önc^jîtenit tane sınırları boyunca sementit plateletlerinin çökelmesine yol açaırjfrrit ağlarının neden olduğuna inanılır. Ancak, bazı araştırmacılar tane sinj^^Wntit plateletleri gibi çökeltilerin 350°C gevrekliğine neden olduğuna inanırlar^^ Önemli miktarda krom ve mangan içeren çelikler 350°C, gevrekliğine oldukça duyarhdırlar. % ^fc^yzerinde Aı içeriği gevrekliği azaltır ve % 0.1 alüminyum katılması genellikle pl^lemi ortadan kaldırır: Yüksek saflıktaki çeliklere fosfor, antimon, arsenik, kalay, silikon, mangan veya azot ilaveleri yapıldığında bir kısım gevreklik gözlenmiştir. Azot ilavesi taneler arası kırılma meydana getirmiş fakat diğer gevrekleştirici etkenler getirmemiştir. (350°C gevrekleşme işlemine uğramış ticari çeliklertaneler arası kırılırlar). Yüksek alaşım seviyelerine ısıl işlem görmüş düşük alaşımlı çeliklerde gevrekliği minimuma indirmek için, 27 1) Martenzit. temperleme özellikleri geciktirilmiş özel çeliklerin gelişimi, 2) Martenzit temperleme h ızları daha büyük çeliklerin gelişimi, 3) İstenen dayanım seviyesinde ve kesit büyüklüğünde % 100 yukarı beynite dönüşme yeteneği olan çelik kullanımı, 4) Duvarh bölgede temperlemeden kaçınma, 5) İstenen gerilme seviyesine uygun mümkün olan en düşük karbon içeriğinin kullanımı 3.2. 400 İLE 500°C GEVREKLİĞİ mal olarak İnce taneli, yüksek kromlu paslanmaz çelikler normal olarak iyi bir sünekliğe sahiptir. Ancak, 400 ile 500°C sıcaklık aralığında tabi tutulursa daha sert olacaklar fakat gevrekleşeceklerdir. Gevrekleşmiş kromlu ferritik paslanmaz çelik iki ferrit içerir. Biri demirde ve diğeri kromda zengindir. Gevrekliğin çeriğinin gevreklik üzerindeki etkisi çok küçüktür. En azından % 1 titanyu düşük titanyum içerikli benzer çelikl niyobyum ihtiva eden yüksek kro göre gevrekliğe daha duya çokdaha hızhcameydana 400 ile 500°C ^akj^nlfinde çeliği uzun süre tutma sonucu meydana gelen gevreklik biraz daha yd^^caklıklarda birkaç saat tutmayla giderilebilinir. yüksek kromlu çelikler gevrekliği daha a fazla duyarlıdırlar. % 2,4 ile % 4,15 daha düşük niyobyum içerikli çeliklere e 500°C gevrekliği yüksek silikonlu çeliklerde 4. MAVI GEVREKLIK Azot a-demirinde 590°C’da en çok % 10"1, oda sıcaklığında ise % 10"5 dolayında çözünür. Hızlı soğutma sonucu yapıda zorunlu çözülmüş halde kahp, sıcakhğa bağlı olarak belirli bir sürenin geçmesiyle de iğne biçimli ve çok ince dağılmış demir nitrür (Fe4N) çökeltilerini oluşturur. Hızlı soğutma yaşlanması olarak bilinen ve benzer koşullarda ferritteki karbon atomlarının kümelenmesiyle de ortaya çıkan bu olay çeliğin tokluğunu azaltır. Düşük karbonlu çeliklerde öncelikle azotun yol açtığı bir diğer ve çok daha tehlikeli gevrekleşme, şekil de^rî^faşlanmasıdır. Olağanüstü bir tokluk düşüşüne neden olan söz konusu yaşlanma, soğuma hızına bağh olmaksızın sadece soğuk şekil değiştirmiş çelll^Sgörülür. Tavlama sıcakhğının yeniden kristalleşmeyi sağlayacak kadaj^ük^R olması halinde ise, dislokasyon yoğunluğu soğuk şekil değiştirmeden önceki değerine iner ve azot ak kadar yüks medenA^elr nc c atomlarının dağılımı düzgünleşir. Böylece şekil değişimi yaşlanması görülmez. Ancak bu kez de tav sonrası koşullarına bağlı olarak fofc^Jutma yaşlanması görülür. Şekil değişimi sırasında dislokasyon yoğunluğu y/JjOo6 mm/mm3’den 109 mm/mmae çıkar. Çelikte çözünmüş olan azot atoSl^fellikle dislokasyonların sık olduğu yerlere yayınarak, bunların hareket edebilmelerini büyük ölçüde engellerler; yani malzeme gevrekleşir. Ancak soğuk şekilde değiştirmiş çelik oda sıcaklığında bekletilirse tokluk düşüşü çok u^\Sre (haftalar, bekli de aylar) sonra ortaya çıkabilir. Bu doğal yaşlanrT^jJI^Öpımlanır. Oysa daha yüksek sıcaklıklarda (200-300°C) azot atomlarının y^^Mslokasyonlan kilitlemesi tavlama ile eşzamanlı olarak gerçekleşir. B^dı^^f yaşlanma olarak bilinir. Dolayısı ile hemen işlem sırasında süneklik azft^eeğinden, çeliklere 200°C ile 300°C arasında şekil verilmemelidir. S^Ç^Iarcla çelığın aldığı renk nedeniyle, sözü edilen olumsuz davranış “Mavi Gevrekl^ olarak adlandırılır. Farkh sıcaklıklarda çelikler ile yapılan basma, çekme, burulma deneyleri göstermiştir ki, artan test sıcaklığı ile malzemenin akma gerinimi üzerindeki gerilme artışı ters orantılıdır. Bu veri özellikle düşük karbonlu çeliklerde 200°C ile 600°C arasında gerçeklenmektedir. Malzemenin akma geriniminde şekil değişimi yaşlanması gözlendiği aralık işte bu mavi gevreklik aralığıdır. Çeşitli kaynaklarda mavi gevreklik için tanımlanan aralık farklı değerler alsa da en dar aralık olarak 230 ile 370 °C (450 - 700 °F) sıcaklık aralığını söyleyebiliriz. Çelik soğurken östenit taneler ferrite ve sementite dönüşür. Taneler bu süreçte yeniden düzenlenir. Isıl işlemin etkisi ile dfttej^f ve atomların kristal yapıda hareketlenmesi gözlenir. Aynı şekilde 300°C^5^ıkta da mavi gevreklik etkisi ile çeliklerin süneklik karakteristiklerinde \|H\|\|ro» gözlenir. Sünelikteki bu düşüş beklenmedik şekilde yüksek dayanım değerleri eşlik eder. Mavi gevreklik çeliğin 500°C sıcakhkta sergilediği “ikincil g^j^Pile benzer özellilere sahiptir. Nadai ve Manjoine’nin ç<©TiİT600°C sıcaklıkta yaptıkları gerilme testi sonuçları gerilme oranları doğrulamıştır. Bu deneyle değerler elde edilmiş^lşekil konusu gerinim değerlerindeki sec"1 arahğında varyasyon gösterdiğini ;malar esnasında mavi gevreklik aralığı ile ılgılı görülen diyagramda mavi gevreklik aralığında söz artış görülmektedir. . da yapt klar , basma, çekme ve burulma nuçlar gerilme ile ilgili basit bir kanunu Bu eşitlikteki m gerinim oranı hassaslığına ilişkin bir katsayıdır. Şekil7’deki 200 ile 400°C (mavi gevreklik bölgesi) bölgesindeki veriler göstermektedir ki, düşük karbonlu çeliklerdeki şekil değişimi yaşlanması bu m orantı katsayısının negatif değerlerini sağlar. Mavi gevreklik için şekil değişimi yaşlanmasının hızlanmış formu diyebiliriz. Eğer şekil değişimi değerleri artar ise mavi gevreklik sıcaklığı değeri de artacaktır. Şekil 16. Azotun metal içindeki çözünürlüğünün Bu bölgenin imalat yöntemlerinde uygulamalar esnasinda da önemi açığa çıkar. Yığma ve kafa şişirme işlemleri gibi şekillendirme proseslerinde süneklik denklemleri uygulanırken bilinmelidir^ı^NffllendirrTie doğrultusunda boylamasına yüzeysel kusurlar ısıl işlem esnasınj^^tkliği düşürmektedir. Bu olay son tavlama işleminden ne kadar sonra soğuk şekillendirmenin uygulandığına da bağlıdır. Yığma ve kafa şişirme prosesleri l^\|^\|^350oC arası mavi gevreklik sıcaklığı aralığında çeliklerin sünekliğinde düş^^^ftığu açıkça görülür. Bu bilindiğinden çalışılırken çelikler ile çalısılırke^g^taJfrekliain doğacağı aralığın hassasiyeti göz önünde bulundurulmahdırözel^yrii darbeli veya beklenmedikyüklerin ortaya çıkabileceği konstrüksiyonlaraa^^^ssasiyete sahip ve de optimumdan çok daha düşük güvenirliğe haiz çeliklelfkullanımından kaçınılmalıdır. Kaynak uygulamalarında sıcaklık artarken içerikteki alaşımları da eriteceğinden tanelerde sonradan kabalaşma gözlenecektir. Soğuma esnasında tane içinde ve sınırlarında bu yabancı atomlar sorun yaratacaktır. Unutulmamahdır ki, azot oda sıcaklığında bile karbona oran ile çok daha hızlı birşekilde difüzyona uğrar ve çelik içinde de yüksek oranda çözünür. Şekil 17. a. Bir roket motorunun oluşan hasar b. İlk resimde okl ahnanh (^ şlemi esnasında gevrek kırılmadan dolayı rilen gevrek kırılmanın başlangıç noktalarından 33 SONUÇLAR VE ÖNERİLER Bu ödev içeriğinden öğrendiğimiz gibi, çeliğin temperleme sıcaklığından yavaşça soğutulması "Temper Gevrekliği" meydana getirmemektedir. Oysa, 390°C sıcakhğında bir saat tutulmasıyla bile çentik darbe direnci değerleri oldukça düşmektedir. Buna karşılık 400 ile 500°C sıcaklık aralığında fark edilebilir bir gevrekliğe rastlanılmamıştır. 340°C de oluşan temper gevrekliği, sertlik ve çentik darbe direnci ilişkilendirilerek araştırıldığında, sertlikte temper gevrekliği nedeniyle bir değişimin bulunamamasına rağmen, 200 ile 450°C arasında çerllj^arbe direncinde birazalmagörülmüştür. Sertlik ve çekme özelliklerinin temper gevrek\|j^İrfjyarlı olmadığı anlaşıldıktan sonra, bu gevrekliğin yorulma dayanımına IJ^SKaraştırabilmek için 200 ve 390°C de temperlenen örnekler çentik darbe majgnesyl^yorulmuştur. Elde edilen sonuçlar çerçevesinde sunulan öneflle 1) 200 ile 950°C arasındaki bölgede temD?rlj^ÇPkaçınılmalıdır. 2) Eğer istenen özellik sertlik veya aşJH^^renci ise parça 200°C’nin altında temperlenmelidir. ^^ 3) 200 ve 340 C deki temperlemel#^^^ydana gelen yorulma dayanımı düşüşü nedeniyle ostemperlemeyle olus^l^beynitik yapı daha iyi yorulma özellikleri verecektir.
Son Güncelleme ( Cuma, 25 Nisan 2008 )

< Önceki

[ Geri ]

Döviz Piyasası
USD Alış 1.4220 YTL
USD Satış 1.4289 YTL
EURO Alış 1.9310 YTL
EURO Satış 1.9403 YTL

Son Eklenen Dosyalar

Son Haberler

Menü

Makina Haber AnaSayfa

Kimler Online

Şuanda 1 misafir bağlı

CB Online

None

CB Login

CB Workflows

Analiz

Hava Durumu

İstatistikler

OS: Linux a
PHP: 5.1.6
MySQL: 5.0.27
Zaman: 20:41
Caching: Enabled
GZIP: Enabled
Üyeler: 189
Haberler: 232
Web Bağlantıları: 5
Ziyaretçiler: 174503

USD Alış	1.4220 YTL
USD Satış	1.4289 YTL
EURO Alış	1.9310 YTL
EURO Satış	1.9403 YTL

Sponsored Links