Malzeme Teknolojisi - I Demir - Karbon ( Fe-C ) Denge Diyagramı - III Prof.Dr.İrfan AY Prof.Dr.İrfan AY Öğr. Gör. Fahrettin Kapusuz Öğr. Gör. Fahrettin Kapusuz MAKİNE PROGRAMI MAKİNE PROGRAMI MALZEME MALZEME TEKNOLOJİSİ TEKNOLOJİSİ- -I I- - (DERS NOTLARI) (DERS NOTLARI) Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 1 2008 2008- -2009 2009 BALIKESİR BALIKESİRDEMİR DEMİR- -KARBON KARBON (Fe (Fe- -C) C) Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 2 (Fe (Fe- -C) C) DENGE DİYAGRAMI DENGE DİYAGRAMIÇELİKLERE UYGULANAN ISIL İŞLEMLER Genel olarak ısıl işlem çelikte ; - Tokluğu iyileştirme, - Sertliği artırma, - Sünekliliği artırma, Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 3 - Sünekliliği artırma, - Makinada işlenebilirliği artırma, - Tane yapısını inceltme, - Artık gerilmeleri giderme - Aşınma direncini iyileştirme , için yapılır.Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 4Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 5 Saf demirdeki ısıtma soğuma diyagramıProf. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 6 Hacim merkezli kübik-(aa a a - Demiri = Ferrit yapı)Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 7 Ostenit kristal yapı- yüzey merkezli kübik ve gg g g - ostenitin mikroyapısıÖtektik nokta ( %4,3 C ve 1147 0 C) Yapı - Ledeburit Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 8 Ledeburite yapıFe-C Denge Diyagramındaki yapılar Ötektikaltı ve ötektiküstü yapılar Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 9 Ledeburit mikroyapı Ötektiküstü L+ Fe 3 C Ledeburite mikroyapı Ötektikaltı gg g g + Fe 3 C+LProf. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 10 Dönüşmüş ledeburiteProf. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 11 Sementit yapı (Fe 3 C)Ötektoid noktanın yeri (%0,85 C – 723 0 C) Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 12Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 13 Perlit yapı (aa a a + Fe 3 C) = Ferrit (beyaz) + Sementit (siyah)Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 14 Başka bir perlit yapısıÖtektoid noktanın üstü ve altı (% 0,85 C ve 723 0 C) Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 15 Ötektoidaltı yapı Ferrit+Perlit Ötektoidüstü yapı Perlit+sementitTA VLAMA Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 16Çeliği tavlamak ne demektir? * Çeliği belli sıcaklığa kadar ısıtmak * O sıcaklıkta bir süre tutmak, * Oda sıcaklığına tekrar getirmek. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 17Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 181. Gerilim giderme tavı – ( stress-relief annealing) Çelik içersinde soğuk deformasyon veya herhangi nedenle bulunan “artık gerilme”leri gidermek için 550 0 – 650 0 C arasında sıcaklığa ısıtmak orada bekletmek sonra da fırın dışında yavaşça soğutmak la giderilir. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 19 1.Isıtma 2. Tutma 3.Yavaş soğutma2. Tam tavlama - ( Full annealing) Isıtma Öncesi ötektoidaltı çeliğin “östenit” yapısı tahrip olmuştur.Siyah çizginin 100 0 C üstüne ısıtıp sonra yavaş soğuma ile orijinal yapı Ferrit ve perlite dönüş yaptırılır. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 20 1. Isıtma 2. Tutma 3. Fırında çok yavaş olarak oda sıcaklığına kadar soğutma3. Fe-C Denge diyagramında Küreselleştirme tavı bölgesi Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 21Küreselleştirme tavı – ( Spheroidizing ) Ötektoidüstü çeliklerin iç yapısında “perlit ve sementit” vardır. Sementit makinada işlerken pürüz çıkartır. İyi leştirmek için küreselleştirme tavı yapılır. Böylece semen tit ve perlitik yapı bozulur, ferritik matrix’teki karbür taneler küreselleşerek yapıda min. sertlik, max.sünekli lik,max. İşlenebilirlik elde edilir. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 224. Yumuşatma tavlaması - (soft annealing ) Karbonu yüksek olan (% C 0,9) malzemeleri işlemek zor olur.Kolay şekil değiştirilmezler bunu kolaylaş tırmak için yumuşak tav yapılır. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 23 1. Isıtma 2. Tutma (dalgalı bir şekilde) 3.Yavaş soğutma5. Normalize tavı - (normalizing ) Çekiçle dövülmüş, eğme yapılmış malzemelerin iç yapısı çarpılır, sertleşir, iri taneli iç yapı oluşur.Bu tip malzeme ler aşırı gerilmiş olup kullanmada cazip olmaktan çıkar. A c1 ve A cm eğrilerinin 40-50 0 C üstünde bir sıcaklıkta Normalizasyon tavı ile düzensizlikler dengelenir,ince taneli yapıya ulaşılır. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 24Normalize tavı yapım aşamaları Parça aşağıdaki sıcaklıklara kadar ısıtılır,bu sıcaklıkta 10-20 dakika tutulur.Sonra durgun havada fırın dışında soğumaya bırakılır. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 25 1. Isıtma 2. Tutma 3. Yavaşca durgun havada soğutmaSERTLEŞTİRME Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 26SERTLEŞTİRME :Bir çeliğin sertleşebilmesi için içinde %0,2 den fazla C olması gerekir.Çeliği ısıtınca ferrit /perlit yapısı mutlaka Ostenit’e döner.Sonra hızlı bir şekilde suda veya yağda soğutulur. İç yapı Martenzite dönüşünce çelik sertleşmiş olur.Martenzit aşırı sert ve kırılgan olduğundan biraz sünek hale getirmek için MENEVİŞ yapılır.Yani temperlenir.Meneviş sıcaklıları her çelik için değişik olur. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 27Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 28Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 29Sertleşme sonucu oluşan martenzit yapı Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 30 Martenzit, HMK yapının çarpıtılmış halidir.İğne yaprak şeklinde görüntüsü vardır. Sert ve kırılgandır.1. MENEVİŞLEME ( Temperleme ) Menevişleme, sertleştirme işleminin hemen arkasın dan derhal yapılır.Çeliğin soğukluğu 40 0 C ye düşün ce hemen meneviş için ön ısıtma ile 150-400 0 C ye ısıtılır.Yapı sementit ve ferrite dönüşür. Isıtmalar genelde homojen olsun diye tuz banyoların da yapılır.Burada 2 saat tutulur.Sonra havada soğutulur.Sertlik,tokluk,mukavemet ve süneklilik Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 31 soğutulur.Sertlik,tokluk,mukavemet ve süneklilik istediğimiz seviyede olur. +2. MARTEMPERLEME bir soğutma tekniğidir. Çatla ma tehlikesi olan parçalar Ms sıcaklığının az üzerin deki bir sıcaklığa kadar hızlı soğutulur burada bir müddet tutulur. Sonra soğutulur. Bu işleme martem perleme denir.Bu işlem sonunda çelikteki iç gerilmeler ortadan kalkar.yapı martenzittir ama iç gerilmeleri alınmıştır. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 32Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 33 Martenzit’in temperlenmiş hali martemperleme olayıdır.3. OSTEMPERLEME bir soğutma tekniğidir.Mikroyapı ve mekanik özellikler açısından doğrudan perlit veya beynit yapısı elde etmek için Ms sıcaklığının az üzerin de bu iç yapılar oluşuncaya kadar bekletip soğutma işlemine ostemperleme adı verilir. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 34JOMİNİY ÇELİK UCU SERTLEŞTİRME TESTİ Bu test, çeliklerin sertleşme kabiliyetini ölçen bir testtir. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 35 1. Önce 25 mm çapında ve 100 mm boyunda standart bir test numunesi hazırlanır. 2. Numune östenit bölgesinde 980 -1010 0 C sıcaklığa kadar ısıtılır.3. Numune standart yerine takıldıktan sonra belli mesafeden alnına su püskürtülür.Bu su numunenin alnından az içeriye kadar gidebilir.Bir müddet beklenir. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 36Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 37 4. Sertleştirilen çelik üzerinde belli aralıklarla uç’tan içe doğru sertlikler HRC şeklinde ölçülür.Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 38 5. Böylece ölçülen değerler diyagrama taşınır.Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 39 6. Değişik çeliklerin sertleştirme sonuçlarıJominy deneyi testi videosunu izleyiniz. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 40 izleyiniz.Bu konudan sorulacak sorular 1.Çeliğe ısıl işlem niçin yapılmaz? 1.Çeliğe ısıl işlem niçin yapılmaz? a)- Artık gerilmeleri giderme b)- Sertliği artırma, c)- Tokluğu iyileştirme, d)- Parçayı kesme, 2.Saf demir eritilene kadar ısıtılırsa kristal yapısı 2.Saf demir eritilene kadar ısıtılırsa kristal yapısı Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 41 2.Saf demir eritilene kadar ısıtılırsa kristal yapısı 2.Saf demir eritilene kadar ısıtılırsa kristal yapısı hangi sıcaklıklarda değişir? hangi sıcaklıklarda değişir? a) a)- - 1000 1000 0 0 – – 1536 1536 0 0 C de C de b) b)- - 723 723 0 0 - - 1000 1000 0 0 C de C de c) c)- - 911 911 0 0 – – 1400 1400 0 0 C de C de d) d)- - 600 600 0 0 - - 800 800 0 0 C de C de3.Fe-C denge diyagramında ötektik nokta ile ötektoid noktanın sıcaklıkları ve % C oranları nasıldır? a)-ötektik%4,3C -1147 0 C Ötektoid%0,8C -723 0 C b)-ötektik%1,3C -723 0 C Ötektoid%1,8C -923 0 C c)-ötektik%3,3C -911 0 C Ötektoid% 0,8C -1000 0 C d)-ötektik%0,3C -1400 0 C Ötektoid%2,8C -1400 0 C Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 42 4.Ötektik noktanın altında ve üstünde hangi yapılar vardır? a)-altında - katı sementit , üstünde -katı ergiyik b)-altında - katı ferrit , üstünde -sıvı ergiyik c)-altında - katı lederbürit , üstünde -sıvı ergiyik d)-altında - katı ostenit , üstünde -sıvı ergiyik5.Ötektoid noktanın altında ve üstünde hangi yapılar vardır? a)-altında - katı sementit , üstünde -katı ergiyik b)-altında - katı perlit , üstünde -katı ostenit c)-altında - katı sementit , üstünde -katı ergiyik d)-altında - katı perlit , üstünde -katı lederbürit Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 43 6.Tavlama ne demektir? a)-çeliği ısıtma-soğutma-tutma b)-çeliği ısıtma-tutma-tekrar ısıtma c)-çeliği tutma-soğutma-tekrar ısıtma d)-çeliği ısıtma-tutma-soğutma7.Yumuşatma tavı ve normalize tavı niçin yapılır? a)-y.tavı-işlemeyi zorlaştırma, n.tavı-iri taneyi homojenleştirme , b)-y.tavı-işlemeyi kolaylaştırma, n.tavı-iri taneyi homojenleştirme c)-y.tavı-işlemeyi zorlaştırma, n.tavı-iri taneyi irileştirme , d)-y.tavı-işlemeyi zorlaştırma, n.tavı-ince taneyi inceltme Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 44 inceltme 8.Gerilim giderme tavı niçin yapılır? a)- 550-650 0 C de tane irileştirme b)- 550-650 0 C de tane inceltme c)- 550-650 0 C de artık gerilmeyi giderme d)- 550-650 0 C de iç yapıyı homojenleştirme9.Bir çeliğin sertleşebilme şartı nedir? 9.Bir çeliğin sertleşebilme şartı nedir? a)-En az% 0.1C içerme-ostenite ısıtma-soğutma b)-En az% 0.2C içerme-ostenite ısıtma-soğutma c)-En az% 0.2C içerme-perlite ısıtma-soğutma d)-En az% 1.2C içerme-ostenite ısıtma-soğutma 10.Sertleşme sonucu martenzit oluşur. Bu yapı nasıl bir yapıdır? Niçin istenmez? Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 45 bir yapıdır? Niçin istenmez? a)- Mart. Çam iğne yapraklı – sert kırılgan b)- Mart. Küresel şekilli – sert kırılgan c)- Mart. Lamelli grafit – sert kırılgan d)- Mart. Yumak grafit – sert kırılgan11.Meneviş veya temperleme niçin yapılır? a)- Ötektik yapma b)-Ostenit yapma c)-Ferrit yapma d)- Gerilim giderme 12.Martemperleme ile Ostemperleme aynı şeymidir? a)-Evet b)-Hayır c)-hem evet hem hayır d)-Hiçbiri 13)- Jominy sertlik testi hangi amaç için yapılır? Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 46 13)- Jominy sertlik testi hangi amaç için yapılır? a)- Ferrit yapı kazandırma, b)- Sementit yapı kazandırma, c)- Ostenit yapı kazandırma, d)- Martenzit yapı kazandırma