Genel Konular Demir Karbon Faz Diyagramı Demir – Karbon Denge Diyagra mı malzemebilimi.net 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER Saf Demirin So ğuma ve I s ı nma E ğril eri · 769?C Curie no k ta s ıd ır . 769?C s ıcakl ı ğın al t ınd a demir (Fe) manyetik ö z el l i k gös terir . 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 1 Fe-C Denge Diyagram ı 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER Fe-C Denge Diyagram ı 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 2? kç ??? ?? ?? ?? 723?C Fe-C Denge Diyagram ı · Ö s te n it kym · Ferrit khm · Sementit (intermedial bile şik) Arayer k a t ı Fe C ç ö z e l t i s i Ferrit; ç o k az miktarda C i ç e r e n , ancak pratikte saf demir ( Fe) olarak kabul edilen khm, şekil alabilen, k ıs m e n s ü n e k , manyetik kristallerdir. Yakla ş ık 60 VSD s e rt l iğindedir %uzama ? %A ? %50 Ö s t e nit; kym, k o la y lıkla şekillendirilebilen, manyetik olmayan k a tı ç ö z e lt id ir Sementit; sert, k ır ılgan, şekillendirilemeyen bir ara bile şiktir. Yakla şık 800 VSD sertli ğindedir. İ ki tü rd ü r . 1.Sementit ergiyikten ilk kat ıla şan se m e n ti t’ ti r . 2.Sementit ise ’ d e n çökelen se m en ti t’ ti r . Ç e li ğ e Ni ilavesi ile oda s ıc a k lı ğ ında ö s te n it yap ıs ı elde edilerek plastik şekil d e ğ i ştirme kabiliyeti a rt tır ılabilir 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş e gül AKDO ĞAN EKER Ö te k t oi d D önü ş ü m (Perlitik D ö nü ş üm · Ö te k to i d d ö n ü ş üm K ? K1 ? K2 ? kç(0,8C) ???? ? kç(0,02C) ? Fe3C(6,67C) Perlit(P) 7 2 3 ° C’ d e ayr ı şan % 2.Sementit 2, 06 ? 0,8 6,67 ? 0,8 x100 ? %21,5 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş e gül AKDO ĞAN EKER 3 ? ?C ? ?C Ö t e k t ik D ö n ü ş ü m (Ledeburitik D ö n ü ş ü m) · Ö t e k ti k dönü ş üm E ? K1 ? K 2 E(4,3C) ? 1147 ?? ? kç(2,06C) ? Fe3C(1.Sem)(6,67C) ??? ? ??? ? ??? ?? Ledeburit (Leda ) Dön ü ş mü ş ledeburit (Ledz): 7 2 3 °C’n i n a l t ında, ledeburit i ç i n d e k i ö s te n i tl e ri n bir k ısm ın ın perlite d ö n ü şmesi durumudur. 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER P E R İT E K T İK D Ö N Ü Ş ÜM · Peritektik Dö n ü ş üm E ? K ? K 1 E ? ? kç ? 1493 ?? ? kç 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 4 KARBON ORANLARINA G Ö R E Ç E L İKLER · Ö t e k to i d a l tı ç e l i k %0,006 C - %0,8 C ·Öt e k t o i d (Perlitik) ç e l i k (%0,8 C’l i ) ·Öt e k t o i d ü s tü ç e l i k %0,8 C - %2,06 C 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER Ö T E K T İK A L A Ş I M · Ö tek ti k Ala şım (Ledeburitik Ala şım %4,3 C’ l i ) · %2,06 C - %4,3 C Ö tek ti k al t ı ala şım · %4,3 C - %6,67 Ö tek ti k üs tü ala şım 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 5 Ç E L İK · Maksimum %2,06 C i ç eren ve ek i şlem gerektirmeksizin şekillendirilebilen Fe-C ala şım ıd ır. Genellikle s ün e k malzemelerdir. · Uygulanan ıs ıl i şlemlerle mekanik öz el l i k l e r i örn. sertlikleri, dayan ımlar ı ve tane boyutlar ı deği ştirilebilir. · Ç el i ğin öz el l i k l e r i n i n de ği şimine öz el l i k l e de sertli ğin d eği şimine en fazla etki eden element karbondur. · Çel i k , demir-karbon ala şım ı olup di ğer ala şım elementlerini de belli oranda i ç e r e bi l i r . Binlerce farkl ı kompozisyonda ve/veya farkl ı ı s ıl i şleme sahip ç el i k ç eşiti mevcuttur. Mekanik öz el l i k l er , ç e l i ğin bile şimine ve uygulanan ıs ıl i şleme ba ğl ı olarak deği ş m e k ted i r . · Çel i k bile şimine ba ğl ıolarak i ç e r d i ği ala şım elementlerine ve uygulanan ıs ıl i şleme gö r e farkl ı öz el l i k l er gö s teri r l er . 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 6 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 7 Ç E L İ Ğİ N SINIFLANDIRILMASI Euronorm 20-74 ‘e g ör e 1- Kimyasal bile şimine g ö r e : 1.1 Ala şıms ız çe li k : ortalama mangan (Mn) oran ı ? %1 olan ala şıms ız çe li k le r d ir (otomat çe li k le r h a r iç ) · %C oran ına g ö r e < %0,1 C Saf demir %0,1 C - %0,2 C Az ( Dü şü k ) karbonlu çe li k %0,2 C - %0,5 C Orta karbonlu çe li k %0,5 C - %2,06 C Y ü kse k karbonlu çe li k Otomat Çeliğ i : ortalama mangan oran ı ?%1 olan ala şıms ız çe l i kt i r . 1. 2-Ala şıml ı ç e li k : çe li ğ in bile şimindeki kabon h a r i ç d iğe r ala şım elementlerinin y ü z d e le r in in toplam ı %5 veya daha fazla olan çe li k ler d ir . · Dü ş ük ala şıml ı çe li k: ala şım elementlerinden h i ç b ir in in ? %5 oran ın ı g e çm e d iğ i ala şıml ı ç e li k ler d ir (h ız çe li k le r i h a r iç) · Y ü kse k ala şıml ı çe li k: en az bir ala şım elementinin ? %5 o l d u ğ u ala şıml ı çe li k ler d ir (h ız ç e li k ler i h a r i ç) . 2- Kullan ım yerinde istenen ö z e ll i ğe g ö r e : · K ü tl e (Temel) çe li ğ i (ala şıms ız) : Standartlarda ‘’ B S ’ ’ olarak g ö st e r il ir .Da ya n ım ve sü n e k li li k d e ğ e r le r i d ı şında herhangi bir ö z e ll ik g ö ze t il m e k s i z in genel a m a ç la r la kullan ılan çe li k le r d ir . · Kalite ç e li ğ i (ala şıms ı z/a l a ş ıml ı) : Standartlarda ‘’ QS ’ ’ olarak g ö ste r il i r . Yerine g ö r e k a y n a ğ a uygunluk, gevrek kır ılmaya ka r ş ı duyars ızl ık, derin çe k il e b il m e , otomat tezgahlar ında i şlenebilme ö z e ll ik le r ine sahip olacak şekilde ö z e n le ü r e t il e n çe li k le r d ir . Çe li k iç i n d e k i P ve S oran ı ? %0.045 olan çe li k le r d ir . Ala şıms ız kaliteli çe li k ‘’ UQS ’ ’, ala şıml ı kaliteli çe li k ‘ ’L QS ’ ’ olarak standartlarda g ö ste r il i r . · Soy (asal) ç e li k : Standartlarda ‘’ E S ’ ’ olarak g ö ste r il i r l e r .Ö z e l ü r e t i m ko şullar ı ile ü r e t il e n ancak P ve S oran ı ? %0.035 olan çe li k le r d i r . Y ü kse k ala şıml ı çe li k l e r in asal olmas ı zorunludur. Ala şıms ız asal çe li k ‘’ UE S ’ ’, ala şıml ı asal ç e li k ‘’ L E S ’ ’ olarak g ö ste r il ir . 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER ÇELİĞİN SINIFLANDIRILMASI 3- Kullan ım Yerine Gö r e · Yap ı çe li ğ i (genel yap ı ç e li ği, ıslah çe li ği, sementasyon çe li ği, nitrasyon çe li ği, paslanmaz çe li k, yay çe li ğ i vb.) · Tak ım çe li ğ i – Ala şıms ız tak ım çe li ğ i – S o ğ u k i ş tak ım çe li ğ i (ala şıms ı z/a l a ş ıml ı) – S ıcak i ş tak ım çe li ğ i – H ız çe li ğ i 4- Mamul Ş e kl i n e Gö r e Yass ı çe li k : geniş li ğ i kal ınl ı ğ ına oranla ço k b ü y ü k olan genellikle d ik d ö r tg e n kesitli yar ı m a m ü l l e r .ö r n . l e vh a lar , lamalar, bandlar, şe r i t ler , saclar vb. Uzun çe li k l e r : u z u n luğ u boyunca kesidi ayn ı kalan ve kesiti yass ı mamulden farkl ı olan ç e li k yar ı mamulleridir. Ör n .çu b u k, tel, fi m a şi n , kö şe b e n t, lama vb. D i ğ e r şekillerdeki ç e li k ler : K ısa çe li k ler olarak da tan ımlanabilir. Serbest ve kal ıpta d ö vm e i şlemleri iç in kısa ve dolu p a r ça l a r , d ö km e çe l i k l e r , toz metalurjisi yö n te m i iç i n ü r e t il m i ş çe li k tozlar ve sinterlenmi ş p a r ça l a r . 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 8 KARBON ORANININ ETK İSİ Çel i k i ç e r s i n e ilave edilen karbon oran ı, ç e l i ğ i n dayan ım ın ı ve sertli ğ i n i etkiler. 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 9 · Dü ş ü k Karbonlu Ç e li k le r · Tüm ç el i k l er aras ı nda en büy ük miktarda üret i l en ç el i k l er bu guruba girer. Genellikle % 0.25’ den daha az karbon i ç erirl er . · Bu tip ç el i k l erde ıs ıl i şlemle martenzit y apıs ı elde edi l e medi ği için mukavemetlerinin artı rı l ma s ı ancak s oğuk i şleme ile müm k ü ndür . 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER Orta Karbonlu Ç e li k le r · Orta karbon ç el i k l eri % 0.25 - % 0.60 aras ı nda karbon oranı i ç eren ç el i k l erdir . Bu al aş ı mlar ıs ıl i şleme (ö s te n i t l e me, hı z l ı s oğutma ve menevi şleme) tabi tutularak mekanik öz el l i k l e ri i y i l eş ti ril ebi l i r . · Al aş ı ms ı z orta karbonlu ç el i k l er düş ük sertle ş ti ril ebi l i rl i ğe sahiptirler bundan dol ay ı sadece ç ok ince kesitleri uygun bir ş ek i l de sertle ştirilebilir. 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 10 · Y ü k s e k Karbonlu Ç e l i k l e r · Y ü k s e k karbon ç el ik le r i % 0.60 - % 1.4 a r a s ı n da karbon i ç e r e n en sert, en d ay a nıkl ı ve en dü ş ü k s ü ne k li ğe sahip karbon ç eli k l er i dir . · Bu ç eli k le r y ükse k a ş ınma dayanc ı n a sahip olup neredeyse t a ma mı s er t le ş t irilmi ş me ne v iş le nmi ş halde kullan ıl ı r l a r . · T a k ı m ve kalıp ç eli k le r i y ükse k karbon ala ş ımlar ı olup, genellikle krom, vanadyum, tungsten ve molibden i ç e r irl er . 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER Ala ş ımsız karbon ve düş ük a l a ş ıml ı ç e l i k l e r i ç i n AISI/SAE adland ırmas ı 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 11 AISI/SAE numaras ı a Kompozisyon Aral ıklar ı (% a ğ.)b Ni Cr Mo Di ğer 10xx 11xx 0.08-0.33 S 12xx 0.10-0.35 S 0.04-0.12 P 13xx 1.60-1.90 Mn 40xx 0.20-0.30 41xx 0.80-1.10 0.15-0.25 43xx 1.65-2.00 0.40-0.90 0.20-0.30 51xx 0.70-1.10 61xx 0.50-1.10 0.10-0.15 V 86xx 0.40-0.70 0.40-0.60 0.15-0.25 ALA ŞIM E L E M E N T LE R İ N İ N Ç E L İK YAPISINA ETK İSİ · Karbonlu ç e l i k l e rd e n normal olarak sa ğlanamayan kendine has ö z e l l i k l e ri sa ğlayabilmek a m a c ıyla, bir veya birden fazla ala ş ım elementi katmak suretiyle yap ılan ç e l i k l e r ala ş ı m l ı ç e l i k l e rd i r . · Ala ş ım elemanlar ın ın etkisi, diğer metallere nazaran en ç o k ç e l i k yap ıs ında etkili o l m a k t a d ı r . · Ayr ıc a ala ş ım elementlerinin etkileri toplanabilir olmad ı ğ ından, ç o k say ıda ala ş ım elementinin birlikte bulunmas ı halinde beklenen ö z e l l i k deği şmeleri ancak genel ç e rç e v e d e ele al ınabilir ve bu konuda kesin bir yakla ş ım yap ılamaz. · Ala ş ıml ı ç e l i k l e r , a l a ş ım elemanların ( karbon ve ar ıt ılamayan elemanlar dı ş ında kalan d i ğerleri ) toplam miktar ı % 5 den az olanlar düş ük a l a ş ıml ı ç e l i k l e r ve a l a ş ım elemanlar ı n ı n toplam ı % 5 den fazla olanlar y ü k s e k a l a ş ıml ı ç e l i k l e r olmak ü z e r e , iki ana gruba ayrılırlar.. 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER ALA ŞIM ELEMENTLER İNİN ÇEL İK YAPISINA ETK İ S İ · Ala ş ı m s ız ç el i k l e r e benzer d av r an ı şa sahip olan dü ş ük ala şıml ı ç e l i k l e r i n en belirgin ö z e l l i ği, sertle şme kabiliyetlerinin daha y ük s e k ol m a s ıd ır. · Ayr ıc a, sertlik, ç e k m e dayan ım ı, akma sın ı r ı, elastiklik m o d ü l ü gibi dayan ım öz el l i k l e r i ile s ıc ağa dayan ıkl ıl ı k , menevi ş dayan ıkl ıl ı ğ ı, gibi karakteristikler y ük s el i r k en , genellikle kopma uz a m a s ı, kesit da r al m a s ı, ç en ti k darbe dayan ım ı gibi de ğerlerde azalma olur. · Ala ş ı m s ız ve dü ş ü k ala şıml ı ç el i k l e r de istenilen öz el l i k l e r i n bulunmamas ı veya yetersiz ol m a s ı halinde y ük s e k ala şıml ı ç el i k l er k ul l an ıl ır. · Bu t ür ala şımlama, normal sıcakl ıklardaki mekanik dayan ım ın art ır ıl m a s ı yan ıs ıra, öz el l i k l e s ı c ağa, tufalla şmaya ve korozyona dayan ım, sıcakl ıkta sertlik ve manyetlenmeme gibi ba z ı istenen öz el l i k l e r i n elde edilmesini am a ç l a r 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 12 ALA ŞIM ELEMENTLER İNİN ÇEL İK YAPISINA ETK İ S İ · KARBON Çel i k i ç i n temel ala ş ım elementidir. Karbon m i k ta rın ın a rt m a s ıyla sertlik ve dayan ım ö n e m l i ö l ç ü d e artar. % 0.8 karbona kadar ç e k m e gerilmesi ve akma s ın ır ı d e ğ e ri artar. Bu d e ğ e rd e n sonra k ır ılganl ık artar, ıs ıl i şlem sonu sertlik k a l ı n t ı ö s t e n i t sebebiyle daha fazla artmaz. Çel i ğ i n a l a b i l e c e ğ i max sertlik 67 HRC olup bu d e ğ e r 0.6 karbon m i k ta rı ile elde edilir. Karbon m i k t a r ın ın a r t m a s ı ayn ı zamanda s ü n e k l i ği, d ö v ü l e b i l i rl i ği, derin ç e k i l e b i l i rl i ğ i ve kaynak kabiliyetini düş ü rü r . Y ü k s e k karbonlu ç e l i k l e ri n ıs ıl i şleminde ç a t l a m a riski de f a z l a d ır . · MANGAN Yap ıya genellikle cevher halinde iken girer. Mekanik ö z e l l i k l e ri iyile ştirmesi dolay ıs ıyla ayr ıc a da ilave edilir, temel ala ş ım elementi olarak da kendisini g ö s t e re b i l i r . Genel olarak s ü n e k l i ğ i azaltmakla birlikte ç e l i ğ i n dayan ım ın ı a r tır ır ö z e l l i ğ e sahiptir. % 3 Mn m i k t a r ına kadar, her % 1 Mn i ç i n ç e k m e dayan ım ı yakla ş ık 100 MPa kadar artar. % 3 - 8 aras ı a r tı ş azal ır . % 8 den itibaren dü ş ü ş g ö rü l ü r . Çel i ğ i n d ö v ü l e b i l i r l i ğ i ve sertle ş e b i l i rl i ğ i n i iyile ştirici ö z e l l i k te d i r . Kaynak kabiliyetini etkilemez ve kaynaklanabilir malzemeler i ç i n d e % 1.6 oran ına kadar y ü k s e l t i l e b i l i r . Mangan ın iyi y ö n d e k i etkisi karbon oran ın ın a rt m a s ıyla birlikte artar. 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER ALA ŞIM ELEMENTLER İ NİN ÇEL İK YAPISINA ETK İ S İ · S İ L İSYUM Ç el i k ür et i m i esnas ında deoksidan olarak kullan ıl ır. D ö k ü m ç e li k le r de , d ö k ü m e ak ıc ıl ık sa ğlamak i ç in ilave edilebilir. Ferrit i ç e ris i nde ç öz ün e bi l m e öz elli ğine sahip oldu ğu i ç i n malzemenin s ü n e k l i k ve toklu ğunu dü ş ü r m ed e n , dayan ım ı ve sertli ği art ır ır. Y ü k s e k silisyum i ç er en ç eli k leri n ıs ı dayan ım ı da y ü k s e k t i r . Genel olarak s er t le ş ebi lirli ği, a ş ınma dayan ım ın ı, ve elastikiyeti y ü k s el t m e s i ne kar ş ın y ü z ey kalitesini olumsuz y ö n de etkiler. · KÜ KÜ R T Demir ile birlikte Fe-S b ile şi ği olu şturarak, tane s ın ırlar ında birikir ve malzemenin gevrekle şmesine yol a ç a r . 80 0° C - 1 00 0° C aras ında şekil de ği ştirme esnas ında "k ız ıl s ıcakl ık k ır ılganl ı ğ ı" 12 0 0° C üz er in d e k i s ıcakl ıklarda "akkor s ıcakl ık k ır ılganl ı ğ ı" meydana getirir. Bu sebeplerle ç el i k i ç in zararl ı bir element olarak kabul edilerek, giderilmesi y ön ü nd e ç al ı ş ıl ır. Ancak otomat ç e li k le r in d e iki kat ı kadar Mn ilave edilerek kullan ılmak suretiyle, tala şl ı i ş le nebili rli k kabiliyetini art ırmak amac ıyla kullan ıl ır. Genel olarak kaynak kabiliyeti ve s e rt l eş e bilirli ği olumsuz etkiler. · FOSFOR Ç el i k i ç i n de fosfor bulunmas ı ile malzeme toklu ğunu dü ş ü r en , zararl ı etkiye sahip bir elementtir. Ç eli ğin dayan ım ın ı ve sertli ği art ır ıc ı öz elli ği olmas ına kar ş ın s ü n e k l i k ve darbe dayan ım ın ı dü ş ür ür . Bu etki y ü k s e k karbonlu ç e li k l er de daha net g örü lür . Ç e li k iç eri s in de m ü m k ü n oldu ğunca dü şük olmas ına ç al ı ş ıl ır ve k ü k ü r t l e birlikte fosfor azl ı ğ ı malzeme kalitesinde birinci kriterdir. 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 13 ALA ŞIM ELEMENTLER İNİN ÇEL İK YAPISINA ETK İ S İ · KROM Çel i k l e re en fazla ilave edilen ala ş ım elementidir. Çel i ğ e ilave edilen krom Cr7C3 ve Cr23C6 gibi sert k a rb ü rl e r olu şturarak sertli ği direkt olarak a rt ır ı r . Dön ü ş üm h ızlar ın ı da y a v a şlatarak sertlik d e ri n l i ğ i n i de ayn ı oranda a r tır ı r . Krom %25 varan d e ğ e r l e rd e ilave edilmesi halinde malzeme y ü z e y i n d e bir oksit ta b a k a s ı olu şturarak paslanmaya kar ş ı d i re n ç sa ğlar ve malzemeye parlak bir g ö rü n tü kazand ır ı r . Çek m e d a y a n ım ın ı ve s ı c a ğa dayan ım ı da a r tır ır ö z e l l i ğ e sahiptir. B a z ı ala ş ımlarda menevi ş k ır ılganl ı ğ ına sebep olabilir veya s ü n e k l i ğ i dü ş ü re b i l i r . Bu etkileri azaltmak a m a c ıyla daha ç o k Ni ve Mo ile birlikte kullan ıl ı r . · NİKEL Nikel %5 e varan oranlarda, ala ş ı m l ı ç e l i k l e r d e geni ş bir b i ç i m d e kullan ıl ı r . Nikel malzemenin mukavemetini ve toklu ğ u n u a r tır ı r . Ö z e l l i k l e paslanmaz ç e l i k l e rd e daha geni ş yer al ır . Nikel ayn ı zamanda tane k ü ç ü l t m e etkisine de sahiptir. Ala ş ım eleman ı olarak nikelin tek ba ş ına kullan ım ı son y ıllarda azalm ı ş Ni-Cr ala ş ım ı başta olmak ü z e re Ni - Mo yahut Ni - Cr - Mo ala ş ımlar ı yayg ınlaşm ışt ı r . S ı c a ğa ve tufalle ş m e y e kar ş ı iyile ştirici ö z e l l i ğ e sahip o l m a s ın ın yan ı s ıra , krom ile birlikte kullan ılarak sertle ş m e y i , s ü n e k l i ğ i ve y ü k s e k yorulma direncini art ır ır . 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER ALA ŞIM ELEMENTLER İNİN ÇEL İK YAPISINA ETK İ S İ · MOL İBDEN Molibden dü şük nikel ve dü şük krom i ç ere n ç e li k l er d e temper gevrekli ği e ğilimini gidermek i ç in kullan ıl ır. % 0.3 civar ında molibden ilavesi bunu sa ğlar. Molibden ilavesi yap ılan nikel ve krom ç eli k lerin in temper sonras ı darbe dayan ımlar ı da ön e m li öl ç ü d e y ü k s el i r . Ayn ı zamanda akma ve ç e k m e dayan ım ın ı art ır ır. · VANADYUM Nikel gibi vanadyum da ç eli k ler i ç in ö ne m l i bir tane k ü ç ül t ü c üd ü r . % 0.1 gibi bir oranda kullan ılmas ı bile, s er t le ştirme prosesi esnas ında tane ir ile şmesini ö ne m l i öl ç ü de engeller. Vanadyum sertlik derinli ğini art ırmakla beraber s ıcakl ık dayan ım ın ı da art ır ır. Öz ellik l e kesmeye ç al ı şan p ar ç a la r da , darbe dayan ım ın ın artmas ın ı sa ğlayarak kesici kenarlar ın formunun uzun s üre muhafaza edilmesinde etkilidir. · WOLFRAM Ç eli ğin dayan ım ın ı art ıran bir ala ş ım elementidir. Tak ım ç e li k l er i nd e , kesici kenar ın sertli ğinin muhafazas ın ı, tak ım ö m r ü n ün uzamas ın ı ve y ü k s e k ıs ıya dayan ım ın ı sa ğlar. Bu sebeple öz e ll i k l e y ü k s e k h ız ç eli k l er i nd e , tak ım ç e l i k l e ri nd e ve ıslah ç el i k le ri n de , ala ş ım elementi olarak kullan ıl ır. Y ü k s e k ç al ı şma s ıcakl ıklar ında, ç eli ğin menevi şlenip sertli ğini kaybetmemesini sa ğlad ı ğ ından, s ıca ğa dayan ıml ı ç e lik le rin yap ım ında kullan ıl ır. 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 14 ALA ŞIM ELEMENTLER İNİN ÇEL İK YAPISINA ETK İ S İ · N İ OB Y UM Tane inceltici ve k a r b ü r yap ıcı etkiye sahip o l d u ğ u n d a n akma s ın ır ın ın y ü ks e l m e s i n e ve sertli ğ i n artmas ına sebep olur. · Tİ T A NY UM Kuvvetli ka rb ü r yap ıcı ö z e ll i ği vard ır ve sertliği art ır ı r . Çeli k ü r e ti m i esnas ında deoksidan olarak da k u ll a n ıl ı r . Tane inceltici yap ı y a sahiptir. · KOBALT Y ü kse k s ıcakl ı kl a r d a tane b ü y ü m e s i n i yava şlat ır bu nedenle daha ço k h ız çe li kl e ri n e ve s ı c ağa dayan ı klı çe l ikl e r e ilave edilir. 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER ALA ŞIM ELEMENTLER İNİN ÇEL İK YAPISINA ETK İ S İ · A LÜMİNYUM En g ü ç l ü de ok s i da nd ır. Ç e l i ğin ıs ıtıl m as ı durumunda tane k ab al a şmas ı ve y aşlanmay ı azalt ır. Tane inceltici ö z e l l i ğe sahiptir. · BOR Dü ş ü k ve orta karbonlu ç el i k l erde sertle şebilme ö z e l l i ğini artt ır ır. Sakinle ştirilen di ğer bir deyi şle durgunla ş tırılan ç el i k l ere 0.0005 - 0.003 kadar dü ş ü k oranda kat ıl ırlar. · BAKIR S ıc a k şekillendirmede k ı r ılganl ık yaratan bak ır i ç i n % 0.5 oranı pek a şılmaz. S ü ne k l i ği ciddi oranda dü ş ürür . Buna ra ğmen korozyon dayan ım ın ı ve sertli ği artt ır ır. · AZOT Yap ı i ç i n d e ni tr ürlü bile şikler olu şturularak ç e l i ğin sertli ğini art ır ır. Mekanik dayan ım ve korozyona k a r ş ı direnci art ır ır. 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 15 Çeliğ in Standartlarla Gö ster ilişi · Ala ş ımsız asal ç e l i k l e r i n g ö s t e r i l i şi · a) Sade karbonlu ç e l i k l e r: · C harfi ö n ü n e 100' ile ç a r p ı l m ı ş C d e ğ e ri konularak k ı s a f o r m ü l elde edilir. · C100: C% 1 · b) Ala ş ıms ız asal ç e l i k l e r i n bile şiminde fosfor(P) ve k ü k ü rt (S) oranlar ı 0 ,0 3 5 ’ i n a l t ında k a l ıyorsa C i şaretinin yan ına K harfi konularak bu ç e l i k k ı s a şekilde sembolle ştirilir. · Ck 35:C%35 olan 0,035 P ve S bulunan asal ç e l i k t i r . · c ) Y ü z e y i sertle ştirilebilir ç e l i k l e rd e : · C elementinin yan ına F harfi konur · Ör n e k : Cf 60: C oran ı % 0,60 olan y ü z e y i sertle ştirilebilen ala ş ıms ız asal ç e l i k · d) so ğuk b i ç i m l e n d i r m e y e elveri şli: · ç e l i k l e rd e C simgesinin yan ına q simgesi konur. · ö r n e k : Cq 35 ala ş ı m l ı asal ç e l i k : C oran ı % 0,35 olan so ğuk b i ç i m l e n d i r i l m e y e elveri şli ala ş ı m l ı asal ç e l i k . 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER Çeliğ in Standartlarla Gö ster ilişi · C elementini g ö s ter en simgeden sonra T1,T2,T3 simgeleri gelir. ö r n e k: C83 T2 =% 0,83 C’ l u T2 türünde al aş ı ms ı z asal ç e l i k . 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 16 Çeliğ in Standartlarla Gö ster ilişi D üş ük ala şıml ı asal ç el ik l er i n g ös t er i lm e si · Az ala ş ıml ı asal ç e li kl e ri n kimyasal bile şimlerine g ö r e adland ır ıl ırlar. K ısa g ö s t e r m e l e r d e mutlaka t ü m ö z e ll ikl e ri n i n belirtilmesi gerekmez. · Ancak yanl ı şl ı ğa yol a ç m a m a k iç in bir s ı ra takip edilmelidir. Ö n ce ü r e ti m şeklini veren semboller, ikinci s ı ra d a C tan ıtma say ıs ı, ü ç ü n c ü s ı ra d a ala ş ım elementlerini tan ıtma say ıs ı, d ö rd ü n cü s ı r a d a i ş l e m durumlar ın ı g ö s te r e n semboller gelir. · Elementler alfabetik s ıraya g ö re s ı r a l a n ı r . · Ör n e k: C25 Cr Mo 5 6 İs Gt 65 ala ş ıml ı kalite ç e liği · C o r a n ı %25 olan 1,25 Cr ’l u 0,6 M o ’l i ıslah edilmi ş gerilim giderme ta v la m a sı g ö r m ü ş ala ş ıml ı kalite ç e li ği. 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER Çeliğ in Standartlarla Gö ster ilişi · Y ük s e k ala şıml ı asal çe li kl er i n g ö s t er il m e si · Gö st e r i ş i ti b a rı ile az ala ş ıml ı asal ç e li kl e r gibi olmakla beraber, burada say ı ları 10 veya 100 ile b ö l ü m l e r i halinde o l a ğ a n ü s t ü k ü çü k değerlere ula ş ı lac a ğ ından sembollerin ba ş ına (x) konularak elementlerin ala ş ım i çe ri si n d e ki y ü z d e m i kt a rl a rı doğrudan doruya verilir yalnız karbon içi n al ı n a ca k değerler y ü z e b ö lü n d ü k te n sonra elde edilir. · Ör n e k: · Xc8cr 18 Ni 8 : 0,08 C 18 Cr, 8 Ni · Xc10cr 18 Ni 9 ti 2 : 0,1 C 18 Cr 9Ni 2 Ti · Xc 60cr 21 Mng Ni 4W :0,6 C 21 Cr 9 Mn 4 Ni az miktarda W 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 17 Baz ı karbon ve y ü k s e k mukavemet - düş ük a l a ş ım ç e l i k l e r i i ç i n mekanik ö z e l l i k l e r 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER Ala ş ımsız karbon ve düş ük a l a ş ıml ı ç e l i k l e r i ç i n AISI/SAE adland ırmas ı 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 18 AISI/SAE numaras ı a Kompozisyon Aral ıklar ı (% a ğ.)b Ni Cr Mo Di ğer 10xx 11xx 0.08-0.33 S 12xx 0.10-0.35 S 0.04-0.12 P 13xx 1.60-1.90 Mn 40xx 0.20-0.30 41xx 0.80-1.10 0.15-0.25 43xx 1.65-2.00 0.40-0.90 0.20-0.30 51xx 0.70-1.10 61xx 0.50-1.10 0.10-0.15 V 86xx 0.40-0.70 0.40-0.60 0.15-0.25 AISI numaras ı Ç e k m e Mukavemeti (MPa) Akma Mukavemeti (MPa) S üne k l i k (% Uzama) Karbon Ç e l i k l e ri 1010 325 180 28 1020 380 205 25 1040 605-780 430-585 33-19 1095 760-1280 510-830 26-10 Y ük s e k Mukavemet - Dü ş ük Ala ş ım Ç e l i k l e ri 4063 786-2380 710-1770 24-4 4340 980-1960 895-1570 21-11 6150 815-2170 745-1860 22-7 Baz ı karbon ve y ü k s e k mukavemet - düş ük a l a ş ım ç e l i k l e r i i ç i n mekanik ö z e l l i k l e r 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER Paslanmaz ve ç ö k e l t me s e r t l e şmeli ç e l i k l e r i n kompozisyonlar ı ve mekanik ö z e l l i k l e r i 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 19 AISI numaras ı Ç e l i k Tipi Kompozisyon (% a ğ.) Çe k m e Mukavemeti (MPa) Akma Mukavemeti (MPa) S ü ne k l i k (% Uzama) 409 Ferritik 0.08 C, 11.0 Cr, 1.0 Mn, 0.50 Ni, 0.75 Ti 380 205 20 446 Ferritik 0.20 C, 25 Cr, 1.5 Mn 515 275 20 304 Ö s t e ni t i k 0.08 C, 19 Cr, 9 Ni, 2.0 Mn 515 205 40 316L Ö s t e ni t i k 0.03 C, 17 Cr, 12 Ni, 2.5 Mo, 2.0 Mn 485 170 40 410 Martensitik 0.15 C, 12.5 Cr, 1.0 Mn 485-825 275-620 20-12 17-7PH Ç ö k e l t m e- sertle şmeli 0.09 C, 17 Cr, 7 Ni, 1.0 Al, 1.0 Mn 1450 1310 1-6 AISI numaras ı Ç e k m e Mukavemeti (MPa) Akma Mukavemeti (MPa) S üne k l i k (% Uzama) Karbon Ç e l i k l e ri 1010 325 180 28 1020 380 205 25 1040 605-780 430-585 33-19 1095 760-1280 510-830 26-10 Y ük s e k Mukavemet - Dü ş ük Ala ş ım Ç e l i k l e ri 4063 786-2380 710-1770 24-4 4340 980-1960 895-1570 21-11 6150 815-2170 745-1860 22-7 Ö s te n i t i k paslanmaz ç e l i ğ i n mikroyap ıs ı 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER Y ü k s e k mukavemet dü ş ük ala ş ım ç e l i ğ i n i n temperlenmi ş martenzit mikroyap ıs ı 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 20 DÖ KM E DEM İR · %2,06-%6,67 oran ında karbon i ç e re n Fe-C ala ş ım ıd ı r . Gevrektirler. İstenilen p a rç a ü re t i m i sadece d ö k ü m ve tala şl ı şekillendirme ile g e rç e k l e ştirilir. Dayan ım y ü k s e l t i c i ıs ıl i şlemlerin u y g u l a n m a s ı, ç e l i k l e re k ıyasla daha s ın ırl ıd ı r . Piyasada kullan ılan d ö k m e demirlerin karbon oran ı maksimum %5- % 5 ,5 ’ t i r . D ö k m e demirler kendi i ç i n d e s ın ıf l a n d ır ıl ı r s a ; · K ır (Gri) DD – Lamel grafitli DD – Kü re s e l grafitli DD (sfero DD, n o d ü l e r DD) · Beyaz DD · Temper DD -Beyaz temper DD - Siyah temper DD 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER Ba z ı d ö k m e demirlerin mekanik ö z e l l i k l e r i 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 21 Kod No Kompozisyon Matris Yap ı Çe k m e Mukavemeti (MPa) Akma Mukavemeti (MPa) S ü ne k l i k (% Uzama) Gri D ök m e Demir SAE G1800 3.4-3.7C, 2.55Si, 0.7Mn Ferrit + P ö r li t 124 - - SAE G4000 3.0 – 3.3C, 2.20Si, 0.8Mn P ö r li t 276 - - S ü ne k D ö k m e Demir ASTM A536 60-40-18 3.5-3.8C, 2.0-2.8Si, 0.05Mg Ferrit 414 276 18 ASTM A536 60-40-18 3.5-3.8C, 2.0-2.8Si, 0.05Mg Menevi şlenmi ş martensit 827 621 2 Temper D ö k m e Demir 32510 2.3-2.7C, 1.0-1.75Si <0.55Mn Ferrit 345 224 10 45006 2.4-2.7C, 1.25-1.55Si <0.55Mn Ferrit + P ö r li t 448 310 6 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER Gri d ö k m e demirin mikroyap ıs ı 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 22 k ü re s e l d ö k m e demirin mikroyap ıs ı 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER Beyaz d ö k m e demirin mikroyap ı g ö r ü n ü m ü 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 23 · Kaynaklar: · P r o f .D r .B ül en t Eker ders notlar ı · Prof.Dr.Mehmet Y ü k s el ’ ’ Ma l z em e Bilimleri S eris i ’ ’ , Cilt 1 · Prof.Dr. Şefik G ül e ç- D oç .Dr . A h m et Aran, ‘’ Malzeme B i l gi s i ’ ’ , Cilt 1 07.11.2008 Prof.Dr.Ay ş egül AKDO ĞAN EKER 24