FAZLAR ve DEMİR-SEMENTİT DİYAGRAMI

TTT DİYAGRAMLARIÇELİK ISIL İŞLEMLERİ

KASIM 2011

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.

• Çözeltinin tanımı: İki farklı atomun veya molekülün atomsal veya moleküler düzeyde karışımına ÇÖZELTİ adı verilir. Bu karışım sıvı haldeyse sıvı çözelti,

• katı haldeyse katı çözelti adını alır.

• Bir elemente diğer bir element karıştırılacak olursa, daima

toplam iç enerji mimimum olacak şekilde yeni atom

düzenleri meydana gelir.

(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.

(c)Cu ve Zn alaşımları sınırlı

çözünmeden dolayı % 30 dan

fazla Zn çözemez, ikinci faz

bölgeleri oluşturur.2.Faz

Katı

Çözelti

(a)Sıvı Cu ve Ni, tam çözünür.

(b)Katı Cu ve Ni kristal yapıda rastgele yerlere yerleşmek suretiyle

tam katı çözelti oluşturur.

Faz kavramı sadece fiziksel durum (maddenin sıvı, katı veya gaz hali) ile ilişkili değildir.Örneğin metal alaşımlarında aynı anda birden fazla katı faz yanyana bulunur.Bileşenin tanımı: Bir alaşımı oluşturan kimyasal elementlere o alaşımın bileşenleri adı verilir.Bir faz içindeki elementleri derişikliği genellikle ağırlık yüzdesi olarak verilir.Saf metaller tek fazlıdır, iç yapıları çok taneli olsa bile, taneler farklı olmadığından ayrı faz sayılmaz.Çeliklerde karakteristik bir yapı olan perlitise ferrit ve sementit adı verilen iki ayrı fazın lamelli (levhalı) bir şekilde dizilmesiyle oluşur.

Saf molibdenin çok kristalli(taneli)yapısı.Tek fazlı yapı.Her tane yönlenme farkı dışında birbiriyleözdeştir.

Demir-Karbon alaşımının(Çelik) yapısı.İki fazlı yapı.Fazlar:Ferrit(Beyaz alanlar) ve sementit (Parmak izi görünümlü, gerçektelevha şeklinde)

Saf molibden taneleriFerrit Sementit

Faz diyagramları

• Kimyasal bileşim ve sıcaklığa bağlı olarak

belirli şartlarda hangi fazların stabil olduğu faz

diyagramları ile belirlenir.

Tek bileşenli sistemlerde faz diyagramı doğal olarak sıcaklık ve basınç değişkenlerinin yer aldığı faz diyagramında çizilir. Örneğin saf suda faz diyagramı aşağıdaki gibidir.Bu diyagramda, sıcaklık ve basınca bağlı olarak faz değişimleri görülmektedir.

Sıcaklık

Basınç(Log skala)

Buhar

Su

Buz

Gaz

Sıvı

Katı

Benzer şekilde saf demire ait faz diyagramı da aşağıda verilmiştir.Burada α , γ ve δ fazları katıdır ve bunların kristal kafes yapıları sırasıyla HMK, YMK ve HMK dir.

Gaz Sıvı

Sıcaklık

Sıvı

Basınç(Log skala)

Katı

Allotropi(Polimorfizm)Bileşimi aynı kalan bir malzemenin kafes yapısının sıcaklıkla değişmesine “Allotropi” adı verilir.Aşağıda saf demirin allotropik halleri verilmiştir:

Faz(Denge) diyagramlarıFazların oluşumunda ve faz dönüşümünde ana etken maddenin enerji içeriğidir.Bu içeriği değiştiren üç ana etken şunlardır:- Alaşımın Sıcaklığı, T-Alaşımın bileşimi, c-Basınç, p Faz(Denge) diyagramları yardımıyla belirli bir malzemede sıcaklık ve bileşime bağlı olarak denge halinde oluşacak fazların türleri, bileşimleri ve miktarları ve hatta iç yapıları da belirlenebilir.

Faz diyagramının soğuma eğrilerinden elde edilişi (Cu-Ni sistemi)

Katı çözeltiler,malzeme biliminde α, β, γ gibi Yunan harfleriyle adlandırılır.

Gibbs Faz kuralı• Bir sistemde bileşen ve faz sayısının belirli olması

durumunda serbest değişken olup olmadığını belirlemede kullanılan bir kuraldır.

F + S = B + 2Basıncın değişken bir parametre olması durumu

Basıncın sabit olması durumu (en çok kullanılan bağıntı)

F + S = B + 1

Serbest değişken

sayısı

Faz sayısı

Bileşen sayısı

Uygulamada genelde atmosfer basıncında çalışıldığından , ve bu nedenle basınç sabit olduğundan durum büyüklüklerinden biri sabit olur (Basınç). Bu durumda Gibbs kuralı

• Serbestlik derecesi tanımı:

• Fazların sayısı aynı kalmak koşuluyla,birbirinden bağımsız olarak değiştirilebilecek durum büyüklüklerinin (Sıcaklık ,basınç ve bileşim) sayısıdır.

• Gibbs’in faz kuralı

• Dengede olan çok fazlı bir madde için faz kuralı aşağıdaki gibi verilir:

• F+S =B+2

• B=Bileşen sayısı

• S= Serbestlik derecesi

• F= Faz sayısı

Faz diyagramları yardımıyla bir maddeye ait faz durumları, sıcaklık T, basınç p ve bileşim B ye bağlı olarak belirlenebilir. Malzeme biliminde en çok kullanılan faz diyagramları sabit basınç için alaşımlara ait iki bileşenli faz diyagramlarıdır( B= 2 ; p=1 atm=St.)İki bileşenli faz diyagramlarında yatay eksende bileşim(derişiklik) ,düşey eksende ise sıcaklık bulunmaktadır.Bu diyagramlar verilen her sıcaklık ve bileşim için malzemede denge halinde bulunan fazların ne olduğunu gösterir.

Sıcaklık

Basınç(Log skala)

Buhar

Su

Buz

Gaz

Sıvı

Katı

F + S = B + 2 (GİBBS Faz Kuralı-Kanunu)

F:Faz Sayısı

S: Serbestlik Derecesi

B:Bileşen sayısı

2: Sıcaklık ve Basınç Değişken

SUyun Faz Diyagramı

Erime noktasında Gibbs kuralı

Sıvının soğuması

nın soğuması

Katılaşma aralığı

TA

T

t

• Diagramda saf element için erime noktasındaki (TA) durum:

• F = 2 (sıvı ve olarak 2 faz)

• B = 1 (Tek bileşen A)

S =1-2+1=0

• Basınç sabit, kimyasal

bileşimde değişmediği için

tek değişken olan sıcaklıktır.

Ancak bu da erime/katılaşma

boyunca sıcaklık sabittir-

serbest değişken bulunmaz

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)

İki bileşenli diyagramlara ait örneklera)Katı durumda tam çözünürlük

Sıvı(Çözelti)

Likidüs

Solidüs Katı çözelti

Bileşim( Ağırlık %)

A’ nın erimenoktası

B’nin erime noktası

Sıca

klık

Sıvı

(katı)

S +

Likidüs çizgisi

Solidüs

çizgisi

T, S

ıcak

lık

Kimyasal bileşim: Kompozisyon

TB

TA

S +

Sıvı

(katı)

T

T2

X1 XXs

X1 kompozisyonuna sahip alaşım:

T1 de: S

T2 de: S+

T3 de:

fazlarına sahiptir.

T1

T3

-A ve B sürekli olarak, yani her oranda tek fazlı bir yapı(SS: Solid Solution: katı çözelti) oluşturmaktadır.-Bir başka deyişle, her iki malzemeye ait atomlar( A ve B) ortak bir kafes içinde, birbiri içinde her oranda çözünmektedir.Buna tam çözünürlük adı verilir. Bunların dışında yüksek sıcaklıklarda sıvı çözeltinin tek başına bulunduğu bir bölge ve sıvı+ katı çözeltinin birlikte bulunduğu iki fazlı bir bölge de mevcuttur.

-Tam çözünürlük alaşımlarda yaygın olarak görülmez. Buna örnek olarak Bakır-Nikel alaşımı verilebilir.-Tam çözünürlük için ,bilindiği gibi Hume-Rothery kurallarının geçerli olması gerekir.Bu tür faz diyagramları soğuma eğrileri yoluyla elde edilirler.Buna ait bir örnek Cu-Ni sistemi için verilmiştir.DİKKAT:-Saf nikel veya saf bakır halinde B=1 olup,faz kuralı

F+S=B+1= 1+1 =2 şeklini alır.Faz sayısı iki iken(Yani katılaşma sırasında hem sıvı hem de katı faz birlikte bulunur.) serbestlik derecesi S = 0 çıkar.Bir başka deyişle iki faz tek bir sıcaklıkta (katılaşma sıcaklığı) denge halinde bir arada bulunabilir. Faz sayısı aynı kalmak kaydıyla değiştirilebilecek bir durum büyüklüğü yoktur.

-Bu nedenle saf metallerin soğuma sırasındaki katılaşma sahanlığı yatay bir doğrudur.

-Buna karşılık alaşımlarda,(B=2) faz kuralıF+S= B+1 2+1 = 3 olur.

İki fazlı bölgede (katı çözelti +sıvı çözelti) F=2 olup ,serbestlik derecesi S= 1 çıkar.Yani alaşımın bileşimi ya da alaşımın sıcaklığı durum büyüklüklerinden birini serbestçe değiştirdiğimiz halde iki faz denge halinde sistemde mevcut olabilir.Bu durumda verilmiş bir bileşimdeki, alaşımda belirli aralıkta sıcaklık değişse bile iki fazı denge halinde muhafaza etmek mümkündür.-Soğuma eğrilerindeki katılaşma sahanlığı bu nedenle eğiktir.

Arafazlar ve Metallerarası bileşikler• Faz diyagramlarının birden fazla reaksiyon içermeleri

durumunda görülür.

• Arafazın tekbir kimyasal bileşik olması durumunda metaller arası fazlar söz konusudur. Metaller arası fazlar çok sert ve gevrek malzemelerdir.

Arafazlar

Metallerarası

bileşikler

Verilmiş bir bileşimdeki alaşımn İki fazlı bölgesindeki her bir fazın verilen sıcaklıktaki bileşimlerinin hesabı

DİKKAT:Tek fazlı bölgede fazın bileşimi alaşımın bileşimine eşittir.Ancak gözönüne alınan bölgede faz sayısı birden fazla ise,her bir fazın bileşimi hem birbirlerinden hem de alaşımın bileşiminden farklıdır.

Alaşımın bileşimi

Alaşımınsıcaklığı

Halnoktası

L nin T1 dekibileşimi

SS nin T1 dekibileşimi

İki fazlı bölge(Beyaz bölge)

Bağ çizgisi

Sıc

ak

lık

S, Sıvı

, Katı

S+

%B

Sıvı

Sıvı

TA

TB

Tamamen sıvı faz

Tamamen katı faz.

: %x oranında B elementi

içerir.X

% 90 Sıvı + % 10

% 60 Sıvı + % 40

% 10 Sıvı + % 90

Tam ÇözünmeBelirli bir bileşimdeki alaşımın(sistem) sıvı halden itibaren soğuması

sırasındaki içyapıları

Peritektik

Peritektoid

Ötektik

Ötektoid

Monotektik

REAKSİYONLAR

Ötektik Yapı• Ötektik reaksiyon; sıvı fazın ani olarak iki ayrı

katı faza dönüşmesi reaksiyonudur.

Ötektik noktadan

uzaklaştıkça, ötektik

reaksiyon, dönüşüm

öncesi varolan sıvı

faz kadar gerçekleşir.

Sıvı (Katı) + (Katı)Soğuma

Ötektik reaksiyon:

Ötektik nokta

Ötektik

Sıcaklık

Sö = B – F + 1 = 2 – 3 + 1 = 0

• Katılaşma sırasında çekirdeklenme bir çok noktadan başlar,

• Bu çekirdekler tabaka şeklinde büürler

• 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)

• Ötektik reaksiyon ile oluşan katı faz.

– Lamelli (tabakalar şeklinde paketlenmiş)

– Nodüler (matris faz içerisinde küresel diğer fazın

bulunması)

• Lamelli yapıda iki katı faz birbiri üzerine paketlenmiş tabakalar

şeklindedir. Her bir tabaka bir tanedir.

21

Nodular

Yapı

Lamelli

Yapı

Hiç Çözünmeme

TA

TB

Ötektik

Sıcaklık

%B

S

A+B

A+SS+B

•

•

••

•

•

•

•

•

•

••

•

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

1

2

3

X2

Ötektik Bileşim

X1 X3

1.Alaşım

(Ötektik Altı)

2.Alaşım 3.Alaşım

Ötektik Üstü

2

1

3

4

5

2

1

3

4

5

2

1

3

Sıvı Sıvı Sıvı

A

A

Proötektik A

Sıvı

Sıvı

Ötektik A

Ötektik B

Ötektik Yapı

Ötektik A

Ötektik B

Proötektik B Ötektik A

Ötektik B

B

Sıvı

A Kristalleri

(Açık renk)

B Kristalleri

(Koyu renk)

b)Tam Çözünmezlik durumunda ötektik reaksiyonA ve B atomlarına ait kafeslerin birbirlerini kafeslerine almadığı durum görülmektedir (Tam çözünmezlik).

Ötektiksıcaklık

ÖtektikBileşim

Bileşim

Sıca

klık

Ötektik reaksiyon

Sıvı(L) A + B

Ötektik bileşimdeki sıvı, ötektiksıcaklıkta iki katı faza dönüşür.

Her iki katı fazınbirarada oluşması nedeniyle ötektikİçyapılar sıkı istiflenmişİçyapılardır.Ya lamel şeklinde ya da kürecikşeklinde oluşurlar.Mekanik özellikleriİyidir.

Ötektik nokta

Ötektik noktada:F+S = B+1F=3 B=2S=0 çıkar.

Ötektik:Düşük sıcaklıkta eriyen anlamına gelir.

Sıvı :Ötektik bileşimde Löt

Sıcaklık

Bileşim

Löt

L2 matrisi içindeB kristalleri

Ötektik yapı:İnce A ve B lamellerininoluşturduğu içyapı

L1 matrisiİçinde Akristalleri

L +BL+A

A+B

L

A

B

Malzeme bileşimi ötektik bileşimden farklı ise,katılaşma(kristalleşme) sabit sıcaklıkta değil, belirli bir sıcaklık aralığında olur.Ötektik sıcaklığa inildiğinde yapıda bir miktar sıvı mevcuttur.Artan bu sıvı ötektik bileşime sahip olduğundan, ötektik sıcaklıkta iki ayrı katı faza ayrışarak ötektik yapıda katılaşır.

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.

c) Sınırlı çözünürlük durumunda ötektik reaksiyon

• 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

fazı: Katı

Çözelti

•

•

•

•

X1

1

3

4

2•

•

•

•

X2

1

3

4

2

•5

•

•

•

X3

1

3

2

•4

•

•

Xö

1

2

•3

TA

TB

%B

S

+S S+

+

I II III IV

Tö

2

1

3

2

1

3

4

2

1

3

4

5

2

1

3

4

Faz diyagramları: Sınırlı Çözünme

Ötektik

Ötektik

öncesi

Ötektik

Ötektik

öncesi

( dan

ayrışan)

I II III IV

Ötektik

Bileşim

XöÖtektik altı bileşim

(hypo)

Ötektik üstü bileşim

(hyper)

• 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).

DİKKAT: alaşım düşeyi ötektik yatayını kesmiyorsa, ötektik reaksiyonmeydana gelmez, kesiyorsa gelir.

Ötektik reaksiyonoluşmaz

Ötektik Reaksiyonoluşur

Löt

Sıvı Löt

L2 matrisi içindeβ1 kristalleri

α2 ve β2 kristal-lerinin oluştur-duğu ince lamelli Ötektik yapı

L1 matrisiİçinde α3

kristalleri

Çok taneli α1

katı çözeltisi

Sıcaklık

Bileşim

L +α L +β

α+β

Birincil αkristalleri

Birincil βkristalleri

Teknik bakımdan önemli ötektik diyagramlar

Kalay ağırlık yüzdesi

Kalay atomsal yüzdesi

Kurşun-Kalay ötektik faz diyagramı

Yumuşak lehim alaşımı

183o C da eriyen % 61,9 Sn-%38,1 Pb alaşımıdır.

Aluminyum -silisyum ötektik faz diyagramı

Basınçlı Al-Sialaşımı dökümüErime sıcaklığı:

577oC

Ötektik faz diyagramında mukavemet değişimi

Ötektoid Reaksiyon• Soğuma sırasında bir katı fazdan iki ayrı katı fazın oluşması

reaksiyonudur.

(Katı)

(Katı) + (Katı)

Soğuma

Ötektoid reaksiyon:

S

+S

S+

+

+

TA

TB

%B

Tötektoid

Tötektik

XötektikXötektoid

1

2

•

•

c)Ötektoid reaksiyona ait faz diyagramıÖtektoid reaksiyon: γ α+βBir katı çözeltiden iki ayrı katı çözeltinin sabit sıcaklıkta oluşması

Diyagramın ötektoidreaksiyon bölgesi

Ötektoid reaksiyonla faz dönüşümleri

Alaşım düşeyi

Sıcaklık

Bileşim

Çok taneli katıÇözelti, γötek

α1 ve β2 kristallerininoluşturduğu ince tabakalıötektoid içyapı

β1 matrisi içinde ince taneli γ2 küreciklerinden oluşan ötektik içyapı

Sıvı(L)S β + γ

γ α + β

• Kısmi çözünürlük gösteren alaşım sistemlerinde elementlerin ergime sıcaklıklarının çok farklı olması durumunda meydana gelen faz reaksiyonlarıdır.

Peritektik ve Peritektoid Reaksiyon

Sıvı + (Katı) (Katı)Soğuma

Peritektik reaksiyon:

(Katı) + (Katı) (Katı)Soğuma

Peritektoid reaksiyon:

Sıvı + (Katı) (Katı)Soğuma

Peritektik reaksiyon:

(Katı) + (Katı) (Katı)Soğuma

Peritektoid reaksiyon:

d)Peritektik reaksiyona ait faz diyagramıBiri sıvı diğeri katı olan iki faz sabit sıcaklıkta reaksiyona girerek yeni bir katı faz oluştururlar.

Xp

Fe-C faz diyagramında peritektik sistem

Sıvı çözelti

γ

S +γ

δ

S+δ

δ + S γ

δ+γ

e)Peritektoid sistem(Katı-katı reaksiyonu)İki ayrı katı çözelti sabit sıcaklıkta reaksiyona girerek yeni bir katı çözelti oluşturur.α + β δ

Peritektik

Peritektoid

Ötektik

Ötektoid

Monotektik

ÖNEMLİ BAZI İKİLİ FAZ DİYAGRAMLARI

Kurşun-Kalay ötektik faz diyagramında içyapılar

Bakır-Çinko faz diyagramı(Pirinçler)Cu : YMKZn : SDH

Ara fazlara(Tek fazlı bölgeler) örnek

(c)2

003 B

roo

ks/

Co

le, a

div

isio

n o

f T

ho

mso

n L

earn

ing,

Inc.

T

ho

mso

n L

earn

ing

™is

a

trad

emar

k u

sed h

erei

n u

nder

lic

ense

.

Aşağıda verilen faz diyagramında bulunan 3 adet farklı faz reaksiyonlarını tespit

ediniz.

Örnek

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

Terazi (Kaldıraç) Kuralı

Faz diagramında, fazların oranlarını ve

bileşimlerini bulmak için terazi kuralı (lever

rule) kullanılır.

Faz diagramları:

• Hangi sıcaklık ve bileşimde hangi fazlar var?

• Bu fazların bileşimi nedir?

T

x

ba

x bileşiminin T sıcaklığında bileşim

oranları:

b-x

x-a

100%ab

ax

100%ab

xbS

%100%%S

S+

S

Fazların ağırlık oranlarının hesaplanmasıTerazi Kuralı (Kaldıraç kuralı)

Verilmiş bir malzeme bileşimi ve sıcaklık için faz diyagramlarından aşağıdaki bilgiler elde edilir:1)Hangi fazlar mevcuttur?2)Fazların bileşimi nedir?3)Fazların ağırlık yüzdeleri nedir?

Mesnet

Alaşım düşeyi

AlaşımınSıcaklığı

X Z

X-Z :Bağ çizgisi

1) Sözkonusu noktada iki faz mevcuttur : α + β

Y

2)Fazların bileşimi nedir?Bağ çizgisinin iki ucundan inilen düşeylerfazların bileşimlerini vermektedir :α nın bileşimi : %20 B ;%80 A β nın bileşimi : %70 B; %30 A3)Fazların ağırlık yüzdeleri nedir?

Kaldıraç kuralı ile kolaylıkla hesaplanır:Y noktasından desteklenmiş bir kaldıracın dengede olabilmesiiçin, x ve z noktalarına asılması gereken ağırlıkların hesaplanması gibi düşünülebilir:%α =100.b/(a + b)=100.(70-40)/(70-20)

= %60%β = 100.a/(a+b)= 100.(40-20)/(70-20)

= %40

TERAZİ (KALDIRAÇ) KURALI İLE İLGİLİ DAHA GENİŞ AÇIKLAMA ve

UYGULAMA ÖRNEKLERİ

Örnek

Cu-40% Ni alaşımı için aşağıdaki sıcaklıklarda serbestlik derecelerini bulunuz (a) 1300oC, (b) 1250oC, and (c) 1200oC.

Cu - Ni faz diyagramlarında

Basınç sabit olduğu için eşitlik:

(1 + B = S + F) olur.

(a) 1300oC,

F=1 (Sadece sıvı faz),

B=2 (Cu ve Ni)

Böylece;

1 + B = S + F

1 + 2 = S + 1 S = 2

(b) 1250oC,

İki faz mevcut; P = 2, (Sıvı ve katı)

Cu ve Ni den dolayı; C = 2:

1 + B = S + F

1 + 2 = S + 2 S = 1

(c) 1200oC,

F = 1, sadece katı faz;

B = 2, (Cu ve Ni).

1 + B = S + F

1 + 2 = S + 1 S = 2

Cu-40% Ni faz diyagramında aşağıdaki sıcaklıklarda kompozisyonları bulunuz; (a) 1300oC, (b)1270oC, (c)1250oC, (d)1200oC.

Örnek

40% Ni kompozisyonunda dikey çizgi çizilir;

-1300oC: Sadece sıvı faz mevcut.

-1270oC: 2 Faz mevcut: Sıvı ve katı.

Sıvı (S) faz 37% Ni,

Katı ( ) faz 50% Ni

konsantrasyonuna sahip.

-1250oC: İki faz mevcut.

Sıvıda (L) 32% Ni, katıda( ) 45% Ni mevcut

-1200oC: Sadece katı ( ) mevcut; 40% Nikonsantrasyonuna sahiptir.

100 gr ağırlığına sahip Cu-40% Ni alaşımı, 1250oC de

(a) hangi fazlara sahiptir

(b) bu fazlarda ağırlığı nedir ?

Sadece 2 faz mevcuttur: Sıvı faz (L) v katı faz ( ).

x ; nın oranı olacak olursa;

xL= 1 - x . Sıvının oranı

x = (40-32)/(45-32) = 8/13 = 0.62 = % 62

xL = 1-x = 1-0.62 = 0.38= % 38

fazının ağırlığı; 100 gr x 0.62 = 62 gr

Sıvının ağırlığı; 100 gr x 0.38 = 38 gr.

Örnek

23%

10037503740 %α

77%

10037504050 %L

:C o1270

100%L

:C o1300

Cu-40% Ni alaşımı için aşağıdaki sıcaklıklarda faz oranlarını

saptayınız (a) 1300oC, (b) 1270oC, (c) 1250oC, (d) 1200oC.

%100

:Co1200

%62

10032453240%

%38

10032454045L%

:Co1250

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,

(c) 0oC de ve faz miktarlarını bulunuz,

(d) α ve β fazları içerisinde Sn miktarını ağırlık olarak bulunuz,

(e) α ve β fazları içerisinde Pb miktarını ağırlık olarak bulunuz.

Örnek1

(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.

5%

97.5% Sn

2.5% Pb

Tötektik:183oC

(c) 0oC de, α + β bölgesinde terazi kuralını uygularsak:

2% Sn

2 10 100

a b

91.8%

8.2100α %

8.2%

1002 - 100

2 - 10 x100ba

a β %

2% Sn

(d) M (Sn) = 2% Sn 91.8 g (α) = 0.02 91.8 g = 1.836 g.

M (Sn) = (10 – 1.836) g = 8.164 g.

(e) M (Pb) = 98% Sn 91.8 g (α) = 0.98 91.8 g = 89.964 g

M (Pb) = 90 - 89.964 = 0.036 g.

(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.

Örnek2Pb-Sn alaşımına ait faz diyagramı verilmektedir.

• Ötektik kompozisyonda faz miktarlarını hesap ediniz.

(b) Fazların ağırlık miktarlarını bulunuz.

(c) 200 gr ötektik alaşım için her fazda bulunan Pb ve Snmiktarlarını bulunuz.

(a) Ötektik alaşım Pb - % 61.9 Sn kompozisyonunda olacaktır.

Bu kompozisyon için ötektik sıcaklıkta terazi kuralını

uygularsak:

19 61.9 97.5

a b

97.5% Sn

2.5% Pb

%65.541000.195.970.199.61100x

ba

a %

)Sn %5.97Pb(:

%35.451000.195.979.615.97100x

ba

b %

)Sn %19Pb(:

19 61.9 97.5

a b

(b)

Ötektik sıcaklığın hemen altında:

M(α)= M(alaşım) % = 200 g 0.4535 = 90.7 g

M(β)= M(alaşım) – M( ) = 200.0 g - 90.7 g = 109.3 g

(c)

M (Sn)α= M( ) % Sn(α) = 90.7g x 0.19 = 17.233 g

M (Pb) = M( ) – M(Sn) = 90.7 g - 17.233g = 73.467 g

M (Pb)β = M( ) % Pb(β) = 109.3 g (1 – 0.975) = 2.73 g

M (Sn)β = M( ) – M(Pb) = 109.3 g - 2.73 g = 106.57 g

(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.

DEMİR/KARBON veya DEMİR/SEMENTİT

DİYAGRAMI

Fe/C ve Fe/Fe3C Faz diyagramı

Demir-Karbon faz diyagramı

Diyagramın ötektikreaksiyon bölgesi

Fe-Fe3C sistemi

Demir-Karbon alaşımlarımühendislikte yaygın olarak kullanılan çelik ve dökme demir malzemelrin esasını teşkil eder.%2 nin altında karbon içeren malzemeler çelik, üstünde ise dökme demir olarak adlandırılır.Çeliklerin içyapısındaki karbon, teknikte geçerli olan soğuma hızlarında ayrı bir faz olarak değil,demir karbür (sementit) içinde bulunur.Bu nedenle yukardaki diyagram Fe-Fe3C diyagramı olarak verilmiştir.

A1 sıcaklığı

A3

Çelikler Dökme demirler

Demir Sementit Faz diyagramı• 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.

6.67123x55

12

C3xFe

Ct)% C(sementi

• 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)

Çelik için önemli sıcaklıklar

+Fe3C+

+Fe3C

A1

A3

Acm

%C: ağırlık olarak

Dökme demirÇelik

Tötektoid

Tötektik

Sementit : Fe3CFerrit : Perlit : + Fe3COstenit: Delta demir: Ledeburit.

(ostenit)+S S

+S

Led

ebu

rit

Perl

it

Demir Sementit Faz diyagramı

1148oC

1538

1495

1400

• Çelik (steel): %2 ye kadar C içeren demir alaşımınaverilen isimdir.

• Dökme Demir (cast iron) : %2 oranından daha fazla C içeren demir esaslı malzemelere verilen isimdir. Pratikte C oranı en fazla % 4.3 kadar olur.

Çelik ve Dökme demir

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.

• C miktarı % 0.8 %100 perlitik yapı (ötektoit çelik).

• C miktarı sıfıra doğru azaldıkça, perlit azalır, ferrit ( -Fe) artar.

• C miktarı % 0.8 in üzerinde arttıkça, perlit miktarı azalır, sementit miktarı artar.

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 miktarıartar.

(ferrit) taneleri

(Açık renk)

Sementit taneleri

(Koyu renk)

Ötektoid altı ve Ötektoid üstü Çeliklerde Ötektoid reaksiyon

+

+Fe3C

Pe

rlit

I II III

1

23

4

5

1

2

3

4

5

1

2

3

I II III

Perlit

OtektoitBileşim

Perlit

Sementit

Ötektoid altı çeliğin içyapısı

+

Perlit +Fe3C

Otektoit Bileşim

+ Perlit

γ +Fe3C

%1

00

Pe

rlit

Ötektoid çeliğin içyapısı

Ötektoid üstü çeliğin içyapısı

İçinde %1,1 C bulunan çeliğin içyapısı nasıl saptanacak ?

A3

Acm

A1

Sürekli sementitağı

Birinci(Primer) sementit

Perlit(Ferrit +2. sementit

lamelli yapı)

Ötektoid üstü çeliğin içyapısı

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.

+Fe3C

+Fe3C

+S

S

S+Fe3C

Led

eburi

tD

ön

üşm

üş

Led

ebu

rit

1

2

3

4

Dökme demir

•Hızlı soğuma sonrası: Beyaz

dökme demir oluşur.

•BDD: sementitin baskın

olduğu sert ve gevrek bir yapıya

sahiptir.

Ötektik reaksiyonda:

Sıvı ledeburit iç yapı ( +Fe3C)

Beyaz DD

1

2

3

4

Sıvı

Ötektik Fe3C

Ötektik öncesi

Ötektik

Ötektik Fe3CÖtektoit

Perlit

Beyaz Dökme demirin yapısı(Demir-Fe3C sistemi)

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.

Ferritik DD

Perlitik DD

Ferritik-Perlitik DD

Artan Soğuma Hızı

Grafit Lameller

Perlit

Lameller

• 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.

Kır Dökme demirin yapısı(Fe-Karbon sistemi)

• 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 Dökme Demir (TDD)

Ferritik TDD

Ferritik-Perlitik TDD

Artan Soğuma Hızı

Perlitik TDD

Temper grafiti

Perlit

Temper ve Küresel grafitli DD

• Lamellerin mekanik özelliklere olumsuz etkisini ortadan kaldırmak amacıyla grafitlerdeki keskin kenarlar ortadan kaldırmak amacıyla bazı işlemlere tabi tutulur.

Demirin dayanımı yanında grafitinki ihmal

edilebilecek kadar küçüktür.

Dolayısıyla grafit bölgeler daha çok iç boşluk

gibi davranır.

Birde lamellerin köşelerindeki keskin

kenarların oluşturduğu çentik etkisi ilave

olunca yapı çok gevrek-kırılgan davranır.

Dolayısı ile DD ler genelde basıya karşı

zorlanan parçalarda kullanılır. Çekme

zorlanmaları olan yerlerde kullanılmaz.

Ferritik TDD

Ferritik-Perlitik TDD

Artan Soğuma Hızı

Perlitik TDD

Temper grafiti

Perlit

• 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 Dökme Demir (KDD)

Ferritik-Perlitik KDD

Artan Soğuma Hızı

Ferritik KDD

Perlitik KDD

Küresel grafit

Perlit

(a) White cast iron prior to heat treatment.

(b) Ferritic malleable iron with graphite nodules and small MnS inclusions.

(c) Pearlitic malleable iron drawn to produce a tempered martensite matrix.

(d) Annealed ferritic ductile (nodular) iron.

(e) As-cast ferritic-pearlitic ductile iron.

(f) Normalized pearlitic ductile iron.

Uygulama

FAZ KİNETİĞİ VE ISIL İŞLEMLER

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.

Böylece kararlı yapılar elde edilir.

Bunlara kararsız yapılar adı verilir.

Sıca

klık

yandaki

sıcaklıklarda faz dönüşüm

süresi çok fazla iken, belirli

bir sıcaklık aralığında bu

dönüşüm daha kısa zamanda

oluşmaktadır.Bu nedenle

eğrinin ortasında bir burun

oluşmaktadır.Bu eğrinin

şekli neden böyledir?

Bu eğrinin şeklinin neden böyle olduğudaha sonra açıklanacak

• 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

Zaman-Sıcaklık Dönüşüm diagramları

Sınır: Dönüşümün

tamamlanması

Faz dönüşümü hızı

Sıvı

Katı

Kristalçekirdeği

Kristalbüyümesi

Katılaşmada çekirdeklenme ve büyüme aşamaları

1-Sıvı içinde önce katı çekirdekleri oluşur.2-Daha sonra bu çekirdekler büyür ve tüm sıvının yerini alır(Katılaşma tamamlanır)

• Yüksek sıcaklıklarda ve düşük

sıcaklıklarda dönüşüm süreleri düşük.

• Hızlı dönüşümün gerçekleştiği bir

sıcaklık aralığı mevcut (Burun bölgesi)

• Belli sıcaklığın altında dönüşüm

gerçekleşmez.

Sıvı

Katı

Çekirdeklenme Büyüme

• Katı oluşumu 2 aşamada olur.

– Çekirdeklenme (nucleation)

– Büyüme (Growth)

• Çekirdeklenmede: atomlar bir araya

gelerek çekirdekleri oluştururlar. Daha

sonra belli bir boyutun (kritik çap)

üzerinde olan çekirdekler büyürler.

Diğerleri çözünür yok olur.

Çekirdeklenme/Büyüme

Çekirdeklenme(Katılaşma ) olurken sistemin hacım enerjisi(ΔGh) azalır.Katılaşma(düzen) enerji azalmasına neden olur.(Bu çekirdeğin büyümesini teşvik eder).Buna karşılık yeni sıvı-katı ara yüzeyi yaratıldığından sisteme yeni bir yüzey enerjisi(γ) katılır.Bu enerji artışı ise ise çekirdeğin büyümesini engeller.

Hacım enerjisi azalması (4/3).π. r3.ΔGh

Yüzey enerjisi artması 4π.r2.γ

Net enerji değişimi :

ΔGT = 4π.r2.γ + (4/3).π. r3.ΔGh

Net

en

erj

i de

ğişi

mi

Kritik rc yarıçapına ulaşmış çekirdekler büyür,diğerleri dağılır yok olurlar.Yarı çapı rc olan çekirdeklere kararlı çekirdek adı verilir.

rc = -2γ/ΔGh

Çekirdeklenme hızı

Çekirdeklenme hızı

Sıcaklık

Yayınmanın katkısı(Atomların bir araya gelmesi)

Sıvı fazın dengesizliğinin katkısı

net çekirdeklenme hızı (iki eğrinin çarpımı)

Sıcaklık, faz diyagramındaki likidüs sıcaklığının altına düştüğünde,atomlar katı faza ait kristali oluşturmak isterler. Bu “istek” sıcaklık düştükçe artar ve bu nedenle sıvı fazda birim zamanda oluşan çekirdek sayısı artar.Öte yandan düşük sıcaklıklarda çekirdeklerin oluşması için gerekli atom hareketliliği(yayınma) hızı düşüktür.Yani çekirdek oluşması için gerekli yayınma katkısı yüksek sıcaklıklarda fazla, düşük sıcaklıklarda azdır.

(Kararlı çekirdekler için)

r ≥ rc olan çekirdekler için

Erime sıcaklığı

Birim zamanda oluşançekirdek sayısı

(Çekirdek sayısında artma eğilimi)

Büyüme ve Dönüşüm hızı• Büyüme: Tamamen yayınmanın etkisinde çekirdeklerin büyümesi şeklinde olur.

• Dönüşüm hızı; çekirdeklenme ve büyüme hızlarının çarpımıdır.

• Oluşan rc yarıçaplı çekirdeklerin büyümesi için de atomların yayınması gerekir ve bu çekirdeklerin büyüme hızı yüksek sıcaklıklarda daha yüksek tir(G’ eğrisi).

• Toplam faz dönüşüm hızı çekirdeklenme hızı ve çekirdeklerin büyüme hızı eğrilerinin çarpımına eşittir. Dönüşümün tamamlanması için gereken süre, dönüşüm hızıyla ters orantılıdır. Dolayısıyla sıcaklık-zaman eğrisi sıcaklık- hız eğrisine benzer karakterde fakat tam ters şekilde olacaktır.

GxNH

eCG RTQ

Hız

G; Büyüme hızı

N; Çekirdeklenmehızı

H; Toplam dönüşüm

hızı

H

Zaman, t(Logaritmik skala)

Sıcaklık

Bir önceki eğrinin apsisi olarak hız yerine zaman(dönüşüm zamanı)

alınırsa aşağıdaki eğri ya da ilk verilen eğri elde edilir.

Dönüşüm başlaması ve tamamlanması, belli bir zaman aralığında gerçekleşecektir.

• Bu nedenle dönüşüm; dönüşüm başlangıcını ve sona ermesini ifade eden iki çizgini

arasında gerçekleşir

Tamamlanmış dönüşüm yüzdesi

İlk gösterilen eğri

Zaman Sıcaklık Dönüşüm (ZSD) diyagramıTime Temperature Transformation (TTT) Curve

Bu diyagrama izotermal dönüşüm (Sabit sıcaklıkta dönüşüm)diyagramı adı da verilir.

T1 t1

Dönüşüm başlar

Dönüşüm tamamlanır

Ötektoid çelikte ZSD(TTT),İzotermal dönüşüm diyagramı

Kaba perlit

İnce perlit

Beynit

Kaba perlit: Lamel(levhalı) yapı; levhalar arası mesafe(Serbast ferrit yolu) büyükİnce perlit : Lamelli (levhalı) yapı;levhalar arası mesafe(Serbest ferrit yolu) küçükBeynit :Yapı levhalı değil ferrit ve sementitin ince bir karışımı

Sert

lik a

rtar

t (logaritmik skala)

T

Tm

Kaba perlit

İnce Perlit

Üst Beynit

Alt BeynitDen

gesi

z o

sten

it

Ostenit

Reaksiyon Başlamamış Sürüyor Tamamlanmış

Sertlik

Soğuma hızı=

t

ΔT

t (logaritmik skala)

T

Soğuma hızı

Soğuma hızı

Perlitin oluşumu

Beynit : Ferrit ve sementitin ince bir karışımı

Perlit: Ferrit ve sementitinlevhalı yapısı

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 fazlaroluştururlar.

* Martenzit

1. Yayınmalı dönüşümler:

Yayınmalı dönüşüm 1a: Perlit

(Ferrit)

Fe3C

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.

Yayınmalı dönüşüm 1b: 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 2a: 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 2b: 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

Fe3CKoyu tanecikler

t (logaritmik skala)

T

Kaba perlit

İnce Perlit

Üst Beynit

Alt BeynitDen

gesi

z o

sten

itOstenit

Martenzit

Ms

Mf

Ötektoit Çelik

+ +Fe3C

+Fe3C

Ötektoit altı çelikT

t (logaritmik skala)

+ +Fe3C

+Fe3C

Kaba perlit

İnce Perlit

Üst Beynit

Alt BeynitDen

gesi

z o

sten

itOstenit

Martenzit

Ötektoit üstü çelikT

t (logaritmik skala)

+ +Fe3C

+Fe3C

Kaba perlit

İnce Perlit

Üst Beynit

Alt BeynitDen

gesi

z o

sten

itOstenit

Martenzit

Ms

Mf

2. Yayınmasız dönüşüm:

Kritik soğuma hızı•Yayınmalı veya yayınması

dönüşüm olacağınıbelirleyen parametresoğuma 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

Yayınmasız dönüşüm: MartenzitKararlı 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 üzerindeolması durumunda ostenit faz martenzit faza dönüşür.

İğnemsi yapı(Optik mikroskopta

Martenzitbaşlangıçsıcaklığı

Martenzitbitiş

sıcaklığı

• 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

Yayınmasız dönüşümler-Martenzitik yapılarHMK Ostenit ( ) YMK ferrit(α) allotropik dönüşümüyavaş soğumada karbon atomunun kafesten yayınması sonucukolaylıkla oluşur .Ancak hızlı soğumada C kafesten yayınamadan kafes soğur ve C yayınamadan kafeste hapsolur ve HMK α kafesini zorlar ve

HM Tetrogonal hale getirir.Bu nedenle Kafeste iç gerilmeler de doğar.

Bu olay aniden olur yani

yayınmasızdır.YMK Ostenit kafesi

Fe

C

HMT kafes

Martenzitin kafesiHM Tetrogonal

c/a = Tetrogonalite

DİKKAT: Çelikte Karbon içeriği arttıça c/a artar, buna bağlı olarak sertlik artar

Martenzitin iğneli iç yapısı (İçinde çözebileceği miktardan daha fazla karbon bulunduran ,bu nedenle kararsız ve iç gerilmeli olan ferrit yapısı) - α’ adı da verilir. Kararsız yapı

TTT Diagrams

Isothermal annealing for fully pearlitic structure.

Ferrite + Perlite for hypoeutectoid steels or

Perlite + Cementite for hypereutectoid steels

İzotermal eğri

boyunca dönüşüm

Sürekli soğutma eğrisi

boyunca dönüşüm

ZSD diyagramları 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)

İzotermal dönüşüm için ZSD eğrisi, özellikle yüksek sıcaklıklarda bir miktar sola doğru kayar. Bunun nedeni sürekli soğumada ısıl aktivasyon azalan sıcaklıkla sürekli azalacak olmasıdır.

İzotermal dönüşüm için Sürekli soğuma için eğri

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.

•Amaç tamamen martenzitik bir yapı (%100) (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 hızlarınınüzerindeki değerlerde hızlı soğutma yapılırsa yapı tamamen martenzite dönüşür (quenching).

Su verme (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.

+Fe3C

+

+Fe3C

A1

A3

Acm

“Critical Cooling rate”.

Çeliğe ait ısıl işlemler

1. Sürekli soğuma ile uygulanan ısıl işlemler

– Tavlama (Yumuşak Hale Getirme)

– Normalizasyon

– Temperleme

– Martemperleme

2. İzotermal dönüşüm ile uygulanan ısıl işlemler

– Ostemperleme

– İzotermal tavlama

Tavlama(Annealing)

Yapıyı en yumuşak hale getirme

• Çelikte, en yumuşak durumu elde etmek

amacıyla uygulanan ısıl işlemdir.

• Bu işlemde amaç, tamamen kaba perlite

dönüştürmektir.

• Kaba taneli yapı ostenit bölgesinden fırın

içerisinde kontrollü olarak soğutma ile elde

edilebilir.

Normalizasyon (Normalization)

• İç yapıda ince taneli perlit oluşturarak dayanım ve tokluk artışını birlikte sağlamak amacıyla (çeliklere) uygulanır.

• İnce taneli yapı, ostenit bölgesinden havada soğutma ile elde edilebilir.

Yumuşatma

Tavı

Normalizasyon

Su Verme

Kaba perlit

İnce perlit

Perlit +

MartenzitMartenzit

Ms

Mf

Kritik

soğuma hızı

ISIL İŞLEMLER

Alaşımsız çeliklere (bazı metal ve metal alaşımlarına da) tatbik edilebilen ısıl işlemler:

Katı haldeki metal ve alaşımlara belirli özellikler (istenilen) kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda,

yerine göre birbiri peşine uygulanan kontrollü ısıtma ve soğutma işlemleridir.

Sertleşebilirlik (Sertleşme kabiliyeti)

(hardenability)

• Çeliklerde soğuma hızı (su verme-quenching) arttıkça,

sertlik artar.

• Parçalar kalınlık arttıkça, iç kısımlar martenzit oluşumu

için gereken kritik soğuma hızlarına ulaşılamayabilir.

• Sadece kritik soğuma hızından daha yüksek hızlarda

soğuyan bölgelerde martenzit oluşur.

• Bu nedenle iç ve dış kısımlarda önemli sertlik farkları

olabilir.

• “Sertleşme kabiliyeti”, malzemenin sertleştirme işlemi

esnasında ne kadar derine sertleşebildiğinin gösteren bir

kavramdır.

• C oranı düştükçe burun sola kayar ve belli bir değerde

martenzit oluşumu için gereken hıza pratik olarak

ulaşmak mümkün olmaz.

• Pratikte %0.25 tan az olan çeliklere su verilmez.

• Çünkü, orta kısımları hale yumuşak kalma problemi

yaşanır.

• Büyük parçaların orta kısımlarının dahi sertleşebilmesi

için çeliğin kritik soğuma hızının düşürülmesi diğer bir

değişle eğrinin sağa doğru kaydırılması gerekir.

• Bu, çeliğin Cr, Mo, V vs, gibi alaşım elementleri ile

alaşımlandırılması sonucu sağlanabilir.

• Sertleşme kabiliyeti Jominy deneyi ile ölçülür.

• Ostenit sıcaklığına kadar ısıtılan numune bir ucundan

soğuk su ile soğutulur.

• Ucundan itibaren soğuma hızı mesafeye bağlı olarak

azalır.

• Numune, uç kısmından itibaren sertlik değerleri ölçülür.

Jominy deneyi

Jominy numunesi

Su

So

ğu

ma

hız

ı

0

Soğuma hızı-mesafe değişimi

Jominy mesafesi

(Su verilen uçtan mesafe)

Jominy mesafesi

(Su verilen uçtan mesafe)

Ro

ckw

ell

se

rtliğ

i

Sertleşebilirlik

• Mesafeye bağlı olarak sertlik değerinde azalma görülür.

• Mesafenin artması ile yüksek sertlik değerleri gösteren malzemelerin sertleşme kabiliyetleri daha iyidir.

• Soğuma hızı çok arttırıldığında ise çatlama riski doğar.

• Bu nedenle Cr, Mo, V, gibi bazı alaşım elementleri katılarak sertleşebilme kabiliyetleri arttırılır.

• En iyi sertleşebilirliği 4340 göstermektedir.

İdeal durum

Jominy mesafesi (1/16 inch)

Ro

ckw

ell

se

rtliğ

i

Su vermede çatlak oluşumu

• Yapıda %100 martenzit oluşturmak ostenit bölgesinden

kritik soğuma hızı değerinden daha hızlı olarak

soğutulması.

• Yüzey ve iç bölgelerdeki yüksek sıcaklık farkı oluşur.

• Daha soğuk olan yüzey kendini çeker fakat halen sıcak

olan iç bölgeler daha hala yüksek hacme sahiptir.

• Bu nedenle yüzeyde çekme gerilmeleri oluşur.

• Çarpılma veya çatlama/kırılmalar meydana gelebilir.

• Eğer..............................ise çatlamalar ve kırılmalar olur.

Su verme çatlakları (Quench cracks)

Martenzit

γ

Ma

rten

zit

Çatlaklar

Martenzit

Genleşme

Çek

me

Ger

ilm

esi

Çek

me

Ger

ilm

esi

t (logaritmik skala)

T yüzeymerkez

Temperleme sıcaklığı(Beynit oluşum sıc. girilmeden)

• Martenzit oluşumu sırasında

çatlama ve kırılma risklerini

azaltmak amacıyla ostenit

bölgesinden martenzit

başlangıç sıcaklığının hemen

üzerinde ani olarak soğutulur.

• Bu sıcaklıkta iç ve yüzey

sıcaklıkları eşitlenecek ve

beynit oluşum sıcaklığına

girmeyecek şekilde bekletilir

ve sonra tekrar su verilir.

Martemperleme (Martempering)

Martenzit: Genel kültür

(a) Lath martensite in low-carbon steel ( 80). (b) Plate martensite in high-carbon steel ( 400).

Tempered martensite in steel ( 500).

• Temperleme sırasında, ısıl aktivasyon ile yarı kararlı martenzit

içerisinde sıkışmış bulunan C atomları kafesi terketmeye başlar

ve yapı ince dağılımlı ferrit-sementitten oluşan daha kararlı bir

yapıya dönüşür.

• Böylece, kafes çarpılması ve dislokasyon yoğunluğu azalır ve

yapı yumuşar.

• Yapıda tavlama sıcaklığına ve süresine bağlı olarak sertlikte

azalma yani yumuşama olur.

• Bu değişim parametrelerin kontrolü ile kontrol edilebilir.

Dolayısıyla çeliğin sertliği istenilen değerlere ayarlanabilir.

• Temperleme ile su vererek elde edilen gevrek ve yüksek

dayanımlı yapı, daha düşük dayanımlı ve yüksek toklukta

malzemeye dönüştürülebilir.

Temperleme

Bazı alaşım elementleri ikincil temper sertleşmesine

sebep olabilirler. Sebebi belirli sıcaklıkta karbürlerin

çökelmesidir.

Sıcaklık (oC)

Ser

tlik

Havada

Yağda

Suda

t (logaritmik skala)

T

yüzey

merkez

Temperleme sıcaklığı

• Kırılgan Martenzit iç

yapının, daha tok ve hala

yüksek dayanımlı iç yapıya

dönüştürülmesi ısıl işlemidir.

• Ostenit sıcaklıktan su verilen

iç yapıda martenzitler oluşur.

• Daha sonra bu malzeme

temper sıcaklığına ısıtılarak

martenzit temper yapıya yani

ince taneli ferritik-perlitik

bir yapı dönüştürülür.

Menevişleme (Temperleme)

MARTEMPERLEME ile MENEVİŞLEME arasında Isıl İşlem birbirine

benzemekle beraber iç yapı ve buna bağlı olarak Mekanik Özellikler

farklıdır.

MARTEMPERLEME: % 100 Martenzit Yapılır ve Beynitik sıcaklık

derecesine çıkmadan ısıtılır. İç yapı da % 100 Martenzit kalır ama

Martenzit iğneleri formunu yumuşatır Sertlik biraz düşer.

MENEVİŞLEME (ISLAH ETME): Beynitik sıcaklığa çıkılı biraz

beklenir. Martenzit yapının bir kısmı Beynitik yapıya dönüşür. Yapıda

Martenziy ve Beynit bulunur. Yapı sertl,ikten kaybeder ancak tokluk

kazanır.

t (logaritmik skala)

Tyüzey

merkez

Ostemperleme (Austempering) Yapıyı % 100 Beynitik hale getirme

• Yapının %100 alt beynite

dönüştürülmesi için yapılan

ısıl işlemdir.

• Ostenit sıcaklığına ısıtılan

malzeme martenzit oluşum

sıcaklığının üzerinde bir

sıcaklığa su verilir.

• Daha sonra yeterince uzun

süre bekletileren dengesiz

ostenit %100 beynite

dönüştürülür.

Not: Karbonlu çeliklerde beynit, süreklisoğutma ile elde edilemez. Beynit eldeetmek için izotermal soğutma gereklidir.

(a) Üst beynit, (b) Alt beynit

(a) perlit, (b) beynit, (c) temperlenmiş martenzit

İç yapılar: Genel kültür

İzotermal tavlama (Isothermal annealing)

t (logaritmik skala)

Ostemperleme

İzotermal

tavlama

T• Çeliğin tamamen kaba perlitik

bir yapıya dönüştürülmesi için yapılan izotermal işlemdir.

• Önce ostenit bölgesinden dönüşüm sıcaklığına ani soğutma yapılır ve bu sıcaklıkta eğriyi kesecek şekilde beklenir.

• Dönüşüm sonrası oda sıcaklığına soğutulur.

Osforming

• İlk öncw gwniş dengesiz ostenit

alanına kadar ani olarak soğutulur,

• Daha sonra bu bölgede perlit

oluşumuna izin vermeyecek

sürede plastik deformasyona

maruz bırakılır.

En sonunda

• Oda sıcaklığına ani olarak

soğutulursa martenzit oluşur.

• Yavaş soğutulursa beynit

oluşur.

The bay area obtained by alloying

Bir tür termomekanik ısıl işlemdir. Malzeme A1 sıcaklığının

altında ostenit bölgesinde plastik deformasyon ile şekillendirilir.

Daha sonra beynit veya martenzit oluşacak şekilde soğutulur.

Soğuk şekil verme

• Sıcaklığın Tb<0.2 olduğu sıcaklıklarda plastik şekil

değişimi işlemidir.(haddeleme, ekstrüzyon, vs.)

• Soğuk ş.ds dislokasyon yoğunluğu önemli miktarda

artar. (metal en yumuşak halinde iken yapısında 1010

m/m3, soğuk şekil değiştirmiş haldeyken ise yapısında

1016m/m3)

• Taneler soğuk ş.d. yönünde uzama gösterirler.

%100 x A

AAŞDS%

o

fo

• Soğuk ş.d. Sırasında pekleşme ile dayanım ve

sertlik artar süneklik ve elektrik iletkenliği azalır,

iç gerilmeler artar.

• Belirli bir oranın üzerine çıkılması ile mikro çatlak

oluşumu ve hasar meydana gelebilir.

Yumuşatma tavı (Process Annealing)

• Soğuk şekil değiştirme (Tb < 0.2) ile dayanımı ve sertliği artmış, sünekliği ve elektrik iletkenliği azalmış metalin soğuk şekil değişiminden önceki yapısını tekrar kazandırmak için uygulanan ısıl işleme “yumuşatma tavlaması” adı verilir.

Yumuşatma Tavında

• Yumuşatma Tavı sırasında tav sıcaklıklarına bağlı olarak farklı aşamalar görülebilir:

– Toparlanma

– Yeniden kristalleşme

– Tane irileşmesi

Tane büyüklüğü

Yumuşatma tavı (ProcessAnnealing)

0.2 0.40.6

Tb

Benzeş Sıcaklık Oranı

I. Aşama (0.2 < Tb < 0.4) Toparlanma

• İç yapıda önemli ölçüde değişiklikler olmaz. (0.2 < Tb < 0.4)

• Tane içlerinde noktasal kusurların azalması ve dislokasyonların

daha düşük iç enerji oluşturacak şekilde yeniden dizilmesi

(poliganizasyon) için termal aktivasyon için yeterli sıcaklık

vardır.

• Dislokasyonların dizilmesi ile alt taneler oluşur.

• Bu alt taneler YK sırasında oluşan gerçek taneler için

çekirdekler görevi görür.

• Mekanik özelliklerden önemli bir değişme olmaz. Fakat elektrik

iletkenliği önemli ölçüde artar.

Dislokasyonların düzenlenmesi

ile oluşan “Alt taneler”

II. Aşama (0.4 < Tb < 0.6) Yeniden kristalleşme

• Sıcaklığın atomsal hareketler için gereken aktivasyonu

sağlayacak şekilde olması ile (0.4 < Tb < 0.6) gerçekleşir.

• Artan sıcaklık ile atomlar daha düşük enerjili bölgelere hareket

etme imkanı bulur.

• Soğuk ŞD ile oluşan iç yapıda yeni eş eksenli ve iç gerilmesiz

küçük tanelerin çekirdeklenip büyümesi ile bütün yapı küçük

yeni taneler ile kaplanır.

Yeniden kristalleşme sıcaklığı: Malzemenin en az

yarısının 1 saat içinde Y.K.si için gereken sıcaklıktır.

–Soğuk Ş.D. miktarı (%CW) arttıkça yeniden kristalleşme

ile oluşan tane boyutu küçülür.

–Soğuk Ş.D. miktarı (%CW) arttıkça yeniden kristalleşme

sıcaklığı azalır.

– Bunun sebebi; YK için gereken enerjinin bir bölümünün

depolanan mekanik enerji tarafından sağlanmasıdır.

Dolayısıyla ısıl enerji katkısı böylece azalır, YK daha

düşük sıcaklıklarda gerçekleşebilir.

– YK nın gerçekleşebilmesi için malzeme kesitinde

mutlaka soğuk şekil değiştirmenin bulunması gerekir

(%5-10).

III. Aşama (Tb < 0.6) Tane büyümesi

• Yeniden kristalleşme ile oluşan ve soğuk Ş.D. ye nazaran daha kararlı (düşük enerjili) iç yapının, yüksek sıcaklıkta tutulmaya devam etmesi tanelerde zamanla büyümesine denir.

• Tane büyümesine sebep olan itici güç: yüksek enerji bölgeleri olan tane sınırlarının azaltılıp iç enerjini düşürülmesi eğilimidir. Malzeme sonuçta sadece bir büyük tane şeklinde olup min enerjiye sahip olmak eğilimi gösterir.

Prinçte; (a) soğuk ş.d. Yapı, (b) yeni tanelerin görülmesi, (c) yeni tanelerin

oluşumu, (d) Y.K tamamlanması, (e) Tane büyümesi

Örnek: Genel kültür

Çökelme sertleşmesi

• İç yapıda, dislokasyon hareketlerini engelleyerek

dayanımın artmasına sebep olan çok küçük ve sert

ikinci fazların çökeltilmesi işlemidir.

1. Çözündürme işlemi (solution treatment): Malzeme tek faz

bölgesine ısıtılarak çökelecek olan sert 2. faz, tek faz içerisinde

tamamen çözülür.

2. Ani soğutma (Quenching): Oda sıcaklığına ani soğutma ile 2.

fazın çökelmesi engellenir ve aşırı doymuş katı çözelti elde

edilir.

3. Yaşlandırma işleminde; aşırı doymuş katı çözelti, çözündürme

sıcaklığından daha düşük olan yaşlandırma sıcaklığına tekrar

ısıtılarak çok küçük bağdaşık (koherent) 2. faz tanecikleri

çökeltilir. (Bu çökeltiler dislokasyonlara engel teşkil ederek

malzemenin dayanımını arttırır).

Aşırı yaşlanma: çökelmelerin çok büyüyerek bağdaşıklığın

(koherentliğin ) kaybolması (bu durum istenmez).

Çökeltme sertleşmesinde adımlar

Tek faz; bölegesinde

tamamen çözme işlemi

tyaşlandırma

Yapı içerisinde küçük

çökeltiler oluşturulur

+

Bileşim

Zaman

T

Sıc

aklık

%B Zaman

,

max

0.2

(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

Zaman

Tipik bir yapay yaşlandırma ısıl işleminin şematik gösterimi.

• Yaşlandırma işleminde; yaşlandırma sıcaklığı oda

sıcaklığında gerçekleşiyorsa, buna doğal yaşlandırma

(natural aging), seçilen bir sıcaklıkta fırın içerisinde

gerçekleşiyorsa yapay yaşlandırma (artificial aging)

adı verilir.

• Çökeltmenin ilk aşamasında, çok küçük koherent–GP

bölgeler (Guinier preston zones) oluşur,

• GP bölgeleri genelde dislokasyon altındaki boşluklarda

çekirdeklenir (sistemin enerjisini düşürmek için) ve

dislokasyon hareketlerini engeller.

• Bu bölgeler, daha büyük bağdaşık (koherent)

çökeltilere dönüşür. Bağdaşık çökeltiler kafesi aşırı

gererek dayanım artışı oluştururlar.

• Daha sonra sıcaklığın veya zamanın gerekenden yüksek

tutulması halinde tane büyümesi gerçekleşir. Dayanım

düşmeye başlar.

İç yapı

+

%100

(tek fazı)

Denge mikroyapısı

İçerisinde taneleri

Yavaş soğutma

Zaman

T

Bileşim

Yavaş soğutma

tyaşlandırma

tyaşlandırma(saat)

Sıc

aklı

kS

ertl

ik

GP Bölgesi

oluşumu

Bağdaşık tane

oluşumu

Aşırı

yaşlanma

Bağdaşıklığın

kaybolması

Ser

tlik

Zaman

Bağdaşık çökelti

Yaşlandırma ısıl işleminde sürenin iç yapıya ve dolayısıyla

malzeme özelliklerine etkisinin şematik gösterimi.

Aşırı yaşlanma

Zaman

Ser

tlik

T4

T3

T2T1

T1 < T2 < T3 < T4

• Yaşlandırma ısıl işleminde sıcaklığın malzeme

özelliklerine etkisinin şematik gösterimi.

Aşırı yaşlanma

• Aşırı büyüme: Çökeltilerin çok büyümesi ile oluşan gerilmeler artık taşınamaz ve bağdaşıklık sona erer.

• Çökeltinin sertleştirme etkisi azaltır.

• Yeterince uzun sürebeklendiğinde ilk yapıya geri dönülür.

Diğer Isıl İşlemlerden

Bazıları

Homojenleştirme• Döküm sonrası tane içerisinde nispeten hızlı soğumanın

sebep olduğu kimyasal bileşim farklılıkları olabilir.

• Bu farklılıkların ortaya çıkardığı bölgelere segregasyonlar denir.

• Bu durum malzemelerin mekanik özelliklerini olumsuz olarak etkileyebilir.

• Bu durumu ortadan kaldırmak için malzemeyi erime sıcaklığının altında uzun süre tavlamak ve böylece yayınma mekanizması ile kimyasal bileşim homojen hale getirme işlemi- homojenleştirme uygulanır.

• Fazlarla segregasyonlar ayrı şeylerdir. Fazlar etkilenmez sadece faz içlerindeki segregasyonlar ortadan kalkar.

Gerilme giderme• Kaynak, döküm, kısmi plastik şekil verme gibi bazı

üretim yöntemleri sonrası yapıda artık gerilmeleroluşur.

• Bunlar mekanik özellikleri olumsuz etkileyebilir.

• Bunu azaltmak için Al da 400oC, ve çelikte 500oC civarında ısıtılarak (sıcaklık arttıkça akma dayanımı düşer) yapı içindeki elastik atrık gerilmelerin oluşturduğu elastik şekil değişimi plastik şekil değişimine dönüştürülür.

• Böylece artık gerilme seviyesi zararsız düzeylere indirilebilir.

• Aşağıdaki hayali faz diyagramında yer alan beş farklı

alaşımdan hangisine veya hangilerine çökelme sertleşmesi

uygulayabileceğinizi nedeni ile birlikte açıklayınız.

3 ve 5 Oda sıcaklığında 2 fazlı böylece tek faza ısıtıp ani soğutulabilir ve

Çökelme Sertleştirme Isıl İşlemi tatbik edilebilir.

Ötektoid çelikte ısıl işlem safhaları: PROBLEM1.Çelik γ sahasından aniden 500o C ye soğutuluyor.2.Bu sıcaklıkta 5 saniye tutuluyor(x noktası).3.Bundan sonra aniden 250oC ye soğutuluyor(Y noktası)i –Çelik 250oC sıcaklıkta 1 gün tutulursa(z noktası) ve oda sıcaklığına soğutulursa yapı ne olur?ii- Eğer çelik x noktasından oda sıcaklığına aniden soğutulursa yapı ne olur ?

500oC

x

y z

γ

(kararsız)

γ+Ρ

P

B

Yapılar:-Y de γ+ince Ρ-Z de B+ince P-C de M+inceP

©20

03 B

roo

ks/C

ole

, a

div

isio

n o

f Th

om

son

Lea

rnin

g, I

nc.

Th

om

son

Lea

rnin

g™

is a

tra

dem

ark

use

d h

erei

n u

nd

er li

cen

se.

Figure 12.9 Producing complicated structures by interrupting the isothermal heat treatment of a 1050 steel.