1

Dokuz Eyll niversitesi

Mhendislik Fakltesi

Metalurji ve Malzeme Mhendislii Blm

Isl lemler Dersi

Deney Raporu

Grup No:

Deney Tarihi:

Deney Kodu:

Deneyin Ad: Jominy Sertleebilirlik Testi

DENEYN AMACI:

eliin, sertleebilirlik zelliini ve ierdii alam elemanlarnn sertleme derinliini

(sertleebilirlii) nasl etkilediini belirlemektir.

TEORK BLGLER:

A. FAZ VE FAZ DYAGRAMLARI

1. GR

Faz, bir sistemin homojen fiziksel ve kimyasal zellikler gsteren paras olarak tanmlanabilir. Her

saf malzeme bir faz olarak dnlebildii gibi her kat, sv ve gaz zelti de faz olarak

deerlendirilebilir. Belirli bir sistemin faz yapsnn kontrol edilmesine ait bilginin birou, ksaca faz

diyagramlar veya denge diyagramlar olarak da isimlendirilen grafikler yardmyla elde edilir. Faz

diyagramlarn etkileyen ve kontrol edilebilen d parametre scaklk, basn ve kimyasal bileim olup,

faz diyagramlar bunlarn eitli kombinasyonlarnn birinin dierine gre izilmesiyle belirlenir. kili faz

diyagramlar alamlarn bulunduklar scaklkta ve sahip olduklar kimyasal bileimde iyaplarnda

hangi fazlar denge halinde bulundurduunu, bu fazlarn hangi oranlarda mikro yapya daldn ve

fazlarn kimyasal bileimleri hakkndaki bilgileri veren haritalardr. [1]

2. DEMR KARBON FAZ DYAGRAMI

Tm ikili alam sistemleri iinde en nemli yeri demir-karbon alam sistemi tutmaktadr. Teknolojik

adan nemli yere sahip olan tm toplumlar, esas olarak demir-karbon alam olan dkme demir ve

elikleri ana yapsal malzeme olarak kullanlmlardr. [1]

Demir-karbon faz diyagramnn bir blm ekil 1de verilmitir. Saf demir stlmas srasnda

ergimeden nce iki defa kristal yap deiikliine urar. Oda scaklklarnda demir, -demiri veya ferrit

adn almakta olup hacim merkezli kbik (HMK) kristal yapya sahiptir. Ferrit 912Cnin zerine

kldnda yzey merkezli kbik (YMK) yapya sahip -demirine veya ostenit fazna dnr. [1]

2

Kimyasal bileimin belirtildii yatay eksen, sadece arlka % 6,67 C miktarna kadar uzanmaktadr.

Bu karbon miktarnda bir metaller aras bileik olan demir karbr veya daha yaygn olarak kullanlan

ismiyle sementit (Fe3C) oluur ve demir-sementit faz diyagramnn sa tarafndaki dey eksenle temsil

edilir. [1]

Isnma srasnda iki ayr kat faz ayn anda sv faza dnrse, bu durum malzeme biliminde tektik

reaksiyon adn alr (tektik kolayca ergiyen anlamndadr). Demir-sementit sisteminde tektik reaksiyon

yledir: [1]

+ Fe3C Sv

Isnma srasnda iki kat faz, farkl tek bir kat faza dnrse de, bu dnme tektoid reaksiyon ad

verilir. Demir-sementit sisteminde tektoid reaksiyon yledir: [1]

(a. % 0,022 C) + Fe3C (a. % 6,67 C) (a. % 0,76 C)

ekil 1: Demir-karbon faz diyagram. [1]

3

Demir-karbon faz diyagram zerinde baz scaklk izgileri tanmlamalar mevcuttur. ekil 2de

gsterilen bu izgilerden A1 scakl, tektoid reaksiyon scakln belirtmektedir. A3 scakl, tektoid

alt eliklerde tam ostenit alanna gei scakln belirtmekte olup, bu scaklk karbon oranna gre

deimektedir. Acm scakl ise, tektoid st eliklerde tam ostenit alanna gei scakln belirtmekte

olup, yine ayn ekilde, karbon oranna gre bu scaklk da deimektedir.

ekil 2: A1, A3 ve Acm scaklk izgilerini gsteren demir-karbon faz diyagram.

B. ISIL LEMLER

1. GR

Metal ve alamlardan yaplm olan mamullerin iyap ve zelliklerini ngrld ekilde

deitirmek iin, scaklk etkisiyle uygulanan srece sl ilem denir. Isl ilem, teknikte, metal ve

alamlarn zelliklerini deitirmek iin uygulanan en yaygn yntemdir. Isl ilem teorisi metal biliminin

bir parasdr. Metal biliminin temel grevi, metal ve alamlarn iyaps ile mekanik zellikleri

arasndaki ba kurmaktr. Istma ve soutma periyotlarnda metalik malzemenin iyaps deiir ve bu

deiim fiziki, kimyasal ve mekanik zelliklerin deiimine yol aar. Bunun sonucunda, metalden

retilmi olan mamullerin alma esnasnda davran etkilenir. [2]

4

2. ELKLERDE ISIL LEMLER SONUCU OLUAN FAZLAR

Faz dnmlerinin ou ani olarak gereklemediinden, reaksiyon geliiminin zamana bal, yani

dnm hzna bal olarak gelien yapsal zelliklerini dikkate almak gerekir. Malzemelerin, zellikle

metal ve alamlarn ilenebilmesi iin mikro yapy deitirmeye ynelik olarak uygulanan eitli faz

dnmleri pratikte nemli bir yer tutmaktadr. Faz dnmnn gelimesi, ekirdeklenme ve byme

olarak adlandrlan iki farkl safhada meydana gelir. ekirdeklenme safhasnda yaklak olarak birka yz

atomdan oluan ve byyebilme yetenei bulunan yeni faza ait ekirdekler veya paracklar meydana

gelir. Byyebilme yetenei, kritik yarap (r*) ile aklanr. Kritik yarap geebilen ekirdekler

byyebilirken, geemeyenler ise zamanla yok olurlar. Byme safhasnda, bu ekirdeklenen yeni faz

paracklar byyerek nceki fazn bir ksm veya tamamnn zamanla yok olmasna neden olurlar. [1]

eliklerde ostenitin soutulmasyla, souma hzna bal olarak farkl faz ortaya kar. Bu fazlar;

perlit, martenzit ve beynittir. [3]

a. Perlit Oluumu

Perlit, grece yava souma hzlar ile yaklak 700C 400C aralnda olmak zere, yksek

scaklklarda, tektoid bir reaksiyon ile ostenitten oluur. % 0,8 C ieren homojen -kark kristal

(ostenit), % 0,02 C ieren -kark kristaline (ferrit) ve % 6,67 C ieren demir karbre (Fe3C-sementit),

bir heterojen karm olarak paralanr. Bu paralanma srasnda karbonun yaynmas byk bir etken

olduu iin, perlit oluumu hem scakla hem de zamana baldr. Perlit oluumu prensip olarak

ekirdeklenme ve kristal bymesi ile gerekleir. [3]

Perlitteki sementit ve ferrit kristalleri lamel eklinde geliirler ve lameller aras uzaklk, karbonun

yaynma katsaysna baldr; den scaklk ile karbonun yaynma katsays azalacandan, lameller aras

uzaklk da azalr. rnein; yaklak 700Cde kaba lamelli perlit, 600Cde ince lamelli perlit, 500Cde

ok ince lamelli perlit oluur. [3]

Sabit scakl salayan koullar izotermal olarak tanmlandndan, ekil 3te yer alan diyagramlara

zotermal Dnm Diyagram veya Zaman-Scaklk-Dnm (Time-Temperature-Transformation,

TTT) diyagram ad verilmitir. [1]

5

ekil 3: tektoid demir-karbon alamna ait TTT diyagram (ABCD izgisiyle ifade edilen bir

izotermal sl ilem uygulamas). [1]

elik, perlit oluumuna zaman tannmayacak ekilde, daha hzl soutulursa, ostenit kristali ferrit ve

perlite paralanmaya zaman bulamayacandan, perlit oluumu gereklemez. Bylesi bir durumda

yaynmaya ve dnm iin zamana frsat verilmeyen daha dk scaklklarda farkl bir dnm

mekanizmas ortaya kar; ostenit, martenzite dnr. [3]

b. Martenzit Oluumu

Ostenitin alt soumas ile eer alt kritik souma hzna ulalabilirse, perlitin yannda, dokuda yeni bir

faz daha oluur; bu faza martenzit ad verilmitir. Souma hz daha da artrlp, st kritik souma hz

alrsa, dokuda hibir oranda perlit olumadan, btnyle martenzit ortaya kmaktadr. Dokunun

tmyle martenzit olmas iin, ince kesitli alamsz eliklerde suda ani soutma gerekmektedir. Alaml

eliklerde ise, suda ani soutmaya ihtiya duyulmaz; bu eliklerde, ostenit scaklnda tavlama sonras,

yada soutma ile martenzit doku elde edilebilir. Tam martenzit yapya ulaabilmek iin, ostenitletirme

scakln doru semek olduka nemlidir. Ostenitletirme scaklnn, martenzit doku oluumuna

etkisini salayabilmek amacyla genellikle 20Clik scaklk aralklarnda tavlama yaplr; rnein 830C

850C scaklklar aralnda sertletirme (ostenitletirme) tavlamas yaplp, daha sonra ani souma

ilemi uygulanr. [3]

6

TTT diyagramnda, martenzit dnm tanmlayan izgilerin yatay ve dorusal karakterde olmas

martenzit dnmn zamandan bamsz olduunu ve sadece alamn ani olarak soutulduu scakln

bir fonksiyonu olduunu iaret etmektedir. Bu trde gerekleen reaksiyonlara atermal dnm (sl

olmayan anlamnda) ad verilmektedir. [1]

Martenzit dnmler sadece demir esasl malzemelerde gereklemeyip, ayn zamanda pek ok demir

d metal alamlarnda, metal esasl kompozit malzemelerde ve hatta kristal yapsna sahip seramiklerde

ve yksek polimerik malzemelerde de gereklemektedir. [3]

ekil 4: tektoid bileime sahip bir demir-karbon alamnn TTT diyagram ( O, ostenit; B, beynit; M,

martenzit; P, perlit). [1]

c. Beynit Oluumu

Ostenitin grece yava soutulmas ile yaynma olacak ekilde ve tektoid tepkimeye izin verilerek

perlit ve hzl soutulmas ile yaynma olmadan katlanma mekanizmas ile martenzit olutuu

aklanmt. 1930 ylnda perlit ve martenzit arasnda yeni bir dnm kademesi bulunmu ve bu

dnm kademesi, ara kademe eklinde ve elde edilen doku da beynit olarak tanmlanmtr. [3]

7

Ostenitin beynite dnm olduka karmak olup, bir yandan karbon ve alam elemanlarna, dier

yandan ise souma hz ile beynitin oluum scaklna baldr. Baka bir anlatm ile beynitin oluumunda

hem martenzit oluumundaki gibi katlanma mekanizmas ve hem de perlitin oluumundaki gibi yaynma

mekanizmas birlikte gereklemektedir. Bylece beynitin oluumunda farkl dnm mekanizmalarnn

bir arada bulunmas mmkn olmaktadr. Beynit, perlit dokusuna benzer ekilde, ferrit ve karbrlerden

(sementit) elde edilmektedir. Ancak beynitteki ferritin ve karbrlerin ekli, bykl ve dokudaki

dalmlar, perlittekine gre olduka farkldr. Beynitteki doku, perlitteki gibi tek dzen halinde olmayp,

pek ok farkl beynit yap trleri eklinde grlmektedir. [3]

Yksek scaklklarda oluan doku, st beynit veya taneli beynit olarak adlandrlr. st beynitte ferrit

kristalleri plaka eklinde olup, doku martenzite benzemektedir. Daha dk scaklklarda oluan beynit

ise, alt beynit veya inesel beynit olarak tanmlanmaktadr. Beynitin oluum scakl ne denli dkse,

karbonun yaynma hz da o denli dk olmakta ve bylece karbr taneleri o denli ince (kk) olarak

ortaya kmaktadr; bunun sonucunda da sertlik ykselmektedir. [3]

ekil 5: Souma srasnda ostenitin zlmesiyle oluabilecek faz dnmleri (dz izgili oklar

yaynmal dnmleri, kesikli oklar ise yaynmasz dnm ifade etmekte). [1]

8

Demir-karbon alamlarnda grlen mikro yaplar ve bunlara ait mekanik zellikler ksaca yle

tanmlanabilir:

Tablo 1: Demir-karbon alamlarnda grlen mikro yaplar ve mekanik zellikler. [1]

Mikroyap Bileeni Bulunan Fazlar Fazlarn Dzeni Mekanik zellikler

Kaba perlit ferrit + Fe3C

Nispeten kaln ve birbirini

tekrarlayan ferrit ve Fe3C

tabakalar.

Kresel sementit yapdan

daha sert ve dayankl ancak

onun kadar snek deil.

nce perlit ferrit + Fe3C

Nispeten ince ve birbirini

tekrarlayan ferrit ve Fe3C

tabakalar.

Kaba perlitten daha sert ve

dayankl fakat kaba perlit

kadar snek deil.

Beynit ferrit + Fe3C

ferrit matris faz iinde

ok kk ve uzam

durumda Fe3C paracklar.

Sertlik ve dayanm ince

perlitten daha fazla, sertlik

martenzitten daha dk

fakat sneklik martenzitten

daha fazla.

Martenzit

HMT, tek faz,

tetragonal nemsi yapdaki taneler. ok sert ve gevrek.

Temperlenmi

Martenzit ferrit + Fe3C

ferrit matris faz iinde

ok kk ve kresel Fe3C

paracklar.

Martenzit kadar olmasa da

sert ve dayankl ancak

martenzitten daha snek.

3. SERTLETRME LEM

elik sertletirilmek istenirse, ostenitin dengesiz dnmnden faydalanlarak, mikro yapdaki

beynit, martenzit gibi fazlar ksmen veya tamamen oluturmak gerekmektedir. eliklerde sertletirme

uygulamas, elie ait TTT diyagram gz nne alnarak yaplmaldr. elikten istenilen sertlik bilinmeli,

bu sertlii verecek mikroyap, osteniti uygun bir ekilde dntrerek elde edilmelidir. eliklerde

maksimum sertlii elde etmek iin, yapda martenzit oluturmak gerekir; bunun iin de elii ostenit

blgesinden ani olarak (genellikle suda) soutarak yapy martenzite dntrmek gerekir. [4]

a. Su Verme

Su verme ilemi, eliin ostenit blgesine stlp, yeterli sre bekletildikten sonra uygun bir hzda

soutularak yapda martenzit oluturmak suretiyle sertliinin artrlmas ilemidir. elikte nemli

miktarda sertleme elde edebilmek iin elikteki karbon miktarnn en az % 0,25 civarnda olmas gerekir.

9

Karbon miktar arttka, su verme neticesi sertlik artar. Bu art tektoid noktasndan sonra azalmaya

balar. Bunun nedeni yapda kalan artk-ostenitin nemli miktarlara ulamasdr. Su verme iin yaplan

ostenitleme, tektoid-alt elikler iin A3n 30C 50C zerinde yaplr. Yap tamamen ostenite

dntkten sonra, kritik souma hznn zerinde soutularak martenzit oluturulur. Yalnz karbon

miktar arttka, yapda artk-ostenit faz olumaya balar. Dolaysyla tektoid-st eliklerde ostenitleme

A1 dorusunun 30C 50C stnde stma suretiyle yaplarak, artk-ostenitin art engellenebilir. [4]

Ostenitlenen eliin tam sertleebilmesi iin, souma hznn, kritik souma hzndan byk olmas

gerekir. Neticede yapda martenzit oluur. Kritik souma hz, TTT diyagram erilerini kesmeksizin,

martenzit blgesine gemek iin gerekli souma hz olmaktadr. Kritik souma hznn zerinde bir hzla

soutmak iin elik genellikle suya atlr; bu nedenle bu ileme su verme ilemi denilmektedir. Bu ekilde

soutma sonucu elik parann tm kesitinde martenzit olumas sz konusu deildir. Yzeyden itibaren

belirli bir derinlie kadar martenzit oluur; bu derinlik su alma derinlii olarak adlandrlr ve

sertleebilirliin bir ls olmaktadr. [4]

b. Grossmann Sertleebilirlik Testi

Grossmanna gre sertleebilirliin saptanmas iin farkl aplarda olan ok sayda silindirik elik

ubuk numuneler belli bir soutma ortamnda sertletirilirler. Metalografik muayene sonucu

merkezinde % 50 martenzit oluan ubuk rnek seilir ve bunun ap, genellikle kritik ap (D0) olarak

gsterilir. [5]

Farkl soutma ortamnda saptanm soutma iddetlerine H-faktrleri ad verilir. [5]

Tablo 2: H (Soutma iddeti) Deerleri. [5]

Kartrma

Su verme iddeti katsays H, soutma ortam

Ya Su Tuz

Yok 0,25 0,30 0,90 1,00 2,00

Yumuak 0,30 0,35 1,00 1,10

2,00 2,20

Orta 0,35 0,40 1,20 1,30

yi 0,40 0,50 1,40 1,50

Kuvvetli 0,50 0,80 1,60 2,00

iddetli 0,80 -1,10 4,00 5,00

10

D0 deeri, soutma ortamnn H-katsaysnn uygun deeri kullanlarak ideal apa (Di) evrilebilir. Di,

yzeyin sonsuz hzda soutulmas halinde, merkezinde %50 martenzit oluan ubuun ideal ap olarak

tarif edilir. Di deeri eliin sertleebilirliinin ls olup, soutma ortamndan bamszdr. Pratikte Di

deerleri, eitli soutma ortamnda su verilmi ubuklarn D0 deerlerini saptamak iin kullanlr. [5]

c. Jominy (Utan Su Verme) Deneyi

Grossmann yntemi en doru sonu veren bir yntem olmasna ramen, yksek maliyetinden tr

gnmzde ok az miktarda kullanlmaktadr. Gnmzde en yaygn kullanlan sertleebilirlik deneyi

Jominy tarafndan gelitirilmitir. Bu yntemde 25 milimetre apnda ve 100 milimetre uzunluunda

silindirik bir ubuk kullanlr. Numune sertleme scaklna stlr ve bu scaklkta genellikle 20 dakika

tutulur. Numunenin bir ucunun yzeyi su pskrtlerek soutulur. Dolaysyla ubuun boyunca su

verilmi utan itibaren souma hz kademeli olarak azalr. ubuk souduunda, ubuun eksenine paralel

ve ucundan itibaren 0,4 milimetre derinliinden balamak zere, talama ile iki paralel kesme yzey elde

edilir. Bu yzeyler parlatldktan sonra, yass ubuk boyunca sertlikleri llr. Bu sertlik deerleri ve su

verilmi utan itibaren olan edeer mesafeleri bir diyagram zerinde belirtilir. Bunlara Jominy etileri

ad verilir. [5]

ekil 6: Jominy deney parasnn (a) su verme srasndaki durumu, (b) silindirik yzeyde talanarak

dzletirilmi blgenin yaplan sertlik deneyleri sonrasndaki durumu. [1]

11

Su verilen utan itibaren 50 milimetre mesafe boyunca belli aralklarda RSD-C sertlik lmleri

gerekletirilir. lk 12,8 milimetrede sertlik lmleri 1,6 milimetre mesafede bir adet olacak ekilde;

sonraki 38,4 milimetrede ise, sertlik lmleri her 3,2 milimetre mesafede bir adet olacak ekilde

gerekletirilir. [1]

d. eliklerin Sertleebilme Erileri

eliklere ait tipik bir sertleebilme erisi (Jominy erisi) ekil 7de verilmitir. Su verilen ucu en hzl

ekilde souttuu iin, burada neredeyse % 100 martenzit dnm salanabilir ve sertlik de en yksek

deerini alr. Soutulan utan uzaklatka, souma hz da azalr, bu ekilde grld gibi, martenzit

orannn dmesine dolaysyla sertliin azalmasna neden olur. Souma hznn azalmasyla, karbon

yaynmas iin daha fazla zaman salanr. Bundan dolay, daha yumuak olan perlitin meydana gelmesi

iin imkn tannm olur. Bylece mikroyap perlit, beynit ve martenzit karmndan oluur ve sertlik

der. Yumuak perlitin iyapdaki oran, souma hz azaldka veya su verme yzeyinden uzaklatka

artar. Bu, doal olarak sertliin daha da dmesine neden olur. Bu durumda yzeyden uzaklap i

blgelere gidildike, yksek sertlik deerlerini koruyabilen elikler, sertleebilme kabiliyeti yksek

elikler olarak nitelendirilir. Bunun tersi olarak, sertlik deerleri yzeyden uzaklatka nemli oranda

azalan elikler de sertleebilme kabiliyeti dk elikler snfna girer. Ayrca her bir eliin kendine ait

bir sertleebilme erisi vardr. [1]

ekil 7: Bir elie ait RSD-C sertlik deerinin, su verilen yzeyden uzaklatka deiimini veren tipik

bir sertleebilme erisi. [1]

Jominy deney parasnda, su verme yzeyine uzaklk ile srekli soumadaki dnm arasnda bir

iliki kurulabilir. rnein ekil 8deki tektoid elie ait srekli soumada dnm (CCT) diyagramnn

zerine drt deiik Jominy konumundaki souma erileri izilmi ve bunlarn her birine karlk olarak

elde edilen mikro yaplar belirtilmitir. [1]

12

ekil 8: tektoid eliin sertleebilme ve srekli soumadaki dnm (CCT) diyagram verileri

arasndaki iliki. [1]

13

DENEYN YAPILII:

1. Aama: Istma lemi

Sertleebilirlii tespit edilecek malzeme 100 milimetre boy ve 25 milimetre apnda hazrladktan

sonra bu malzemenin sertletirilmesi iin tavsiye edilen sertletirme scaklna stlr. Paralarn

tamamen ostenit yapda olmas iin kritik scakln zerine stlrlar. Istma ilemi, hcre frnda veya

tuz banyosunda yaplabilir (Frn scaklk ayar, tavsiye edilen scaklk aralnn st snrnda olmal ve

stmada para yzeyinde konsantrasyon deimesi olmamaldr). Parada homojen scaklk dalm

salayabilmek iin, para yzeyi ilem scaklna ulatktan sonra, en az yarm saat bekletilmelidir.

2. Aama: Ani Soutma lemi

Istma ilemi tamamlanm malzeme frndan alnarak, vakit geirilmeden Jominy test cihazna

yerletirilir. Numune, yalnzca alt yzeyden soutulacak ve parann kenarlarna su sramayacak ekilde,

su ile soutulur. Soutma ilemi, numune para el ile rahat tutulabilecek ekilde souyana kadar devam

eder.

3. Aama: lme lemleri

Para souduktan sonra silindirik yzeyi boyunca, 3 milimetre geniliinde (yaklak 0,4 milimetre

derinliinde) talanr. Soutulan aln yzeyinden itibaren 50 milimetre mesafe boyunca belirli aralklarda

(ilk 12,8 milimetrede sertlik lmleri her 1,6 milimetre mesafede bir olacak ekilde; sonraki 38,4

milimetrede ise, sertlik lmleri her 3,2 milimetre mesafede bir adet olacak ekilde) sertlik deerleri,

Rockwell-C yntemine gre llr. lmlerde 20 HRCnin altndaki sertlik deerleri dikkate alnmaz.

4. Aama: Erinin izilmesi

Belli aralklarla llerek bulunan bu sertlik deerleri ile mesafe arasnda bir eri izilir. Jominy

erisinden yararlanarak; bu malzemeden yaplan paralarn boyutlarna bal olarak sertletirme sonras

kesitinde meydana gelen sertlik dalmnn ne olacann tespiti ve eliin su verme kabiliyetinin tayini

yaplabilmektedir.

STENENLER:

1. AISI / SAE 1040 (malat elikleri)

Alamsz eliklerdir. erdikleri yksek oranda karbon miktarndan dolay karbon elikleri olarak da

bilinirler. Sertleebilirlikleri ierdikleri karbon miktarna paralel olarak artarken tokluklar ise karbon

miktar ile ters orantldr. Tat, motor, makine ve aparat yapmnda orta zorlamal paralarda, cer

kancalar, dililer, miller ve kalp setlerinde kullanlr. Ayn zamanda yzey sertletirmeye uygun bir

malzemedir.

14

SAE 1040 eliinin kimyasal birleimi, mekanik zellikleri, sl ilem tr ve scaklklar srasyla

Tablo 3, Tablo 4 ve Tablo 5te verilmitir:

Tablo 3: SAE 1040 eliinin kimyasal birleimi.

C Si Mn P (max.) S (max.) Cr Mo N Fe

0,45-0,55 0,25-0,35 0,60-0,90 0,040 0,050 - - - Kalan

Tablo 4: SAE 1040 eliinin mekanik zellikleri.

ekme Mukavemeti 620 MPa

Akma Mukavemeti 415 MPa

Bulk Modl 140 GPa

Kayma Modl 80 GPa

Elastisite Modl 190-210 GPa

Poisson Oran 0.27-0.30

Sertlik, Brinell 201

Tablo 5: SAE 1040 elii sl ilem tr ve scaklklar.

elik Tr

Isl lem Tr ve Scaklklar (C)

Su Verme Scakl (C) Temperleme Scakl (C)

SAE 1040

810 650

765 650

765 500

735 650

735 500

810 (Tam Tavlama)

2. AISI / SAE 4140 (Islah elikleri)

Islah ilemi, sonucunda elik paraya yksek tokluk zelliinin kazandrlaca nce bir sertletirme ve

arkasndan menevileme ilemlerinin btn olarak tarif edilir. Kimyasal bileimleri karbon miktar

bakmndan sertletirilmeye elverili olan ve slah ilemi sonunda belirli ykler altnda yksek tokluk

zellii gsteren alaml yap elikleridir. ndksiyon edilebilirlii iyidir. Krank mili, krank kollar, aks

mili ve kovan gibi sneklii yksek olan paralarda, otomobil ve uak yapmnda, dili ve ark yapmnda,

15

inaat ve ziraat makinalarnda, takm tezghlarnda, cvata, somun ve saplama gibi benzeri paralarda

kullanlr. Ayn zamanda yzey sertletirmeye uygun bir malzemedir. Yksek tokluk zellii gsteren bir

eliktir.

SAE 4140 eliinin kimyasal birleimi, mekanik zellikleri, sl ilem tr ve scaklklar srasyla

Tablo 6, Tablo 7 ve Tablo 8de verilmitir:

Tablo 6: SAE 4140 eliinin kimyasal birleimi.

C Si Mn P (max.) S (max.) Cr Mo V Fe

0,38-0,45 0,15-0,40 0,50-0,80 0,035 0,035 0,90-1,20 0,15-0,30 - Kalan

Tablo 7: SAE 4140 eliinin mekanik zellikleri.

ekme Mukavemeti 655 MPa

Akma Mukavemeti 415 MPa

Bulk Modl 140 GPa

Kayma Modl 80 GPa

Elastisite Modl 190-210 GPa

Poisson Oran 0.27-0.30

Sertlik, Brinell 197

Tablo 8: SAE 4140 elii sl ilem tr ve scaklklar.

elik Tr

Isl lem Tr ve Scaklklar (C)

Su Verme Scakl (C) Temperleme Scakl (C)

SAE 4140

810 650

765 650

765 500

735 650

735 500

810 (Tam Tavlama)

16

3. Jominy Deneyinde Elde Edilen Veriler ve Bu Verilerden izilen Jominy Erileri

Tablo 9: Deney sonucu SAE 1040 ve SAE 4140 eliklerine ait veriler.

SAE 1040

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Mesafe (mm) 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25

Sertlik (HRC) 56,5 51,5 36 30 27 24 20,5 18,5 16,5 15

No 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Mesafe (mm) 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

Sertlik (HRC) 14 13,5 13 11,5 10,8 10 9,8 10,9 10,8 10,5

SAE 4140

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Mesafe (mm) 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25

Sertlik (HRC) 56 54,5 54 48,3 46,5 45,8 44,8 43,5 43 40,5

No 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Mesafe (mm) 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

Sertlik (HRC) 36,5 33,5 31,5 31 29,5 29 28,5 27,5 27,2 27

ekil 9: Deney sonucu elde edilen verilerden izilen Jominy erileri.

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Ser

tlik

(H

RC

)

Su verilen utan itibaren mesafe (mm)

Jominy Erileri

SAE 1040 SAE 4140

17

eliklerin sertlik deerleri ierdikleri karbon oran ve alam elementleri oranna bal olarak

deimektedir. Grafik incelendiinde SAE 1040 ve SAE 4140 elikleri ayn karbon oranna sahip

olduklarndan ilk bata elde edilen sertlik deerleri birbirine yakndr. Ancak su verilen utan mesafe deeri

arttka SAE 1040 eliinin sertlik deeri, SAE 4140 eliine oranla daha hzl bir d gstermektedir.

Sertleebilirlik perlit ve beynit dnmlerinin ne kadar ge baladyla ilgili bir durumdur. Perlit ve

beynit dnm ne kadar geciktirilmise sertleebilirlik o derece yksektir demektir. Alam elementi

perlit ve beynit dnmlerini geciktirir, yani TTT diyagramlarnda burun noktasn saa doru kaydrr.

SAE 1040 elii sade karbon, SAE 4140 elii ise krom-molibden elii olduundan, SAE 4140 eliinin

sertleebilirlik kabiliyeti daha yksektir.

SONU VE YORUM:

elie, kullanm amacna uygun olarak sertlik kazandrlmas srasyla ostenitleme, su verme ve

temperleme ilemleriyle salanmaktadr. elie uygulanan bu sl ilemin elie istenen sertlik deerini

vermesi asndan yapnn tamamnn martenzite dntrlmesinin nemi byktr. Yani su verme

ileminde martenzite dnm srasnda perlit ve beynit olumamal, perlit ve beynit dnmleri ge

balamaldr. eliin sertleebilirliinin belirlenmesi iin martenzit dnmnn hangi derinlie kadar

gerekletii belirlenmelidir. Bunun belirlenmesi iin ise Jominy deneyi sertleme kabiliyeti belirlenecek

elikten yaplm standart bir numuneye uygulanr. Deney sonucunda elde edilen sertlik deerleriyle

jominy erisi oluturulur ve bu eriden hangi derinlikte hangi sertliin elde edildii belirlenir. Eer eliin

sertlik deeri derinlik arttka hzl bir d gstermiyorsa sertleebilirlii yksektir demektir.

KAYNAKLAR:

[1] CALLISTER, WILLIAM D., Malzeme Bilimi ve Mhendislii, 8. baskdan eviri, Nobel, Ankara,

Trkiye, 2013, s. 281-450.

[2] NOVIKOV, ILYA I., Metallerin Isl lem Teorisi, 1. baskdan eviri, Nobel, Ankara, Trkiye,

2012, s. 1-2.

[3] KARAASLAN, A., Mhendislik Alamlar iin Faz Diyagramlar, 1. bask, Literatr, stanbul,

Trkiye, 2010, s. 169-268.

[4] NEL, K., AKSOY, T., Metalik Malzemeler, Dokuz Eyll niversitesi Mhendislik-Mimarlk

Fakltesi Basm nitesi, zmir, Trkiye, 1985, s. 35-109.

[5] THELNING, K. E., elik ve Isl lemi Bofors El Kitab, 1. baskdan eviri, Hakan Ofset, stanbul,

Trkiye, 1984, s. 128-175.

18

HAZIRLAYANLAR: