Material notes

MALZEME [email protected] - 1 -

MALZEME BİLGİSİ BÖLÜM-1. MALZEMENİN TANIMI, ÇEŞİTLERİ VE ÖZELLİKLERİ 1.1.Malzemenin Tanımı Bir amacı gerçekleştirmek için kullanılan maddelerin tümüne malzeme denir. Çelik, bakır,

alüminyum, kereste, çimento v.b.

Şekil 1.1. Çelik malzeme çeşitleri 1.2. Malzemelerin Sınıflandırılması İki gruba ayırabiliriz; A) Madensel malzemeler (metaller). Doğada bulunan bütün metaller bu gruba girmektedir. a) Demir cinsi metaller. Çelik, dökme demir v.b. b) Demir olmayan metaller. Bakır, kurşun, alüminyum v.b. B) Madensel olmayan malzemeler (ametaller). Doğada ki metaller dışında kalan bütün

malzemeler bu gruba girer. a) Organik malzemeler.

• Yapay organik malzemeler. Kağıt, selüloz, PVC v.b. • Doğal organik malzemeler. Petrol, odun, deri, kauçuk, reçine v.b.

b) İnorganik malzemeler. • Yapay inorganik malzemeler. Çimento, beton, cam, tuğla, porselen v.b. • Doğal inorganik malzemeler. Taşlar, tuzlar, mineraller v.b.


1.3. Malzemelerin Muayenesi Herhangi bir malzemenin özelliklerini belirlemek amacıyla yapılan çeşitli gözlem ve

deneylere malzeme muayenesi denir. Muayeneye, herhangi bir amaç için malzeme seçimi yapmak veya seçilen bir malzemenin

kullanılacağı yerde görevini yapıp yapamayacağını anlamak için gerek duyulur. Bir başka demeyle, malzemeler temel özelliklerinin belirlenmesi amacıyla muayene edilirler.

Şekil 1.2.Çinko, bakır ve alüminyum alaşımının metal mikroskobunda çekilmiş fotoğrafı Bu özellikleri şöyle sıralayabiliriz; 1-) Fiziksel özellikler. Boyutlar, nem oranı, ergime sıcaklığı, magnetik özellikler v.b. 2-) Mekanik ve teknolojik özellikler. Çekme, basma, burulma, kesilme dayanımları, sertlik,

elastiklik v.b. 3-) Kimyasal özellikler. Korozyon direnci, yanıcılık, atom ve kristal yapısı v.b. 4-) Optik özellikler. Rengi, ışığı yansıtma, ses iletme v.b. 5-) Termal özellikler. Isı ve elektrik iletkenliği v.b. Malzemelerin muayene yöntemleri ileri ki konularda açıklanacaktır. 1.4. Malzeme Seçimi Üretimde doğru malzeme seçimi son derece önemlidir. Malzeme seçiminin, bir işletmenin

tutunması yada endüstriyel hayattan silinmesinin nedeni olabileceğini söyleyebiliriz. Malzeme seçimin de şu hususlara dikkat edilmelidir;

• Malzemenin temin edilebilme özelliği. • Üretim işlerine uygunluk. • Fiziki, teknolojik ve mekanik özellikler. • Ekonomiklik. • Korozyon direnci.


1.5. Malzemenin Özellikleri Doğru malzeme seçimi yapabilmek için malzemelerin dayanım, sertlik, özlülük, ısı ve

elektrik iletkenliği, yoğunluk v.b. gibi özelliklerini bilmek gerekir. Kaynaklı imalatta en çok çelik ve türleri kullanıldığı için metal malzemeler daha geniş

incelenecektir. 1.5.1. Malzemenin Fiziksel Özellikleri

• Metalik malzemeler sıcaklık ve elektriği iletirler. • Bütün metaller ısınma ve soğumada genleşme ve büzülme özellikleri gösterirler. • Bütün metaller kendilerine özel mukavemete sahiptirler. Erime sıcaklıkları farklıdır. • Her metalin kendine özel yoğunluğu (ağırlığı) vardır. • Metaller sıcak ve soğuk olarak şekillenir. • Metaller dökülerek ve talaş alarak şekillenir. • Bütün metaller kristalik yapıya sahiptir. • Metaller alaşımlanarak yenileri üretilir. • Her metal kendine özel sıcağa ve soğuğa dayanıklıdır. Metallerin kendine özel rengi

vardır. Bu ve buna benzer daha çok özellikleri ile metaller birbirinden ayrılabilir. 1.5.2. Malzemenin Kimyasal Özellikleri

• Metaller oksijenle birleşir ve yanarlar. • Her metal kendine özel asitlere-tuzlara ve bazlara dayanıklıdır. • Metaller bileşik oluşturabilirler. Her metalin korozyon direnci farklıdır.

1.5.3. Atomik Yapı Malzemelerin özelliklerini öğrenebilmek için ise atomik yapıları hakkında bilgi sahibi

olmak zorunludur. Maddeler atomlardan oluşur. Atomlar da bir çekirdek ve çevresinde bulunan elektronlarda

meydana gelmektedirler. Atom çekirdeğinde proton ve nötronlar bulunur. Protonlar (+) elektrik yüklü, nötronlar (nötr) yüksüzdür. Çekirdek çevresinde ki elektronlar ise (-) elektrik yüklüdür.

Şekil 1.3. Atomun yapısı


Atomlarda, çekirdek ile çevresinde ki elektronlar büyük önem taşır. Elektronlar çekirdek

etrafında sonsuz hızla dönerler ve en dış kabukta ki elektronların (valans elektronları) madensel malzemelerin özelliklerine etkileri fazladır. Atomlar arası bağ kuvveti, elektrik ve ısı iletkenliği, kimyasal özellikler v.b.

Cisimler doğada sıvı, katı ve gaz halinde bulunurlar; a) Gazlarda, atomlar arası mesafe çok fazla olup atomlar arası bağ kuvveti zayıftır. Bu

nedenle gazlarda atomlar serbestçe hareket edebilirler. b) Sıvılarda, atomlar arası mesafe yok denecek kadar az olmasına rağmen atomlar arası

bağ kuvveti zayıftır. Sıvı atomları da birbiriyle bağlantılı olduğu halde rahat hareket edebilirler. c) Katı cisimlerde ise, atomlar arasında kuvvetli bir bağ vardır ve atomlar birbirlerine

sıkıca bağlanmışlardır. 1.5.4. Atomlar Arası Bağ Cisimlerin atomları arasındaki çekim gücüdür. Metallerde atomlar arası bağ daha güçlüdür.

Sertlik, dayanım gibi özellikler bu sayede oluşmaktadır. Atomlarının dış kabuğu elektronlarla doymuş elementlerde atomlar arası bağ zayıf olurken,

dış kabuğu elektronlarla doymamış ( en fazla sayıya ulaşmamış) elementlerin atomları elektron alışverişinde bulunabileceklerinden aralarında kuvvetli bir bağ oluşur.

Atomlar arası bağ dört çeşittir;

a) Metalik bağ. b) İyonik bağ. c) Kovalent bağ d) Van deer waals bağı

a) Metalik Bağ:

Metallerde atomların dış kabuklarında elektron doygunluğu olmadığından serbest elektron alışverişi olur. Serbest elektronların metal içinde atomlar arası hareketi sonucu (+) yüklü duruma gelen çekirdek ve (-) yüklü durumda ki elektronların birbirini çekmesi, atomlar arası metalik bağı oluşturur.

b) İyonik bağ:

İki ayrı cins atomda valans elektronlarının serbest duruma gedmesi ile oluşan alışverişte, elektron veren element (+) yük kazanırken, elektron alan element (-) yük kazanır. (+) ve (-) yüklü duruma gelen atomlar iyon adını alır. Böylece oluşan iyonlar arası çekim gücüne iyonik bağ denir.

c) Kovalent bağ:

Üç ve daha fazla valans elektronu alan elementlerin, kendi yapılarında,bu elektronları paylaşmasıyla oluşan çekim gücüne kovalent bağ denir.

d) Van Deer Waals bağı:

Asal gazların ve C2H2 , CH4(metan gazı) gibi gazların moleküller arası serbest elektronları bulunmamaktadır. Bu gazlarda moleküller, çok zayıf olan elektrik yük ile çekim oluştururlar. Oluşan çekime Van Deer Waals bağı denir.


1.5.5. Kafes Sistemleri Atomlar arası metalik bağ nedeniyle, metal atomları düzenli bir şekilde dizilir. Atomların

diziliş düzenini veren geometrik şekillere kristal kafesi denir. Her metal gibi çeliklerde kristalik yapıya sahiptir. Kristal, çelik veya metal yapısını

oluşturan atomdan sonra en küçük hücredir. Metaller, kafes sistemlerine göre değişik özellikler kazanır.

Şekil 1.4. Kristal kafesi Şekil 1.5. Çeliğin kristal kafesi a) Hegzagonal (sıkı dokulu) kristal kafes: Diğer Kristal kafeslerine göre daha sık atom bulundurur. Kadmiyum(Cd), Çinko(Zn),

Magnezyum(Mg) elementlerinde bulunur. b) Yüzey merkezli kübik kristal kafes: Hem köşelerinde hem de yüzey merkezlerinde atom vardır. Alüminyum(Al), Bakır(Cu),

Nikel(Ni), Gümüş(Ag) elementlerinde.

Şekil 1.6. Hegzagonal Şekil 1.7. Yüzey merkezli Şekil 1.8. Hacim merkezli sıkı dokulu) kristal kafes kübik kristal kafes kübik kristal kafes

c) Hacim merkezli kübik kristal kafes: Hem köşelerinde hem de hacim merkezlerinde atom vardır. Demir(Fe), Krom(Cr),

Molibden(Mo), Vanadyum(V) elementlerinde.

Karbon A tomu

Dem i r A tomu


BÖLÜM-2. DEMİR VE ÇELİK 2.1. Demirin Tanımı Çeşitleri Ve Demir Filizleri 2.1.1. Demirin Tanımı Ve Çeşitleri

Demir, yoğunluğu (özgül ağırlığı) 7,8 gr/cm³ ve ergime derecesi 1535 ºC olan sert gri renkli bir metaldir.

Kimyasal simgesi Fe, atom ağırlığı 55,845 ve atom numarası 26 olan demir metaller arasında en yaygın kullanılanıdır. Mıknatıslanma, ısıyı ve elektriği iyi iletebilme özelliklerine sahiptir.

Demirin içindeki karbon (C) oranına göre çeşitleri şunlardır; • Ham demir (% 3-5 C) • Dökme demir (% 2 - 3,5 C) • Çelik (% 0,1 - 2 C) • Dövme demir (% 0,01 - 0,1 C)

2.1.2. Demir Filizleri Yer kabuğunun % 5,6’sını oluşturan demirin, başlıca filizleri şunlardır; 1-) Magnetit (Fe3O4): İçinde %72 demir bulunan siyahımsı renkte bir filizdir. Filize adını

veren manyetik özellik kolay bulunmasını ve arıtılmasını sağlar.

Şekil 2.1.Doğada ki demir filizi çeşitlerinden magnetit. 2-) Hematit (Fe2O3): Demir üretiminde çok kullanılır. İçinde %70 demir bulunan kırmızı-

siyah renkli bir filizdir. 3-) Limonit (2Fe2O3H2O3): İçinde su bulunan hematitten oluşur. Demir oranı%30-50’dir.

En büyük üstünlüğü yer kabuğunun büyük çoğunluğunda bulunmasıdır. 4-)Siderit(FeCO3): Demir oranı düşük, karbonatlı bir filizdir. Demir oranı %48’dir. 5-) Pirit (FeS2): Demir oranı düşük olan (%46), önem taşımayan olan kükürtlü bir filizdir.

mmaaggnneettiitt


Demir çeşitleri, demir filizlerinden elde edilir.

Şekil 2.2. Çelik ve dökme demir, demir filizlerinden elde edilirler. 2.1.3. Ham Demirin Elde Edilmesi Demir filizlerinin yüksek fırınlarda işlenerek içerisinde ki yabancı maddelerin atılmasıyla

elde edilen demirin ilk haline ham demir denir. Demir filizleri önce yüksek fırınlarda ergitilerek içerisinde ki yabancı maddeler atılır ve

ham demire dönüştürülür. Demir filizlerinde karbon elementinin yüksek miktarda bulunması sebebiyle, ham demir karbon oranı en yüksek demir çeşididir.

Demirin elde edilmesinde kullanılan yüksek fırının çapı 8-10 m olup, içi yüksek ısıya dayanıklı tuğla ile kaplıdır.

Yüksek fırının içine önce kok kömürü, demir filizi (cevher), kireç taşı üstten konur. Fırın içindeki sıcaklık üstten aşağıya doğru 250 ºC - 1600 ºC arasında değişir. Kok kömürü demir filizinin oksijenini, kireç taşı da yabancı maddeleri curuf halinde ayrıştırarak ham demirin elde edilmesini sağlar.

Dökme demir, çelik ve dövme demir gibi diğer demir çeşitleri ham demirin çeşitli işlemlerden geçirilmesiyle üretilirler.

Yüksek fırında elde edilen ham demir, bileşiminde fazla miktarda karbon ve diğer elementler (manganez, silisyum, kükürt ve fosfor) bulunması nedeniyle doğrudan kullanılamaz. Ham demirin içerisinde % 2,5 – 5 arasında karbon bulunur. Karbon oranının yüksekliği de sertliğe ve kırılganlığa neden olur.

Ham demirin içerisinde ki karbon oranı azaltılarak, çelik ve dökme demire dönüştürülerek endüstride kullanılır. Karbon oranı % 1,7’nin altına düşürülürse çelik, % 1,7 ile % 3,5 arasına indirilirse dökme demir elde edilir.


Şekil 2.3. Ergimiş metalin, taşıma kabından kalıba dökümünün yapılması 2.2. Dökme Demirler 2.2.1. Tanımı ve Kullanma Alanları Dökme demir: Karbon oranı % 1,7 ile 3,5 arasında olan ham demir türevidir. Dökme demirler, kupol fırını adı verilen ocaklarda özellik artırıcı başka elementlerinde

katılmasıyla üretilirler. Karbon oranı yüksekliğinden dolayı çelikten daha sert ve kırılgan olmakla birlikte, döküme

elverişli, aşınma dayanımı ile basma dayanımının yüksek olması ekonomik olması ve daha düşük sıcaklıkta ergimesi (1147ºC) nedeniyle endüstride yaygın kullanım alanına sahiptir. Makine gövdeleri, motor blokları, pistonlar, silindir gömlekleri, ocak ızgaraları, radyatörler v.b.

2.2.2. Çeşitleri

• Esmer dökme demirler • Beyaz “ “ • Temper “ “ • Yumuşak dökme demirler • Alaşımlı “ “ • Çelik “ “ .

a)Esmer dökme demirler: İçerisindeki silisyum miktarının fazlalığından (%2-4) dolayı

karbonun grafit yaprakçıkları halinde bulunmasına neden olur. Bu da donuk bir görünüm oluşturur. Bu nedenle bu tür dökme demire esmer ya da gri dökme demir adı verilir.

Esmer dökme demirler kırılgan olmakla birlikte, takım tezgahlarında kolay işlenebilirler.


b)Beyaz dökme demirler: İçerisinde %1,5 tan daha az silisyum bulunur ve yapısındaki

karbon, demir karbür (sementit) biçimindedir. Görünümü gümüş parlaklığında olduğundan beyaz dökme demir adını alır.

Beyaz dökme demirler kolaylıkla işlenemez, aşınmaya dayanıklı olması istenen parçaların yapımında kullanılırlar.

c)Temper dökme demirler: Beyaz dökme demirlerin bazı işlemlerden geçirilmesi sonucu

üretilirler ve az karbonlu çeliklerin özelliklerini gösterirler. Yapısında yüksek miktarda karbon bulunan beyaz dökme demir uzun süre yüksek sıcaklık

ve oksitleyici bir ortamda bekletilirse temper döküm halini alır. Bu işlemle yüzeye yakın yerlerdeki karbon yanarak azalır. Çelikten ucuz olması kullanım alanını genişletmektedir.

d)Yumuşak dökme demirler: Beyaz dökme demirin uzunca bir süre normalleştirme tavında

tutulmasıyla elde edilen dökme demir türüdür. Böylelikle kırılganlığı azaltılmış ve iç doku sağlamlığı ile dayanıklılığı artırılmış olur.

Aşınmaya karşı dayanıklı olup, makinelerde kolay işlenebilirler. e)Alaşımlı dökme demirler: Dökme demirin dayanım ve korozyon direncini artırmak

amacıyla içerisine çeşitli alaşım elementleri katılması yoluyla üretilirler. Başlıca alaşım elementleri nikel, krom, molibden ve vanadyumdur. f)Çelik dökümler: Doğrudan dökümle biçimlendirilebilen, haddeleme işlemine tabi

tutulmayan dökme demir türüdür. Çelikten ayrı olarak, çelik dökme demirlerin içerisinde demir ve karbondan başka

manganez, silisyum, kükürt ve fosfor gibi elementler de belirli oranlarda bulunur. Çelik dökümlere kaynaklı birleştirme kolaylıkla yapılabilir. Kısacası, çeliğin ve dökme

demirin avantajlarına sahiptir.

Şekil 2.4. Çelik üretiminin yapıldığı tesisten bir görüntü


2.3. Çeliğin Tanımı Ve Çeliklerin Sınıflandırılması

Çelik, içinde %2 den daha az karbon bulunan demir-karbon karışımı alaşımdır. Bilindiği gibi, demir önce yüksek fırında demir filizlerinden ham demir olarak elde edilir.

Daha sonra çeşitli yöntemlerle karbon oranı ayarlanarak dökme demir yada çelik üretilir. Yüksek fırından alınan ham demirin içindeki karbonun, çeşitli yöntemlerle azaltılmasıyla

elde edilen çelik, günümüzde en çok kullanılan metal çeşididir. Çelikleri çeşitli faktörleri dikkate alarak 5 grup altında sınıflandırabiliriz;

• Üretim yöntemlerine göre. • Kullanma alanlarına göre. • Kimyasal bileşimlerine göre. • Kaliteye göre. • Sertleştirme ortamına göre.

2.3.1. Üretim Yöntemlerine Göre Çelik Çeşitleri Bir çelik hangi yöntemle üretilmişse bu ismi alır. Siemens-Martin çeliği, Bessemer-Thomas

çeliği v.b. Çelik üretim yöntemleri arasında ki fark çeliğin özelliklerini etkiler. Çelikler üretim yöntemlerine göre şöyle sınıflandırılırlar; a) Bessemer-Thomas Çeliği: Bu çelik, çapı yaklaşık 3 m yüksekliği 6 m olan ve içi yüksek ısıya dayanıklı, dolamit

(MgO+CaO) tuğlası ile kaplı konvertörler de elde edilir. Ekseni etrafında dönen konvertöre konan ergiyik ham demir, basınçlı hava üflenerek

içindeki karbon yakılır ve çelik üretilmiş olur. Konvertörün kapasitesi 30-100 ton kadar olup, çalışma sırasında ısı 1600 ºC’ye kadar çıkar ve işlem 12-20 dakikada tamamlanır.

Şekil 2.5. Siemens-Martin fırını

fırın yükleme makinesi

oksijen borusu

yakıt püskürtme

yakıt borusu

hava akış hücresi


b) LD Çeliği:

Konvertörde ki ergiyik ham demirin içine, basınçlı hava üflenerek karbon yakılarak azaltılır ve çelik elde edilir.

LD çeliği daha kaliteli bir çeliktir. LD çeliği ilk olarak Avusturya’nın Linn ve Donawitz şehirlerinde üretilmiştir.

c) Siemens-Martin Çeliği: Bu çelik üretiminde fırının kapasitesi yaklaşık 300 ton olup, içi sıra ile

şamot+magnezit+dolamit tuğlaları ile kaplanmıştır. Fırına önce hurda demir-çelik malzeme ve üzerine de kireç taşı konularak 3 saat kadar

ısıtma işlemi yapılır. Sonra ergiyik ham demir fırına alınır. Fırına çeşitli bölgelerden gönderilen jeneratör gazının basınçlı hava ile yakılması sonucu 1800-2000 ºC sıcaklıkta ve yaklaşık 10 saatte kaliteli çelik elde edilmiş olur. Değişik katkı maddeleriyle istenilen özelliklerde Siemens-Martin çeliği üretilmektedir.

d)Elektroçelik: Elektroçelik , elektrik ark yada endüksiyon fırınlarında elde edilir.

Şekil 2.6. Elektrik ark fırınının yüklenmesi ve çalıştırılması Üretim yöntemi diğerlerinden üstündür. Üretim süresi oldukça kısadır. Ark fırınları 2-20

ton kapasiteli olup, üç kömür elektrot vardır. Ark bu elektrotlarla çelik arasında meydana gelir ve çelik ergitilir. Enjeksiyon fırınlarında ise frekansı 1000-1000000 arasında değişen akımın geçtiği sargılar arasında bulunan bir pota fırın görevini yapar. Pota içine konan malzeme yüksek akımdan dolayı çok kısa bir zamanda ergir.

2.3.2. Kullanma Alanlarına Göre Çelik Çeşitleri Çelik, metaller içerisinde en geniş kullanım alanına sahip olanıdır. Çeliğin bu yönü, onun

üretim miktarını artırmanın yanı sıra üretimine de çeşitlilik katmıştır. Çelik hangi alan için üretilmiş ve kullanılmaktaysa, o alanın adını alır ve sınıflandırılır;

• İnşaat çeliği, • Yay çeliği, • Takım çeliği, • Ray çeliği v.b.

elektrotlar hurda ve

ham demir


2.3.3. Kimyasal Bileşimlerine Göre Çelik Çeşitleri Bu grupta, çelikler içerisinde ki elemanlara göre sınıflandırılmaktadır. Çelik bileşenleri

olan karbon, fosfor, kükürt ve silisyumun yanı sıra çeliğe özellik katmak amacıyla kullanılan katkı maddeleri de bu sınıflandırmada belirleyicidir.

Kimyasal bileşimlerine göre çelikler iki gruba ayrılır; a) Sade karbonlu çelikler ( İçerisinde yalnızca karbon bulunan çeliklerdir.)

• Ötektoit altı çelikler (Karbon oranı %0,85’ten az olan çeliklerdir.) --Yumuşak çelikler. Karbon oranı %0,1- 0,2 arası. --Az karbonlu çelikler. Karbon oranı %0,2- 0,3 arası. --Orta karbonlu çelikler. Karbon oranı %0,3- 0,85 arası.

• Ötektoit üstü çelikler (Karbon oranı %0,85’ten fazla olan çeliklerdir.) b) Alaşımlı çelikler Alaşım yapmak için çelik içerisine metal yada ametal katılabilir. Bunların her biri katık

elemanı olarak adlandırılır ve bazıları şunlardır; Mangan, silisyum, nikel, krom, bakır, alüminyum, volfram, molibden, vanadyum.

Çelik içine katılan alaşım elemanları, kendi özelliklerini çeliğe verir. Alaşımlı çelikler katık elemanlarının sayısına göre sınıflandırılır;

• Basit alaşımlı çelikler. (Karbondan başka yalnızca bir katık elemanı vardır.) • Çift alaşımlı çelikler. (Karbondan başka iki katık elemanı vardır.) • Çok alaşımlı çelikler. (Karbondan başka çok sayıda katık elemanı vardır.)

2.3.4. Kaliteye Göre Çelik Çeşitleri Bir malzemenin ölçülebilen, sayılabilen ya da azalıp çoğalabilen değerleri dışında kalan

özelliklerinin tümüne kalite adı verilir. Çeliklerde bir malzeme olduğuna göre, çeşitleri arasında kalite farkı olması kaçınılmazdır. Kalitesine göre çelikleri şöyle sınıflandırabiliriz; a)Biçimlendirilebilme özelliklerine göre: Dökmeye ve dövmeye elverişli çelikler. b)Yapısal özelliklerine göre: Korozyona, ısıya, aşınmaya dayanıklı çelikler, özellik

değiştirmeyen çelikler, çekirdeğe kadar sertleşebilen çelikler gibi. c)Mikroskobik yapı bakımından: Değişik karbon oranına sahip çelikler mikroskop altında

yüzeysel incelemeye tabi tutulduğunda yapısal farklılıklar görülecektir. Gözlenen yapıya göre; ferritik, austenitik, martenzitik çelikler gibi.

2.3.5. Sertleştirme Ortamlarına Göre Çelik Çeşitleri Çelikler belirli sıcaklık değerlerine kadar ısıtıldıktan sonra kontrollü olarak soğutulmak

suretiyle sertleştirilirler. Çeliklerin sertleştirilmesinde kullanılan sıvı ve ortama göre sınıflamaya tabi tutulurlar.

• Su çelikleri, • Yağ çelikleri, • Hava çelikleri gibi.


2.4. Çelik Standartları 2.4.1. TSE Standartları TS 1111’ de çelikler, sembol sayılarla gösterilerek standartlaştırılmıştır. DIN standartları

esas alınarak düzenleme yapılmıştır. Türk Standartlar Enstitüsü tarafından çelikler, belirli niteliklere göre şöyle sınıflandırılmış

ve belli sembol sayılarıyla standartlaştırılmıştır; a) Kütle çelikleri

• Adi çelikler, 00 • Genel yapı çelikleri, 01 • Genel yapı çeliği dışındakiler, 02

b) Kalite çelikleri • Sade karbonlu çelikler,03-04-05-06 • Otomat çelikleri, 07 • Az alaşımlı çelikler, 08-09

c) Asal (Alaşımsız) çelikler • Makine yapı çelikleri, 10-11 • Takım çelikleri, 15-16-17-18-19

d) Asal (Alaşımlı) çelikler • Takım çelikleri, 20-28-29 • Çeşitli özel çelikler, 30-39 • Kimyasal maddelere dayanıklı çelikler, 40-49 • Makine yapı çelikleri, 50-58 • Sert metaller, 86-87-88-89

Kütle çeliği: Genel amaçlar için kullanılan, çekme dayanımı ile tanımlanan, bileşimi esas

alınmayan çeliklerdir. Kalite çeliği: Mekanik özellikleri ve karbon oranı esas alınan, ısıl işleme uygun çeliklerdir. Asal çelik: Bileşimi esas alınan ve ısıl işlemle özellik kazanan çeliklerdir. 2.4.2. DIN Standartları Alman standartlarına göre çelik, (St) sembolü ve çekme dayanımı sayısı ile gösterilir.

Örneğin: St 42, çekme dayanımı 42 kg/mm² olan çeliği gösterir. 2.4.3. ISO Standartları Bu sistemde çelikler, çekme dayanımı, karbon oranı ya da alaşım elementlerinin oranına

göre sınıflandırılır. Örnek: Çeliğin çekme dayanımını esas alan gösterim. MBS Fe 42 Gt

Üretim Siemens-Martin Gereç Dayanımı Isıl işlem yöntemi Çeliği sembolü


2.4.4. SAE (Amerikan) Standartları Bu sistemde çelikler, standart kuruluşun kısa adı (SAE-AISI gibi) ve dört sayı hanesi ile

gösterilir. Örneğin: SAE Standardı Alaşım Alaşım Binde karbon Yapan elementini elementinin miktarı kuruluş belirten % miktarı numara 2.4.5. MKE Kurumu Standartları Makine ve Kimya Endüstrisi Kurumu, Amerikan standartlarına göre (Ç) işareti ile çelikleri

göstermiştir. MKE’de çelik standartlarının sembollerle ve renklerle gösterimleri şöyledir;

Örnek: Ç 1 0 1 6 Ç: Çelik 1: Alaşım elementi, (sade karbonlu) 0: Alaşım elementinin % ‘de mik. (alaşımsız) 16: Karbon miktarı (%0.16)

Örnek: Ç 5 8 3 6 Ç: Çelik 5: Kromlu çelik

Çizelge 2.1. Çeliklere katılan karbon ve 8: %8 kromlu çelik alaşım elementlerinin numaraları 36: Karbon miktarı(%0,36)

Şekil 2.7. Bazı çeliklerin MKE standardına göre tanıtım renkleri

1 Karbonlu Çelikler 2 Nikelli Çelikler 3 Nikel+Kromlu Çelikler 4 Molibdenli Çelikler 5 Kromlu Çelikler 6 Krom+Vanadyumlu çelikler 7 Volframlı Çelikler 8 Mangan+Silisyumlu Çelik 9 Silisyumlu Çelik

Çelik Türü Tanıtım Rengi Ç 1020 Kırmızı

Ç 1030 Yeşil

Ç 1040 Beyaz

Ç 1050 Mavi

Ç 1060 Sarı

Ç 1090 Turuncu

Ç 1120 Sarı-Kırmızı Ç 1350 Mavi-Kırmızı Ç 4130 Siyah-Beyaz


2.5. Çeliğin Biçimlendirilmesi 2.5.1. Metallerin Biçimlendirilmesi Madensel malzemelerin biçimlendirilmelerinde uygulanan yöntemlerin başlıcaları; döküm,

talaş kaldırma, toz metalurjisi, elastik biçimlendirme, plastik biçimlendirme v.b dir. Çeliğin üretiminde bunlardan döküm ve plastik biçimlendirme yöntemi olan haddeleme

uygulanmaktadır. Plastik biçimlendirme (haddeleme) iki şekilde yapılır;

• Soğuk biçimlendirme, • Sıcak biçimlendirme

a) Soğuk biçimlendirme; Soğuk biçimlendirme de iç gerginlikler oluşur. Kristaller

bozularak daha düzensiz ve ince taneler meydana gelir. b) Sıcak biçimlendirme; Sıcak biçimlendirme de ise malzemede yine aynı değişimler

gerçekleşir. Ancak, sıcaklığın yüksekliğinden dolayı atomların yüksek hareket yetenekleri ve enerjileri sonucu derhal eski konumlarına dönerler. Böylelikle kalıcı tane bozukluğu oluşmaz.

Şekil 2.8. Yeniden kristalleşme sıcaklığında, çelik kütlenin şahmerdanda biçimlendirilmesi

Metallerin, sıcak biçimlendirilmesi için uygun tavlama sıcaklığına, yeniden kristalleşme

sıcaklığı denir. Tavlama (yeniden kristalleşme) sıcaklığı, en çok kullanılan metallerde şöyledir;

• Demir --------- 450 ºC • Çelik, Nikel --- 600 ºC • Alüminyum ------ 150 ºC • Molibden -------- 900 ºC • Altın, Bakır --- 200 ºC • Kurşun, Kalay --- Oda sıcaklığı


2.5.2. Madensel Malzemelerin Haddelenmesi Haddeleme: Hadde silindirleri arasından sıcak veya soğuk olarak geçirmek suretiyle

malzemeleri istenilen ölçü ve biçime getirme işlemidir.

Şekil 2.9. Haddelemenin yapılışı Haddeleme sıcak ve soğuk olmak üzere iki şekilde yapılabilen bir plastik biçimlendirme

yöntemidir. Sıcak haddelemede çelikler için uygun tavlama sıcaklığı 1100-1200 ºC arasındadır. Günlük yaşantımızda sayısız kullanma alanlarında karşılaştığımız çelik, kullanılabilir

duruma birçok aşamalardan geçirilerek getirilir. Çelik fırınlarından alınan çelik önce ingot kalıplarına dökülerek, ingot adı verilen 52,5 x 52,5 cm kesitinde hafif konik ve 1500 kg ağırlığında bloklar haline getirilir. Bu çelik bloklar (ingotlar) kalıplardan sıyrılarak soğutulur. Devamında pit fırınları denilen çukur fırınlarda tavlanarak haddelenmek (biçimlendirilmek) üzere haddelere gönderilir. Burada istenilen profiller de biçimlendirilirler.

Klasik ingot üretiminin yanı sıra, modern üretim sistemleriyle çelik üretimi daha da yalınlaştırılmıştır.

Şekil 2.10. Haddeleme sonucunda kristal yapıda meydana gelen değişmeler

H ad de le m ede n H ad de le me de n T av l an ar ak ö nce no rm al so nr ak i yap ı yen id en

yap ı H add el em e k r is tal l eşm e


2.6. Çeliklere Uygulanan Isıl İşlemler 2.6.1. Isıl İşlemin Tanımı ve Önemi Katı durumdaki metal ve metal alaşımlarına, kimyasal bileşimlerine göre belirli özellikler

kazandırmak amacıyla uygulanan bir dizi ısıtma ve soğutma işlemine Isıl İşlem denir. Çeliklerin üstünlük kazanması, böylelikle kullanım alanının genişlemesi ve veriminin

artması ısıl işlem yaparak sağlanır. Çeliğin farklı sıcaklıklarda değişik doku kristallerine sahip olması, ısıl işlemlerle özel nitelikli gereçler üretme avantajı yaratır. Bu da çeliğin kullanım alanını arttırır.

2.6.2. Çeliklerin Sertleştirilmesi Çeliklere özellik kazandıran en önemli ısıl işlem yöntemi, sertleştirmedir. Bunlar; a)Suda Sertleştirme Çeliğin sertleştirilmesi su verme adı ile tanımlanır. Sertleştirilecek çelik, su vermek için

önce ön ısıtmaya alınır. Sertleştirilecek olan çelik parça kademeli olarak ön ısıtmaya alınır. Tavlama sıcaklığına kadar ısıtılan parça, tavlamanın tam olabilmesi için biraz bekletilmesi gerekir. Bekletme işleminden sonra, parçalar su içinde sekiz sayısı çizilecek şekilde hareket ettirilerek soğutulur. Böylece çelik parça sertleştirilmiş olur.

Prizmatik parçalar geniş yüzeylerinden, uzun parçalar boyları doğrultusunda, delikli parçalar delik eksenine dik ya da kör delik üste gelecek şekilde suya batırılmalıdır.

Çizelge 2.2. Karbon oranına göre çeliklere uygulanan su verme sıcaklıkları

Malzeme Cinsi Karbon Miktarı (%) Su Verme Sıcaklıkları (°C)

Yapı çeliği 0,3 870-900

Yapı çeliği 0,4 830-860

Takım çeliği 0,5 800-830



Takım çeliği 1 750-780

Takım çeliği 1’den fazla 740-770

Volframlı takım çeliği 780-1100

Kromlu takım çeliği 760-1000

Seri çelik 1100-1350


b)Yağda Sertleştirme Suya göre soğutma biraz daha yavaş olacağından verimli ve dengeli sertleştirme olur.

Yağda soğutma çok çeşitli çelik türlerine uygulanabilir. Örnek: Takım çelikleri. • Yağ, soğuma hızını düşürür. Yağın bu özelliği, kritik soğuma hızı düşük olan

çeliklerin yağda sertleştirilmesini gerekli kılar. • Soğutma ortamlarının, işlem esnasında korozyon yapma sorunları vardır. Bu açıdan

yağda sertleştirme bütün çeliklerde en yüksek korozyon direnci sağlar. • Yağda sertleşen soğuk işlem çeliklerinden yapılan bitirilmiş ya da yarı bitirilmiş

takımlar, tavlama esnasında karbon kapma ve karbon kaybına karşı korunmalıdır. Bu amaçla kuru ekzotermik atmosfer kullanılabilir, ancak genel olarak paket tavlama tercih edilir.

c)Havada Sertleştirme: Soğutma havada yavaş olduğundan kolay sertleşebilen katı çeliklere uygulanır. Örnek:

hava çeliklerine. Havada sertleştirme uygulanabilecek çelikler, orta alaşım havada sertleşen soğuk işlem

takım çelikleri ile yüksek karbonlu yüksek krom soğuk işlem çelikleri ticarî adını taşır. Bu çelikler genellikle üretici tesislerinde tavlanmış olarak teslim edilirler, fakat dövmeden sonra ve sertleştirmeden önce yeniden tavlanmalıdırlar.

Havada sertleşecek olan çeliklerin tavlanması, tuz banyolarında ya da gaz atmosfer (koruyucu atmosfer)’li fırınlarda yapılır. Austenitleşme sıcaklığı düşük olan hava çelikleri, kurşun banyosunda ya da oksitleyici atmosferli fırınlarda tavlanır.

Havada sertleşebilen çeliklerde, kesit kalınlığı, sertleşme yeteneği, parça biçimi gibi faktörlere bağlı olarak aşağıdaki metotlar gittikçe artan soğutma hızı sağlarlar:

• Durgun hava: Hareket ettirilmeyen atmosferik hava. • Fanla soğutma: Fanla meydana getirilen bir hava akımı ile soğutma. • Basınçlı hava ile soğutma: Yüksek basınç kaynağından temin edilen hava ile

soğutma. Parça basınçlı hava ile soğutuluyorsa, hava sertleştirilecek yüzeye eşit olarak üflenmeli ve

tamamen kuru olmalıdır. Soğutma esnasında parçalar beton zemin üzerine ya da rutubet alabilecekleri yerlere konulmamalıdır.

Şekil 2.11. Bir ısıl işlem fırınının dış ve iç görünüşü


2.6.3. Yüzey Sertleştirme Yöntemleri Bölgesel sertleştirme de diyebileceğimiz yüzey sertleştirme yönteminde, sertleştirilecek

parçanın tamamı sertleştirme sıcaklığına yükseltilmeyip yalnız sertleşmesi gereken bölgeler, yani parçaların üst yüzeyleri ısıtılır.

Yüzey sertleştirme yöntemi çeliklere aşağıda ki durumlarda uygulanır;

• Bölgesel olarak aşınma ile karşı karşıya kalma, • Diğer sertleştirme yöntemleri ile az veya çok deformasyonlara uğrayabilme, • Sertlik alanları arttığında ekonomik zararlara uğrama, • Düşük karbonlu çelikten iş parçaları yapma

Genel olarak yüzey sertleştirme, iki ana grup içerisinde toplanmaktadır;

a) Yüzeyin kimyasal yapısını değiştirerek yapılan yüzey sertleştirmesi. b) Yüzeyin kimyasal yapısını değiştirmeden yapılan yüzey sertleştirmesi.

A) Yüzeyin Kimyasal Yapısını Değiştirerek Yapılan Yüzey Sertleştirmesi Sementasyon: Yüzeyin kimyasal yapısını değiştirerek yapılan yüzey sertleştirme yöntemidir.

Yüzeyin yapısını değiştirmede kullanılan maddenin cinsine göre adlandırılır. • Katı sementasyon, • Sıvı sementasyon, • Gaz sementasyonu.

Sementasyon işlemi için genelde düşük karbonlu çeliklerin kullanılır. Bunlar sünek, fakat sertleştirilemez karakterdedir. Sertleştirme esnasında hemen hemen hiç sertleşmezler, ancak akma sınırlarının yüksekliği sebebiyle kolaylıkla şekillendirilebilirler.

Yüzey kısımlarının karbon miktarının % 0,80 olması böylece sertleşebilir hâle gelmesi için, (difüzyon yoluyla) önce karbon emdirilir.

Sementasyon işlemi buna göre iki aşamada yapılır; • Karbürizasyon (yüzeye difüzyon yoluyla karbon emdirme), • Sertleştirme işlemi.

Çeliğin dış yüzeyinden karbon emebilmesi için gerekli olan sıcaklık 900 °C' dir. Bu sıcaklıkta çelik % 1'den fazla karbon emebilir. Karbon miktarına bağlı olarak, karbon atomları yüzey yapısına ve daha içlere doğru girer. Sıcaklık ne kadar yükselirse bu difüzyon olayı o kadar çabuk oluşur.

a) Katı sementasyon: Sementasyon işlemine tabî tutulacak parçalar, karbürleyici toz ile

karıştırıldıktan sonra hava geçirmeyen kapalı sementasyon kutularında yaklaşık 900 °C' te tavlanırlar.

Karbürleyici tozun bileşimi; Odun kömürü, kok veya kemik kömürü ile alkali bileşiklerin 3- 6 mm'lik taneler hâlindeki karışımı şeklindedir.

Yüksek sıcaklıkta karbon monoksit ve karbon dioksitten meydana gelen bir gaz karışımı oluşur. Alkali bileşikleri aktivasyon maddeleri olarak tesir ederler, yani karbürizasyon süresini kısaltırlar. En tesirli alkali bileşikleri baryumoksit ve baryum karbonattır.

b) Sıvı sementasyon: Parçalar bir ön tavlamaya tabî tutulduktan sonra, sudan arındırılmış tuz

eriği içerisine asılır. İşlem sıcaklığı 850°C ile 930°C civarındadır. Kullanılan tuzlar ticarî anlamda kolay bulunabilen tuzlardır ve karbon taşıyıcısı olarak içlerinde sodyum siyanür (NaNC) bulundururlar.

Bunun yanında bileşimlerinde ayrışmayı frenleyen klorürler ve tuz içerisindeki karbonun, parça yüzeyine geçişini hızlandıran (aktifleyici) stronsiyum ve baryum bileşikleri bulunur.

Yüksek sıcaklıkta siyanür parçalanarak karbon ve bir miktar azot verir. Azot karbürizasyonu kolaylaştırır


c) Gaz sementasyonu: Gaz sementasyonunda ve karbon emdirilmesinde kullanılan gaz genellikle, bu işlem için kullanılan fırınların dışında üretilir. Bileşimi devamlı kontrol edilir ve ayarlanabilir.

Sementasyon işleminde kullanılacak gaz, soğutma ve ısıtma esnasında fırına verilir. Bu gaz, içerisindeki zararlı maddeleri alınmış olan likit petrol gazı, veya jeneratör gazından elde edilebilir.

Karbürizasyon için taşıyıcı gaza belirli oranda hidrokarbon (karbonlu hidrojen) ilave edilir. Bu amaç için en uygun gaz, tüplerde sıvı olarak satılan propandır. Propan gazı ilâvesi ile karbürleyici tesir çabuk ve arzu edilen şekilde ayarlanır.

d) Nitrürasyon: Çeliğin üst yüzeyinde, azot atomlarının meydana getirdiği nitrür katmanının

oluşturulma işlemidir. Diğer yüzey sertleştirme işlemlerinden ayrılan en önemli özelliği, yüzeyde sementit kristalleri

yerine bu kristallerden daha sert özelliklere sahip olan nitrür katmanının oluşturulmasıdır. Bu sebeple sertleşme sonucunda daha iyi netice almak mümkündür. B) Yüzeyin Kimyasal Yapısını Değiştirmeden Yapılan Yüzey Sertleştirmesi Bünyelerinde yeter oranda (%0,40-0,80) karbon bulunan çeliklerin de yüzey sertleştirme

işlemine tabî tutulması istenebilir. Bu durum, tüm katmanlarının sertleştirilmesi istenmeyen parçalarda söz konusudur.

Özellikle iç yapıları yumuşak kalması istenip de dış yüzeylerinde sertlik aranılan, iç yüzlerinin yumuşaklığı sebebiyle basma dayanımlarına karşı koyabilecek makine elemanları bu tür sertleştirme yöntemleri ile sertleştirilir.

Şekil 2.12. Karbon oranına göre çeliklere uygulanacak yüzey sertleştirme sıcaklıkları


a) Alevle yüzey şertleştirme: Alev ile sertleştirmede üflecin oluşturduğu sıcaklık, direkt

olarak gerecin üst yüzeyini ısıtır. Elde edilen ısı yaklaşık 3000 °C'dır. Bu parçanın kısa sürede tavlanmasına neden olur. Dolayısıyla hızlı bir sertleştirme ortamı oluşturulabilir.

Gerecin 3 mm derinliklerine kadar sert yüzey elde etmek mümkündür. Bu değerden daha düşük yüzeylerin sertleştirilmeleri, üfleç hızına ve üfleç ile gereç arasında bırakılacak mesafeye bağlıdır.

İçerisinde % 0,40 ile 0,80 oranında karbon bulunan çeliklere uygulanır. Çeliği oluşturan alaşımlar, soğutma yöntemini tayin ederler. Buna göre parçalar su, tuz

çözeltisi ve havada soğutulabilir. b) Endüksiyon akımı ile yüzey sertleştirme: Sertleştirme ortamının oluşturulmasında elektrik

akımından yararlanılır. Yüksek frekans üretebilen devreden alınan alternatif akım yük sargısından geçer ve ısıtılacak

parçanın yüzeyinde, endüksiyon akımı meydana getirir. Endüksiyon akımını ileten ekipmanın, ısıtılacak yüzeyi sıkıca sarması, ısıtma işleminin sağlıklı olmasının ilk şartıdır

Uygulanan frekanslar 10 ile 10000 kHz değerleri arasındadır. İş parçasının bu akımın geçmesine karşı gösterdiği direnç, parçanın ısınmasına sebep olur. Isıtma derinliğinin tayini, kullanılan frekans ile enerji miktarı ve enerji verilmesi sırasında geçen süreye bağlıdır.

İçerisinde % 0,35 ile 0,60 oranında karbon bulunan, orta karbonlu çelikler, bu yöntemle yüzey sertleştirmeye tabî tutulur.

2.6.4. Çeliklerin Tavlanması Çelik ve alaşımlarının, solidus (katılaşma) eğrisi altında ki belirli sıcaklığa kadar

ısıtılmasına, bu sıcaklıkta bekletilmesine ve devamında soğutulmasına tavlama denir. Çeliklerde belirli amaçları gerçekleştirebilmek için tavlama işlemi yapılır. Tavlama işlemi üç şekilde yapılır;

• Normalleştirme tavı • Yumuşatma tavı • Gerginlikleri Giderme Tavı

a)Normalleştirme Tavı Çeliğin dokusunu, homojen (her tarafta aynı) duruma getirmek için yapılır. Çeliğin

mekanik özellikleri (çekme dayanımı, basma dayanımı vb.) geliştirilmiş olur. Normalleştirme işleminde çelik, tavlama sıcaklığından sonra sakin havada soğutulur.

Başlıca uygulama alanı; dövme, presleme ve yüksek sıcaklıklarda ki tavlama sonucu çeliğin yapısında oluşan kabalaşmaların, normalleştirme ile düzeltilerek doku tanelerinin küçültülmesidir.

b)Yumuşatma Tavı Yumuşatma tavı, çeliğin PS perlit dönüşüm çizgisi altındaki sıcaklıkta ısıtılarak yavaş

soğutulması şeklinde yapılır. Uygulanış nedenlerinde en önemlisi, çelik parçaların sertliklerini azaltmak ve iyi talaş

vermesini sağlamaktır. Böylece talaşlı imalatta parçaların işlenmesi kolaylaşır. Yumuşatma tavı genellikle %0.6 dan fazla karbonlu çeliklerde, kesiciye karşı direnci azaltmak için uygulanır.

c)Gerginlikleri Giderme Tavı Sertleştirme işleminde çelik dokusunda dengesiz martenzit kristallerinin oluşumu iç

gerginlikleri arttırır. İç gerginlikler, parçanın çalışırken, vuruntularla dayanımını azaltarak çatlamalara neden olabilir.


Şekil 2.13. Karbon oranına göre çeliklere uygulanacak tavlama sıcaklıkları 2.6.5. Menevişleme Ve Islah Sertleştirilmiş parçaların iç gerginliklerini gidermek için Meneviş ya da Islah işlemleri

yapılır. a)Menevişleme: Çeliğin 150-450°C’de ısıtılıp açık havada kendiliğinden soğumaya

bırakılmasıyla yapılır. Böylece çeliğin dokusundaki gerginlikler, meneviş ısısının etkisiyle bir ölçüde azalır.

Meneviş Renkleri Sıcaklık (°C) Renk Kullanıldığı Yerler 200 Sarı Zımbalar, raspalar ve noktalar. 220 Açık saman Çekiçler ve kesici alet uçları. 240 Koyu saman Kalıplar, matkaplar, testere lamaları,

kılavuzlar ve raybalar. 255 Sarımtrak kahverengi Marangoz düz kalemi, baltalar ve kamalar. 275 Erguvan Baltalar, iğneler ve soğuk keskiler. 310 Soluk mavi Kamalar ve tornavidalar. Çizelge 2.3. Meneviş renklerine göre sıcaklık değerleri ve uygulandığı iş parçaları b)Islah: Sertleşmiş çeliğin gerginliklerini daha üst derecede ve en iyi nitelikte düzeltmek

için yapılır. Islah işleminde çeliğin hem sertleştirilmesi hem de kademeli olarak bir dizi menevişleme ile en uygun çalışma özelliklerine kavuşması sağlanır.


BÖLÜM-3. ALAŞIMLAR 3.1. Tanımı Ve Çeşitleri En az iki metalin ya da biri metal diğeri ametal olan elementlerin birlikte ergitilmesiyle

oluşturulan malzemeye alaşım denir. Alaşımlar, kendisini oluşturan metallerden çok farklı özelliklere sahiptir. Bu nedenle çok

farklı kullanıma uygundur. Makinecilik endüstrisinde, çelik, pirinç ve bronz en çok kullanılan alaşımlardır;

• Çelik: Demir-Karbon alaşımıdır. • Pirinç: Bakır-Çinko alaşımıdır. • Bronz: Bakır-Kalay alaşımıdır.

Metallerin ya da alaşımların kristal yapılanmalarına faz denir. Alaşımlar, tek ve çift fazlı olmak üzere iki tiptir;

a) Tek fazlı alaşımlar: Genel olarak alaşımlar, bileşenlerin bir arada eritilmesiyle üretilirler.

Alaşımı oluşturan metaller bu sırada birbirlerinden farklı davranış gösterirler. Bu farklılıklar içinde en çok rastlanılan durum, eriyiklerin birbiri içerisinde çözünmesidir. Sonuçta tek yapıda bir sıvı meydana gelir. Bu tür eriyikler tek fazlı olarak adlandırılır.

Tek kafes sistemlidir. Alaşımın kristal kafesi, kendisini oluşturan metalin kristal kafesine, diğer metalin atomlarının girmesiyle oluşur.

b) Çift fazlı alaşımlar: Bu tür alaşımlarda, alaşım elemanları ayrı ayrı kendi yapılarını değiştirmeden ergir ve katılaşırlar. İki elementten oluşan alaşımda elementlerin kafes sistemleri değişime uğramaz. Yani alaşım, çift kafes sistemlidir.

A B Doku taneleri Tek Fazlı Alaşım Çift Fazlı Alaşım Kristal Sistemi Kristal Sistemi

Şekil 3.1. Tek ve çift fazlı alaşım kristal kafes sistemleri


3.2. Isıl Eğrileri Metal veya alaşım, ergiyik halden katılaşıncaya ya da katı halden ergiyinceye kadar

sıcaklık, zaman ve kristalleşme ilişkilerini gösteren diyagramlara ısıl eğriler denir. Metallerin ısı karşısında genleşmesi, atomlar arasında ki mesafenin artması sonucu kristal

yapının hacimsel olarak büyümesidir. Atomların ısı karşısında aralarında ki mesafeyi artırarak gösterdikleri kristal yapı değişikliği, soğuma esnasında da gerçekleşecektir. Ancak burada, genleşmenin yerini büzülme diye tanımlanan atomlar arasında ki mesafenin azalması olayı alacaktır.

Isıl eğriler, alaşımların oluşumunu grafik olarak anlatır.

Şekil 3.2. Demirin katılaşma eğrisi ve simetriği olan ergime eğrisi.

Katılaşma eğrisi (saf metal için): Ergime sıcaklığındaki metal, dış çevreye ısı

vereceğinden soğumaya başlar ve ısısı, zamana orantılı olarak düşer. Isıl eğrinin üst bölümüne göre metalde henüz kristalleşme yoktur. Atomlar serbesttir.

Isıl eğrinin duraklama bölümüne göre, katılaşma başlangıcında atomların gruplaşarak bağ oluşturmaları (kristalleşme) ile açığa çıkan ısı, sıcaklığın düşmesini önler. Kristal oluşumu (katılaşma) tamamlanana kadar sıcaklık değişmez. Katılaşma sabit sıcaklıkta oluşur. Katılaşma sonrası kristallerin gruplaşarak bir doku oluşturdukları görülür.

Ergime eğrisi(saf metal için):Metalin katılaşma eğrisine göre oluşan reaksiyonlar ergime

eğrisine göre tersine gelişir. Ergime eğrisi, katılaşmanın tersi bir diyagram olur.


3.3. Katık Elemanlarının Çeliğe Sağladığı Özellikler Çeliklere; mukavemet, korozyon dayanımı, asit-tuz ve bazlara dayanım, sıcak ve soğuğa

dayanım, aşınmaya dayanım, sertlik vb. gibi özellikler kazandırmak amacıyla kullanılan alaşım maddelerine katık elemanı denir.

Çeliğe katık elemanları ilâve edilerek, şu özelliklerin kazandırılması amaç edinilmiştir; • Dayanımın yükselmesi, sertliğin artması, • Sertleşmenin kolaylaştırılması, • Sertleşmenin çekirdeğe kadar olmasının sağlanması, • Korozyona karşı dayanımın yükseltilmesi, • Mıknatıs özelliğinin geliştirilmesi, • Yüksek sıcaklıklara karşı dayanımın artırılması, • Elektrik direncinin değiştirilmesi, • Isı etkisi altında genleşmenin ayarlanması.

Çeliklere özellik kazandırmak amacıyla kullanılan katık elemanlarının başlıcaları şunlardır; a) Karbon ( C ): Karbon çeliğe mukavemet ve sertlik kazandırır. Suda-havada ve yağda

sertleşme özelliği gösterir. b) Silisyum ( Si ): Çelikte süreklilik ve mukavemet ile ısıl dayanımı arttırır. Aynı zamanda

sıvı akıcılık özelliği de verir. c) Mangan (Mn): Mukamevet ve darbe dayanımı özelliği kazandırır. Mangan alaşımlı

çelikler darbe anında sertleşirler. Pres kalıpları, örsler, zırhlı araçlar ve silah namluları, makas ağızları bunlardan yapılır.

d) Krom ( Cr ): Çelikte mukavemet ve korozyon ile asit dayanımını arttırır. Paslanmaz ve

ısıya dayanıklı malzemelerde krom fazladır. e) Nikel ( Ni ): Çelikte korozyon dayanımını arttırır. Aynı zamanda asit – baz ve tuza

dayanımı ile birlikte çeliğin soğuğa dayanımını arttırır.

f)Molibden ( Mo ): Çeliğe mukavemet, sıcaklığa dayanım ve esneklik kazandırır. Molibden tane inceltici olduğu için kaynakta çatlama riskini azaltır.

g)Vanadyum ( V ): Vanadyum çelikte mukavemet arttırdığı gibi ısıl dayanımı da arttırır.

Aynı zamanda çeliğin sertleşme hızını da arttırır.

Çeliklere bunların dışında katılan alaşım elementleri de vardır. Wolfram (W), Titanyum (Ti); Alüminyum(Al) , Bakır (Cu) gibi örnekler verilir.

Çelikte karbon ve diğer alaşım elementleri dahil hepsinin toplamı %5’i aşıyorsa, çelik yüksek alaşımlıdır denir. Bunlara örnek paslanmaz çelikler verilebilir.

Alaşım elementleri toplamı %5’in altında ise bu çeliklere düşük alaşımlı çelikler denir. Kaynak yaptığınız malzemeler, genelde düşük karbonlu alaşımsız çelikler veya düşük alaşımlı çeliklerdir.

Çelik içerisinde istenmeyen yabancı elementlerde vardır. Bunlardan Fosfor (P), Kükürt (S), Azot (N), Oksijen (O2) ve Hidrojen (H2) çelikler için zararlı elementlerdir. Bunların bazıları demir filizinden geçer, bazıları da imalat anında veya kaynak anında malzemeye geçerler. Çelikleri bunlara karşı korumak veya zararlarından arındırmak şarttır.


BÖLÜM-4. DEMİR OLMAYAN METALLER 4.1. Tanımı Demir türevi metallerin dışında kalan metallerdir. Endüstride tek başına kullanılabildikleri gibi değişik özelliklerde malzemeler elde

edebilmek amacıyla alaşım maddesi olarak da kullanılırlar.

4.2. Çeşitleri Başlıcaları şunlardır; 1- Alüminyum 11- Kobalt 2- Bakır 12- Vanadyum 3- Kurşun 13- Altın 4- Çinko 14- Gümüş 5- Kalay 15- Platin 6- Krom 16- Bizmut 7- Nikel 17- Titan 8- Magnezyum 18- Kadmiyum 9- Mangan 19- Zirkonyum 10- Wolfram Bunlardan makinecilikte en çok kullanılanları aşağıda açıklanmıştır. 4.2.1. Alüminyum a) Tanımı ve Özellikleri: Alüminyum (Al), yoğunluğu (öz kütlesi) 2,7 gr/cm³, ergime

derecesi 660 ºC ve yerkabuğunun yaklaşık %8’ini oluşturan parlak gümüşi renkli bir metaldir. Saf alüminyum oldukça yumuşak ve demirden 3 kat kadar daha hafiftir. 1800 lü yıllarda

keşfedilmiş ve kullanılmaya başlanmış olmakla birlikte, günümüzde alüminyum ve alaşımları çelikten sonra en çok kullanılan metalik malzeme olmuştur.

b) Alüminyum Filizleri ve Üretimi: Yerkabuğunun %8’ini oluşturan alüminyum filizleri

yakut, zümrüt, kaolen, killer, boksit gibi bileşikler şeklindedir. Bunlardan yalnızca boksit adı verilen filizden üretilir.

Boksitte % 50-60 oranında alüminyum oksit, % 15-30 oranında su, % 2-20 oranında demir oksit, % 2-7 silisyum oksit ve % 2-4 titan oksit bulunur.

Boksitten, önce öğütülerek kimyasal reaksiyona tabi tutulmak ve çeşitli işlemlerden geçirmek suretiyle alümina elde edilir. Alüminyum, yine çeşitli işlemlerden geçirilmek yoluyla alüminadan üretilir.

Alüminyum üretiminde 4 kg boksitten 2 kg alümina ve 2 kg alüminadan 1 kg alüminyum elde edilir. Bu metal ülkemizde Seydişehir’deki fabrikasında üretilmektedir.

c) Kullanım Alanları: Alüminyum; bakır, Kalay, silisyum, magnezyum, çinko gibi pek

çok element ile alaşım yapabilme üstünlüğüne sahip olduğundan, birçok alaşımıyla endüstride kullanım alanı bulur.


Alüminyum, alaşımlarına özellikle korozyon direnci artırımı, yüksek yük taşıma yeteneği

gibi mekanik özelliklerinin iyileştirilmesini sağlar. Bu özellikleriyle kullanım alanlarının başlıcalarını şöyle sıralayabiliriz;

• Ulaşım araçları yapımı: Otomotiv, uçak, deniz taşıtları, hızlı tren gibi. • İnşaat sektörü: Pencere, kapı, dış cephe kaplamaları vb. • Ambalaj sanayi: İçecek kutusu, ilaç kutusu vb. • Elektrik endüstrisinde. • Mutfak eşyaları ve mobilyacılıkta vb.

4.2.2. Bakır a) Tanımı ve Özellikleri: Bakır (Cu), yoğunluğu 8,96 gr/cm³ve ergime derecesi 1084 ºC

olan açık kırmızı renkte bir metaldir. Oldukça yumuşak ve gümüşten sonra elektriği en iyi ileten metaldir. Yerkabuğunun

yalnızca % 0,0001’ini oluşturan bakır, bilinen en eski kullanım tarihine (M.Ö. 5000) sahiptir. Yakın zamana kadar en çok kullanılan metal olan bakırın azlığı günümüzde yerini yaygın olarak alternatif metallere bırakmasına neden olmuştur.

b) Bakır Filizleri ve Üretimi: Bakır filizlerinin başlıcaları;

• Malahit: %57 bakır, yeşil renkli • Azurit: %55 bakır, mavi renkli • Halkopirit: %34,5 bakır, sarı renkli • Bornit: %55 bakır • Halkozin: %80 bakır • Kuprit: %90 bakır • Tetrahidrit: %32-45 bakır

Bakır filizleri önce öğütülür. Flatasyon adı verilen suda yüzdürme işlemiyle yabancı maddelerden arındırılır. Daha sonra zenginleştirilmiş filiz tanelerine uygulanan kavurma işlemi ve devamında Reverber fırınlarında curuf yapıcı kireç taşı gibi maddelerle ergitilerek mat adı verilen ergiyik elde edilir.

Ergitme işleminden sonra yaklaşık %30 bakır içeren mat, değiştiricilere (konvertörlere) konulur. Konvertöre hava üflenerek, ergiyiğin içinde bulunan kükürtün yanması ve demir oksidin curuf halinde ergiyikten ayrışması sağlanır. Böylelikle %99 bakır oranlı ham bakır (blister bakır) üretilir.

Ülkemizde Karadeniz Bakır İşlt.nin Samsun ve Murgul’daki tesislerinde üretilir. c) Kullanım Alanları ve Alaşımları: İletkenliğinin çok yüksek olmasından dolayı elektrik,

elektronik endüstrileri başta olmak üzere, diğer elementlerle alaşım yapılarak ev eşyası, para, endüstriyel ekipmanlar (valf gövdeleri, cıvata, somun, burçlar, yataklar gibi) su tesisat malzemeleri vb. yapımında kullanılır.

En önemli alaşımları; 1-Pirinç: Bakır-çinko alaşımıyla elde edilir. Pirinçteki çinko miktarının artması, dayanım

ve uzama yeteneğini artırır ve yaklaşık %30 çinkoda en iyi değere ulaşır. 2-Bronz: Bakır-kalay alaşımıdır. %25’e kadar kalay bulunan alaşımlar endüstride kullanım

alanı bulmakla birlikte, oran %14’ü geçince alaşımın kırılganlığı artmaktadır. Bazı bronz çeşitlerine bakır ve kalaydan başka kurşun, çinko, mangan, alüminyum gibi elementlerde katılmaktadır.


4.2.3. Kurşun Kurşun (Pb), yoğunluğu 11,34 gr/cm³ve ergime derecesi 328 ºC olan mavi-grimsi renkte

bir metaldir. Oldukça yumuşak, ağır ve kolayca şekillendirilebilir. Düğşük ergime sıcaklığı, yumuşak

lehim olarak kullanımına olanak verir. Ayrıca akümülatör yapımı, elektrik ve telefon kabloları yapımı, matbaacılık, boya üretimi ile benzinin sıkıştırılma oranını yükseltmek amacıyla katkı olarak kullanımı, başlıca kullanım alanlarını oluşturur.

Kurşun yeryüzünde 60 kadar filizde bulunsa da en fazla galen adı verilen kükürtlü filizden elde edilir.

4.2.4. Çinko Çinko (Zn), yoğunluğu 7,11 gr/cm³ve ergime derecesi 420 ºC olan mavimsi-beyaz renkte

bir metaldir. Doğada en fazla bulunan metallerdendir. Filizlerinden başlıcaları; sülfürlü çinko blendi ve

çinko karbonat (smitsonit) tır. Ülkemizde Kayseri’de ÇİNKUR Tesislerinde üretilmektedir. En yaygın kullanım alanı, korozyondan korunmak amacıyla demir türevi malzemeler başta

olmak üzere metallerin galvenizlenme (çinko ile kaplama) sidir. Bir başka yaygın kullanım alanı ise bakır-çinko alaşımı olan pirinç üretimidir.

4.2.5. Kalay Kalay (Sn), yoğunluğu 7,3 gr/cm³ve ergime derecesi 232 ºC olan gümüş beyazı renkli,

yumuşak bir metaldir. En önemli filizi kaserit olan kalay, doğada az bulunur ve dünya tüketim hacmi küçüktür

(200.000 ton civarında). Kalayın yaklaşık %40’ı teneke kutu yapımında kaplama malzemesi olarak kullanılır. Bunun yanı sıra alaşım maddesi olarak ve düşük ergime sıcaklığı nedeniyle lehimli birleştirmeler de kullanım alanlarının başlıcalarıdır.

4.2.6. Krom Krom (Cr), yoğunluğu 7,19 gr/cm³ve ergime derecesi 1857 ºC olan çelik grisi renkli bir

metaldir. Başlıca filizi kromit olan krom, üretiminin %90’ı ülkemizin de içinde bulunduğu Rusya,

Güney Afrika gibi 6 ülkede gerçekleşir. Krom büyük oranda çelik alaşım maddesi olarak kullanılır. Bu metal çeliğe sertlik, kırılma,

darbe, korozyon, oksidasyon ve aşınma dayanımı kazandırır. Ayrıca krom kaplanma maddesi olarak da yaygın kullanım alanına sahiptir.

4.2.7. Nikel Nikel (Ni), yoğunluğu 8,9 gr/cm³ve ergime derecesi 1453 ºC olan parlak beyazımsı renkli

ve aşınmaya dayanıklı bir metaldir. Nikel filizleri doğada bileşikler halinde bulunur. Önemli filizleri pentlandit, nikelin ve

annaberjittir. Üretilen nikelin yarısından çoğu, çeliğe yüksek sıcaklıklara ve kimyasal etkilere dayanım

gibi özellikler katmak amacıyla çelik alaşım maddesi olarak kullanılır. Ayrıca, nikelaj adı verilen kaplama işlemlerinde de kullanımı yaygındır.


BÖLÜM-5. MALZEME MUAYENE YÖNTEMLERİ 5.1. Tanımı Ve Çeşitleri Malzemelerin, istenilen özelliklere sahip olup olmadığını anlamak için yapılan kontrol

işlemlerinin tümüne malzeme muayenesi denir.

Şekil 5.1. Bir uçak tribününde, ultrasonla muayene sonucunun Osiloskop ile tespiti. Yapılışları bakımından muayene çeşitleri şunlardır; a) Tahribatsız malzeme muayenesi. (Malzemeye zarar vermeden yapılırlar.)

* Gözle muayene * Mikroskopla muayene * İç yapı muayeneleri

--X ışınlarıyla (röntgenle) muayene --Ultrasonla (ses dalgalarıyla) muayene --Gama ışınlarıyla muayene --Mıknatıs akışı ile malzeme muayene b) Tahribatlı malzeme muayenesi. (Kırma, parçalama, kesme şeklinde yapılır.)

* Kıvılcım deneyi * Kesme deneyi * Çekme deneyi * Burulma deneyi * Basma deneyi * Kopma deneyi * Eğme deneyi

Malzeme muayenelerini yapılış aşamaları bakımından ise üçe ayırabiliriz;

• Ham malzemenin muayenesi • İşleme özelliklerinin muayenesi • Mamul parçanın muayenesi.


5.2. Gerilimler Ve Çekme Deneyi 5.2.1. Malzemelerde Oluşan Gerilimler Gerilim: Kuvvet uygulanan kesitte birim alanda ki yük olarak ifade edilir. Eğer yük kesite dik ise, oluşan gerilim basma veya çekme gerilimidir. Yükler Kesite

paralel ise kesme veya eğilme gerilimi oluştururlar. Yük malzemenin dışında ve eksene dik olduğunda da meydana gelen gerilim burulma gerilimidir.

Basma gerilimi Çekme gerilimi

Şekil 5.2. Malzemeler basılma ve çekilme kuvvetlerinin etkisinde kalırsa gerilmeler oluşur. 5.2.2. Çekme Deneyi Herhangi bir malzemeye etki eden kuvvetten dolayı oluşan gerilim, malzemede bazı

değişimlere yol açar. Eğer kuvvet malzemeyi sıkıştırmakta ise (bastırıyorsa) kısalma, çekmekte ise uzama oluşur.

Metal malzemelerin maksimum çekme dayanımının (gerilmesinin) bulunması çekme cihazlarında yapılan çekme deneyi ile tespit edilir. Tabi ki metal malzemenin cinsine göre (yumuşak çelik, sert çelik, bakır alüminyum v.b.) çekme dayanımları farklı olacaktır.

Deney için ilgili malzemeden standart çubuklar kullanılır.

Şekil 5.3. Çekme deneyinin yapılması


Çekilmeye zorlanan malzemelerde iki tür uzama oluşur; 1-) Elastik uzama: Kalıcı olmayan uzamadır. Kuvvet ortadan kalktığında malzeme eski

boyutunu alır. 2-) Plastik uzama: Kalıcı şekil değişikliğine neden olan uzamadır. Kuvvetin fazlalığından

meydana gelir ve kuvvet ortadan kaldırıldığında malzeme ilk boyutunu alamaz. Plastik uzamanın değerinin %0,2 olduğu nokta akma noktası dır.

Akma noktasında, malzemede kristaller arası kayma başlar ve malzeme bir noktada incelir. Yüklemeye devam edilirse uzama artar ve malzeme en büyük gerilime ulaşır. En büyük gerilime karşı gösterdiği dirence çekme dayanımı denir.

En büyük çekme gerilimine ulaşıldıktan sonra malzemede ki incelme gözle görülür şekilde artar. Bu noktadan sonra yüklemeye devam edilmese de malzeme uzamasını sürdürür ve kopma noktası nda kopar.

Şekil 5.4. Yumuşak çelik malzemenin gerilim uzama diyagramı 5.3. Elastiklik Modülü Gerilim altında bulunan malzemelerde ki kalıcı olmayan uzamaya elastiklik (esneklik)

denir. Malzemelerde, gerilim altında iken elastiklik sınırına kadar olan uzama (kalıcı olmayan uzama) Hook Kanununa bağlı olarak orantılıdır ve gerilime bağlıdır.

Herhangi bir malzemede ki gerilimin, o anda ki malzemede görülen uzamaya bölünmesi sonucu elde edilen değere elastiklik modülü denir.

Elastiklik modülü (E) = Gerilim kgf/cm² Elastik uzama kgf/cm² Elastiklik modülü, bir malzemede bileşime bağlı olup sertlik, biçimlendirilebilme ve diğer

hususlarla ilgili bir özelliktir.

çekme dayanımı

kopma dayanımı

akma sınırı elastikiyet sınırı

elastikiyet üst sınırı


5.4. Sertlik Ölçme Yöntemleri Sertlik: Herhangi bir malzemenin, kendisine batmak isteyen daha sert bir malzemeye

gösterdiği dirence denir. Doğada ki malzemelerin sertlikleri farklılıklar gösterir. Bilinen en sert maden elmas olup,

çelik orta sertlikte bir malzeme olarak karşımıza çıkar.

Şekil 5.5. Elmas doğada ki en sert madendir. Malzemelere uygulanan sertlik ölçme yöntemlerini iki gruba ayırabiliriz; a) Statik sertlik ölçme yöntemleri

• Rockwell sertlik ölçme yöntemi • Brinell sertlik ölçme yöntemi • Vickers sertlik ölçme yöntemi.

b) Dinamik sertlik ölçme yöntemleri

• Shore sertlik ölçme yöntemi

Şekil 5.6. Brinell sertlik ölçme cihazı ve yöntemi


Şekil 5.7. Rockwell sertlik ölçme yöntemi. Statik sertlik ölçme yöntemlerinde; sertlik ölçme işlemi, sertliği ölçülecek malzemeye özel

cihazlarda bilya yada sertlik ölçme uçları batırılarak gerçekleştirilir. Oluşacak iz derinliği veya büyüklüğüne göre malzemenin sertlik derecesi belirlenir.

Dinamik sertlik ölçme yöntemi olan Shore sertlik ölçme yönteminde ise, sertliği ölçülecek malzemeye bir cam boru içerisinden 20 gr’lık bir bilya düşürülür. Bilyanın zıplama yüksekliğine göre malzemenin sertliği tespit edilir. Sert malzemelerde,bilya düşüş enerjisini iz oluşturmada harcayamayacağından daha yükseğe sıçrar. Geri sıçrama yüksekliği malzemenin sertliğinin ölçüsüdür ve sclereskopla belirlenir.

5.5. Çentikli Darbe Deneyi Ve Yorulma Çentikli darbe deneyi, makine elemanlarının sarsıntı, çarpma ve vurmalara karşı

dayanımını ölçmek için yapılan bir uygulamadır. Bir başka demeyle, dinamik yüklere karşı dayanıklılık (özlülük) testidir.

Bu deney, çentik açılmış deney çubuklarına ağırlıkla vurmak yoluyla yapılır. Böylelikle malzemenin dayanımı ölçülür.

Yorulma: Dinamik yüklerden dolayı, zamanla oluşan ve gözle görülmeyen kılcal çatlamalar sonucu malzemelerin ömrünün kısalması olayıdır.

Yorulma sonucu, malzemeler dayanabilecekleri maksimum gerilmelerden daha küçük kuvvetler sonucu parçalanabilirler.

5.6. Malzemelere Uygulanan İç Yapı Muayeneleri 5.6.1. X Işınlarıyla (Röntgenle) Muayene X ışınlarının cisimlere girme özelliğinden faydalanılarak cisimlerin iç yapılarını gösteren

filmleri çekilir. Bu durumdan tıpta yararlanıldığı gibi, endüstride de madensel malzemelerde kırık, çatlak, boşluk ve doku farklılığı olup olmadığının tespitinde uygulanır. Bu yöntemin uygulanması özel cihazlarda gerçekleştirilir.


5.6.2. Gama Işınlarıyla Muayene Radyum, kobalt gibi radyoaktif elementlerin çekirdeklerinin parçalanması sonucu doğan bu

ışınların dalga boyu X ışınlarına göre daha kısadır. Bu nedenle daha fazla dalma gücüne sahiptirler. Daha kalın malzemelerin muayenesine elverişlidirler.

Gama ışınlarıyla muayene yönteminde, ışınlar malzemenin içinden geçirilerek malzemenin fotoğrafı çekilir. Fotoğrafta malzeme dokusunda ki hatalar görülür.

5.6.3. Ultrasonla (Ses Dalgalarıyla) Muayene Çok yüksek frekanslı ses dalgalarıyla yapılan muayene biçimidir. Ses dalgaları, malzeme

içerisinde boşluk veya farklı özellikte ki yapıya sahip bir bölgeye çarptığında buradan yansır ve malzeme hatası muayene yapılan cihazda gözlenir.

5.6.4. Mıknatıs Akışı İle Yapılan Malzeme Muayenesi Mıknatıs akışı ile demir, nikel, kobalt gibi mıknatıslanabilen malzemeler ve bu metallerin

alaşımları muayene edilebilir. Bu tip muayene ile yüzeyde veya yüzeye çok yakın olan çatlak, boşluk, damar ve metal olmayan yabancı madde topluluklarının tespiti mümkündür.

5.7. Teknolojik Muayeneler 5.7.1. Kıvılcım Muayenesi Çelikleri tanımak için pratik bir yöntemdir. Çelik malzeme zımpara taşına tutularak çıkan

kıvılcım boyu ve rengine göre karbon oranı ve katık elemanlarının cinsi gibi özelliklerinin tespitinde uygulanır.

Şekil 5.8. İç yapısında yüksek oranda karbon bulunan çeliğin kıvılcımı. Sade karbonlu çeliklerde, kıvılcım rengi sarı beyazdır. Karbon oranı arttıkça kıvılcım boyu

kısalır. Katıklı çeliklerde kıvılcım rengi portakal renginden kırmızıya kadar değişir. 5.7.2. Eğme Katlama Deneyi Katlanarak ve eğilerek kullanılacak malzemelere uygulanır. Çatlamadan, kırılmadan en

büyük açı altında bükülebilen malzeme diğerlerine göre daha üstündür.


5.7.3. Yayma Deneyi Bu deney, malzemelerin çatlamadan sıcak ve soğuk olarak hangi sınırlara kadar

genişletilebileceğini araştırmak için yapılır. 5.7.4. Kaynak Deneyi Malzemelerin kaynağa elverişli olup olmadığını ve yapılan bir kaynağın durumunu

anlamak için yapılan deneylerdir. Kaynak yapılmış malzemeler kaynak yerinden kırılarak kesitin incelenmesi şeklinde yapılır. İyi bir kaynak, ana malzemenin dayanımının %80’i kadar olmalıdır.

Şekil 5.9. Kaynak derinliğini görmek amacıyla yapılan kaynak muayenesi.


BÖLÜM-6. KOROZYON

6.1. Tanımı Ve Önemi Metallerin dış etkiler altında kalarak aşınmalarına korozyon denir. Bu dış etkiler gazlar, sıvılar ve katılar olabilir. Ancak sürtünme sonucu oluşan aşınma

mekanik bir aşınma olup, korozyon değildir. Korozyon, endüstrinin karşılaştığı en büyük sorunlardandır. Çünkü, her yıl kullanılan

malzemelerin yaklaşık %2’sinin kullanım dışı kalmasının nedenidir. Bu kayıp, demir türevi malzemelerde %25’e kadar çıkmaktadır.

Şekil 6.1. Çelik malzemenin paslanarak korozyona uğraması Malzemeler şu şekillerde korozyona uğramaktadırlar;

• Malzeme yüzeyinde (paslanma gibi) oluşan korozyon, • Alaşımlarda, alaşım elemanlarından birisinin korozyona uğraması, • Ayrı cins malzemelerin birbirlerine temasları sonucu oluşan korozyon, • Yüksek gerilime maruz kalan malzemelerde oluşan korozyon


6.2. Çeşitleri Korozyonu 2 grupta inceleyebiliriz;

• Kimyasal korozyon • Elektrokimyasal korozyon

a) Kimyasal korozyon: Metallerin kimyasal bileşikler oluşturarak aşınması olayına denir. Kimyasal korozyonun nedeni metallerin oksijen, kükürt, azot, yoğun asitler, bazlar ve

tuzların etkisi altında kalmalarıdır. Ayrıca yüksek sıcaklıklarda, (tavlama, dövme, sertleştirme vb. gibi işlemler sırasında) metallerin kabuklanması şeklinde kimyasal korozyonuna sebep olurlar.

Kimyasal korozyon, atomlar arası elektron alışverişi dolayısıyla oluşan kimyasal bileşiklerin neticesidir.

b) Elektrokimyasal korozyon: Metallerin, elektrik akımı neticesinde aşınması olayına denir. 6.3. Korozyondan Korunma Yöntemleri Metallerin korozyondan korunma yöntemlerini dörde ayırabiliriz; a) Alaşım yaparak: Alaşım yaparak korozyondan korunma yöntemi pahalı olmakla

birlikte, en güvenilir yöntemlerden birisidir. Çeliğe krom katılarak elde edilen paslanmaz çelikler en iyi örnektir.

b) Korozyona sebep olan maddeleri uzaklaştırarak: Bu yöntem güvenilir olmakla birlikte

her zaman uygulanamamaktadır. Kimya endüstrisinde kimyasal maddelerle teması kesmek, kalorifer tesisatından suyu uzaklaştırmak mümkün değildir.

c) Kaplama yoluyla: Ekonomik ve pratik olması sebebiyle en yaygın kullanılan

yöntemlerden birisidir. Metalin başka bir maddeyle örtülmesi esasına dayanan bu yöntemde kullanılan kaplama

malzemelerini 3 grupta inceleyebiliriz; • Madensel koruyucular; Çinko, krom, nikel, kalay, kurşun v.b. • Organik koruyucular; Yağlı boyalar, vernikler, yağ, plastik ve kauçuklar v.b. • İnorganik koruyucular; Çimento, emaye v.b.

d) Katodik korunma: Bu yöntem de metallerin (-) yüklü elektron alışverişini önlemek

prensibiyle korunma sağlanır. İki şekilde yapılır;

• Korunması istenen malzemeye dışarıdan akım verilerek. • Korunması gereken malzeme daha aktif bir malzemeye bağlanarak. (Kalorifer

kazanlarının içerisine çinko malzeme konularak yapılan koruma buna örnektir.)

Documents

Material notes