MÜHEND ĐSL ĐK METAL ve ALA ŞIMLARI -II Doç. Dr. Halit YAZICI …kisi.deu.edu.tr/halit.yazici/YapiMALI/MALZEME-I-D11-METALLER-II.pdf · Yüzey sertle ştirme i şlem çeşitleri

MMÜÜHENDHENDĐĐSLSLĐĐK METAL ve K METAL ve

ALAALAŞŞIMLARIIMLARI--IIII

Doç. Dr. Halit YAZICIhttp://kisi.deu.edu.tr/halit.yazici/

YAPI MALZEMESYAPI MALZEMESĐĐ I DERSI DERSĐĐ

Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü

MMÜÜHENDHENDĐĐSLSLĐĐK METAL ve K METAL ve ALAALAŞŞIMLARIIMLARI

4.4. 2. Sertle2. Sertleşştirmetirme

�� ÇÇelieliğğin in ostenitlemeostenitleme ssııcaklcaklığıığından ndan martenzitmartenzit oluoluşşacak acak şşekilde ekilde hhıızlzlıı bir bir şşekilde soekilde soğğutulmasutulmasıına na sertlesertleşştirme (su verme)tirme (su verme) denilir. denilir.

�� DemirDemir––karbon denge diyagramkarbon denge diyagramıı ççok yavaok yavaşş sosoğğutma ile elde utma ile elde edilir. Soedilir. Soğğuma huma hıızzıınnıın artmasn artmasıı ile ile mikroyapmikroyapıılarlar ve denge ve denge diyagramdiyagramıı dedeğğiişşir ve farklir ve farklıı faz dfaz döönnüüşşüümleri ve mleri ve mikroyapmikroyapıılarlarmeydana gelir.meydana gelir.

�� Mekanik Mekanik şşekil verme iekil verme işşlemi her zaman deformasyon lemi her zaman deformasyon sertlesertleşştirilmesi sonucunda olmaz. tirilmesi sonucunda olmaz.

�� YapYapıı metal ve alametal ve alaşışımlarmlarıı genellikle sogenellikle soğğuk iuk işşleme cevap verirler leme cevap verirler ancak dancak düüşşüük sk sııcaklcaklııkta eriyebilen kurkta eriyebilen kurşşun gibi metaller soun gibi metaller soğğuk uk iişşleme cevap vermezler.leme cevap vermezler.

�� Bu yBu yööntem ntem öözellikle zellikle ççeliklerin dayaneliklerin dayanıım artm artıırma irma işşlemleri ilemleri iççin in ssııkkçça uygulanmaktada uygulanmaktadıır. r.



�� IsIsııl il işşlemler neticesi meydana gelen lemler neticesi meydana gelen martenzitmartenzit, , beynitbeynit, , temperlenmitemperlenmişş martenzitmartenzit mikroyapmikroyapıılarlarıı veya oluveya oluşşturulan turulan çöçökeltiler, keltiler, dislokasyondislokasyon hareketini zorlahareketini zorlaşşttıırrıır. r.

�� Bu iBu işşlemler sonucu malzemenin mekanik lemler sonucu malzemenin mekanik öözelliklerini istenen yzelliklerini istenen yöönde nde dedeğğiişştirmek mtirmek müümkmküündndüür. Isr. Isııl il işşlemin ve solemin ve soğğuk uk şşekil deekil değğiişştirmenin ayntirmenin aynıımalzemenin mekanik malzemenin mekanik öözelliklerine etkisi yukarzelliklerine etkisi yukarııda gda göörrüülmektedir.lmektedir.



�� ÇÇelieliğğin tipik bir in tipik bir ııssııl il işşlemi lemi şşööyle yle öözetlenebilir:zetlenebilir:



1) Uygun bir dereceye kadar 1) Uygun bir dereceye kadar ııssııtma (tma (ÖÖrnerneğğin 845in 845°°°°°°°°C),C),2) Su veya ya2) Su veya yağğa ani dalda ani daldıırrııp sop soğğutma,utma,3) Tekrar 6503) Tekrar 650°°°°°°°°C altC altıındaki bir dereceye kadar ndaki bir dereceye kadar ııssııtmak.tmak.

�� AlAlüüminyum'un buna benzer daha dminyum'un buna benzer daha düüşşüük derecede k derecede ııssııl l iişşlemleri vardlemleri vardıır. r.

�� Saf metallere Saf metallere ııssııl il işşlemin bir yararlemin bir yararıı yoktur. Ancak yoktur. Ancak alaalaşışımlara bmlara büüyyüük yarark yararıı vardvardıır.r.



�� Uygulamada Uygulamada su verme, daldsu verme, daldıırmarma terimi ile adlandterimi ile adlandıırrıılan lan sosoğğutma iutma işşlemi, lemi, ççelieliğğin iin içç yapyapııssıınnıı etkilemek amacetkilemek amacııyla yla yapyapııllıır. r.

�� Bu iBu işşlem yalnlem yalnıızca metali suya daldzca metali suya daldıırmak suretiyle rmak suretiyle yapyapıılmaz. lmaz. YaYağğa hatta erimia hatta erimişş kurkurşşunauna batbatıırmak suretiyle rmak suretiyle yapyapııldldığıığı gibi, gibi, adi sadi sııcaklcaklııklardaklarda havanhavanıın etkisine bn etkisine bıırakarak rakarak da yapda yapıılabilir. labilir.

�� YaYağğda soda soğğutulan utulan ççeliklere eliklere yayağğ ççelieliğğii, havada , havada sosoğğutulanlara utulanlara hava hava ççelieliğğii adadıı verilir. verilir.



�� DaldDaldıırma irma işşlemi daha lemi daha ççok % 0.2ok % 0.2’’den fazla karbon iden fazla karbon iççeren eren ççeliklere uygulanan bir termik ieliklere uygulanan bir termik işşlem olup, amaclem olup, amacıı genellikle genellikle sertlisertliğği artti arttıırmaktrmaktıır.r.

�� Bunun iBunun iççin, alain, alaşışım uygun bir daldm uygun bir daldıırma srma sııcaklcaklığıığına kadar na kadar ııssııttııllıır ve sonra yine elde edilmek istenen mekanik r ve sonra yine elde edilmek istenen mekanik öözelliklere gzelliklere gööre, uygun bir re, uygun bir şşekilde aekilde ağığır ar ağığır veya hr veya hıızla zla sosoğğutulur. utulur.

�� Bu iBu işşlemlerin amaclemlerin amacıı ççeliklerin yeliklerin yüüksek sksek sııcaklcaklııklarda klarda edindikleri iedindikleri içç yapyapııyyıı kkıısmen veya tamamen adi smen veya tamamen adi ssııcaklcaklııklarda tutabilmelerini saklarda tutabilmelerini sağğlamaktlamaktıır.r.



�� ÖÖrnerneğğin, % 0.5 C iin, % 0.5 C iççeren bir eren bir ççelik 800elik 800°°°°°°°°C yi geC yi geççen bir sen bir sııcaklcaklığığa a kadar kadar ııssııttııldldığıığında yalnnda yalnıızca zca ostenittenostenitten oluoluşşan homojen bir an homojen bir sistemdir.sistemdir.

�� Bu Bu ççelik ara duraklardan (elik ara duraklardan (ferritferrit, perlit) ge, perlit) geççmeye vakit bulamadan meye vakit bulamadan ani olarak soani olarak soğğutulursa homojenliutulursa homojenliğğini korurini korur

�� SSııcaklcaklığıığın ani dn ani düüşşüüşşüü nedeniyle karbonun eriyebilirlinedeniyle karbonun eriyebilirliğğinin inin azalmasazalmasıı sonucu demir asonucu demir aşışırrıı doygun hale ddoygun hale döönnüüşşüür. r.

�� BBööylece ylece martenzitmartenzit yani yani çöçözelti halinde bulunmayan karbon zelti halinde bulunmayan karbon iiççeren eren αα demiri oludemiri oluşşur. ur.



�� MartenzitMartenzit homojen bir khomojen bir küütledir ve tledir ve osteniteostenite kkııyasla yasla ççok daha ok daha serttir.serttir.

FerritFerrit + Perlit+ Perlit TemperlenmiTemperlenmişş MartenzitMartenzit

�� AynAynıı bilebileşşimdeki alaimdeki alaşışım daha yavam daha yavaşş sosoğğutulacak olursa, sutulacak olursa, süüreye reye babağğllıı olarak olarak ferritferrit ve perlit kve perlit kıısmen veya tamamen olusmen veya tamamen oluşşur.ur.



�� SoSoğğuma olayuma olayıınnıı hhıızlandzlandıırmak irmak iççin, % 10 tuz ve niin, % 10 tuz ve nişşadadıır ir iççerikli erikli banyolar kullanbanyolar kullanııllıır. r.

� Daha az hızlı soğutmalar için tatlı su veya % 2’lik H2SO4 ve HClçözeltileri, ağır soğutmalar için gazyağı, kolza yağı, madeni yağlar, iç yağı ve yoğun kireç banyoları kullanılır.

�� SoSoğğuk iuk işşlemde taneler yasslemde taneler yassıılalaşışır. r. �� SSııcak icak işşlemde ise tanelerde ani dlemde ise tanelerde ani düüzensizlik olur, sonra tekrar zensizlik olur, sonra tekrar

ddüüzene girerler. zene girerler. �� SSııcak icak işşlem lem ııssııssıınnıın n kontrolukontrolu, tane boyutu ve dayan, tane boyutu ve dayanıımmıı etkiler. etkiler. �� ÖÖrnerneğğin, in, ççelik ve alelik ve alüüminyum alaminyum alaşışımlarmlarıı bu ibu işşleme leme şşaaşışılacak lacak

derecede cevap verirler.derecede cevap verirler.


YYüüzey sertlezey sertleşştirme itirme işşlem lem ççeeşşitleri ve itleri ve öözelliklerizellikleri

Yüzey karbon oranı yaklaşık % 0.8 civarında olan bir parça ostenitlenip su verilir ise yüzeyi sert iç kısmısertleşmemiş bir yapı elde edilir ki bu yapı hem aşınmaya‚ hem de darbeye dayanıklı hale gelir. Çeliğin, karbonlama ve sertleştirme işlemlerine sementasyon denilir.

Karbonlama (sementasyon)

Uygulanması ve Elde edilen özellikTavlama adı




Karbonlamaya benzer şekilde çeliğin yüzeyine azot difüzyonu yapılır. Azot‚ nitrürasyon çeliklerinde bulunan Al‚ Cr‚ Ti gibi elementlerle sert nitrürleri oluşturur. Nitrürleme işlemi 500–570*C’ler arasındaki sıcaklıklarda gerçekleştirilir. Sertlik derinliği sementasyona göre daha azdır; fakat sertlik değeri fazladır. Sementasyon ile elde edilen yüzey sertliği 850–900 VSD ise Nitrürasyon ile 1200 VSD’ne ulaşılır ki bu da daha iyi aşınma dayanımı oluşturur.

Azotlama




Karbonlama ve azotlamaya benzer bir termokimyasal ısıl işlemdir. Çeliğe bor elementinin difüzyonu sağlanır. Oluşan FeB ve bileşikleri çok sert (2000 VSD) ve kararlı bileşiklerdir. 900–1000°C’ler arasında bor verici katı‚ sıvı ve gaz ortamlarında tutularak yapılır.

Borlama




Sertleşme kabiliyeti olan bir çelikten yapılmış olan parçanın sadece yüzeyi ostenitlenir ve su verilir ise yüzeyi sert içi yumuşak bir yapı elde edilir. Yüzeyin ısıtılma işlemi alevle sertleştirmede oksijen–yanıcı gaz üfleci ile, indüksiyonla sertleştirmede ise indüksiyon akımı ile sağlanır. Alev ve indüksiyon ile sertleştirilmiş parçanın yorulma özellikleri sementasyondaki gibidir.

Alevle ve İndüksiyonla sertleştirme


TermomekanikTermomekanik İşİşlemler lemler

�� ÇÇelieliğğin haddelenmesi esnasin haddelenmesi esnasıında, nda, plastik deformasyon ve hemen plastik deformasyon ve hemen ardardıından yeniden kristallendan yeniden kristalleşştirme tirme olayolayıınnıın meydana gelmesinden dolayn meydana gelmesinden dolayııtane boyutu ktane boyutu küçüüçüllüür r

çıkış

Haddelemeye giriş

1100 °°°°C 850 °°°°C

�� Bu Bu şşekilde ekilde üçüç ççeeşşit dayanit dayanıım artm artıırma yrma yööntemi olan plastik ntemi olan plastik deformasyon, tane boyutunu kdeformasyon, tane boyutunu küçüüçültme ve ltme ve ııssııl il işşlem uygulanmlem uygulanmışış olur. olur.


TermomekanikTermomekanik İşİşlemler lemler

�� ayet haddelemenin hemen ardayet haddelemenin hemen ardıından sertlendan sertleşştirme itirme işşlemi yaplemi yapııllıırsa; rsa; metalde metalde dislokasyondislokasyon yoyoğğunluunluğğu fazla, tane boyutu ku fazla, tane boyutu küçüüçük ve hk ve hıızlzlıısosoğğuma neticesi daha dayanuma neticesi daha dayanııklklıı mikroyapmikroyapıılarlar elde edilir. elde edilir.

çıkışHaddelemeye

giriş

1100 °°°°C 850 °°°°C

YapYapıılarda larda KullanKullanıılan lan ÇÇeliklerelikler

YAPI MALZEMESYAPI MALZEMESĐĐ II 1212

EMPIRE STATE BUILDING

Start of work in 1929 (and completed in 1931)


YapYapıılarda Kullanlarda Kullanıılan lan ÇÇeliklerelikler

�� YapYapıılarda larda ççelik, genellikle betonarme yapelik, genellikle betonarme yapıılarda donatlarda donatıı olarak olarak veya veya ççelik yapelik yapıılarda talarda taşışıyyııccıı malzeme (profil) olarak iki malzeme (profil) olarak iki şşekilde kullanekilde kullanııllıır.r.

�� Betonarme yapBetonarme yapıılarda beton, larda beton, ççekme dayanekme dayanıımmıı ddüüşşüük k olduolduğğundan basundan basıınnçç gerilmelerini kargerilmelerini karşışılamaktadlamaktadıır.r.

�� Betonarme yapBetonarme yapıılarda larda ççelik, betonun elik, betonun ççekme dayanekme dayanıımmıınnıın n zayzayııf olmasf olmasıı nedeniyle, herhangi bir yapnedeniyle, herhangi bir yapıı elemanelemanıında olunda oluşşan an ççekme kuvvetlerini karekme kuvvetlerini karşışılamak amaclamak amacııyla kullanyla kullanııllıır. r.



�� YapYapıılan lan ççalalışışmalarda betona en uygun malarda betona en uygun ççekme donatekme donatııssıınnıın n ççelik olduelik olduğğu gu göörrüülmlmüüşşttüür. r.

�� Betonla Betonla ççelieliğğin bu uyumunu in bu uyumunu ççelieliğğin ain aşşaağığıda sda sııralanan ralanan öözellikleri sazellikleri sağğlamaktadlamaktadıır:r:

a)a) ÇÇelieliğğin in ççekme dayanekme dayanıımmıınnıın betona oranla n betona oranla ççok daha ok daha yyüüksek olmasksek olmasıı,,

b)b) ÇÇelieliğğin betonla in betonla ççok iyi ok iyi aderansaderans sasağğlamaslamasıı,,c)c) ÇÇelieliğğin genlein genleşşme katsayme katsayııssıınnıın betonunkine yakn betonunkine yakıın n

olmasolmasıı dolaydolayııssııyla farklyla farklıı ssııcaklcaklııklarda hemen hemen klarda hemen hemen aynaynıı şşekil deekil değğiişşimini yapmalarimini yapmalarıı..



�� Betonun iBetonun iççine bu amaine bu amaççla yerlela yerleşştirilen tirilen ççelik elik ççubuklar ubuklar dedeğğiişşik tik tüürlerdedir. rlerdedir. ÜÜlkemizde lkemizde φφφφφφφφ donatdonatıı ççapapıınnıı tantanıımlar. mlar.

�� ÖÖrnerneğğin, in, φφφφφφφφ16, 16, ççapapıı 16 mm olan betonarme 16 mm olan betonarme ççelieliğğidir.idir.

ΦΦΦΦ8ΦΦΦΦ10ΦΦΦΦ12

ΦΦΦΦ14ΦΦΦΦ16

� Beton kütlesine takılarak yapışmayı arttıran bu çıkıntılar genelde nervürler vasıtasıyla meydana getirilir.



�� Betonarme yapBetonarme yapıılarda donatlarda donatıı ve beton arasve beton arasıında yeterli bir nda yeterli bir yapyapışışmanmanıın (n (aderansaderansıınn) sa) sağğlanmamaslanmamasıı halinde, donathalinde, donatıı beton beton iiççinde kayarak kuvvetleri aktaramaz ve bu durum da yapinde kayarak kuvvetleri aktaramaz ve bu durum da yapıınnıın n yyııkkıılmaslmasıına yol ana yol aççabilir. abilir.

�� DonatDonatıınnıın n aderansaderans yeteneyeteneğğini arttini arttıırmak amacrmak amacııyla, yla, ççelik elik ççubuklarubuklarıın n yyüüzeyinde zeyinde ççııkkııntntıı ve girintiler yapve girintiler yapııllıır.r.



� Bu çıkıntılar çubuk eksenine dik olabileceği gibi, eksene belirli bir açı yapan sürekli helezonlardan da oluşabilir.

� Bu nervürlerin değişik tipleri vardır. En çok kullanılan nervür tipleri yanda görülmektedir.

� Enine ve boyuna nervürlü olan bu çelikler kendi eksenleri etrafında burularak TOR adı verilen, çelikler elde edilmektedir.

YAPILARDA KULLANILAN YAPILARDA KULLANILAN ÇÇELELĐĐKLERKLER

IV-bk(S500bk)

10101832≤∅<50 (%)5810

121218∅≤28

Min. kopma uzaması (%)

--1.081.101.20Çekme/akma min. day. Oranı

550500550500340Min. çekme day. (MPa)

500420500420220Min. Akma day. (MPa)

4-1614-186-126-506-506-50Anma çapı (d) (mm)

IV-bs(S500bs)

III-b(S420b)

IV-a(S500a)

III-aS(420a)

I-a(S220a)

Sembol

Soğuk mekanik işlem uygulanarak imal edilen (b)

Termo-mekanik işlemle imal edilen (a)

Sıcak haddeleme işlemi ile imal

edilen (a)

Sınıflar

Nervürlü (N) Profilli (P)Düz Yüzeyli

(D)

Tipler

�� DiDiğğer ter tüüm betonarme tam betonarme taşışıyyııccıı sistem elemanlarsistem elemanlarıında nda S420S420’’den daha yden daha yüüksek dayanksek dayanıımlmlıı donatdonatıı ççelieliğği i kullankullanıılmayacaktlmayacaktıır.r.


AFBYYHYAFBYYHY-- MALZEME DAYANIMLARIMALZEME DAYANIMLARI

�� KiriKirişşli sistemlerin dli sistemlerin dööşşemelerinde, kiriemelerinde, kirişşsiz dsiz dööşşemelerde, diemelerde, dişşli li ddööşşeme tablalareme tablalarıında, bodrum katlarnda, bodrum katlarıın n ççevresindeki devresindeki dışışperde duvarlarperde duvarlarıınnıın gn göövdelerinde, deprem yvdelerinde, deprem yüüklerinin klerinin ttüümmüünnüün bina yn bina yüüksekliksekliğği boyunca perdeler tarafi boyunca perdeler tarafıından ndan tataşışındndığıığı bazbazıı yapyapıılar ve prefabrike binalarda lar ve prefabrike binalarda ööngermengerme ççelieliğği i olarak olarak S420S420’’den daha yden daha yüüksek dayanksek dayanıımlmlıı donatdonatıı ççelieliğğiikullankullanıılabilir.labilir.


AFBYYHYAFBYYHY-- MALZEME DAYANIMLARIMALZEME DAYANIMLARI

�� KullanKullanıılan donatlan donatıınnıın kopma birim uzamasn kopma birim uzamasıı %10%10’’dan az dan az olmayacaktolmayacaktıır.r.

�� Ortalama akma dayanOrtalama akma dayanıımmıı, , ööngngöörrüülen karakteristik akma len karakteristik akma dayandayanıımmıınnıın 1.3 katn 1.3 katıından fazla olmayacaktndan fazla olmayacaktıır.r.

�� Deneysel olarak bulunan ortalama kopma dayanDeneysel olarak bulunan ortalama kopma dayanıımmıı, , deneysel olarak bulunan ortalama akma dayandeneysel olarak bulunan ortalama akma dayanıımmıınnıın 1.25 n 1.25 katkatıından az olmayacaktndan az olmayacaktıır.r.

(1) Yeterli oranda azot bağlayıcı elementler(Alüminyum gibi) bulunduğu takdirde daha fazla azot (N) kabul edilebilir.

*Karbon eşdeğeri:

0.500.0120.0500.0500.22IV-a--0.0500.0500.40III-a--0.0500.0500.25I-a

≤Ced*%

≤N%

≤ S%

≤ P%

≤C%Sembol


TS708 (Mart 1996)TS708 (Mart 1996)’’ya gya gööre Beton re Beton ÇÇelik elik ÇÇubuklarubuklarıınnıın Kimyasal n Kimyasal BileBileşşimleriimleri

15CuNi

%5

VMoCr%

6Mn

%C%C% ed

++

++++=

�� AyrAyrııca kaynaktan sonra oluca kaynaktan sonra oluşşacak olumsuzluklaracak olumsuzluklarıı engelleyecek engelleyecek öözel zel kaynaklama ykaynaklama yööntemleri de uygulanmaktadntemleri de uygulanmaktadıır. Ancak bu tr. Ancak bu tüür kaynaklama r kaynaklama yyööntemleri oldukntemleri oldukçça pahala pahalıı yyööntemler olup hayati ntemler olup hayati öönem tanem taşışıyan iyan işşlerde lerde kullankullanıılmaktadlmaktadıır.r.


�� Kaynak yapKaynak yapıılacak beton lacak beton ççeliklerinin karbon eeliklerinin karbon eşşdedeğğeri % 0.4 deeri % 0.4 değğerini erini gegeççmemelidir (TS 500 memelidir (TS 500 ��ubat 2000).ubat 2000).

�� Bu sBu sıınnıırrıın konulmasn konulmasıınnıın nedeni yn nedeni yüüksek karbon oranlksek karbon oranlıı ççeliklerin yeliklerin yüüksek ksek ssııcaklcaklııkta kaynak yapkta kaynak yapıılmaslmasıı durumunda oludurumunda oluşşan an martenzitikmartenzitik yapyapıınnıın n ççok ok sert ve ksert ve kıırrıılgan olmaslgan olmasııddıır.r.

�� AyrAyrııca yca yüüksek sksek sııcaklcaklığığa a ççııkan kan ççelieliğğin ani soin ani soğğumasumasıı nedeniyle, kaynak nedeniyle, kaynak yapyapıılan blan böölgede hacim sabitlilgede hacim sabitliğğinin bozularak inin bozularak ççatlamalar oluatlamalar oluşşabilmektedir. abilmektedir.

�� YYüüksek karbonlu ksek karbonlu ççeliklerde bu olueliklerde bu oluşşumlarumlarıın engellenebilmesi in engellenebilmesi iççin ya ani in ya ani sosoğğuma uma öönlenmesi ya da kaynak yapnlenmesi ya da kaynak yapıılan blan böölgeye daha sonra lgeye daha sonra ııssııl il işşlem lem uygulanmasuygulanmasıı gerekmektedir. gerekmektedir.


�� TS708 (Mart 1996)TS708 (Mart 1996)’’ya gya gööre re betonarme yapbetonarme yapıılarda 4 tip beton larda 4 tip beton ççelieliğği i kullankullanıılabilecelabileceğği anlai anlaşışılmaktadlmaktadıır. Bunlarr. Bunlarıı da birinci grup dda birinci grup dışıışında nda (a) ve (b) olmak (a) ve (b) olmak üüzere iki gruba ayzere iki gruba ayıırmak mrmak müümkmküündndüür. r.

�� (a) grubundaki ala(a) grubundaki alaşışımlar ymlar yüüksek fksek fıırrıında knda küüttüükler halinde kler halinde üüretildikten sonra hemen sretildikten sonra hemen sııcakta cakta ççekilerek (haddeleme) doekilerek (haddeleme) doğğal bir al bir sertlikte kullansertlikte kullanııma hazma hazıır duruma getirilmir duruma getirilmişşlerdir. lerdir.

�� Buna karBuna karşışın (b) grubundaki alan (b) grubundaki alaşışımlar somlar soğğukta deformasyon ukta deformasyon iişşlemine maruz blemine maruz bıırakrakıılmak suretiyle gerilmeler ile ilgili lmak suretiyle gerilmeler ile ilgili öözelliklerinde artzelliklerinde artışışlar olular oluşşturulmuturulmuşştur. tur.

�� Bu Bu ççelikler yaklaelikler yaklaşışık olarakk olarak 900900°°°°°°°°C'ye kadar C'ye kadar ııssııttııllıınca kazandnca kazandııklarklarııdayandayanıım artm artışışlarlarıınnıı yitirirler.yitirirler.


�� TS708 (Mart 1996)TS708 (Mart 1996)’’ya gya gööre re betonarme yapbetonarme yapıılarda 4 tip beton larda 4 tip beton ççelieliğği i kullankullanıılabilecelabileceğği anlai anlaşışılmaktadlmaktadıır. Bunlarr. Bunlarıı da birinci grup dda birinci grup dışıışında nda (a) ve (b) olmak (a) ve (b) olmak üüzere iki gruba ayzere iki gruba ayıırmak mrmak müümkmküündndüür. r.

�� (a) grubundaki ala(a) grubundaki alaşışımlar ymlar yüüksek fksek fıırrıında knda küüttüükler halinde kler halinde üüretildikten sonra hemen sretildikten sonra hemen sııcakta cakta ççekilerek (haddeleme) doekilerek (haddeleme) doğğal bir al bir sertlikte kullansertlikte kullanııma hazma hazıır duruma getirilmir duruma getirilmişşlerdir. lerdir.

�� Buna karBuna karşışın (b) grubundaki alan (b) grubundaki alaşışımlar somlar soğğukta deformasyon ukta deformasyon iişşlemine maruz blemine maruz bıırakrakıılmak suretiyle gerilmeler ile ilgili lmak suretiyle gerilmeler ile ilgili öözelliklerinde artzelliklerinde artışışlar olular oluşşturulmuturulmuşştur. tur.

�� Bu Bu ççelikler yaklaelikler yaklaşışık olarakk olarak 900900°°°°°°°°C'ye kadar C'ye kadar ııssııttııllıınca kazandnca kazandııklarklarııdayandayanıım artm artışışlarlarıınnıı yitirirler.yitirirler.

�� Bu sBu sııcaklcaklııktan sonra malzeme havada soktan sonra malzeme havada soğğumaya bumaya bıırakrakııllıır. Olur. Oluşşan an ççelieliğğin in mikroyapmikroyapıı ferritferrit+perlit+perlit’’ten oluten oluşşmaktadmaktadıır. r.

�� TS 708 (Mart 1996)TS 708 (Mart 1996)’’ya gya gööre re IaIa ççelieliğği olarak adlandi olarak adlandıırrıılan lan ççelik telik tüürrüü minimum minimum akma dayanakma dayanıımmıı 220 220 MPaMPa olan yumuolan yumuşşak ve nervak ve nervüürsrsüüz z ççeliktir. eliktir.


Ia çeliği (yumuşak çelik) S220* minimum akma dayanımı: 220 MPa* Karbon oranı : %0.15 - 0.25

�� Bu Bu ççelik Karbon oranelik Karbon oranıı % 0.25% 0.25’’den daha kden daha küçüüçük olan demirk olan demir--karbon karbon alaalaşışımmıınnıın kn küüttüükler halinde imal edilmesinden sonra haddeleme ikler halinde imal edilmesinden sonra haddeleme iççin in yaklayaklaşışık 1200k 1200°°°°°°°°CC’’yeye kadar tekrar kadar tekrar ııssııttııllıır. r.

�� IsIsııttıılan bu lan bu ççelik normal oda koelik normal oda koşşullarullarıında sonda soğğuma esnasuma esnasıında merdaneler nda merdaneler arasarasıından gendan geççirilerek kademeli olarak boyut kirilerek kademeli olarak boyut küçüüçültltüülmesi salmesi sağğlanlanıır ve r ve ssııcaklcaklıık yaklak yaklaşışık 1000k 1000°°°°°°°°CC’’yeye ddüüşşttüüğğüünde istenen form elde edilir. nde istenen form elde edilir.

�� IaIa ççeliklerine geliklerine gööre daha sert olan bu re daha sert olan bu ççeliklerin geliklerin gööre ire işşlenebilirlikleri daha lenebilirlikleri daha az ve kaz ve kıırrıılganllganlııklarklarıı daha fazladdaha fazladıır. r.

�� IIIaIIIa ççelikleri ise elikleri ise IaIa ççeliklerine geliklerine gööre daha yre daha yüüksek karbon oranlksek karbon oranlıı, daha , daha yyüüksek dayanksek dayanıımlmlıı ve sert ve sert ççeliklerdir.eliklerdir.


IIIa çeliği - S420* minimum akma dayanımı: 420 MPa* Karbon oranı : < %0.4

�� IIIaIIIa ççelikleri karbon oranelikleri karbon oranıı % 0.4% 0.4’’den daha dden daha düüşşüük olan demirk olan demir--karbon karbon alaalaşışımlarmlarıından elde edilir.ndan elde edilir.

�� ÜÜretiminde retiminde IaIa ççeliklerinden farkleliklerinden farklıı olarak en son haddelemeden sonra olarak en son haddelemeden sonra yaklayaklaşışık 1000k 1000°°°°°°°°CC’’dede nervnervüürlemerleme haddesi yaphaddesi yapııllıır. r.

�� AyrAyrııca bu tip ca bu tip ççelikler kaynak ielikler kaynak işşleri ileri iççin uygun dein uygun değğildir.ildir.

Son ySon yııllarda llarda IIIaIIIa ççeliklerinin eliklerinin üüretiminde %0.25retiminde %0.25’’den den daha ddaha düüşşüük karbon oranlk karbon oranlıı demirdemir--karbon alakarbon alaşışımlarmlarııda kullanda kullanıılmaktadlmaktadıır.r.


IIIaIIIa ççeliklerinin eliklerinin ssüüneklinekliğğiniini, , ççentik darbe tokluentik darbe tokluğğunu unu artartııran ve ran ve ççentik darbe tokluentik darbe tokluğğu geu geççiişş ssııcaklcaklığıığınnıın n ddüüşşmesine neden olan bu ymesine neden olan bu yööntem, ntem, ççelieliğğin yin yüüzeyinde zeyinde belirli kalbelirli kalıınlnlııkta daha sert ve dayankta daha sert ve dayanıımmıı yyüüksek ksek temperlenmitemperlenmişş martenzitmartenzit mikroyapmikroyapııssıınnıınn oluoluşşturulmasturulmasııesasesasıına dayanna dayanıır. r.

Bu iBu işşlem slem sıırasrasıında malzemenin ynda malzemenin yüüzey szey sııcaklcaklığıığı 250250°°°°°°°°CC’’yeyekadar dkadar düüşşer, ancak merkezinin ser, ancak merkezinin sııcaklcaklığıığı 900900°°°°°°°°C civarC civarıındadndadıır.r.

TermeksTermeks TempeksTempeks, , tempcoretempcore, vb. isimler verilen bu y, vb. isimler verilen bu yöönteme gnteme gööre re en en ççok % 0.25 karbon oranlok % 0.25 karbon oranlıı ççelik 1000elik 1000°°°°°°°°CC’’dede nervnervüürlendiktenrlendiktensonra ani sosonra ani soğğutma iutma işşlemine tabi tutulur.lemine tabi tutulur.


Daha sonra kontrollDaha sonra kontrollüü bir bir şşekilde ekilde sosoğğumaya bumaya bıırakrakıılan lan ççelik delik dışışyyüüzeyinde zeyinde terperlemiterperlemişş martenzitmartenzitççekirdek bekirdek böölgesinde lgesinde ferritferrit--perlitten perlitten oluoluşşan yapan yapıı oluoluşşmaktadmaktadıır. r.


Malzeme kendi haline bMalzeme kendi haline bıırakrakııldldığıığında ise tnda ise tüüm ym yüüzeyde szeyde sııcaklcaklıık k 650650°°°°°°°°C olur. SC olur. Sııcaklcaklığıığın yn yüüzeyde 250zeyde 250°°°°°°°°CC’’yeye ddüüşşmesi ile mesi ile martenzitikmartenzitikyapyapıı oluoluşşur. ur.

Bu yapBu yapıı kkıırrıılgan bir lgan bir öözellizelliğğe sahip olup e sahip olup ııssııl il işşlem uygulanmaslem uygulanmasııgerekmektedir.gerekmektedir.

Bu Bu ııssııl il işşlemi de slemi de sııcaklcaklığıığı 650650°°°°°°°°C C ççııkaran karan ççekirdek bekirdek böölgesi lgesi sasağğlamaktadlamaktadıır.r.


Yüksek dayanımlı bölge (∼900 MPa) Kalınlığıyarıçapın %10-20 si kadar

Düşük dayanımlıbölge ( St-I 370 MPa)

TERMEKS St I KÜTÜĞÜNDE ANİ SOĞUTMA

DI� KABUĞU YÜKSEK DAYANIMLIİÇ KISMI St I KALİTESİNDE

TORNALAMADAN ÇEKME DENEYİ

SONUÇ St III KALİTESİNDE KOROZYON

(PASLANMA) DURUMUNDA

KÜÇÜK KESİT KAYIPLARI BÜYÜK DAYANIM KAYIPLARINA YOL AÇABİLİR


ÖÖngerilmelingerilmeli beton beton ççelieliğğii

�� ÖÖngerilmelingerilmeli beton yapbeton yapıılarda ylarda yüüksek dayanksek dayanıımlmlıı ççeliklerin eliklerin kullankullanıılmaslmasıı gerekmektedir. gerekmektedir.

�� Bu tip Bu tip öözel zel ççelikler % 0.7 karbonlu Martin elikler % 0.7 karbonlu Martin ççeliklerine su eliklerine su verilmek suretiyle elde edilirler. verilmek suretiyle elde edilirler.

� Ancak elastisite modülleri önemli derecede farketmeyip, 2.1x105 MPa mertebesinde kalmaktadır.

� Aynı şekilde yapı çeliklerinde Poisson oranı 0.26-0.30 arasında kalmaktadır.


� Değişik tiplere ait mekanik özelliklerin farklı olmasının sonucu, bunların gerilme-birim şekil değiştirme eğrileri de yanda görüldüğü gibi önemli ölçüde farkeder.


HasHasıır Donatr Donatıı

� Bazı betonarme elemanlarda, örneğin döşemelerde , donatı yerleştirilmesini kolaylaştırmak amacı ile, birbirine dik ve paralel çubuklardan oluşan hasır donatıkullanılır

� Hasırı oluşturan çubuklar, düz yüzeyli veya nervürlü olabilir.

� Hasırda iki dik yöndeki donatının üst üste bindiği noktalardaki bağlantı, kaynak veya özel kelepçelerle sağlanır.

ÇÇELELĐĐKTE KALKTE KALĐĐTE KONTROLTE KONTROLÜÜ

AKMA DAYANIMI

ÇEKME DAYANIMI

MĐNĐMUM KOPMA UZAMASI

DĐĞER FĐZĐKSEL ve KĐMYASAL DENEYLER

SERTLĐK, ĐŞLENEBĐLĐRLĐK

DARBEYE DAYANIKLILIK

GÜVENĐLĐR ÜRETĐCĐ

ENERJĐ YUTABĐLME KAPASĐTESĐ

BOYUT KONTROLÜ


BOYUT DENETBOYUT DENETİİMMİİ

Çap Kontrolü

l

Gd

s74,12=

(1000 mm uzunluktaki parçalar en az 0,5 g duyarlıkta tartılır)

G : Çubuk kütlesi (g)l : Çubuk boyu (mm)


BOYUT DENETBOYUT DENETİİMMİİ

Kesit Alan

l

GA 74,12=

(1000 mm uzunluktaki parçalar en az 0,5 g duyarlıkta tartılır)

G : Çubuk kütlesi (g)l : Çubuk boyu (mm)


ÇÇEKME DENEYEKME DENEYĐĐ

ÇÇEKME DENEYEKME DENEYĐĐ

Örnek boyu: 600 mmKopma uzaması ilk ölçüm boyu: 10 d

Uzama % = 100boyilk

boyilk -boy son ×

ÇÇEKME DENEYEKME DENEYĐĐTS 708

Deneyler, çelik çubuklara haddeleme işlemi sonrasında herhangi bir tornalama işlemi yapılmadanuygulanmalıdır. Yalnızca d = 32 mm ve üzerindeki çaplarda, sıcak haddeleme işlemi yapılmış çubuklariçin (Illa, IVa) çekme cihazının kapasitesi yetersiz ise numuneler d = 28 mm den daha küçük olmamaküzere cihaz kapasitesinin izin verdiği en büyük çapta tornalanarak deneye tabi tutulur.

ĐŞĐŞLENEBLENEBĐĐLME LME ÖÖZELLZELLĐĞĐĐĞĐ


ÇÇelik Yapelik Yapıılarlar

� Çeliklerin ikinci genişkullanım alanı çelik yapılardır.

� Çelik köprüler, çerçeveler ve çatımakasları gibi yapılar çelik levha ve profil çubuklarından imal edilir.



� Profil çubuklar kesit şekline göre korniyer (L), (T), putrel (I) veya U profili şeklinde adlandırılırlar

� Türk Standartlarına göre (Çelik Yapılar Standardı, TS 648) yapılarda akma noktası 220 MPa olan yumuşak çeliğin kullanılması öngörülür.

� İstanbul Atatürk asma köprüsünde kullanılan çelik tellerin çekme dayanımının değeri en az 1600 MPa’dır.



� Klasik yapıların dışında olan bazı özel mühendislik yapılarında kullanılan çelik malzemelerden bazı farklı özellikler istenebilir.

� Örnek olarak, asma köprülerin taşıyıcı halatlarını meydana getiren 6 mm çapında örgü şeklindeki çelik tellerin çok yüksek dayanıma sahip olması istenir.

ÖÖZEL ZEL ÇÇELELĐĐKLERKLER

MALZEME BMALZEME BĐĐLGLGĐĐSSĐĐ 88


1. Nikelli 1. Nikelli ççelikler : elikler :

� Çeliklere nikel, mangan, silisyum, tungsten, krom gibi maddeler eklenerek alaşımın özellikleri değiştirilir. Sayıları gün geçtikçe artan bu tür çeliklerin en önemlileri şunlardır :

� % 2 - % 46 arasında nikel içeren çelikler en çok kullanılan özel çeliklerdir.

� Alaşımda nikelin varlığı çeliğin dayanımını, sertliğini, düktilitesinive korozyona dayanıklılığını olumlu yönde etkiler.

� Motorlarda, kama çivilerinde, türbin, savaş aletlerinde yüksek dayanımı nedeniyle bu tip çelik kullanılır.

ÖÖZEL ZEL ÇÇELELĐĐKLERKLER1. Nikelli 1. Nikelli ççelikler : elikler :

� % 36 oranında nikel içeren türü piyasada “invar” adı ile satılır ve ölçü aletleri yapımında kullanılır.

� Yüksek oranda nikel aynı zamanda alaşımın termik genleşme katsayısını düşürdüğünden, bu tür alaşımlar platin yerine teknik işlerde kullanılırlar.

� % 18 Cr, % 8 Ni ve % 15 C içeren bir tür çelik, mimari uygulamalarda mobilyacılıkta, kaplama işlerinde her tür korozyon ortamında ve yüksek sıcaklıklarda (T > 300 oC) bozulmadıklarından sık kullanılır.

ÖÖZEL ZEL ÇÇELELĐĐKLERKLER2. Nikel kromlu 2. Nikel kromlu ççelikler : elikler :

� % 1.5 – 2 oranında krom varlığı nikelli alaşımın sertlik ve çekme dayanımını arttırır.

� Mermi, zırh, bilya ve bilya yatakları, köprü askı zincirleri ve değişik aletlerin yapımında bu tür alaşımlar kullanılır.

� Daha yüksek oranlarda krom varlığı alaşımın korozyona dayanıklılığınıarttırır.

� “Stainless steel (Paslanmaz çelik)” denilen bu tür alaşım gün geçtikçe daha fazla kullanılmaktadır.

ÖÖZEL ZEL ÇÇELELĐĐKLERKLER3. Molibdenli 3. Molibdenli ççelikler: elikler:

� Mo az oranda Ni ve Cr gibi elementlerin yardımıyla tanelerin incelmesine yaradığından alaşımın kırılganlığını azaltır.

� Bu tür çelikler sıcakta bile sertliklerini ve keskinliklerini korurlar. Perçin ve kaynak işlerinde kullanılırlar.

� Aynı özellik krom-vanadyumlu çeliklerde de vardır. Bu tip çeliklere çok keskin çelikler (ekstra çelik) adı verilir.

ÖÖZEL ZEL ÇÇELELĐĐKLERKLER4. Kromlu 4. Kromlu ççelikler: elikler:

� Krom alaşımın korozyona dayanıklılığını arttırır.

� Bu arada çekme dayanımı ve sertlikte artar, ancak düktilite azalır.

� Krom oranı % 12-15 arasındaki kromlu çeliklerin Brinell sayısı750 mertebesinde bulunur.


� Ayrıca kesme, delme aletlerinde kullanılan sert ve keskin olan tungstenli çelikler; yay, zemberek yapımında kullanılan silisyumlu çelikler (silisyum metalin elastisite özelliğini arttırır) ve ray yapımında kullanılan aşınmaya dayanıklı manganlı çelikler vardır.

� % 12 - % 15 Mn varlığı çarpmalara karşı dayanımı büyük ölçüde arttırdığından, tren parçaları, kırıcı ve ezici makine parçalarıyapımında manganlı çelik alaşımları kullanılır.

ÖÖZEL ZEL ÇÇELELĐĐKLERKLERFONTFONT

� % 1.7 - % 5 karbon içeren demir alaşımlarına font veya dökme (pik) demir denir.

� Bu doğrudan doğruya yüksek fırın ürünü olan ham demirden başka bir şey değildir.

� Bu tür alaşımlar genelde fazla sert olduklarından yapılarda kullanılmaya uygun değillerdir.

ÖÖZEL ZEL ÇÇELELĐĐKLERKLERBEYAZ FONTBEYAZ FONT

� Kömür (kok) oranı ve dolayısıyla fırının sıcaklığı düşük olup (1300°°°°C) metal çabuk soğursa adi beyaz font elde edilir.

� Sementit ve perlitten oluşan iç yapısında birleşik halde % 3-3.5 C ve % 0.5-1 Si vardır.

� Adi fontların sertliği ve basınç dayanımları fazladır. Ancak darbelere karşı dayanıksız ve kırılgandır.

� İşlenmeğe, döküm, kalıp işlerine uygun değildir. Bu nedenle daha çok arıtılarak demir ve çelik elde edilmesinde kullanılır.

ÖÖZEL ZEL ÇÇELELĐĐKLERKLERESMER FONTESMER FONT

� Kok miktarı fazla olursa buna bağlı olarak fırının altındaki sıcaklık artar (1900°°°°C).

� Yavaş soğuma sağlanırsa karbonun önemli bir kısmı sementittengrafite dönüşerek pul pul ince yapraklar şeklinde kütlenin içine yayılır ve esmer font elde edilir.

� Bu font beyaz fonta kıyasla daha hafif, darbeye çok daha dayanıklı ve yumuşaktır.

� Yüksek fırından çıkarken kalıplara dökülür ve işlenmeğe elverişlidir


� Beyaz font 770°°°°C civarında bir sıcaklıkta bir süre ısıtılarak yani bir tür tavlama işlemine sokularak yumuşatılabilir.

� Bu işlem sonucunda yapıda grafit oluşur ve font esmerleşir.

� Ancak bu grafit adi esmer fontun yapısındaki pul pul olan grafitten farklı olarak ince tanecikler halindedir.

� Bu nedenle bu tür font en az kırılgandır ve işlenmeğe en elverişlidir.

MMÜÜHENDHENDĐĐSLSLĐĐK METAL ve K METAL ve

ALAALAŞŞIMLARIIMLARI--IIII

Doç. Dr. Halit YAZICIhttp://kisi.deu.edu.tr/halit.yazici/

YAPI MALZEMESYAPI MALZEMESĐĐ I DERSI DERSĐĐ

Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü

Documents

MÜHEND ĐSL ĐK METAL ve ALA ŞIMLARI -II Doç. Dr. Halit YAZICI …kisi.deu.edu.tr/halit.yazici/YapiMALI/MALZEME-I-D11-METALLER-II.pdf · Yüzey sertle ştirme i şlem çeşitleri