• Like
  • Save
Jominy deneyi bitirme salih_balci_10_06_2012_tarihli
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Jominy deneyi bitirme salih_balci_10_06_2012_tarihli

  • 733 views
Uploaded on

jominy …

jominy

salih_482@hotmail.com

More in: Education
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
733
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0

Actions

Shares
Downloads
15
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. i JOMINY DENEY CIHAZI TASARIMI VEFARKLI MALZEMELERIN SERTLESEBILIRLIGININ BELIRLENMESI Salih BALCI Bitirme Ödevi MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ ISPARTA 2012
  • 2. i T.C. SÜLEYMAN DEMĠREL ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ BĠTĠRME ÖDEVĠ JOMINY DENEY CĠHAZI TASARIMI VEFARKLI MALZEMELERIN SERTLEġEBĠLĠRLĠGĠNĠN BELĠRLENMESĠ SALIH BALCI Prof. Dr. REMZI VAROL
  • 3. ii ÖZET Çeliklerin sertleĢtirme sonrası kazanacağı sertlik, hiç Ģüphesiz ki satın almada tercihfaktörlerinden en basta gelenidir. SertleĢme derinliği ve sertleĢme kabiliyetininbilinmesi çelik seçimini kolaylaĢtırır. SertleĢme kabiliyetini tespit etmek için kullanılanmetodun ucuz, kolay ve pratik olması onun yaygın olarak kullanılmasını sağlayacaktır Kaliteli imalat, ancak uygun malzeme seçimine bağlıdır. Çünkü üretim, önceliklekullanılacak malzeme secimi ile baĢlamaktadır. Makine imalat ve yapı sanayiinde ençok kullanılan malzeme çelik olduğuna göre çelik seçimi son derece önemlidir.SertleĢebilirliğin önemi ise farklı çelikerin hangi sertlik düzeylerine eriĢebileceğinibelirlemede ortaya çıkar. Sertlik derinligi düsük olan numunede transfer olan ısı miktarı az, sertlik derinligiyüksek olan numunede ısı transfer miktarının fazla oldugu sonucu çıkarıldı. BuçalıĢmada malzemelerin sertleĢebilirliklerini belirlemek için en yaygın olarak uygulananjominy Alin SertleĢtirme Deney düzeneğinin tasarlanıp üretilmesi ve Ç1020, Ç1040,Ç1050, karbon çelikleri ve Ç4140, Ç4340, alaĢım çeliklerinin sertleĢmekabiliyetlerinin (sertleĢebilirliklerinin) incelenmesi amaçlandı. Seçilen Ç1020, Ç1040, Ç1050, karbon çelikleri ve Ç4140 Ç4140, alaĢım çelikleristandart Jominy numunesi seklinde hazırlandı. Östenitleme sıcaklığına ısıtılannumuneler, su verme basıncı 65 mm ss standart Jominy basıncında su verme iĢlemigerçekleĢtirildi. Bu çalıĢmada 6 farklı çelik numunesinin Jominy deneyi sonuçları incelenmiĢtir. Suverilen uçtan itibaren çelik numunelerindeki iç yapı değiĢimleri ölçülen sertlik değerleriile karĢılaĢtırılmıĢtır
  • 4. iii ÖNSOZ Bu çalıĢmada beni yönlendiren, karĢılaĢtığım zorluk ve problemleri, bilgi vetecrübeleriyle aĢmamda bana yardımcı olan değerli hocam Prof. Dr. Remzi VAROL‟ ateĢekkürlerimi sunarım. Deney cihazının geliĢtirme ve yapım aĢamasında yardımlarını esirgemeyenSüleyman Demirel Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü personellerine veözellikle Kudret BENEK ve Abdulkadir SALALI „ya teĢekkürü bir borç bilirim. Ayrıca ailemin bana sağladığı maddi ve manevi desteği için teĢekkür ederim. Salih BALCI ISPARTA, 2012
  • 5. ivĠÇĠNDEKĠLERÖZET .......................................................................................................................... iiÖNSOZ...................................................................................................................... iiiĠÇĠNDEKĠLER.......................................................................................................... ivġEKĠLLER LĠSTESĠ.................................................................................................. 9TABLOLAR LĠSTESĠ ............................................................................................. 121. GĠRĠġ .................................................................................................................. 132. LĠTERATÜR ARASTIRMASI............................................................................ 143. ÇELĠKLERDE ALASIM ELEMENTLERĠ ........................................................ 16 3.1 Çeliklerde Kullanılan Alasım Elementleri ..................................................... 16 3.2 AlaĢım Elementlerinin Çeliklere Etkileri ................................................. 22 3.2.1 Östenit OluĢturucu Elementler ........................................................... 24 3.2.2 Ferrit OluĢturucu Elementler ............................................................. 24 3.3 AlaĢım Elementlerinin Genel Etkileri ....................................................... 28 3.3.1 Tane Büyümesine Etkileri ................................................................... 28 3.3.2 Ötektoid Noktasına Etkileri ................................................................ 28 3.3.3 Martenzitin oluĢtuğu sıcaklığa (Ms) etkisi ......................................... 29 3.3.4 Ġzotermal DönüĢüm Süresinde Perlit ve Beynit DönüĢümüne Etkileri ................................................................................................................... 29
  • 6. v 3.3.5 Östenit DönüĢüm Hızına Etkisi ........................................................... 31 3.3.6 Kaynak Edilebilme Kabiliyetine Etkisi ............................................. 31 3.3.7 SertleĢme Derinliğine Etkisi ................................................................ 32 3.4 AlaĢım Elementlerinin SertleĢebilmeye Etkilerinin Bağıl OlarakĠncelenmesi ............................................................................................................... 33 3.4.1 Karbonun SertleĢtirebilmeye Etkisi ................................................... 34 3.4.2 Manganın SertleĢtirebilme Etkisi ....................................................... 35 3.4.4 Fosforun SertleĢtirebilme Etkisi ......................................................... 39 3.4.5 Sülfürün SertleĢtirebilme Etkisi ......................................................... 39 3.4.6 Nikelin SertleĢtirebilme Etkisi ............................................................ 40 3.4.7 Kromun SertleĢtirebilme Etkisi .......................................................... 42 3.4.8 Molibdenin SertleĢtirebilme Etkisi ..................................................... 42 3.4.9 Vanadyumun SertleĢtirebilme Etkisi ................................................. 43 3.4.10 Titanyumun SertleĢtirebilme Etkisi ................................................. 44 3.4.11 Zirkonyumun SertleĢtirebilme Etkisi............................................... 45 3.4.12 Bakırın SertleĢtirebilme Etkisi .......................................................... 45 4. ÇELĠKLERĠN SINIFLANDIRILMASI ........................................................ 47 4.1 Çeliklerin Karbon Oranına Göre Sınıflandırılması ................................ 47 4.1.1 DüĢük Karbonlu Çelikler .................................................................... 47
  • 7. vi 4.1.2 Orta Karbonlu Çelikler ....................................................................... 47 4.1.3 Yüksek Karbonlu Çelikler .................................................................. 48 4.1.4 Yüksek Karbonlu Takım Çelikleri..................................................... 48 4.2 Çeliklerin Kimyasal BileĢim Esas Alınarak Sınıflandırılması ............... 48 4.2.1 AlaĢımsız Çelikler ................................................................................. 48 4.2.2 AlaĢımlı Çelikler ................................................................................... 495. ÇELĠKLERE UYGULANAN ISIL ĠġLEMLER .......................................... 53 5.1 YumuĢatma Tavı .......................................................................................... 54 5.2 Normalizasyon Tavı .................................................................................... 57 5.3 KüreselleĢtirme Tavı ................................................................................... 59 5.4 Gerilim Giderme Tavı ve Ara Tavı ........................................................... 61 5.5 MeneviĢleme ( Temperleme ) ....................................................................... 62 5.6 Martemperleme ........................................................................................... 62 5.7 Östemperleme .............................................................................................. 63 5.8 Çeliklere Uygulanan Yüzey ĠĢlemleri ....................................................... 63 5.8.1 Sementasyon .......................................................................................... 63 5.8.2 Nitrürasyon ( Nitrürleme ).................................................................... 63 5.8.3 Alevle Yüzey SertleĢtirme .................................................................... 64 5.8.4 Ġndüksiyonla SertleĢtirme ................................................................... 65
  • 8. vii6. GENEL ANLAMDA SERTLEġEBĠLĠRLĠK ................................................ 687. JOMĠNY DENEY CIHAZI ĠMALATI ............................................................... 74 7.1.Jominy Ġçin Standartlar .................................................................................. 74 7.1.1. Deney parçası(numune) boyutları .......................................................... 74 7.1.2. Gerekli Teçhizat Ve Gerektirdikleri ....................................................... 76 7.2. Ġmalatı Yapılan Cihazın 3DMax çizimler ..................................................... 80 7.2. Ġmalatı Yapılan Cihazın Diğer Cihazlardan Farklılıkları ............................. 82 7.2.1. Cam Kafese Sahip Olması...................................................................... 82 7.2.2. Deney Parçası Sabitleme Ve Merkezleme Mekanizması ....................... 838. JOMĠNY SERTLEġEBĠLĠRLĠK DENEYĠ VE UYGULANMASI ........... 85 8.1 Jominy – Uç Su Verme SertleĢebilirlik Deneyi ........................................ 85 8.2 Jominy Deneyi için Gerekli Olan Malzeme ve Teçhizatlar .................... 88 8.3 Jominy Deneyinin YapılıĢı .......................................................................... 94 8.3.1 I. AĢama - Isıtma ĠĢlemi ...................................................................... 94 8.3.2 II. AĢama - Ani Soğutma ĠĢlemi ......................................................... 94 8.3.3 III. AĢama - Ölçme ĠĢlemleri .............................................................. 95 8.3.4 IV. AĢama - Jominy Eğrisinin Çizilmesi ........................................... 959. DENEY SONUÇLARI ...................................................................................... 96 9.1 Jominy – SAE/AISI 1040 çeliğinin durumu ............................................. 96
  • 9. viii 9.2 Jominy –SAE/AISI 4140 çeliğinin durumu ............................................... 98 9.3 Jominy – SAE/AISI 4340 çeliğinin durumu ........................................... 100 9.4 Jominy - SAE/AISI 1050 çeliğinin durumu ............................................ 103 9.5 Jominy - SAE/AISI 1020 çeliğinin durumu ............................................ 10510. SONUÇ VE DEĞERLENDĠRME ............................................................... 107KAYNAKLAR ...................................................................................................... 110ÖZGEÇMĠġ ......................................................................................................... 112
  • 10. 9 ġEKĠLLER LĠSTESĠġEKĠL 3.1 SAF FE – C ALAġIMLARININ SERTLEġEBĠLĠRLĠĞĠ ( % 90 MARTENZĠT, SUDA SU VERĠLMĠġ, ASTM NO. 4 ) ( GRANGE, 1973 ) .................................................................. 34ġEKĠL 3.2 % 0,5 MN ‟ LI ÇELĠKTE C MĠKTARININ SERTLEġEBĠLĠRLĠĞE ETKĠSĠ ( % 90 MARTENZĠT, SUDA SU VERĠLMĠġ, ASTM NO. 4 ) ( SAF FE – C ALAġIMLARI KARġILAġTIRILARAK )( GRANGE, 1973 ) ........................................................................... 36ġEKĠL 3.3 ÇELĠKTE MN MĠKTARININ SERTLEġEBĠLEN ÇAP ÜZERĠNE ETKĠSĠ ( % 90 MARTENZĠT, SUDA SU VERĠLMĠġ, ASTM NO. 4, C ĠÇERĠĞĠ % 0,2 ) ( GRANGE, 1973 ) ...................................................................................................................................................... 37ġEKĠL 3.5 ÇELĠKTEKĠ P MĠKTARININ SERTLEġEBĠLEN ÇAP ÜZERĠNE ETKĠSĠ ( % 0,2 C, % 0,5 MN ) ................................................................................................................................... 39ġEKĠL 3.6 ÇELĠKTEKĠ S MĠKTARININ SERTLEġEBĠLEN ÇAP ÜZERĠNE ETKĠSĠ ( % 0,2 C, % 0,5 MN ) ................................................................................................................................... 40ġEKĠL 3.7 ÇELĠKTEKĠ NĠ MĠKTARININ SERTLEġEBĠLEN ÇAP ÜZERĠNE ETKĠSĠ (% 0,2 C, % 0,3 MN) .................................................................................................................................... 41ġEKĠL 3.8 ÇELĠKTEKĠ CR MĠKTARININ SERTLEġEBĠLEN ÇAP ÜZERĠNE ETKĠSĠ (% 0,2 C, % 0,3 MN) .................................................................................................................................... 42ġEKĠL 3.9 ÇELĠKTEKĠ MO MĠKTARININ SERTLEġEBĠLEN ÇAP ÜZERĠNE ETKĠSĠ (% 0,2 C, % 0,3 MN) .................................................................................................................................... 43ġEKĠL 3.10 ÇELĠKTEKĠ V MĠKTARININ SERTLEġEBĠLEN ÇAP ÜZERĠNE ETKĠSĠ (% 0,2 C, % 0,5 MN) .................................................................................................................................... 44ġEKĠL 3.11 ÇELĠKTEKĠ TĠ MĠKTARININ SERTLEġEBĠLEN ÇAP ÜZERĠNE ETKĠSĠ (% 0,2 C, % 0,5 MN) .................................................................................................................................... 45ġEKĠL 3.12 ÇELĠKTEKĠ ZR MĠKTARININ SERTLEġEBĠLEN ÇAP ÜZERĠNE ETKĠSĠ (% 0,2 C, % 0,5 MN) .................................................................................................................................... 46ġEKĠL 3.13 AISI 1045 ÇELĠĞĠNDE CU ‟ IN SERTLEġEBĠLĠR ÇAP ÜZERĠNE ETKĠSĠ ( % 90 MARTENZĠT, TUZLU SU ÇÖZELTĠSĠNDE SU VERĠLMĠġ ) ( GRANGE, 1973 ) ............... 464.2.2.1 ALAġIM MĠKTARINA GÖRE ........................................................................................... 494.2.2.2 ESAS ALAġIM ELEMENTĠNE GÖRE .............................................................................. 50ġEKĠL 5.1 DEMĠR – SEMENTĠT ( FE - FE3C ) DENGE DĠYAGRAMI ( WWW.CCM.UDEL.EDU ) ..................................................................................................................................................... 55
  • 11. 10ġEKĠL 5.2 ALEVLE SERTLEġTĠRME ĠġLEMĠNĠN PRENSĠP ġEMASI........................................ 65ġEKĠL 6.1 MARTENZĠT MĠKTARI, SERTLĠK VE KARBON MĠKTARI ARASINDAKĠ ĠLĠġKĠNĠN ġEMATĠK GÖSTERĠMĠ .......................................................................................... 68ġEKĠL 6.2 ÇEġĠTLĠ ÇELĠKLER ĠÇĠN SERTLEġME DERĠNLĠĞĠ ( 100 MM ÇAPINDA W1 ÇELĠĞĠNDEN YAPILMIġ ÇUBUKLAR ) [6] ........................................................................... 69ġEKĠL 6.3 ALSL 01 ÇELĠĞĠNĠN YAĞDA SU VERĠLMESĠNDEN SONRA FARKLI BOYUTLARDAKĠ SERTLEġME DERĠNLĠĞĠ. ........................................................................ 70ġEKĠL 6.4 95 MM. ÇAPINDA YAĞDA SU VERĠLMĠġ ÇELĠK BĠR ÇUBUĞUN YÜZEYĠ VE ÇEKĠRDEĞĠ................................................................................................................................. 71RESĠM 6.1 FERRĠT / PERLĠT VE MARTENZĠT YAPILARIN MĠKROSKOP ALTINDA GÖRÜNÜMÜ .............................................................................................................................. 73ġEKĠL 7.1. NUMUNE BOYUTLARI .................................. RESĠM 7.1.KULLANILAN NUMUNE 74RESĠM 7.2. NUMUNELERĠN HAZIRLANMA AġAMALARI ........................................................ 75ġEKĠL 7.2.. SERTLEġTĠRME CĠHAZI GÖSTERĠMĠ ....................................................................... 76ġEKĠL 7.3. SU BORUSUNUN UCU .................................................................................................. 77RESĠM 7.3. ĠMALATI YAPILAN JOMĠNY DENEY CĠHAZI ......................................................... 78ġEKĠL 7.4.. JOMĠNY DENEY DÜZENEĞĠ ....................................................................................... 79RESĠM 7.4. JOMĠNY DENEY CĠHAZI ĠMALAT ÖNCESĠ ÇĠZĠLEN 3DMAX ÇĠZĠMLERĠ ......... 80RESĠM 7.5 CAM KAFES SAYESĠNDE NUMUNENĠN SU VERILME ANININ GÖRÜLMESĠ .. 82RESĠM 7.6 DENEY PARÇASI SABĠTLEME VE MERKEZLEME MEKANĠZMASI .................. 84ġEKĠL 8.1 JOMĠNY ( UÇ SU VERME ) SERTLEġEBĠLĠRLĠK DENEYĠNĠN ġEMATĠK GÖSTERĠMĠ ................................................................................................................................ 85ġEKĠL 8.2 JOMĠNY DENEYĠNDE MEYDANA GELEN YAPILAR ( HTTP://WWW2.UMĠST.AC.UK ) .............................................................................................. 87ġEKĠL 8.3 JOMĠNY DENEYĠNDE KULLANILAN NUMUNE PARÇALARIN ÖLÇÜLERĠ ...... 89RESĠM 8.1 DENEYDE KULLANILAN NUMUNE PARÇALAR .................................................. 90RESĠM 8.2 DENEYDE KULLANILAN FIRIN ( S.D.Ü.-MF-MAKĠNE MÜH. LAB. ) ................. 91RESĠM 8.3 DENEYDE KULLANILAN JOMĠNY TEST CĠHAZI ( S.D.Ü.-MF-MAKĠNE MÜH. LAB. ) (BALCI,S,2012) .............................................................................................................. 92RESĠM 8.5 NUMUNE SERTLĠKLERĠNĠN ÖLÇÜLDÜĞÜ CĠHAZLAR ( S.D.Ü.-MF-MAKĠNE MÜH. LAB.2012 ) ....................................................................................................................... 93
  • 12. 11ġEKĠL 8.4 SERTLĠK ÖLÇÜMLERĠ SONUCUNDA ÇĠZĠLEN DĠYAGRAMA BĠR ÖRNEK ...... 95ġEKĠL 9.1 SAE 1040 ÇELĠĞĠNDE DENEY SONUNDA OLUġAN HRC – MM DĠYAGRAMI... 97ġEKĠL 9.2 SAE 4140 ÇELĠĞĠNDE DENEY SONUNDA OLUġAN HRC – MM DĠYAGRAMI .. 99ġEKĠL 9.3 SAE 4340 ÇELĠĞĠNDE DENEY SONUNDA OLUġAN HRC – MM DĠYAGRAMI 102ġEKĠL 9.4. SAE 1050 ÇELĠĞĠNDE DENEY SONUNDA OLUġAN HRC – MM DĠYAGRAMI 104ġEKĠL 9.5 SAE 1020 ÇELĠĞĠNDE DENEY SONUNDA OLUġAN HRC – MM DĠYAGRAMI 106ġEKĠL 10.1.SAE 1020,1040,4140,4340,1050 ÇELĠKLERĠNDE DENEY SONUNDA OLUġAN HRC – MM DĠYAGRAMI ........................................................................................................ 107
  • 13. 12 TABLOLAR LĠSTESĠTABLO 4.1 AZ ALAġIMLI ÇELĠKLERĠN TSE ‟ YE GÖRE GÖSTERĠMĠNDE KULLANILAN KATSAYILAR 49TABLO 9.1 1040 ÇELĠĞĠ DENEY NUMUNESĠNDE ELDE EDĠLEN SERTLĠK DEĞERLERĠ TABLOSU 96TABLO 9.2 4140 ÇELĠĞĠ DENEY NUMUNESĠNDE ELDE EDĠLEN SERTLĠK DEĞERLERĠ TABLOSU 99TABLO 9.3 4340 ÇELĠĞĠ DENEY NUMUNESĠNDE ELDE EDĠLEN SERTLĠK DEĞERLERĠ TABLOSU 101TABLO 9.4 1050 ÇELĠĞĠ DENEY NUMUNESĠNDE ELDE EDĠLEN SERTLĠK DEĞERLERĠ TABLOSU HATA! YER ĠġARETĠ TANIMLANMAMIġ.TABLO 9.5 1020 ÇELĠĞĠ DENEY NUMUNESĠNDE ELDE EDĠLEN SERTLĠK DEĞERLERĠ TABLOSU 105
  • 14. 13 1. GĠRĠġ SertleĢebilen çeliklerde, tam kesit sertleĢtirildiğinde ( tam sertleĢtirme ), malzemekesitinde ulaĢılan sertliğin dağılımı ve yüzeyde ulaĢılabilecek sertliğin bilinmesi istenir.SertleĢtirme iĢlemi sonunda, martenzitik dönüĢme ile yüzeyde elde edilebilecek sertlik,yapıda bulunan karbon miktarına bağlıdır. YaklaĢık % 0,8 C miktarına kadar, karbonmiktarı arttıkça, sertleĢtirme iĢlemi sonunda ulaĢılabilecek sertlik artar ve yaklaĢık 67 HRC değerine ulaĢır. Daha yüksek karbon miktarlarında, yüzeyde ulaĢılabilecek sertlikdeğeri 67 HRC değerinde kalır yada biraz azalma gösterebilir. Sertliğin yüzeyden itibaren, parçanın merkezine doğru dağılımı ise, çeliğin alaĢım duru-muna bağlıdır. AlaĢımsız çeliklerde, ancak ince kesitlerde çekirdeğe kadar sertleĢmesağlanabilir. Kalın kesitlerde ise, yüzeyde ince bir bölge sertleĢir, derine doğru büyüksertlik azalması görülür. AlaĢımlı çeliklerde ise, yüzeyden itibaren sertleĢebilen bölgedaha büyüktür. Yüzeydeki sertliğe yakın değerlerin bulunabildiği sahanın derinliği,alaĢım elementlerinin çeĢidine ve miktarına bağımlıdır. AlaĢım elementleri katılarak, yüzeyden itibaren sertleĢebilen tabaka kalınlığının arttırıl-ması, alaĢım elementlerinin kritik soğuma hızını düĢürmesindendir. AlaĢımsız çeliklerdemartenzitik dönüĢümü sağlayan kritik soğuma hızı oldukça yüksek değerde iken, alaĢımelementi katılmakla daha düĢük soğuma hızlarında martenzitik dönüĢümsağlanabilmektedir. Laboratuar Ģartlarında yapılması ve kullanılması hem daha kolay hem de dahaekonomik olması ( Grossmann sertleĢtirme deneyi ile kıyaslandığında ) açısından enyaygın kullanılan sertleĢtirme deneyidir.
  • 15. 14 2. LĠTERATÜR ARASTIRMASI Bir çeligin özelliklerinin en basında hiç süphesiz sertlesebilirlik özelligi gelir. Isıl islemuygulanan çeliklerde amaç belli bir bölge ve derinlikte istenilen sertligi elde etmektir. Bunedenle ısıl islem uygulanacak çeliklerin seçiminde en önemli etmen sertlesebilirliközelligidir (Tekin, 1992). Sertlesebilirlik, bir çelikte su verme islemi ile olusturulan sertligin yüzeyden içe doğrudagılım özelligine verilen addır (Tekin, 1992). Bilindigi üzere sertlik martenzit olusumu ve oransal varlıgı ile alakalı olduğundansertlesebilirligin ikinci bir tanımı olarak; “ çeligin, belli kosullar altında soğutulduğunda vebelirlenmis bir derinlikte, kısmen yada tamamen, ostenitten belli bir yüzdedeki martenzitedönüsme kapasitesi ” tanımı yapılabilir ki bu tanım sertligin de altını çizen daha dogru birtanım olur (Krauss, 1980). Sertlik ve sertlesebilirlik malzemenin iki ayrı özelligidir. Bir alasımın sertligi onunfiziksel sertliginin gerçek ölçüsüdür. Sertlesebilirligi tarif etmek için en basit yol olarakdenebilir ki sertlesebilirlik malzemenin martenzite dönüstügü en yavas soguma hızının birölçüsüdür (Richman, 1967). Her çelik için, maksimum sertligi verecek belirli bir soguma hızı vardır ki ( kritik sogumahızı ) bu hızla en yüksek martenzitik sertligi elde edilir. Eger sogutma hızı kesitin merkezindeyeter derecede yüksekse, maksimum sertlige bütün kesit geniĢliği boyunca erismekmümkündür. Daha asagı sulama hızlarında ise merkez sertliginde bir düsüs olacak ve çubuğunbütün kesit boyundaki sertlik dereceleri kademeli olacaktır (Craft ve Lamont, 1971). Bir çeligin sertlesmis kabul edilmesi için ne sertlikte olması gerekir? Bu sorunun cevabıalasımın sertlesebilirliligini saptanmada kullanılır. Ve bu soruya cevap sertleĢtirilmiĢ olançelikte mikro yapının martenzit miktarı ile verilebilir. Eger % 50 ‟ den daha az martenzitvarsa, malzeme sertlesmemis durumdadır denilir (Richman, 1967).
  • 16. 15 Detayları ile birlikte T.S. 1381‟ de verilen, orta dereceli sertlesebilen çelikler için sıkçakullanılan, Jominy ve Boegehold tarafından gelistirilmis olan Jominy – Uç su verme deneyi;kolay olmasıyla birlikte ucuz olması ve aynı kararlılıkla tekrarlanabilmesi gibi avantajlarısayesinde uluslararası düzeyde standartlastırılmıs bir deney olarak karsımıza çıkmakta ve bukonuda birçok çalısma yapılmaktadır. Craft ve Lamont ( 1971 ), jominy deneyinin orta dereceli sertlesebilme kabiliyetine sahipçelikler için en yararlı ve kullanıslı deney oldugunu ifade etmisler, çalısmalarıyla bunugöstermislerdir. Flinn ve Trojan ( 1986 ), deney çubugunda genis bir soguma hızı varyasyonlarınınmeydana geldigini ve bunun sonucunda çubuk boyunca sertliklerin ölçülerek östenitlemesıcaklıgından farklı soguma hızları ile elde edilen sertliklerin bulundugunu; bu deneyyönteminden elde edilecek en dikkat çekici bilginin, numune üzerinde verilen bir noktadakisertligin olmadıgını, verilen bir soguma hızından elde edilecek olan sertlik oldugunu; ve yinejominy çubugu üzerindeki bir noktanın sertliginin, aynı soğuma hızıyla yag veya suda suverilmis bir parçadaki noktanın sertligine esit olacagını ifade ederek çalısmalarında bunlarayer vermislerdir.
  • 17. 16 3. ÇELĠKLERDE ALASIM ELEMENTLERĠ 3.1 Çeliklerde Kullanılan Alasım Elementleri Bilindigi üzere, çeliklere degisik özellikler kazandırmak veya var olan özelliğinigelistirmek amacıyla çesitli alasım elemanları ( yeterli miktarlarda ) katılmaktadır. lave edilenbu alasım elementleri asagıdaki gibi sıralanabilir; Karbon (C): Çeliklerin temel alasım elementi olan karbon, çeliklerin üretim islemleri sırasındayapıdaki yerini alır. Karbon miktarı, çeliklerin mekanik özelliklerini en çok etkileyenfaktördür. Karbon, çeligin akma ve çekme mukavemetini artırır, yüzde uzamayı,sekillenebilirligi ve kaynak kabiliyetini azaltır. slenebilirligin ön planda olduğu çeliklerdekarbon miktarı düĢük tutulmalı, dayanım degerlerinin yüksek olması gerektiği durumlarda iseçeligin karbon içerigi yüksek olmalıdır. ( www.yenimuhendis.com ) Düsük karbonlu yumusak çeliklerin sekillendirilmesi sırasında meydana gelebilecek enönemli problem mavi gevrekliktir. Bu olay karbon ( ve/veya azot ) atomlarının küçük çaplıolması nedeniyle kolay yayınmalarından kaynaklanır ve isleme sırasında kırılganlık meydanagetirir. ( www.yenimuhendis.com - www.atacelik.com ) Mavi Gevreklik; Yumusak çelikler270 - 350 0C arasında sekillendirilirlerse küçük çaplı atomlar hızlı bir sekilde yayınır.Yayınan atomlar dislokasyonları kilitleyerek malzemenin akma sınırı noktasını yükseltir.Dolayısıyla malzeme daha gevrek davranır. Sözü edilen sıcaklıklar arasında çeligin aldıgı renk mavi oldugu için bu olaya mavigevreklik denir. ( www.yenimuhendis.com - www.atacelik.com )
  • 18. 17 Mangan (Mn): Mangan da karbon gibi üretim islemlerinde çelik yapısında yer alan bir elementtir veçeligin dayanımını arttıran etki gösterir. Bunun yanında sertlesebilme ve kaynak kabiliyetinide artırır, östenit kararlastırıcı bir elementtir. ( www.yenimuhendis.com ) Manganın en önemli özelligi kükürtle MnS bilesigi yapması ve demir kükürt ( FeS )bilesigi olusumunu engellemesidir. FeS sıcak kırılganlıga neden olur. Silisyum (Si): Silisyum oksijen giderici olarak kullanıldıgı için çelik içinde yer alır. Çeligin akma,çekme dayanımını ve elastikiyetini artırır. Çelik yapısındaki silisyum miktarı azaldıkça tufalyapma oranı artar. ( www.yenimuhendis.com ) Silisyum ucuz bir alasım elementidir, yaygın olarak yüksek elastikiyet gerektiren yayçeliklerinde kullanılır. Ayrıca elektriksel akım kaybını önleyen bir elementtir. Silisyum miktarı fazla olan filmasinlerin çok küçük çaplara indirilmeleri zordur. Çünküsilisyum, malzeme tel haline getirilirken teli sertlestirir ve kopmalara neden olur.Filmasinlerde bu yüzden düsük silisyum tercih edilir. ( www.yenimuhendis.com ) Fosfor (P): Fosfor çeligin akma ve çekme dayanımını arttırır, yüzde uzamayı ve egme özellikleriniçok fazla kötülestirir, soguk kırılganlık meydana getirir, talaslı sekillendirme kabiliyetiniarttırır. Fosfor çelik içinde üretim islemlerinden kalan bir elementtir ve istenmeyen özelliklerinedeniyle mümkün mertebe yapıdan uzaklastırılır.( www.yenimuhendis.com ) Kaliteli ıslahçeliklerinde fosfor maksimum % 0,045, asal ıslah çeliklerinde ise % 0,035 degerinde bulunur.
  • 19. 18 Kükürt (S): Akma ve çekme mukavemetine etkisi yok denecek kadar azdır. Fakat malzemenin yüzdeuzamasına ve tokluguna etkisi çok fazladır. Kükürt malzemenin toklugunu ve sünekliginiönemli ölçüde azaltır. Ayrıca kaynaklanabilirligi kötü yönde etkiler. Kükürt demirle birleserek FeS fazını olusturur. Bu faz düsük ergime sıcaklıgına sahipoldugu için haddeleme sıcaklıgında ergiyerek sıcak kırılganlıga sebep olur. Bu olumsuz etkikükürdün manganla birlesmesi saglanarak önlenir. ( www.yenimuhendis.com ) Kükürt çelik içinde çeliğin üretiminden kalan bir elementtir ve yukarıdabelirtilen istenmeyen özellikleri nedeniyle yapıdan mümkün mertebe uzaklaĢtırılır. SadecetalaĢlı Ģekillendirilmeye uygun otamat çeliklerinde kükürt miktarı yüksek tutulur. Kaliteli ıslah çeliklerinde maksimum kükürt miktarı % 0,045, asal ıslah çeliklerindeise % 0,035 civarındadır. Krom (Cr): Krom paslanmaz çeliklerin temel alaşım elementidir. Krom, korozyon veoksidasyon direnci sağlar. Sertleşebilme kabiliyetini artırır. Yüksek karbonlu çeliklerdeaşınma direncini yükseltir. ( www.atacelik.com ) Krom karbon ile tane sınırlarında biriken Cr23C6 bileşiğini oluşturur. Oluşan bubileşik, paslanmaz çeliklerde tane sınırlarındaki krom miktarını paslanmazlık sınırı olan %12 ‟ nin altına çeker. Bu bileşik yüksek sıcaklıklarda karbon yayınımının hızlanmasıile kolayca meydana gelir ve kaynaklı paslanmaz çeliklerde, kaynak dikişi yakınlarındakaynak bozulmalarına neden olur. ( www.yenimuhendis.com - www.atacelik.com )
  • 20. 19 Nikel (Ni): Nikel darbe tokluğunu ve tavlı çeliklerde dayanımı artırır, östenitik paslanmazçeliklerin kromdan sonra ikinci en önemli alaşım elementidir. Östenitik paslanmazçeliklerde ki nikel miktarı % 7 - 20 arasındadır. ( www.yenimuhendis.com -www.atacelik.com ) Nikel östenit kararlaştırıcı bir elementtir ve östenitik paslanmaz çeliklerin, adındanda anlaşılacağı gibi oda sıcaklığında bile kafes yapısı KYM ‟dir. KYM kafes yapısıöstenitik paslanmaz çeliklere yüksek şekillendirilebilme özelliği kazandırır. Molibden (Mo): Molibden tane büyümesini önler, sertleĢebilme kabiliyetini artırır. MeneviĢgevrekliğini giderir. MeneviĢ sıcaklığından yavaĢ soğumalarda bazı alaĢımların tanesınırlarında karbür çökelmesi meydana gelir, bu da kırılganlığa neden olur. Molibden buolumsuz etkiyi ortadan kaldırır. ( www.atacelik.com ) Ayrıca molibden çeliklerin sürünme dayancına ve aĢınma direncini yükseltir. AlaĢımlıtakım çeliklerinde önemli bir alaĢım elementidir. Paslanmaz çeliklerde özellikle oyuklanma korozyonunu engellediği içinkorozyon direncini önemli ölçüde artırır. Bazı mikro alaĢımlı çeliklerde nitrür veya karbonitrür oluĢturan alaĢım elementi olarakmolibden kullanılır. ( www.yenimuhendis.com - www.atacelik.com ) Kobalt (Co): AlaĢımlı takım çeliklerinde kullanılan bir alaĢım elementidir. Takım çeliklerininsıcakta sertliğini muhafaza etmesi için kullanılır. ( www.atacelik.com )
  • 21. 20 Wolfram (W): Tungsten olarak da bilinen bu element özellikle hız çeliklerinde olmak üzere alaĢımlıtakım çeliklerinde yaygın olarak kullanılır. AĢınma direncini artıran, sıcakta sertliğinmuhafazasını sağlayan bir alaĢım elementidir.( www.atacelik.com ) Vanadyum (V): Tane küçültme etkisi yaparak çeliklerin akma ve çekme dayanımlarını oldukçaartırır. Ayrıca sertleĢebilme kabiliyetini artırır, meneviĢleme ve ikinci sertleĢmedeolumlu etkileri vardır. AlaĢımlı takım çeliklerinde kullanım yeri olan bir alaĢım elementidir. Vanadyum, tane küçültücü ve karbür yapıcı etkisi ile, mikro alaĢımlıçeliklerde niyobyum ve titanyum ile birlikte kullanılan bir mikro alaĢım elementidir. Mikro alaĢımlı çeliklerde alaĢım elementleri toplamı % 0,25 ‟ i geçmez. Bu elementlertek, ikili ve üçlü kompozisyonlar halinde mikro yapı içerisinde oluĢturduklarıkarbonitrür çökeltileri ile tane boyutunu inceltmelerinin yanı sıra çökelti sertleĢmesimekanizmasıyla dayanımı artırırlar. ( www.yenimuhendis.com – www.atacelik.com ) Titanyum (Ti): Vanadyum gibi tane küçültücü etkisi vardır. Ancak bu etkisi vanadyumunetkisinden daha yüksektir. Mikro alaĢımlı çeliklerde mikro alaĢım elementi olarak kullanılır.Ayrıca paslanmaz çeliklerde krom karbürün olumsuz etkisini giderebilmek içinkarbür oluĢturucu alaĢım elementi olarak kullanılır. ( www.atacelik.com )
  • 22. 21 Niyobyum (Nb): Mikro alaĢımlı çeliklerde tane küçültme etkisi en yüksek olan mikro alaĢımelementidir. Paslanmaz çeliklerde titanyumun yaptığı etkiyi yapar ve titanyumla birlikteveya tek baĢına kullanılır. ( www.yenimuhendis.com - www.atacelik.com ) Alüminyum (Al): Oksijen gidermek için kullanılır. Akma dayanımını ve darbe tokluğunu arttırıcıetki gösterir. Yüksek alüminyum miktarı sürekli dökümlerde nozul tıkanmalarına sebepolur. Ayrıca alüminyumun tane küçültücü etkisi vardır, nitrasyon çeliklerinin temelalaĢım elementidir. Bazı mikro alaĢımlı çeliklerde de nitrür ve karbonitrür oluĢturanmikro alaĢım elementi olarak da kullanılır. ( www.yenimuhendis.com - www.atacelik.com ) Kalay (Sn): Akma ve çekme dayanımlarını pek etkilemez, fakat sıcak haddelemelerdesorunlar meydana getirir. Kalay düĢük ergime sıcaklığına sahip bileĢikler yaparakhaddeleme sırasında kopmalara neden olur. ( www.yenimuhendis.com - www.atacelik.com) Bakır (Cu): Akma ve çekme dayanımını arttırır, yüzde uzamayı ve Ģekillenebilirliği azaltır.Soğuk çekilebilirliği kötü yönde etkiler. Bu yüzden filmaĢinlerde ki bakır oranınolabildiğince düĢük olması istenir. Korozyon direncini yükselten etki gösterir. (www.atacelik.com )
  • 23. 22 KurĢun (Pb): Haddelenebilirliği azaltır. Haddeleme esnasında kopmalara neden olur, yüzeykalitesini olumsuz yönde etkiler. Sürekli dökümlerde sorunlara sebebiyet verir. Ancakçeliklerin talaĢlı Ģekillendirme kabiliyetlerini artırdığından otomat çeliklerinde alaĢımelementi olarak kullanılmaktadır. ( www.yenimuhendis.com - www.atacelik.com) Azot (N): Ġstenmeyen bir elementtir. Azot kırılganlığına neden olur, eğme özellikleriniçok kötüleĢtirir. ( www.yenimuhendis.com - www.atacelik.com ) Hidrojen (H): Hidrojen gevrekliğine neden olur. Azottan daha tehlikelidir. Malzemeninelastikiyetini azaltır. ( www.yenimuhendis.com - www.atacelik.com ) 3.2 AlaĢım Elementlerinin Çeliklere Etkileri Ham demirin içerisinde bulunan % 4 ağırlığındaki karbonun, çeĢitli yöntemlerle % 2 ‟nin altına düĢürülmesiyle çelikler elde edilir. Çelikler, içlerinde % 0,1 < C < % 2oranında karbon içerirler. Çelikler, içerisindeki karbon bileĢimine göre farklı özellikler gösterirler. Azkarbonlu çelikler genel amaçlar için kullanılan en ucuz çelik türüdür. Sünekliği yüksektir,kolay iĢlenir ve su verme ile sertleĢmez. Orta karbonlu çelikler genellikle dahayüksek mukavemetli olup su verme ile sertleĢebilirler. Yüksek karbonlu çelikler ise çoksert olup iĢlenmesi zordur. Genellikle takım ve kalıp üretimine elveriĢlidir. Çeliğe karbonun haricinde çeĢitli alaĢım elementlerinden belirli oranlarda katılarakfarklı özellikler kazandırılmaktadır. Örneğin belirli bir karbon bileĢiminde çelik gözönüne alındığında; katılan alaĢım elementlerinden olan kromun çeliğe sertlik, nikel ve
  • 24. 23manganezin ise tokluk kazandırdığı bilinmektedir. Ancak bu bilgi bizleri yanlıĢ yorumyapmaya götürmemelidir. ( www.hedefcelik.com/tr ) Kromun çeliğe sertlik ve aĢınma dayanımı kazandırdığı söylenirken Ģüphesiz % 2 C ve% 12 Cr ‟ lu takım çeliği göz önünde tutulmuĢtur. Çünkü bu çelik sertleĢtirmeiĢleminden sonra gerçekten sert ve aĢınmaya dayanıklı bir yapıdadır. Ancak bununlaberaber eğer % 0,10 C ve % 12 Cr ‟ lu çelik seçilirse elde edilen sertlik çok yüksekolmaz. AlaĢım elementleri, çeliğin farklı bir iç yapıya ulaĢmasını sağlayarak pratikte istenilençekme mukavemeti, akma sınırı, çentik darbe sünekliği gibi mekanik özellikler ilekaynak edilebilme ve sertleĢme kabiliyeti gibi iĢlenebilme özelliklerininiyileĢtirilmesinde etkili olur. Bir iç yapı genellikle bir ısıl iĢlem sonucunda elde edilir. Bunun sonucu olarakalaĢımlı çeliklerin hemen hemen tamamının ısıl iĢlemden sonra kullanıldığınısöylemek mümkündür. AlaĢım elementlerinin en önemli özelliği belli bir fazın oluĢumunu geliĢtirmek veya onukararlı hale getirmektir. Bu özelliği veren alaĢım elementlerini; - Östenit oluĢturucular, - Ferrit oluĢturucular, - Nitrür oluĢturucular olarak 3 grupta incelemek mümkündür.
  • 25. 24 3.2.1 Östenit OluĢturucu Elementler Manganez (Mn), Nikel (Ni), Kobalt (Co), Azot (Na), Çinko (Zn) bu gruba aitolan elementlerdir. Bu elementler yüksek oranlarda bulunurlarsa, östenit alanınıgeniĢleterek daha aĢağılara indirirler. Böylece oda sıcaklığında bile kübik yüzeymerkezli kristal kafesine sahip olan östenitik çelikler meydana gelir. Büyük oranlarda Ni ve Mn, çeliği oda sıcaklığında bile östenitik halde tutar. Bunaen tipik örnek, bileĢimi % 1 C, % 13 Mn ve % 1,2 Cr olan Hadfield çeliği verilebilir. Buçelikte Mn ile C östenitin kararlı hale gelmesinde önemli rol oynarlar. Diğer bir örnek ise % 18 Cr, % 8 Ni içeren östenitik paslanmaz çeliklerdir.Östenitik çeliklerin kendine özgü özelikleri vardır. Bunlar;Çok iyi Ģekil değiĢtirebilme kabiliyeti. Kübik yüzey merkezli kristal kafesi nedeniyledüĢük sıcaklıklarda ( -200 °C ) bile sünekliklerini kaybetmezler.DüĢük akma sınırı ve daha yüksek çekme mukavemetine sahiptirler. Manyetik değildirler ve herhangi bir dönüĢüme uğramazlar. Bu nedenle de sertleĢtirmeve normalizasyon mümkün değildir. Korozyona dayanıklıdırlar. 3.2.2 Ferrit OluĢturucu Elementler Bu grubun en önemli elementleri; Krom (Cr), Molibden (Mo), Vanadyum (V),Titanyum (Ti), Silisyum (Si) ve Alüminyum (Al) ‟ dur. Bu alaĢım elementlerinin büyük bir kısmı kübik hacim merkezli sistemde kristalleĢir,bu nedenle eğer yüksek oranlarda bulunurlarsa demiri de kübik merkezli olarak kalmayazorlarlar. Bu çelikler katılaĢma sırasında dönüĢmeye uğramadan soğudukları için ferritikçelikler olarak adlandırılırlar.
  • 26. 25 Sadece düĢük krom oranlarına sahip çelikler soğuma sırasında kübik yüzeymerkezli olabilirler. Östenit alanının altında tekrar kübik hacim merkezli hale dönerekferritik olurlar. Ferritik çeliğe bir örnek olarak transformatör saçlarının malzemesini verebiliriz.Bu malzeme % 3 Si içeren düĢük karbonlu bir çeliktir. Ferritik çeliklerin kendine özgüözellikleri vardır. Bunlar;  Manyetiklerdir, kısmen kendilerine özgü manyetik özelliklere sahiptirler.  Isıya dayanıklıdırlar, kısmen yüksek sıcaklığa dayanabilirler.  Korozyona dayanıklıdırlar. Ancak bunun için saf ferritik olmaları gerekir.  Soğuk Ģekil değiĢtirmeleri zordur, soğukta gevrek bir yapıya sahiptirler.  Krom ve karbon miktarına bağlı olarak oluĢturulan diyagramda çelikler beĢ bölgeye ayrılmıĢtır; Bölge 1: DüĢük karbonlu, korozyona dayanıklı yüksek krom miktarında yükseksıcaklığa dayanıklı, dönüĢüm yapmayan ferritik çeliklerdir. Kullanım alanları; DIN normunda X8Cr17 ile ifade edilen 4016 çeliği korozyona dayanıklıolması nedeniyle mutfak aletlerinin yapımında ve kaplama yapmakta kullanılır. Yine DIN normu X10CrAl24 olan 4762 çeliği, yüksek sıcaklıklara dayanıklı birçelik olması nedeniyle ( yaklaĢık 1200 °C ) alevle doğrudan temasta olan fırın vekazan parçalarının imalinde kullanılır.
  • 27. 26 Bölge 2: Daha yüksek karbon miktarlarına sahip olduklarından sertleĢtirilebilen, ıslahedilebilen ve korozyona dayanıklı çeliklerdir. Kullanım alanları; DIN normu X40Cr13, malzeme numarası 4034 olan çelik suni reçine preskalıplarının, hadde merdanelerine ait yatakların ve her çeĢit bıçakların yapımında kullanılır. Bölge 3: Yüksek aĢınma ve kesme ( makaslama ) mukavemetine sahip olan, sertleĢtirmeile kendini çok az çeken çeliklerdir. Ġç yapı ledeburittir. Kullanım alanları; DIN normu X210Cr12, malzeme numarası 2080 olan soğuk iĢ takım çelikleri,hareketli kesme ve delme aletlerinin yapımında kullanılırlar. Bölge 4: DüĢük krom miktarlı sementasyon ve ıslah çelikleridir. Normalizasyon iĢleminetabi tutulmuĢ durumdaki iç yapı ferritik - perlitiktir. Kullanım alanları; DIN normu 41Cr4, malzeme numarası 7035 olan ıslah çelikleridir. Bölge 5: Perlit üstü yapıda olan düĢük alaĢımlı takım çelikleridir. SertleĢtirme sonrası kromkarbürler martenzitik ana kütle içerisine yerleĢerek çeliğe iyi bir aĢınma mukavemetikazandırırlar.
  • 28. 27 Kullanım alanları; DIN normu 100Cr6, malzeme numarası 3505 olan bu çelikler ölçü aletleri,spiral matkaplar ( deliciler ), raybalar ve hadde yatakları yapımında kullanılmaktadır. Karbürler Krom gibi ferrit oluĢturan elementler aynı zamanda karbür yapıcıdırlar.Karbür yapıcıların çoğunluğu da demire bağlı olarak ferrit oluĢturucu özelliktedirler.Karbür oluĢturan elementlerin karbona olan afiniteleri sırayla ( soldan sağa artar )aĢağıdaki gibidir. Cr, W, Mo, V, Ti, Nb, Ta, Zr Bu elementler takım çelikleri için çok önemlidir, çünkü bu elementlerçelik malzemelerde sert karbürler oluĢturup talaĢ kaldırmaya ve aĢınmaya karĢıdirençlerini yükseltirler. 3.2.3 Nitrür OluĢturucu Elementler Tüm karbon oluĢturucular aynı zamanda nitrür yapıcı elementlerdir. Azot,çeliğin yüzeyine nitrürleme yoluyla sokulabilir. Farklı alaĢım elementlerinin sert nitrürler oluĢturarak veya çökelme sertleĢmesi yoluylaçeliğin sertliğini arttırma eğilimleri incelendiğinde; Cr, Ti, Mo, Al ve V gibi nitrüroluĢturucu elementlerin sertlikte artıĢa neden olduğu gözlenmiĢtir. Buna karĢılık Ni gibinitrür oluĢturamayan elementlerin sertlikte önemli bir artıĢa neden olmadığıgörülmüĢtür.
  • 29. 28 3.3 AlaĢım Elementlerinin Genel Etkileri 3.3.1 Tane Büyümesine Etkileri Tane büyümesinin sınırlandırılmasında en önemli element vanadyumdur.Vanadyumun çelik içinde çok düĢük oranlarda ( % 0,1 ) kullanımı bile sertleĢtirmeiĢlemi sırasında tane büyümesini durdurmak için yeterlidir. Bunun nedeni vanadyumunsertleĢtirme sıcaklıklarında homojen dağılmıĢ karbürler ve nitrürler Ģeklinde bulunmasıdır.Bu tür karbürleri veya nitrürleri katı eriyik içine alabilmek için yüksek sıcaklığaçıkarmak gerekir. Bu nedenle alıĢılagelmiĢ sertleĢme sıcaklıklarında vanadyumbileĢikleri tane büyümesi için bir engel teĢkil ederler. Eğer sıcaklık normalinden dahayüksek değere çıkartılırsa vanadyum bileĢikleri çözündürülebilir. Ancak bu durumdaçeliğin tane boyutunun büyümesi söz konusu olabilir. Böyle bir özellikte çeliğinmekanik özelliklerinde ( darbe mukavemeti baĢta ) düĢme görülür. Ti ve Nb ‟ davanadyuma benzer etkiler gösteren iki elementtir. Yüksek hız çeliklerinde ve diğeralaĢımlı takım çeliklerinde W, Mo çift karbürleri de tane büyümesini engeller. Ġnce taneli çeliklerin imalinde istenilen etki ( sertleĢtirme ) ergimiĢ metale Al ilavesiile sağlanır. Bunun için uygulanan pratik yöntem, önce oksijen miktarını belli bir seviyeyeindirmek ve sonra çeliğe azot miktarına bağlı olarak Al ilave etmektir. Çelik soğuk iken Al- N partiküllerinin dağılımı sağlanır ve çeliğin normal sertleĢtirme sıcaklığında tanebüyümesi bu partiküller tarafından engellenir. 3.3.2 Ötektoid Noktasına Etkileri Östenit oluĢturucu elementler A1 sıcaklığını düĢürücü, ferrit oluĢturucu elementlerise yükseltici etki gösterirler. Örneğin % 12 Cr ve % 0,4 C içeren ötektoid bileĢiminde birkrom çeliği için ötektoid karbon sıcaklığından daha yüksek östenitleme sıcaklığıgerekirken % 3 Ni içeren çelik 700 °C ‟ nin altında östenitik hale geçer. Bu hususların A1sıcaklığı civarında kullanılan çelikler için büyük önemi vardır.
  • 30. 29 Ötektoid nokta, % 0,8 C oranında ve 723 °C sıcaklıkta oluĢur. Örneğin % 5 Cr‟ luçeliğin ötektoid noktası % 0,5 C içeriğindedir. Tüm alaĢım elementleri bu noktanınkarbon konsantrasyonunu düĢürür. 3.3.3 Martenzitin oluĢtuğu sıcaklığa (Ms) etkisi Co dıĢındaki tüm alaĢım elementleri Ms ( martenzit dönüĢümünün baĢladığı sıcaklık ) veMf ( martenzit dönüĢümünün bittiği sıcaklık ) değerlerini düĢürürler. % 0,5 ‟ den daha yüksek karbon içeren çeliklerin büyük bir çoğunluğunun Mf ‟ si odasıcaklığının altındadır. Bu durum, çeliklerin sertleĢtirme sonrası pratik olarak bir miktardönüĢmemiĢ östenit içerdikleri anlamına gelir. AĢağıda verilen bağıntıda her bir alaĢımelementinin % konsantrasyonunu kullanarak Ms saptanabilir. Ms = 561 - 474C - 33Mn - 17Ni - 17Cr - 21Mo Bu bağıntı tüm alaĢım elementlerinin östenit içerisinde çözünmeleri sözkonusu olduğunda geçerlidir. Stuhlmann, yüksek ve orta alaĢımlı çeliklerde Ms için aĢağıdaki bağıntıyı önermektedir. Ms (°C) = 550 - 350C - 40Mn - 20Cr - 10Mo - 17Ni - 8W - 35V - 10Cu + 15Co + 30Al Tüm alaĢım elementlerinin arasından Ms ‟ ye en fazla etki eden karbondur. 3.3.4 Ġzotermal DönüĢüm Süresinde Perlit ve Beynit DönüĢümüne Etkileri Co dıĢındaki bütün alaĢım elementleri ferrit ve sementit oluĢumunu geciktirirler. TTTdiyagramlarında eğrileri sola doğru kaydırırlar. AlaĢım elementlerinin dönüĢümlereetkilerini formüle edecek bir kuralı saptamak oldukça zordur. Ancak bazı elementlerin
  • 31. 30diğerlerine oranla beynitik dönüĢümleri daha fazla etkiledikleri, diğerlerinin de bukonuda ters davrandıkları kesin olarak tespit edilmiĢtir. Belli elementler belirli bir orandan fazla kullanıldıklarında dönüĢümlerikesin olmamakla beraber arttırabilirler. Ancak bunların ilave miktarları mevcut diğeralaĢım elementleriyle sınırlandırılır. Yüzey sertleĢtirme iĢlemi uygulanan çelikler vetakım çeliklerinde, karbon miktarı % 1 ‟ i aĢtığından perlit - beynit dönüĢümününbaĢlaması için geçen süre azalır. Takım çelikleri ve yapı çeliklerinde Si konsantrasyonu %1,5 ve daha fazla olduğunda perlit dönüĢümü hızlanır. Sade karbonlu çelikler için C miktarında % 0,30 ‟ dan % 1 ‟ e kademeli birartıĢ, ihmal edilebilir bir etki sağlar. Fazla etkiler ancak alaĢımelementlerinin kombinasyonuyla sağlanır.
  • 32. 31 3.3.5 Östenit DönüĢüm Hızına Etkisi Demir - karbon denge diyagramında, östenitin 723 °C ‟ nin altında perlithaline dönüĢtüğü bilinmektedir. DönüĢüm sıcaklığı ve hızı ile ilgili daha kesindeğerlerin verilmesi demir - karbon diyagramında mümkün değildir; çünkü bu dengediyagramı diğer bütün diyagramlar gibi çok yavaĢ soğuma için geçerlidir. Östenitin hızlı soğuma sırasındaki dönüĢümü, zaman sıcaklık dönüĢüm ( TTT )diyagramlarından takip edilebilir. Üretilen çeliklerin büyük bir kısmının TTT diyagramıvardır. Bu tip diyagramların çizilmesi için çok geniĢ kapsamlı seri halde deneyleryapılmaktadır. TTT diyagramlarından östenitin ne kadar zaman içerisinde ve hangi sıcaklıkta diğeryapı Ģekline dönüĢmeye baĢladığı ve bu dönüĢümün ne zaman tamamlandığıgörülebilir. Östenitin dönüĢtüğü diğer iç yapılar; ferrit, perlit, ara kademe iç yapısı vemartenzittir. Ayrıca diyagramlar çeliğin bileĢen miktarını yüzde oranı olarak ve oluĢan iç yapının odasıcaklığındaki sertliğini vermektedirler. 3.3.6 Kaynak Edilebilme Kabiliyetine Etkisi Bir çeliğin ergitme kaynağına uygun olması, büyük ölçüde içerdiği karbon miktarınabağlıdır. Ayrıca alaĢım elementleri de mevcut ise kaynak dikiĢinin soğuması sırasındahavanın ve parçanın soğuk kısımlarının etkisi ile kaynak bölgesinde sertleĢme, yanikısmen martenzit oluĢur. Bundan dolayı gevrekleĢen malzeme, soğuma sırasındameydana gelen kendini çekme nedeniyle çatlar. BileĢimde yer alan bazı alaĢım elementleri miktarlarının kullanılmasıyla, etki edenbir eĢdeğer karbon miktarı ( % ) hesaplanır. Bu hesaplama için, deneysel yollarla bulunmuĢolan karbon eĢdeğeri formülleri kullanılır.
  • 33. 32 CeĢ = C + Mn/6 + Cr/5 + Ni/15 + Mo/7 Bu formülde hesaplanan değerlere göre, çelikler kaynak edilebilmekabiliyeti bakımından aĢağıdaki gibi sınıflandırılabilmektedir; C % 0 i Ġyi kaynak eĢ <C ,45 % 0se ġartlı kaynak iedilir. eĢ <C % ,60 0se iedilir. Zor kaynak eĢ > ,60 se edilir. ġartlı kaynak edilebilmenin anlamı, malzemenin ancak ön ısıtma veya tamamlayıcıbir ısıl iĢlem gibi belirli Ģartlar altında kaynak edilebilmesidir. Zor kaynak edilebilir çelikler östenitik elektrotlar ( Cr-Ni-Mn AlaĢımlı Çelik ) ilekaynak edilebilir. Kaynak metali bu malzemeden meydana geleceğinden sertleĢmez veakma sınırı düĢük olur. Soğuma sırasında oluĢan kendini çekmede ise kaynak metali birmiktar plastik değiĢmeye uğrayarak kendini bırakır. Böylece kaynak bölgesindekigerilmeler tehlikeli bir büyüklüğe eriĢmez. Krom ve silisyum elementleri kaynak iĢlemi sırasında yanarlar ve yükseksıcaklıklarda ergiyen oksitler oluĢtururlar. Bu oksitler kaynak dikiĢininkenarlarının akarak birleĢmesini önler. Aynı Ģekilde birlikte yanan Manganezin oluĢanoksidi diğer oksitlerin ergime noktalarını düĢürür. Böylece Mn diğer elementlerin olumsuzetkilerini telafi eder. 3.3.7 SertleĢme Derinliğine Etkisi AlaĢımlı çeliklerin sertleĢme derinlikleri, alaĢımsız çeliklerinkinden fazladır. AlaĢımlıçeliklere daha fazla su verilebilir. Sertliğin derecesini karbon miktarı tayin eder ve busertlik değeri 65.....66 HRC ‟ den daha yüksek olamaz. Uçtan su verme ( Jominy ) deneyi ile elde edilen eğrilerden, alaĢımelementlerinin sertleĢme derinliğine etkisi çok iyi takip edilebilmektedir.
  • 34. 33 Örnek olarak % 0,6 C ‟ lu çelik yüksek sertliğe sahip olmasına rağmen sertleĢmederinliği düĢüktür. % 0,3 C içeren 30CrMoV9 alaĢımlı çeliğinin sertliği daha düĢükolmasına rağmen, sertlik uçtan uzaklaĢtıkça düĢük miktarda azalır. Yani sertleĢmederinliği daha fazladır. Bir diğer çelik türü olan 42CrMo4 çeliğinin sertleĢme derinliği, daha yüksek alaĢımlıolan 30CrMoV9 çeliğinin sertleĢme derinliğine göre daha düĢüktür. Fakat karbonmiktarı daha yüksek olduğundan yüzey sertliği daha yüksektir. 3.4 AlaĢım Elementlerinin SertleĢebilmeye Etkilerinin Bağıl OlarakĠncelenmesi Yukarıda ifade edildiği gibi, sertleĢebilirliğe etki eden elementlerin baĢında karbongelmekte; diğer alaĢım elementleri ise sertliğe ikinci derecede etki etmektedirler. Çeliğe katılan alaĢım elementleri karbonun difüzyonunu etkilediğinden karbür oluĢumugecikir, bu gecikme sonunda sertleĢme çekirdeğe kadar devam eder ( Güventürk, F ). Ancak alaĢım elementlerinin sertleĢebilirliğe etkilerini anlayabilmenin bir yolu onları tektek ve çelik içinde belli yüzdeleri ile deneysel olarak incelemek olduğundan aĢağıdaR.A. Grange tarafından geliĢtirilen ve hesaplanmıĢ değerleri önceden hesaplanmıĢdeğerlerle çok büyük yaklaĢım gösteren bir sertleĢebilirlik deneyinin verilerielementlerin sertleĢebilirliğe bağıl etkileri ile beraber açıklanmaya çalıĢılmıĢtır. Deneyde amaç, çeliklerin sertleĢebilirliklerini kimyasal kompozisyondan vetane boyutundan yeni ve daha basit bir metotla hesaplanabildiğini ispatlamaktır. Buradabu hesap metodundan çok alaĢım elementlerinin sertleĢebilirlikle alakası üzerindedurulacaktır. Grange ‟ nin bu deneyi sığ – sertleĢen çeliklere yönelik olup sertlik kriteriolarak suda sertleĢtirilmiĢ bir silindirin merkezindeki % 90 ‟ lık martenzit yüzdesi esasalınmıĢtır.
  • 35. 34 3.4.1 Karbonun SertleĢtirebilmeye Etkisi Karbon ( C ) direkt olarak sertleĢtirebilmeye etkili olduğundan, diğer elementler gözönüne alınmadan değerlendirilmelidir. Grange ‟ nin deneylerde kullanmıĢ olduğu yedi Fe– C alaĢımının C içeriği % 0,1 ~ % 1,0 arasındadır. Eriyen % 99,9 saflıktakiFe ‟ e sadece grafit ilave edildiğinden sertleĢebilme üzerine empüritelerin etkilerinikontrol etmek mümkündür ( Grange, 1973 ). SertleĢebilir çaplar ġekil 3.1 de verilmiĢtir. DüĢük C konsantrasyonlarında geniĢ birsertleĢebilirlik söz konusudur. Ötektoid bileĢimde maksimum sertleĢme vardır, ötektoidüstü çelikte bir miktar düĢme gözükür. Bu eğri, sertleĢebilmeyi anlamak için temeldir. Çünkü, çelikler içerisinde empürite vealaĢım elementi bulunan Fe – C alaĢımlarıdır ( Grange, 1973 ). Şekil 3.1 Saf Fe – C Alaşımlarının Sertleşebilirliği ( % 90 Martenzit, Suda Su Verilmiş, ASTM No. 4 ) ( Grange, 1973 )
  • 36. 35 3.4.2 Manganın SertleĢtirebilme Etkisi Grange tarafından iki seri alaĢımda incelenmiĢtir. Ġlk seride C oranı % 0,07 ‟ den %1,34‟ e kadar değiĢirken, Mn % 0,5 ‟ dir. Ġkinci seride ise, C oranı % 0,2 iken Mn % 0,35~% 1,93 arasındadır. Tane boyutu ASTM No 4 ‟ tür. 870 0C ‟ de yapılan östenitleme ısıliĢleminden sonra sertleĢebilirlik deney sonuçları ġekil 3.2 de gösterilmiĢtir. Bu eğriĢekil itibariyle Fe – C alaĢımınkine benzer, yalnız % 0,5 Mn ‟ ın sertleĢebilirlik etkisieğriyi yukarıya kaydırmıĢtır ( Grange, 1973 ). Mn ‟ ın sertleĢtirebilirlik etkisi, az C ‟ lu çeliklerde çok daha büyüktür. Ġkinci seri alaĢımlar, ince ve iri taneli yapı elde edilmek için iki yöndeöstenitlenmiĢtir. Bu iĢlem hem tane boyutu düzeltilmesine engel olmak, hem de farklıöstenit tane boyutuna sahip çeliklerde Mn ‟ın sertleĢebilirlik etkisine sahip olmadığınıbelirlemek için yapılır. Mn ‟ ın tüm tane boyutlarında aynı kantitatif sertleĢebilirliketkisine sahip olduğu ġekil 3.3 de ortaya konmuĢtur ( Grange, 1973 ).
  • 37. 36 ġekil 3.2 % 0,5 Mn ‟ lı Çelikte C Miktarının SertleĢebilirliğe Etkisi ( % 90 Martenzit,Suda Su VerilmiĢ, ASTM No. 4 ) ( Saf Fe – C alaĢımları karĢılaĢtırılarak )( Grange, 1973 )
  • 38. 37ġekil 3.3 Çelikte Mn Miktarının SertleĢebilen Çap Üzerine Etkisi ( % 90 Martenzit, Suda Su VerilmiĢ, ASTM No. 4, C içeriği % 0,2 ) ( Grange, 1973 )
  • 39. 38 3.4.3 Silisyumun SertleĢtirebilme Etkisi Silisyumun sertleĢtirebilirlik etkisi % 0,09 - % 0,30 - % 0,57 ve % 0,86 Si içeren Fe –C alaĢımlarıyla belirlenmiĢtir. Yüksek silisyumlu Fe – C alaĢımının östenitleme sıcaklığınınispeten yüksek tutmak gerekir. ġekil 3.4 de konsantrasyon artıĢından dolayı, sabit artan ilave baĢına Si ‟ un daha azsertleĢebilirlik etkisine sahip olduğu görülür ( Grange, 1973 ). ġekil 3.4 Çelikteki Si Miktarının SertleĢebilen Çap Üzerine Etkisi ( % 0,2 C, % 0,5 Mn ) ( % 90 Martenzit, Suda Su VerilmiĢ, ASTM No. 4 ) ( Grange, 1973 )
  • 40. 39 3.4.4 Fosforun SertleĢtirebilme Etkisi ġekil 3.5 de fosforun sertleĢebilirlik üzerine etkisi özetlenmiĢtir. Fosforun ( P )küçük yüzdelerle, nispeten güçlü bir etkisi vardır. Fakat % 0,1 P ‟ un üzerindeki seviyedesabit olduğu görülmektedir ( Grange, 1973 ). 3.4.5 Sülfürün SertleĢtirebilme Etkisi Sülfürün ( S ) sertleĢebilirlik üzerine etkisini değerlendirmek için çok sayıdanumunenin östenitleme sıcaklığını değiĢtirmek gerekir. Çelikte Mn ile birleĢen Sinklüzyonları oluĢturur. Bundan dolayı S ‟ ün etkisi negatiftir. Çünkü östenitte çözünmüĢolan S ‟ ün küçük konsantrasyonları bile, pozitif sertleĢebilirlik etkisi gösteren östenitteçözünmüĢ Mn ‟ ın kaybolmasına neden olduğundan sertleĢebilirlikte de kayıp olur. ÇelikteS ‟ ün sertleĢtirme etkisini tahmin etmek oldukça güçtür ( Grange, 1973 ). ( ġekil 3.6 ) ġekil 3.5 Çelikteki P Miktarının SertleĢebilen Çap Üzerine Etkisi ( % 0,2 C, % 0,5 Mn ) ( % 90 Martenzit, Suda Su VerilmiĢ, ASTM No. 4 ) ( Grange, 1973 )
  • 41. 40 ġekil 3.6 Çelikteki S Miktarının SertleĢebilen Çap Üzerine Etkisi ( % 0,2 C, % 0,5 Mn ) ( % 90 Martenzit, Suda Su VerilmiĢ, ASTM No. 4 ) ( Grange, 1973 ) 3.4.6 Nikelin SertleĢtirebilme Etkisi % 0,2 C - % 0,3 Mn ‟ lı Fe alaĢımlarında esas bileĢimdeki Mn, maksimum sertleĢebilirçapı aĢmaksızın ilave edilebilen alaĢımın miktarını azaltmaktadır. Veriler, C çeliklerindemuhtemelen kalıntı bir element olarak görülen Ni ‟ in ancak küçük bir sertleĢebilirliketkisi olduğunu göstermiĢtir ( Grange, 1973 ). Grange ‟ ın yaptığı deney sonunda elde edilen veriler ġekil 3.7 ‟ deki eğri ilegösterilmiĢtir.
  • 42. 41ġekil 3.7 Çelikteki Ni Miktarının SertleĢebilen Çap Üzerine Etkisi (% 0,2 C, % 0,3 Mn) ( % 90 Martenzit, Suda Su VerilmiĢ, ASTM No. 4 ) ( Grange, 1973 )
  • 43. 42 3.4.7 Kromun SertleĢtirebilme Etkisi ġekil 3.8 de Cr ‟ un % 1 ‟ in oldukça altındaki miktarlarda sertleĢebilirliği önemliölçüde arttırdığını gösteren veriler eğri ile belirtilmiĢtir ( Grange, 1973 ). ġekil 3.8 Çelikteki Cr Miktarının SertleĢebilen Çap Üzerine Etkisi (% 0,2 C, % 0,3 Mn) ( % 90 Martenzit, Suda Su VerilmiĢ, ASTM No. 4 ) ( Grange, 1973 ) 3.4.8 Molibdenin SertleĢtirebilme Etkisi ġekil 3.9 da düĢük konsantrasyonlarda nispeten geniĢ bir sertleĢebilirlik etkisine sahipMo ‟ in verilerinin düz bir çizgi üzerinde olduğu gözlenmiĢtir ( Grange, 1973 ).
  • 44. 43 ġekil 3.9 Çelikteki Mo Miktarının SertleĢebilen Çap Üzerine Etkisi (% 0,2 C, % 0,3 Mn) ( % 90 Martenzit, Suda Su VerilmiĢ, ASTM No. 4 ) ( Grange, 1973 ) 3.4.9 Vanadyumun SertleĢtirebilme Etkisi % 0,18 V içeren alaĢımda tane boyutu ince olduğundan 900 0C ‟ deki östenitlemetane boyutu açısından uygun değildir. Bu nedenle % 0,18 V ‟ lu alaĢım üniform iritane geliĢtirmek için 1095 0C ‟ de östenitlenmiĢtir. Östenit sıcaklığını arttırma, 900 0C ‟ debir çözünme yoksa daha fazla V ‟ un çözünmesini sağlayacaktır. ġekil 3.10 da % 0,18 V ‟ da iki nokta vardır. Bunlardan biri çizginin üzerinde, diğeriise altındadır. Bu sonuç normalden yüksek bir östenitleme sıcaklığının % 0,2 C ‟ lu çelikte % 0,18 V esaslı tam çözelti için gerekmediğini göstermektedir. Nispeten küçükV yüzdeleri için sertleĢebilirlikte önemli bir artıĢ olduğu açıklanmıĢtır ( Grange, 1973 ).
  • 45. 44 Şekil 3.10 Çelikteki V Miktarının Sertleşebilen Çap Üzerine Etkisi (% 0,2 C, % 0,5 Mn) ( % 90 Martenzit, Suda Su Verilmiş, ASTM No. 4 ) ( Grange, 1973 ) 3.4.10 Titanyumun SertleĢtirebilme Etkisi Ti ‟ un sertleĢebilirlik etkisini değerlendirmede bazı güçlükler vardır. Ti, çelikte C veN ile kuvvetli olarak kombine olur ve daha yüksek östenitleme sıcaklıklarından dolayı azarazar çözünen tanecikleri oluĢturur. Ti ‟ un açık olarak negatif sertleĢebilirlik etkisinesahip olduğu söylenebilir. Böylece Ti ‟ un kantitatif sertleĢebilirlik etkisinin,muhtemelen C ve N ile ve de östenitleme sıcaklığı ile değiĢtiği açıklanmıĢtır ( Grange,1973 ). Grange ‟ ın ince ve kaba taneli yapılarda ve farklı östenitleme sıcaklıklarındayaptığı deney sonucunda elde edilen veriler ġekil 3.11 de gösterilmiĢtir. Buradayüksek sıcaklıklarda Ti ‟ un daha büyük sertleĢebilirlik etkisinin olduğu görülmektedir.
  • 46. 45Her iki östenitleme sıcaklığında en küçük Ti ilavesiyle ( % 0,026 ) sertleĢebilirlikte birazalma görülür ( Grange, 1973 ). ġekil 3.11 Çelikteki Ti Miktarının SertleĢebilen Çap Üzerine Etkisi (% 0,2 C, % 0,5 Mn) ( % 90 Martenzit, Suda Su VerilmiĢ, ASTM No. 4 ) ( Grange, 1973 ) 3.4.11 Zirkonyumun SertleĢtirebilme Etkisi ġekil 3.12 den Zr ‟ un kesin bir negatif sertleĢebilirlik etkisi gösterdiği anlaĢılmaktadır.Zr güç çözünen karbür ve nitrür teĢkil etmede Ti ‟ a benzer. Zr ‟ un sertleĢme etkisi C ve N‟ a bağlıdır. Zr ‟ un küçük miktarlarının kantitatif sertleĢebilirlik etkisi az olduğundansertleĢmeye etkisi ihmal edilebilir ( Grange, 1973 ). 3.4.12 Bakırın SertleĢtirebilme Etkisi Ticari C çeliklerinde, küçük kalıntı yüzdelerinde bakırın ( Cu ) sertleĢebilirliketkisi küçüktür. ( ġekil 3.13 ) Bununla beraber deneysel çalıĢmalarda bir empürite olarakCu bulunduran C çeliklerinin sertleĢebilirliği tatmin edicidir ( Grange, 1973 ).
  • 47. 46 ġekil 3.12 Çelikteki Zr Miktarının SertleĢebilen Çap Üzerine Etkisi (% 0,2 C, % 0,5 Mn) ( % 90 Martenzit, Suda Su VerilmiĢ, ASTM No. 4 ) ( Grange, 1973 )Şekil 3.13 AISI 1045 Çeliğinde Cu ‟ ın Sertleşebilir Çap Üzerine Etkisi ( % 90 Martenzit, Tuzlu Su Çözeltisinde Su Verilmiş ) ( Grange, 1973 )
  • 48. 47 4. ÇELĠKLERĠN SINIFLANDIRILMASI 4.1 Çeliklerin Karbon Oranına Göre Sınıflandırılması 4.1.1 DüĢük Karbonlu Çelikler Bu çelikler, % 0,25 oranına kadar karbon içerirler ve çok yumuĢak ve yumuĢak çeliklerolmak üzere iki gruba ayrılırlar. ( www.yenimuhendis.com ) a) - Çok YumuĢak Çelikler: % 0,07 ile % 0,15 arasında karbon içerirler vesoğuk Ģekillendirmeye elveriĢlidirler. b) - YumuĢak Çelikler: % 0,15 ile % 0,25 oranında karbon içerirler. Çok yaygınolarak kullanılan alaĢımsız çeliklerdir. Çok iyi kaynak edilebilirler, ancak su vermeyöntemiyle iyi sertleĢtirilemezler. 4.1.2 Orta Karbonlu Çelikler Bu çelikler, % 0,25 ile % 0,55 oranları arasında karbon içerirler. Isıl iĢlem içinçok uygun çeliklerdir. Yani, bu çeliklerin yapı ve özellikleri ısıl iĢlemle büyükölçüde değiĢtirilebilir. Bu çelikler, karbon oranlarına göre genel dövme çelikleri, milçelikleri ve aĢınmaya dayanıklı çelikler olmak üzere üç gruba ayrılır. (www.yenimuhendis.com ) a) - Genel Dövme Çelikleri: % 0,25 ile % 0,35 arasında karbon içerirler. b) - Mil Çelikleri: % 0,35 ile % 0,45 oranları arasında karbon içerirler. Mil, tel vedingil yapımında kullanılırlar. c) - AĢınmaya Dayanıklı Çelikler: % 0,45 ile % 0,55 arasında karbon içerirler. Ray,ray tekerleği, silindir ve pres kalıplarının yapımında kullanılırlar.
  • 49. 48 4.1.3 Yüksek Karbonlu Çelikler % 0,55 ile % 0,9 arasında karbon içerirler. Yüksek mukavemet ve aĢınmadirenci gerektiren yerlerde kullanılırlar. Kullanım alanına örnek olarak, pres kalıpblokları gösterilebilir. ( www.yenimuhendis.com ) 4.1.4 Yüksek Karbonlu Takım Çelikleri Bu çelikler % 0,9 ile % 1,6 oranları arasında karbon içerirler. Yüksek aĢınma direncive yüksek mukavemet gerektiren yerlerde kullanılırlar. Kullanım yerlerine örnek olaraktorna kalemi ve matkap uçları verilebilir. ( www.yenimuhendis.com ) 4.2 Çeliklerin Kimyasal BileĢim Esas Alınarak Sınıflandırılması 4.2.1 AlaĢımsız Çelikler C harfi ve ortalama yüzde karbon oranının yüz katı ile gösterilirler. Örneğin;bileĢiminde % 0,35 karbon bulunan alaĢımsız ve sakinleĢtirilmiĢ oksijen konverter çeliğiOS C 35 Ģeklinde, ortalama karbon oranı % 0,45 olan alaĢımsız çelik C 45 Ģeklindegösterilir. Karbon ( C ) iĢaretinden sonra gelen küçük harfler ise alaĢımsız çeliğin türünü gösterir.Örneğin; ortalama karbon oranı % 0,45 olan alaĢımsız asal çelik Ck 45 Ģeklinde, % 0,53oranında karbon içeren ve yüzeyi sertleĢtirilebilen alaĢımsız çelik ise Cf 53 Ģeklindegösterilir.
  • 50. 49 4.2.2 AlaĢımlı Çelikler AlaĢımlı çelikler, alaĢım miktarına göre ve esas alaĢım elementine göre çelikler olmaküzere iki grupta incelenebilir. ( www.yenimuhendis.com ) 4.2.2.1 AlaĢım Miktarına Göre a) - Az AlaĢımlı Çelikler: Bu tip çeliklerin gösteriminde C iĢareti kullanılmaz.Ortalama yüzde karbon oranının yüz katı yazıldıktan sonra, oran sırasına görealaĢım elementlerinin simgeleri ve bu elementlerin Çizelge 4.1 ‟ deki katsayılarla çarpılaraktam sayıya yuvarlatılmıĢ ortalama yüzde oranları belirtilir. ( www.yenimuhendis.com ) Tablo 4.1 Az alaĢımlı çeliklerin TSE ‟ ye göre gösteriminde kullanılan katsayılar Örneğin bileĢiminde % 0,20 C ve % 1,25 Mn bulunan az alaĢımlı çelik 20Mn5,bileĢiminde % 0,15 C ve % 0,75 Cr bulunan az alaĢımlı asal çelik 15Cr3, bileĢiminde %0,15 C, % 1 Cr ve % 0,40 Mo bulunan az alaĢımlı çelik ise 15CrMo44 Ģeklindegösterilir. b) - Otomat Çelikleri: Karbon oranı az alaĢımlı çeliklerde olduğu gibi yazılır. ÇelikteS, Mn, Pb ve P elementlerinden hangileri varsa bu sırayla gösterilir ve yalnız kükürdünortalama yüzde oranı yüz ile çarpılarak belirtilir. Örneğin; bileĢiminde % 0,45 C, %0,20 S ve % 0,15 - % 0,30 Pb bulunan otomat çeliği 45SPb20, bileĢiminde % 0,09 C, %0,15 - % 0,30 S, % 0,90 - % 1,30 Mn ve % 0,15 - % 0,30 Pb bulunan otomat çeliği ise9SMnPb23 Ģeklinde gösterilir. ( www.yenimuhendis.com )
  • 51. 50 c) - Yüksek AlaĢımlı Çelikler: Yüksek alaĢımlı çeliklerin gösterimi için en baĢta X harfikullanılır. Karbon oranı, az alaĢımlı çeliklerde olduğu gibi yazılır ve alaĢımelementlerinin her birinin gerçek yüzde oranı kendi simgesinden sonra belirtilir. Ġkinciderecede önemli olan alaĢım elementlerinin oranları gösterilmeyebilir. Örneğin;bileĢiminde % 0,08 C, % 18 Cr ve % 8 Ni bulunan yüksek alaĢımlı çelik X8Cr18Ni8Ģeklinde gösterilir. ( www.yenimuhendis.com ) 4.2.2.2 Esas AlaĢım Elementine Göre a) - Manganlı Çelikler: Mangan, oksijeni gidermek ve kükürtle karıĢtırılarakküresel MnS oluĢturmak için % 0,25 ‟ den - % 1 ‟ e kadar bir dizi Ģeklinde bütün ticariçeliklere eklenir. Mukavemetteki artıĢa sağladığı durum göz önünde tutulursa diğeralaĢım elementlerine göre en etkili olan mangandır. ( www.yenimuhendis.com ) Bu nedenle yumuĢak çelikten daha yüksek dayanım ve kaynaklanabilirlikgerektiğinde, % 1,6 - % 1,9 arasında Mn içeren çelikler yaygın olarak kullanılmaktadır. DüĢük alaĢımlı manganlı çeliklerin AISI 13xx serisi % 0,30 ile % 0.45civarında karbona ve % 1,75 mangana sahiptir. Bu 13xx çelikleri sade karbonluçelik ile karĢılaĢtırıldıklarında daha yüksek dayanıma ve sertleĢtirilebilme özelliğinesahiptir. Bu çelikler dingil, Ģaft, vites, otomobil hareket kolu ve tarım aletleri içinkullanılırlar. 13xx alaĢımlı çeliklerin sertleĢebilme özelliği 13xx sade karbon çeliklerden biraz dahayüksektir. Bu da 13xx alaĢımlarında mangan içeriğinin nominal % 1,75 ‟ e çıkmasının birsonucudur. Mangan difüzyon hızını azaltarak, östenitin, ferrite – perlite dönüĢümünü yavaĢlatır.Bu nedenle, karbonlu çeliklerin sertleĢtirilebilme özelliğinde artıĢ olur. Aynı zamandamangan karbonlu çeliklerdeki perliti incelterek dayanımlarını da yükseltir. Karbonlu çeliklerin mangan miktarı yaklaĢık % 2 ‟ yi aĢtığında çelik kırılganlaĢır. BunakarĢın mangan içeriği yaklaĢık % 12 ‟ ye ve karbon içeriği yaklaĢık % 1,1 ‟ e
  • 52. 51yükseldiğinde çelik östenitik durumdan hızlı soğutulursa östenitik yapı oda sıcaklığındadönüĢmeden kalır. Hadfield manganlı çeliği olarak bilinen bu alaĢım 1982 ‟ degeliĢtirilmiĢ ve ilk yüksek alaĢımlı çelik olmuĢtur. Östenitik Ģartlardaki bu çelik yüksek birhızda pekleĢtiği için özellikle yüksek darbe gerilimleri altında aĢınmaya karĢıdirençlidir. Sade karbonlu çeliklerin mukavemetlendirilmesinde manganın etkisi üçkısma ayrılabilir. Bunlar, katı eriyik mukavemetlenmesi, tane boyutu inceltme ve perlitoranını arttırma etkileridir. Mangan östenit ve ferrit içinde eriyebilir ve katı eriyik mukavemetlenmesiylekarbonlu çeliklerde ferriti mukavemetlendirebilir. b) - Molibden Çelikleri: Molibden, dayanımı ve sertleĢebilirliği iyileĢtirmek için sadekarbonlu çeliklere ( genelde bütün standart alaĢımlı çeliklere ) az miktarda eklenir veeklenen bu miktar yaklaĢık % 0,25 ile sınırlandırılmıĢtır. ( www.yenimuhendis.com ) Çünkü, bu miktarın deneysel olarak iyileĢtirilmiĢ tokluk, sertleĢebilirlik ve dayanımözellikleri için optimum olduğu bulunmuĢtur. 40xx serilerinin düĢük alaĢımlı çelikleri öncelikle oto endüstrisinde karbürlemesınıfları olarak kullanılırlar. Bu çelikler yoğunlukla olarak arka aks diĢlileri ve otomatikgüç aktarma parçaları için kullanılırlar. ( www.yenimuhendis.com )
  • 53. 52 c) - Krom – Molibden Çelikleri: 41xx alaĢım serisini oluĢturmak için küçük miktarlarda( % 0,13 – 0,20 ) katılan molibdenin yanı sıra % 0,5 – 0,95 oranında krom eklenir. Kromeklenmesi aynı karbon miktarına sahip sade karbonlu çeliklerin sertleĢebilirlik,mukavemet ve aĢınma direncini daha da arttırır. Buna karĢın düĢük alaĢımlı yapıçeliklerine kromun ilave edilmesi bu çeliklerin aynı Ģartlar altında temper kırılganlığınahassasiyet eğilimini arttırır. ( www.yenimuhendis.com ) Krom ve molibdenli düĢük alaĢımlı çelikler suda soğutmanın yerine yağda soğutulabilir.Yağda soğutma yavaĢ olduğu için sıcaklık gradyantları ve hacimce çekilmedenkaynaklanan iç gerilmeler, su verme sırasındaki genleĢme, çarpılma ve çatlak eğilimleriazaltılabilir. ( www.yenimuhendis.com ) d) - Nikel – Krom – Molibdenli Çelikler e) - Nikel – Silisyum – Krom – Molibden Çelikleri
  • 54. 53 5. ÇELĠKLERE UYGULANAN ISIL ĠġLEMLER Genel anlamda ısıl iĢlem; metal veya alaĢımlara istenilen özellikleri kazandırmakamacıyla katı halde uygulanan kontrollü ısıtma ve soğutma iĢlemleri olarak tanımlanır. IsıliĢlemin Türk Standartlarındaki ( TS 1112 ) tanımı ise; katı haldeki metal veyaalaĢımlara belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine görebirbiri peĢine zamanlanarak uygulanan ısıtma ve soğutma iĢlemleri olarak verilmektedir. Çeliklere uygulanan bütün temel ısıl iĢlemler östenit fazının dönüĢümü ileilgilidir. Çeliğin ısıl iĢlemine östenitleĢtirme ile baĢlanır. ÖstenitleĢtirme için çelikmalzeme, alt kritik sıcaklık çizgisinin üzerinde bir sıcaklığa kadar ısıtılır. Çoğu durumlarda, çeliğin belirlenen sıcaklığa kadar ısıtılmasında seçilen ısıtma hızı,ısıl iĢlem çevrimindeki diğer faktörlere göre daha az önem taĢır. Ancak çarpılmanınönlenebilmesi için soğuk Ģekil değiĢimine tabi tutulmuĢ yani aĢırı ölçüde iç gerilmeiçeren malzemelerin, gerilmesiz malzemelere göre daha yavaĢ ısıtılması gerekir. Ayrıca,kesit değiĢikliği gösteren parçaların ısıtılması sırasında ince ve kalın kesitlerdeki ısınmaveya sıcaklık artıĢ hızları arasındaki farklar da dikkate alınmalıdır. Sıcaklık etkisiyleparçada meydana gelebilecek çarpılmayı en aza indirmek için, ince kısımların kalınkısımlara göre daha yavaĢ ısıtılması gerekir. Isıl iĢlem sırasındaki hasar riskini azaltmakamacıyla çelikler genelde yavaĢ ısıtılırlar. ÖstenitleĢtirme; çeliğin alt kritik sıcaklık çizgisinin üzerindeki uygun bir sıcaklığakadar yavaĢça ısıtılıp, yapısının tamamen östenite dönüĢmesine kadar tavlanmasıanlamına gelir. ( www.yenimuhendis.com ) Ötektoid altı çelikler üst kritik sıcaklık çizgisinin 40 – 60 °C üzerindekisıcaklıklarda östenitleĢtirme iĢlemine tabi tutulurlar. Üst kritik sıcaklık çizgisininaltındaki sıcaklıklarda ise çelik içerisinde ötektoid dıĢı ferrit bulunur ve bu fazın oranıçeliğin karbon oranına bağlıdır. Ötektoid dıĢı ferrit su verme iĢleminden sonra da yapıdaaynen kaldığından, çelik içerisinde yumuĢak bölgelerin oluĢmasına neden olur veböylece malzemenin sertleĢmesi engellenir. ( www.yenimuhendis.com )
  • 55. 54 Ötektoid üstü çelikler ise, alt kritik sıcaklık çizgisi ile bu çeliklere ait üst kritiksıcaklık çizgisi (Acm) arasındaki sıcaklıklarda östenitleĢtirilir. (Acm) çizgisi aniolarak yükseldiğinden, bütün yapıyı östenitleĢtirmek için çok yüksek sıcaklıklaraçıkmak gerekir. Ancak, östenitleĢtirme iĢleminin çok yüksek sıcaklıklarda yapılmasıdurumunda çelikte çarpılma, çatlama, oksidasyon, dekarbürizasyon ve tanebüyümesi gibi istenmeyen durumlar meydana gelebilir. Bu nedenle çeliklerolabildiğince düĢük sıcaklıklarda östenitleĢtirilirler. 5.1 YumuĢatma Tavı Genel anlamda, istenilen yapısal, fiziksel ve mekanik özellikleri elde etmek,talaĢ kaldırmayı veya soğuk Ģekillendirmeyi kolaylaĢtırmak amacıyla metalmalzemelerin uygun sıcaklıklara kadar ısıtılıp, gerekli değiĢiklikler sağlanıncaya kadar busıcaklıkta tutulması ve sonradan yavaĢ soğutulması iĢlemine tavlama adı verilir. YumuĢatma tavı ise sertliği azaltmak, talaĢ kaldırmayı kolaylaĢtırmak, döküm veyadövme parçalardaki iç gerilimleri gidermek amacıyla, ötektoid altı çelikleri (Ac3)ötektoid üstü çelikleri ise (Ac1) çizgilerinin üzerindeki belirli sıcaklıklara kadar ısıtıp, içyapılarını östenite dönüĢtürdükten sonra fırın içerisinde tutarak çok yavaĢ soğutmaiĢlemidir. Tavlama iĢlemi, bazı çeliklerde tane küçültmek ve çeliklerin elektrik vemanyetik özelliklerini iyileĢtirmek amaçları için de uygulanır. ÖstenitleĢtirmedensonraki soğuma iĢlemi çok yavaĢ olduğundan, yumuĢatma tavı için demir – sementit ( Fe -Fe3C ) denge diyagramı kullanılabilir. ( ġekil 5.1 ) % 0,2 C içeren iri taneli ötektoid altı bir çelik parçanın taneleri tavlama iĢlemiesnasında incelir, çeliğin iç yapısında değiĢimler meydana gelir. ĠĢlemin değiĢikaĢamalarında çelik parçada oluĢan iç yapılar aĢağıda verilmektedir. a) - Ġlk veya orjinal yapı iri ferrit ve perlit tanelerinden oluĢmaktadır. b) - Ac1 çizgisinin hemen üzerindeki bir sıcaklıkta perlit ince taneli östenitedönüĢürken, ferrit yapıda aynen kalır.
  • 56. 55 c) - Ac3 çizgisinin üzerindeki sıcaklıkta yapı tamamen ince taneli östenite dönüĢür. d) - Parça oda sıcaklığına soğutulduğunda, ince ferrit taneleri ile küçük perlit bölgeleriniiçeren bir iç yapı oluĢur. ġekil 5.1 Demir – Sementit ( Fe - Fe3C ) denge diyagramı ( www.ccm.udel.edu ) % 0,2 C içeren iri taneli çelik parçanın Ac1 sıcaklığına kadar ısıtılması sırasındaiç yapıda her hangi bir değiĢme olmaz. Ac1 sıcaklığında ise perlit bölgeleri ötektoidreaksiyon sonucunda ince taneli östenite dönüĢür. Ancak ferrit taneleri değiĢmedenyapıda aynen kalır. Çelik bu sıcaklıktan soğutulursa tane boyutunda her hangi birdeğiĢme olmaz. Ac1 ile Ac3 sıcaklıkları arasında ısıtmaya devam edildiğinde, iri ferrittaneleri ince östenit tanelerine dönüĢür. Ac3 sıcaklığının üzerindeki sıcaklıklarda ise,çeliğin iç yapısı tamamen ince taneli östenite dönüĢür. Bundan sonra bu çelik fırında soğutulduğunda, ötektoid dıĢı ince ferrit taneleri kabalamelli perlit bölgelerinden oluĢan bir iç yapı elde edilir. Buradan, ötektoid altı çeliklerin
  • 57. 56yumuĢatma tavına tabi tutulabilmeleri için Ac3 çizgisinin üzerindeki uygun sıcaklıklardatavlanmalarının gerekli olduğu sonucu çıkmaktadır. Ötektoid üstü çelikler Ac3,1 çizgisinin yaklaĢık 50 °C üzerindekisıcaklıklarda östenitleĢtirme iĢlemine tabi tutulurlar. Bu sıcaklıklarda tutulan çelikler,östenit ve sementit fazlarını içerir. Bu sıcaklıklardan çeliklere su verildiğinde sementit parçacıkları yapıda aynenkalır. Yapıdaki sementit fazı sertliği azaltmadığı gibi, çeliklerin aĢınma dirençlerini de artırır.Bu nedenle ötektoid üstü çeliklerin tamamen östenitleĢtirilmesine gerek yoktur. Mn ve Ni gibi alaĢım elementleri Ac1 sıcaklığını düĢürdükleri gibi, dengediyagramının ötektoid noktasını da sola, yani düĢük karbon oranına doğru kaydırırlar.Bu alaĢım elementleri, ötektoid altı çeliklerin östenitleĢtirme sıcaklığını da düĢürürler. BazıalaĢım elementleri ise Ac1 sıcaklığını yükseltir. Genelde, alaĢım elementleri östenitoluĢum hızını azaltırlar. Ötektoid altı çeliklerin sağlıklı biçimde ısıl iĢleme tabi tutulabilmeleri için öncehomojen bir östenit yapıya sahip olmaları gerekir. Bunun için, östenitleĢtirme sıcaklığınakadar ısıtılan çelik malzemelerin her 25 mm ‟ si için bir saatlik bir süre osıcaklıkta tavlanmaları tavsiye edilir. Ötektoid altı çeliklerin yumuĢatılması için tavlama iĢlemi, Ac3 çizgisinin en az 10°C üzerindeki sıcaklıklarda yapılır. YumuĢatma tavına tabi tutulan ötektoid altı çeliklerötektoid dıĢı ferrit ile kaba lamelli perlitten oluĢan bir yapı sergilerler. Ötektoid üstü çelikler ise Ac3,1 çizgisinin en az 10 °C üzerindeki birsıcaklıkta tavlanırlar. YumuĢatma tavına tabi tutulan ötektoid üstü çeliklerin içyapıları, kaba lamelli perlit alanları ile bunları çevreleyen ötektoid dıĢı sementit fazındanoluĢur. Bu yapıdaki perliti çevreleyen sementit ağı sert ve gevrektir.
  • 58. 57 Ġç yapıda kalın ve sert tane sınırlarının bulunması, çeliklerin talaĢlıyöntemle iĢlenmelerini zorlaĢtırır. Bu nedenle yumuĢatma tavı, ötektoid üstü çeliklere soniĢlem olarak uygulanamaz. YumuĢatma tavına tabi tutulan çeliklerin iç yapılarında bulunan ferrit – perlit veyaperlit – sementit oranları metalografik yöntemle belirlendikten sonra bu çeliklerinyüzde karbon oranları yaklaĢık olarak bulunabilir. 5.2 Normalizasyon Tavı Normalizasyon tavı genelde tane küçültmek, homojen iç yapı elde etmek veçoğunlukla mekanik özellikleri iyileĢtirmek amacıyla ötektoid altı çelikleri (Ac3) veötektoid üstü çelikleri (Acm) dönüĢüm sıcaklıklarının yaklaĢık olarak 40 – 50 °C üstündekisıcaklıklara kadar ısıtıp, tavladıktan sonra fırın dıĢındaki sakin havada soğutma iĢlemidir.
  • 59. 58 Normalizasyon tavının belli baĢlı amaçları; a) Tane küçültmek b) Homojen bir yapı elde etmek c) Ötektoid üstü çeliklerde tane sınırlarında bulunan karbür ağını dağıtmak d)Çeliklerin iĢlenme özelliklerini iyileĢtirmek e) Mekanik özellikleri iyileĢtirmek f)YumuĢatma tavına tabi tutulmuĢ çeliklerin sertlik ve mukavemetlerinin artırmakĢeklinde sıralanabilir. Bu nedenlerle normalizasyon tavı, çeliklere uygulanan son ısıl iĢlem olabilir.Normalizasyon tavı için soğutma iĢleminin fırının dıĢında ve sakin havada yapılmasınedeniyle soğutma hızında meydana gelen artıĢ, hem östenitin dönüĢümünü, hem de en sonelde edilen iç yapıyı bir kaç yönden etkiler. Havada soğutma dengesiz soğutmaolduğundan, normalize edilmiĢ çeliğin iç yapısında bulunan ötektoid dıĢı sementit veperlit oranlarını hesaplamak için demir – sementit denge diyagramı kullanılmaz. Havada soğutma sırasında ötektoid dıĢı fazların oluĢumu için yeterli zamanolmadığından, normalize edilen ötektoid altı çelikler yumuĢatma tavına tabi tutulançeliklere göre daha düĢük oranda ötektoid dıĢı ferrit, ötektoid üstü çelikler ise dahadüĢük oranda otektoid dıĢı sementit içerirler. Havada soğutma iĢlemi, ötektoid altı çeliklerde ötektoid noktayı sola, yani düĢük karbonoranına doğru, ötektoid üstü çeliklerde ise sağa, yani yüksek karbon oranına doğrukaydırır. Örneğin karbon oranı % 0,5 olan alaĢımsız çelik yumuĢatma iĢleminden sonrayaklaĢık % 62 oranında perlit ve % 38 oranında ötektoid dıĢı ferrit içerir. Aynı çeliknormalize edildiğinde; ancak % 10 oranında ötektoid dıĢı ferrit içerdiği görülür.
  • 60. 59 Normalizasyon iĢleminden sonra beyaz görünümlü ötektoid dıĢı ferrit, koyu renkliperlit bölgelerini çevreleyen bir ağ oluĢturur. YumuĢatma tavına tabi tutulan ötektoid üstü çeliklerin yapısında oluĢan sementit ağının,bu çeliklerin mukavemetini düĢürdüğü bilinmektedir. Normalizasyon tavı ötektoid üstüçeliklerdeki sementit ağının parçalanmasını ve bazı durumlarda da büyük ölçüdegiderilmesini sağlar. Bu nedenle normalize edilen çeliklerin mukavemetinde artıĢgörülür. Normalizasyon tavında, parçanın havada soğutulması nedeniyle nispeten yükseksoğuma hızı elde edilir. Genelde, soğuma hızı arttıkça östenitin dönüĢüm sıcaklığı düĢer vedaha ince perlit elde edilir. Dolayısıyla, normalize edilen çelikte yumuĢatma tavıgörmüĢ çeliğe göre daha ince ve yüksek oranda perlit oluĢur. Ferrit çok yumuĢak, sementit ise çok sert bir fazdır. Normalize edilen çeliğinyapısında bulunan sementit katmanlarının birbirine yakın veya sık olarak dizilimlerinedeniyle çeliğin sertliği artar. YumuĢatma tavı ile elde edilen kaba perlitin sertliği10 HRC civarında iken, normalize edilen perlitin sertliği yaklaĢık 20 HRC değerine ulaĢır. Yukarıda belirtildiği gibi, dengesiz soğuma sayılan hızlı soğuma ötektoidnoktayı, ötektoid altı çeliklerde düĢük karbon oranına doğru ( sola ), ötektoid üstüçeliklerde ise yüksek karbon oranına doğru ( sağa ) kaydırır. Normalize edilen çelikler, yumuĢatma tavı gören çeliklerden daha ince ve dahayüksek oranda perlitik yapı içerirler. Bu nedenle, normalize edilen çeliklerinsertlik ve mukavemeti yumuĢatma tavına tabi tutulan çeliklerin söz konusu değerlerindenönemli ölçüde yüksek olur. 5.3 KüreselleĢtirme Tavı KüreselleĢtirme tavı , çelikleri Ac1 sıcaklık çizgisi civarında uzun süre tuttuktan vebu bölgede salınımlı olarak tavladıktan sonra, yavaĢ soğutma ile karbürlerin küresel Ģekle
  • 61. 60dönüĢtürülmesi iĢlemidir. Bu iĢlem, östenitleĢtirmeden sonra kontrollü soğutma ile deyapılabilir. YumuĢatma tavı iĢleminde belirtildiği gibi, tavlanmıĢ durumdaki ötektoid üstü çelikler içyapılarında sert ve gevrek sementit tanelerinin bulunması nedeniyle iĢlenmeye elveriĢlideğildir. Bu tür çeliklerin iĢlenmesini kolaylaĢtırmak ve sünekliğini artırmak amacıyla daküreselleĢtirme tavı uygulanır. KüreselleĢtirme tavı aĢağıdaki yöntemlerden biri ile gerçekleĢtirilir; a) - Çelik malzeme Ac1 çizgisinin hemen altındaki bir sıcaklıkta ( örneğin 700oC )uzun süre ( 15 – 25 saat ) tavlanır. b) - Çelik malzeme, düĢük kritik sıcaklık çizgisinin ( Ac1 ) hemen altında veüstündeki sıcaklıklar arasında ısıtılıp soğutulur, yani salınımlı olarak tavlanır. c) - Malzeme, Ac1 kritik sıcaklık çizgisinin üzerindeki bir sıcaklıkta tavlandıktansonra ya fırında çok yavaĢ soğutulur, yada Ac1 çizgisinin hemen altındaki bir sıcaklıktauzunca bir süre tutulur. KüreselleĢtirme tavı, daha çok yüksek karbonlu çeliklere uygulanır. DüĢükkarbonlu çelikler nadiren küreselleĢtirme tavına tabi tutulurlar. Çünkü; bu türçelikler küreselleĢtirme tavı sonunda çok yumuĢarlar ve bu aĢırı yumuĢama talaĢlıiĢlem sırasında bazı zorluklar doğurur. Orta karbonlu çelikler ise yeterli ölçüdesüneklik kazanmaları için plastik Ģekil verme iĢleminden önce, bazen küreselleĢtirmetavına tabi tutulurlar. KüreselleĢtirme tavı sırasında tavlama süresinin iyi ayarlanması gerekir. Eğerçelik, gereğinden daha uzun süre tavlanırsa sementit parçacıkları birleĢerek uzamagösterirler ve bu durum çeliğin iĢlenme kabiliyetini olumsuz etkiler.
  • 62. 61 5.4 Gerilim Giderme Tavı ve Ara Tavı Gerilim giderme tavı, 150 – 695 oC arasında ısıl iĢleme tabi tutulmuĢ parçalardadöküm, kaynak ve soğuk Ģekil verme iĢlemlerinden kaynaklanan düzensiz soğumaneticesinde meydana gelen iç gerilmelerin bertaraf edilmesi amacıyla uygulanır.Plastik Ģekil değiĢtirme sonunda oluĢan bu iç gerilmeler malzemenin kullanıldığı sıradadiğer bazı gerilmelerin de etkisi altında kalır. Üst üste gelen gerilmelerin Ģiddeti toplanır ve malzemenin çatlamasına neden olur.ĠĢte bu gerilmelerin giderilmesi veya azaltılması amacıyla, metalik malzemelerdönüĢüm sıcaklıklarının altındaki uygun bir sıcaklığa kadar ısıtılır ve daha sonra yavaĢyavaĢ soğutulur. Bu iĢlem, bazen dönüĢüm sıcaklığı veya kritik sıcaklık altı tavı olarak da adlandırılır.Sıcak dövülmüĢ ve dökülmüĢ malzemelere talaĢ kaldırma iĢlemi uygulanmadan önce , dartolerans aralıklı parçalara yüzey temizlemeden evvel, ve kaynak yapılmıĢ parçalarauygulanabilir. Gerilim giderme tavına tabi tutulacak olan parçalar, 550... 600 o C arasındakibölgeye yavaĢ eriĢecek bir Ģekilde ısıtılır ve burada yaklaĢık olarak 4 saat süre iletavlanır. Soğutma, parçanın bütün kısımları daima aynı sıcaklıkta kalacak Ģekilde yani çokyavaĢ olur.
  • 63. 62 Ara tavlama iĢlemi de gerilme giderme tavına çok benzeyen bir iĢlem olup, ötektoid altıçeliklerden saç ve tel yapımında soğuk Ģekillendirmeye devam edebilmek için, çelikmalzemeler Ac1 dönüĢüm sıcaklığının hemen altındaki bir sıcaklığa ( 550- 680 oC )kadar ısıtılıp, yeniden kristalleĢme sağlandıktan sonra yavaĢ soğumaya tabi tutulur. BuiĢlem ise ara tavlama olarak ifade edilir. 5.5 MeneviĢleme ( Temperleme ) Kırılgan olan martenzitin gerilmelerini alıp rahatlatmak için yapılır. Su verilenmalzeme 100 – 600 0C arasında bir sıcaklıkta ısıtılır. Belirli bir süre havada tutulduktansonra soğutulur. Soğutma hava, su veya yağda yapılabilir. Fakat çok ince karbürler çökelmeğe baĢlar.Sertlik az düĢer. MeneviĢ sıcaklığı yükseldikçe, meneviĢ süresi de uzadıkça karbürlerbelirginleĢir. Ferrit ana doku görünmeye baĢlar. Daha sonra karbürler yuvarlaklaĢırlar veferrit ana dokusu hakim olur. Dolayısı ile sertlikte gittikçe düĢer, süneklik artar. 5.6 Martemperleme SertleĢtirme iĢleminin Ģiddetinden oluĢan iç gerilmeler nedeni ile, parçalarda çarpılmariski vardır. SertleĢtirme dönüĢümü olabilen sıcaklıkta parçaya su vererek, dıĢarıdanmerkeze doğru oluĢan iç gerilmeleri minimuma indirmek suretiyle yapılan iĢlememartemperleme adı verilir. Parça 150 - 400 °C arasına ısıtılıp, parçanın sıcaklığı uniform oluncaya kadarbu sıcaklıkta tutulur. Çıkarılan parçalar, havada oda sıcaklığına soğutulurlar. Martemperlenen parçalara, normal sertleĢtirme iĢleminden sonraki gibi temperlemeiĢlemi yapılır.
  • 64. 63 5.7 Östemperleme Distorsiyonu minimize etmek için, martemperlemeye benzer Ģekilde yapılanbir iĢlemdir. Parçalar önceden belirlenen bir zaman içinde 250 – 400 °C arasında ısıtılıp,daha sonra oda sıcaklığına alınarak yapılır. Östemperleme iĢleminden, malzemede daha tokbir yapı elde edilir. Bu iĢlem, yüksek karbonlu ve ince kesitli parçalara ( yaylar ve benzeri parçalargibi.) uygulanır. Daha sonra bu parçalara temperleme iĢlemi uygulanmaz. 5.8 Çeliklere Uygulanan Yüzey ĠĢlemleri 5.8.1 Sementasyon En eski yüzey sertleĢtirme iĢlemlerinden biri olan sementasyon iĢlemi karbon içeriğidüĢük olan çelik malzeme yüzeyine katı, sıvı veya gaz ortam içerisinde karbon verilmesi (emdirilmesi ) esasına dayanır. Östenit sıcaklığına ısıtılan ( 850 – 950 0C ) parça istenilen sertlik derinliğine bağlıolarak yüksek sıcaklıkta belirli bir süre tutulur ve daha sonra su, yağ, tuz veya polimergibi uygun bir sertleĢtirme ortamında sertleĢtirilir. SertleĢtirme sonrası tümçeliklere uygulandığı gibi gerilim giderme ve meneviĢ iĢlemleri uygulanır. Bu işlemler sonrası parça yüzeyinde karbonca zengin aşınmaya dirençli biryapı oluşurken, çekirdekte tok bir yapı meydana gelir. 5.8.2 Nitrürasyon ( Nitrürleme ) Malzeme yüzeyinde çok sert bir kabuk oluĢturmak için yapılır. AĢınmaya karĢı direnciçok artırır. Sementasyon iĢlemi sonrasında elde edilen sert yüzey 200 – 300 0C ‟ denyüksek sıcaklıklarda uzun süre dayanmazken, nitrürleme ile elde edilen sert yüzeyindirenci 500 – 600 0C civarındaki yüksek sıcaklıklarda bile uzun süre muhafaza edilir.
  • 65. 64 Nitrürleme yapılacak çelikler Alüminyum ( Al ), Krom ( Cr ), Molibden ( Mo), Vanadyum ( V ) gibi nitrür oluĢturabilen elementlere sahip olmalıdırlar. ĠĢ parçalarıAzot ( N ) verebilen bir atmosfere yüklenir. Bu, içine amonyak verilen bir ortamdaolabilir ( Gaz Nitrürleme ). Amonyak 500 – 600 0C ‟ de ayrıĢarak ortama azot verir. Veya tuz banyosunda olabilir. Eriyen tuz ortama 500 – 600 0C ‟ de azot bırakır (Sıvı Nitrürleme ). Yüzeye emilen azot, malzemede bulunan Al, Cr, Mo ve V ile nitrürleri oluĢtururlar.Bu nitrürler ise çok serttir. ĠĢ yüzeyinde bu sert kabuk 0,3 – 0,6 mm. kadardır. ĠĢlem bitince parçalara ayrıca su vermek gerekmez. Yapısında serpiĢtirilmiĢ küçük nitrürparçacıkları vardır. DıĢ yüzey sementasyonun vereceği sertlikten daha serttir. Ġç bölgede iseyumuĢaktır. 5.8.3 Alevle Yüzey SertleĢtirme Alevle yüzey sertleĢtirme yönteminde, sertleĢtirilecek olan yüzey östenitik sıcaklığınakadar hızla ısıtılır ve daha sonra yüzey katmanı üzerinde martenzitik bir yapı oluĢturmakiçin parça hızla soğutulur. Yüzeyin ısıtılması, örneğin oksi – asetilen veya oksi – hidrojen üfleci kullanılarakdirekt olarak yüksek sıcaklık alevinin temasıyla gerçekleĢtirilir. Yüzeyi gerekli sıcaklığakadar ısıtılan parçaya aniden su verilir. Bu iĢlem, genelde parçaya supüskürtülerek gerçekleĢtirilir. Bazı durumlarda ise parçaya yağda su verilebilir. Su verme iĢleminden sonra parça 180 – 205 oC arasındaki bir sıcaklığa kadarısıtılıp; havada soğutulmak suretiyle gerilim giderme iĢlemine tabi tutulur. AlevlesertleĢtirme çeĢitli metotlarla uygulanabilir. Prensip olarak bunlardan bazıları noktaveya sabit, ilerleyen, dönen veya ilerleyen ve dönen düzeneğin birleĢtirildiğiuygulamalardır. Alevle yüzey sertleĢtirme iĢleminin prensip Ģeması ġekil 5.2 ‟ degörülmektedir.
  • 66. 65 ġekil 5.2 Alevle sertleĢtirme iĢleminin prensip Ģeması Alevle yüzey sertleĢtirme iĢlemi sırasında, çeliğin kimyasal bileĢiminde herhangi birdeğiĢme meydana gelmez. Çelik parçanın istenilen bölgesi uygun sıcaklığa kadar ısıtılıp,östenitleĢtirildikten sonra su verilerek sertleĢtirilir. Bu nedenle söz konusu iĢlem,sertleĢmeye elveriĢli ve genelde % 0,3 ile % 0,6 oranları arasında karbon içeren çeliklereuygulanır. Orta karbonlu çeliklere uygulanan bu iĢlemde, parçanın yalnız yüzeyi alevleısıtılıp östenitleĢtirildikten sonra su verilerek sertleĢtirilir. Yoğun ısıtma, oksijen – yanıcı gaz ( asetilen, propan vb. ) alevi yardımıyla sağlanır.Bu iĢlemde, su verme sıcaklığı normal su verme sertleĢtirmesi için gerekli tavlamasıcaklığından daha yüksektir. Alevle yüzey sertleĢtirme iĢlemi, çok büyük diĢlilere, kalıp ve mil parçalarının fırındageleneksel Ģekilde ısıtılmalarının pratik olmadığı durumlardaki valf sapmalarınınuçlarına, itme çubuklarına, kamaların aĢınmıĢ yüzeylerine, manivelalar gibi parçalara veyüzey sertleĢtirme gerektiren küçük kesitlere uygulanabilir. Bu iĢlem sırasında parçayüzeyinde tufal oluĢmadığı gibi, karbon kaybı ve çarpılma sorunlarıyla dakarĢılaĢılmaz.Ancak sertleĢme derinliğini 1,5 mm.‟ nin altına indirmek oldukça güçtür. 5.8.4 Ġndüksiyonla SertleĢtirme Ġndüksiyonla yüzey sertleĢtirmenin prensibi, iĢ parçasının yüzeyini hızlı bir Ģekildeöstenitik Ģartlara ısıtma ve sert martenzitik katman oluĢması için hızla su vermedir.Ġndüksiyonla yüzey sertleĢtirme çelikleri genellikle % 0,4 – 0,75 karbon içermelidir.
  • 67. 66 Ġndüksiyonla sertleĢtirmede; çelik parçaların indüksiyonla ısıtılması,sertleĢtirilecek parçaların yüksek frekanslı alternatif akımın geçtiği su soğutmalı bakırindüksiyon bobini içerisine yerleĢtirilmesi ile yapılır. Ġndüksiyon yolu ile parçanınyüzeyinde bir elektrik akımı meydana gelir ve yüzey çok çabuk sertleĢtirme sıcaklığınaulaĢır. Bobinde üretilen hızlı alternatif manyetik alan çeliğin yüzeyinde devamlı akımaneden olur. Ġndüksiyon ısıtma ile yüzey sertleĢtirmenin avantajı yükseltilmiĢ aĢınma direnci veiyileĢtirilmiĢ yorulma dayanımıdır. Ġndüksiyonla sertleĢtirilen yüzey tabakası, alevlesertleĢtirilen yüzey tabakasına benzer. Ancak, indüksiyon yöntemiyle daha düĢüksertleĢme derinlikleri elde edilebilir. Ġndüksiyon yöntemi, alevle sertleĢme yönteminde olduğu gibi, orta düzeydekarbon içeren alaĢımsız çeliklerin yüzeylerinin sertleĢtirilmesi için uygulanabilir. Amagenelde çok sayıda simetrik Ģekilli parçaların yüzeyini sertleĢtirmek için kullanılan birusuldür. Ġndüksiyonla ısıtılarak yüzey sertleĢtirmeye örnek olarak piston kolu, pompa milleri,alın diĢlileri, krank milleri, kam milleri, aks milleri, diĢliler, kamlar ve valflergenelde indüksiyonla sertleĢtirilir. Ġndüksiyon yöntemiyle sertleĢtirilen parçalarda çarpılma riski yoktur. Bu usul etrafagaz yaymaz ve her yerde kurulabilecek küçük tesislere ihtiyaç gösterir. Sürekli birüretim için kullanılmaya elveriĢlidir. Üretim hattında uygulanabilir. ĠndüksiyonlasertleĢtirme iĢleminde otomatik cihazlar kullanıldığından kiĢisel beceriye fazlagereksinim duyulmaz. Ancak cihazın oldukça pahalı olması, elektrik üretimi ve bakım masrafınınoldukça yüksek olması, karmaĢık Ģekilli veya az sayıdaki parçaların sertleĢtirilmesiiçin ekonomik olmaması bu yöntemin dezavantajları olarak sayılabilir.
  • 68. 67
  • 69. 68 6. GENEL ANLAMDA SERTLEġEBĠLĠRLĠK Soğuma hızı, kritik soğuma hızından daha yüksek tutularak ( diğer bir ifadeyle perlitveya beynit dönüĢümü tamamen engellenerek ), su verme sonucu sağlanan sertlik,prensip olarak çeliğin karbon miktarına bağlıdır. Eğer soğuma hızı kritik soğumahızından daha düĢük ise, nihai yapıdaki martenzit miktarı ve buna bağlı olarak sertlikazalır. Bu tür etkilere neden olan, östenit içerisinde erimiĢ halde bulunan karbonunmiktarıdır. Östenitleme iĢleminden sonra karbür olarak kalan karbon martenzitreaksiyonunda yer almadığı için martenzitin sertliğine hiç etki etmez. ġekil 6.1 ‟ demartenzit miktarı, sertlik ve karbon miktarı arasındaki iliĢki görülmektedir. [6] Şekil 6.1 Martenzit miktarı, sertlik ve karbon miktarı arasındaki ilişkinin şematik gösterimi SertleĢebilirlik bir çeliğin su verme iĢlemiyle martenzite dönüĢümü sonucu sertleĢmekabiliyetidir. SertleĢebilirlik su vermeyle elde edilen sertliğin derinliğini saptar. Buderinlik, martenzitin yüzeyden itibaren yarı miktarına indiği veya daha kesin olarak, % 50martenzit ve beynitin mevcut olduğu mesafe olarak belirtilir. Yüksek sertleĢebilirliğe sahipbir çeliğin karakteristik özelliği onun büyük bir sertleĢme derinliği göstermesi veyabüyük parçalar halinde tam olarak sertleĢtirilebilmesidir. [6]
  • 70. 69 Martenzit ile beynitin elektron mikroskobu olmaksızın ayırt edilebilmesi zorolabilir. SertleĢme derinliği takımlar ve yapı çelikleri için çok önemli olduğundan, bu özellikgenellikle ġekil 6. 2 de olduğu gibi diyagramlar sayesinde belirtilir. ġekil 6.2 ÇeĢitli çelikler için sertleĢme derinliği ( 100 mm çapında W1 çeliğinden yapılmıĢ çubuklar ) [6] SertleĢme derinliği bu tarzda ölçüldüğü zaman, soğutma ortamının damutlaka belirtilmesi gerekir. ġekil 6.2 ‟ deki örnekte sade karbonlu W1 çeliği suda,diğerleri ise yağda su verilmiĢlerdir. ġekil 6.3 verilecek parçaların boyutları ne kadarbüyük ise, sertleĢme derinliğinin ve çekirdekteki sertliğin o kadar az olacağınıgöstermektedir. Bir çeliğin yüzeyinin merkeze oranla neden daha sert olduğu, süreklisoğuma dönüĢüm (CCT) eğrilerinden yararlanılarak açıklanabilir. ġekil 6.4 ‟ deki CCTdiyagramından açık olarak görüldüğü gibi, çeliğin yüzeyi merkezinden daha hızlı soğuduğuiçin, yüzeyi temsil eden soğuma eğrisi, ferrit ve beynit eğrisinin burun kısmının önündengeçer ve sonuç olarak yalnız martenzit meydana gelir. Merkez daha yavaĢ soğuduğu için,merkezi temsil eden soğuma eğrisi beynit burnunu keserek geçer. Bu nedenle merkezde
  • 71. 70soğuma sonucu bir miktar beynit oluĢması söz konusudur. Böyle bir durum çekirdektekisertliğin düĢük olmasına neden olur. [6] Çeliğin boyutları arttığı zaman, soğuma hızı düĢer ve çekirdek sertliği ferrit ve perlitoluĢumu yüzünden halen daha fazla azalma gösterir. ġekil 6.3 AlSl 01 çeliğinin yağda su verilmesinden sonra farklı boyutlardaki sertleĢme derinliği. Deney numunesi 25 mm çapında ve 850°C den yağda su verilmiĢtir. Deney numunesi 50 mm çapında ve 820 °C den yağda su verilmiĢtir. Deney numunesi 100 mm çapında ve 840°C den yağda su verilmiĢtir. [6]
  • 72. 71 Şekil 6.4 95 mm. çapında yağda su verilmiş çelik bir çubuğun yüzeyi ve çekirdeği ( merkezi ) için soğuma eğrilerinin şematik gösterilişi [6] Demir - karbon denge diyagramı , ısıl işlem proseslerinin zaman boyutunu dikkatealmadığı için çoğu zaman yetersiz kalmaktadır. Bu yüzden ısıl işlem süreçlerini daha iyianlayabilmek için “ Zaman – Sıcaklık – Dönüşüm ” ( TTT ,Time – Temperature –Transformation ) diyagramları geliştirilmiştir. Sabit sıcaklıkta dönüşümün ( izotermal dönüşümün ) ilerleyişini gösterenTTT diyagramları; izotermal tavlama östemperleme veya mertemperleme gibiizotermal işlemleri; diyagramlarıyla çeşitli çeliklerin sertleşebilirlikleri tahminiolarak saptayabilmektedir. CCT şeklinde gösterilen sürekli soğuma dönüşüm eğrileri, ısıl işlemle uğraşankişilerin soğuma hızının değişimine bağlı olarak hangi fazın oluşacağını tahminetmeleri için yapılmışlardır. Jominy numunesi üzerindeki noktaların her biri birsoğuma hızına tekabül ettiğinden, jominy deneyinden sağlanan bilgiler kullanılarakfarklı jominy mesafelerindeki soğuma hızlarına uygun soğuma eğrileri üzerlerinesüper empoze edilmiş ( üst üste getirilmiş ) ve bu sayede CCT diyagramlarınıoluşturmak mümkün olmuştur.
  • 73. 72 Homojen bir östenitik yapının meydana gelmesinde ilk safha perlit içindeostenitin çekirdeklenmesi ve büyümesidir. Perlit tamamen ortadan kalktığında dahi bazıkarbür parçaları ortada kalır ve bu nedenle karbon dağılımında heterojenlik meydanagelir. Bunları önlemek için sıcaklığı yükseltmeli yada başlangıçtaki karbürparçalarını küçültmeliyiz. Su verme için seçilecek sıcaklık , ötektoid altı çeliklerde A3 , 0C üzerindedir. Isıtma süresi iseötektoid üstü çeliklerde A1 eğrisinin 30 – 50ısıtılan parça kesitinin 25 mm ‟ si için 1 saattir. Su vermede östenitleme sıcaklığı alçaktutulur. [6] Böylece ; a - Çatlama ve distorsiyona b - Oksidasyona ve karbürüzasyona c - Tane büyümesine eğilim azaltılmış olur. Çeliklerde östeniti A1‟in çok altında olmayan sıcaklıklara soğutursak yüzey merkezlikübik yapı hacim merkezli kübik yapıya dönüĢür. Ani soğutma yapılırsa ferrit çökelir. Karbon miktarı az olduğu için dıĢarı kaçamaz ve karbon birikimi artar. Karboncazengin HMK kafes distorsiyona uğrayarak tetragonal yapıya dönüĢür. Bu yapıya damartenzit adı verilir. ( Resim 6.1 )
  • 74. 73 Martenzit Ferit / Perlit Resim 6.1 Ferrit / Perlit ve Martenzit yapıların mikroskop altında görünümü Martenzit yarı kararlı bir faz olup sert , dayanıklı ve kırılgandır. Martenzitinsertliği C miktarı arttıkça artar ve martenzitin oluĢumu zamana bağlı değildir. Martenzitmiktarı , ostenitleme Ģartlarına ve soğuma hızına bağlıdır. SertleĢebilirlik , çeliğin su vermede martenzit oluĢumu ile sertleĢme özelliğidir. Farklıçelik türlerinin sertleĢebilirliliğinin karĢılaĢtırılması ise , ancak aynı çubuk çapı ve aynı suverme ortamı söz konusu olduğunda mümkün olabilir. SertleĢebilirlik için 2 tür deneyyöntemi mevcuttur. Bunlar ; 1 – Grossman sertleĢebilirlik deneyi 2 – Jominy ( Uç su verme ) sertleĢebilirlik deneyi Grossman yöntemi en doğru sonucu veren bir yöntem olmasına rağmenyüksek maliyetinden dolayı günümüzde az kullanılan bir yöntem olarak literatürdeyerini almıĢtır
  • 75. 74 7. JOMĠNY DENEY CIHAZI ĠMALATI Jominy deney cihazı imalatı için ilk önce deney için belirlenmiĢ olan standartlarıinceleyelim. Bu standartlara uygun bir Ģekilde yapılan tasarımı ve neden böyle bir tasarımyapıldığını daha yakından inceleyelim. 7.1.Jominy Ġçin Standartlar 7.1.1. Deney parçası(numune) boyutları Deney parçası, 25 mm çapında ve 100 mm boyunda(ġekil 7.1. ve Resim 7.1.) makine ileiĢlenmiĢ bir yuvarlak çubuktan oluĢmalıdır ġekil 7.1. Numune boyutları Resim 7.1.Kullanılan numune
  • 76. 75Resim 7.2. Numunelerin hazırlanma aĢamaları
  • 77. 76 7.1.2. Gerekli Teçhizat Ve Gerektirdikleri Cihaz, deney parçasını sertleĢtirmek için uygun bir düzenekten oluĢur. 1. SertleĢtirme cihazı, sertleĢtirilecek deney parçasının ucuna ani olarak suyunçarptırılması esasına dayanır. Bu, örneğin; hızlı hareketli bir musluk ve su akıĢ oranınıayarlayan bir sistem veya su sütununun hızlı olarak bırakıp - kesilmesine müsaade eden birdiskle gerçekleĢtirilebilir. Hızlı hareketli musluk olması durumunda, musluğun arkasındaki suborusunun boyu türbülansız su akıĢını sağlamak için en az 50 mm olmalıdır. 1) Deney parçası sabitleme ve merkezleme mekanizması 2) Deney parçasının konumu 3) Disk 4) Su borusunun ucu 5) Hızlı hareketli musluk 6) Su borusu ġekil 7.2.. SertleĢtirme cihazı gösterimi
  • 78. 77 2. Su borusunun ucu deney parçası desteğinin göreceli durumları su borusu vesertleĢtirilecek deney parçası ucu arasında (12,5 ±0,5) mm.lik bir uzaklık kadar olmalıdır. 3. Deney parçası desteği, su borusunun ucunun üzerinde deney parçasının hassas olarakmerkezlenmesine ve su püskürtme esnasında deney parçasının tutuĢunu sağlamalıdır. Deneyparçası yerine yerleĢtirilirken kuru olmalı sertleĢtirme esnasında ve öncesinde susıçramalarından korunmalıdır. 4. Deney numunesi olmadığı durumlardaki su borusunun ucunun üstünde oluĢan susütununun yüksekliği 65 ± 10 mm olmalıdır ( ġekil 4 ). Borudaki su sıcaklığı (20 ± 5)°C olmalıdır.Mukayeseli deneyler durumunda, deneyler aynı su sıcaklığında yapılmalıdır. 1) Serbest durumda su sütunun yüksekliği 2) Su borusu ucunun çapı ġekil 7.3. Su borusunun ucu 5 Deney parçası, ısıtılırken ve sertleĢtirilirken baĢından sonuna kadar hava akımındankorunmalıdır.
  • 79. 78Resim 7.3. Ġmalatı Yapılan Jominy Deney Cihazı
  • 80. 79ġekil 7.4.. Jominy deney düzeneği
  • 81. 807.2. Ġmalatı Yapılan Cihazın 3DMax çizimler Resim 7.4. Jominy deney cihazı Ġmalat öncesi çizilen 3dMax çizimleri
  • 82. 81
  • 83. 82 7.2. Ġmalatı Yapılan Cihazın Diğer Cihazlardan Farklılıkları 7.2.1. Cam Kafese Sahip Olması Cam kafes sayesinde deney yapılırken numunelerin soğuması ve su jetinin ĢemsiyeoluĢturmasının görülmesi amaçlanmıĢtır. Görselliği ön plana çıkararak konunun tam birĢekilde anlaĢılması istenmiĢtir. Resim 7.5 Cam kafes sayesinde numunenin su verılme anının görülmesi
  • 84. 83 7.2.2. Deney Parçası Sabitleme Ve Merkezleme Mekanizması Deney parçası sabitleme ve merkezleme mekanizması Ģekilden de anlaĢıldığı gibi sökülüptakılabilir bir Ģekilde dizayn edilmiĢtir.Bu Ģekilde tercih edilmesindeki amaç kullanımkolaylığı ve kafesin cam olması sebebi çatlama ve kırılma
  • 85. 84Resim 7.6 Deney parçası sabitleme ve merkezleme mekanizması
  • 86. 85 8. JOMĠNY SERTLEġEBĠLĠRLĠK DENEYĠ VE UYGULANMASI 8.1 Jominy – Uç Su Verme SertleĢebilirlik Deneyi Laboratuvar Ģartlarında yapılması ve kullanılması hem daha kolay hem dedaha ekonomik olması açısından en yaygın kullanılan sertleĢebilirlik deneyidir. Buyöntemde 25 mm çapında 100 mm uzunluğunda silindirik bir çubuk kullanılır. Numunesu verme sıcaklığına ısıtılır, bu sıcaklıkta belirli bir süre bekletilir ve daha sonra birucundan su püskürtülerek numune soğutulur. ( ġekil 8.1 ) Su verilen uç , çok çabuksoğuduğundan karbon yüzdesine göre maksimum sertlikte olacak ve yine uçtanuzaklaĢtıkça soğuma hızı ve sertlik azalacaktır. ġekil 8.1 Jominy ( Uç su verme ) sertleĢebilirlik deneyinin Ģematik gösterimi
  • 87. 86 Daha sonra çubuğun yüzeyi 0,4 mm derinlikte olacak Ģekilde düzgün yüzey elde edilir.Daha sonra bu yüzey parlatılır ve su verilmiĢ uçtan baĢlanılarak çubuk boyuncabelirli aralıklarla sertlikleri ölçülür. Bu sertlik değerleri ve su verilmiĢ uçtan itibarenolan eĢdeğer mesafeleri bir diyagram üzerinde belirtilir. Bu eğrilere Jominy Eğrileriadı verilir. Jominy e ğri l eri, kalite kontrolün en kıymetli yöntemi olarak, aynı s ı n ı f ç e l i kl e rin farklı sertleĢebilirliklerini mukayese i ç i n kullanılabilecek ilk akla gelen eğrilerolmasının yanında, çeĢitli ortamlarda soğutularak sertleĢtirilmiĢ farklı boyutlardakiçelik çubuklarda elde edilen beklenilen sertlik dağılımını tahmin etmede dekullanılabilirler. Jominy numunesinde farklı mesafelerdeki pratik soğuma h ı zl a rı,çeĢitli ortamlarda soğutulmuĢ farklı çaplardaki çubuklardaki pratik soğuma hızları ilemukayese edilebilir. Jominy ( Uç su verme ) sertleĢebilirlik deneyine tabi tutulan bir çeliktemalzemede meydana gelen yapı değiĢimleri ġekil 8.2 ‟ de görülmektedir.
  • 88. 87ġekil 8.2 Jominy deneyinde meydana gelen yapılar ( http://www2.umist.ac.uk )
  • 89. 88 8.2 Jominy Deneyi için Gerekli Olan Malzeme ve Teçhizatlar Jominy – uç su verme deneyinin yapılabilmesi için gerekli olan baĢlıca malzemeve teçhizatlar Ģu Ģekilde sayılabilir; 1 – Deneyde kullanılacak numune parçalar, 2 – Isıtma fırını 3 – Jominy test cihazı, 4 – Satıh taĢlama cihazı, 5 – Sertlik ölçme cihazı ( Rockwel C ), 6 – Yardımcı malzemeler ( Eldiven, Gözlük, MaĢa v.s. ). Bu çalıĢmada kullanılan malzeme ve teçhizatlar aĢağıda gösterilmiĢtir;  Bu çalıĢmada kullanılacak olan numunelerin resimleri aĢağıda Resim 8.1‟ de görülmektedir. Jominy ( Alın su verme ) deneyinde kullanılan numunelerin standart ölçüleri ġekil 8.3 ‟ de verilmiĢtir.
  • 90. 89ġekil 8.3 Jominy deneyinde kullanılan numune parçaların ölçüleri
  • 91. 90Resim 8.1 Deneyde kullanılan numune parçalar
  • 92. 91 Isıtma fırını ( Resim 8.2 ) Resim 8.2 Deneyde kullanılan fırın ( S.D.Ü.-MF-Makine Müh. Lab. )
  • 93. 92 Jominy test cihazı ( Resim 8.3 ) Resim 8.3 Deneyde kullanılan jominy test cihazı ( S.D.Ü.-MF-Makine Müh. Lab. ) (BALCI,S,2012)
  • 94. 93 Sertlik ölçme cihazı ( Rockwell C ) ( Resim 8.5 ) Resim 8.5 Numune sertliklerinin ölçüldüğü cihazlar ( S.D.Ü.-MF-Makine Müh. Lab.2012 )
  • 95. 94 8.3 Jominy Deneyinin YapılıĢı 8.3.1 I. AĢama - Isıtma ĠĢlemi SertleĢebilirliği tespit edilecek malzeme 100 mm boy ve 25 mm çapındahazırlandıktan sonra bu malzemenin sertleĢtirilmesi için tavsiye edilen sertleĢtirmesıcaklığa ısıtılır. Parçaların tamamen östenit yapıda olması için kritik sıcaklığın üzerindeısıtılırlar. Isıtma iĢlemi, hücre fırında veya tuz banyosunda yapılabilir ( Fırının sıcaklıkayarı, tavsiye edilen sıcaklık aralığının üst sınırında olmalı ve ısıtmada parça yüzeyindekonsantrasyon değiĢmesi olmamalıdır ). Parçada homojen sıcaklık dağılımı sağlayabilmekiçin, parça yüzeyi iĢlem sıcaklığına ulaĢtıktan sonra, en az yarım saat beklenmelidir. 8.3.2 II. AĢama - Ani Soğutma ĠĢlemi Isıtma iĢlemi tamamlanmıĢ malzeme fırından alınarak, vakit geçirilmeden Jominy testcihazına yerleĢtirilir. Numune, yalnızca alt yüzeyinden soğutulacak ve parçanınkenarlarına su sıçramayacak Ģekilde, su ile soğutulur. Soğutma iĢlemi, numune parça el ilerahat tutulabilecek Ģekilde soğuyana kadar devam eder. ( Resim 8.6 )Resim 8.6 Numune parçaların soğutulması anı ( S.D.Ü.-MF-Makine Müh. Lab. -2012)
  • 96. 95 8.3.3 III. AĢama - Ölçme ĠĢlemleri Parça soğutulduktan sonra silindirik yüzeyi boyunca, 3 mm geniĢliğinde ( yaklaĢık 0,4mm derinliğinde ) taĢlanır ve soğutulan alın yüzeyinden itibaren belirli aralıklarda ( 1.5, 3,5, 7, 9, 11, 13, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, ………. 75 mm ) sertlik değerleri, Rockwell Cyöntemine göre ölçülür. Ölçümlerde 20 HRC ‟ nin altında olan sertlik değerleridikkate alınmaz. 8.3.4 IV. AĢama - Jominy Eğrisinin Çizilmesi Jominy alın yüzeyinden itibaren belirli aralıklarla ölçülerek bulunan HRC cinsindensert- lik değerleri ile bu mesafeler arasında, ġekil 8.4 ‟ e benzer bir diyagram çizilir. Şekil 8.4 Sertlik ölçümleri sonucunda çizilen diyagrama bir örnek Deney sonucu bulunan Jominy eğrisinden yararlanmak suretiyle; bumalzemeden yapılan parçaların boyutlarına bağlı olarak sertleĢtirme sonrası kesitindemeydana gelen sertlik dağılımının ne olacağının tespiti ve çeliğin su vermekabiliyetinin tayini yapılabilmektedir. Endüstride kullanılan parçalar, ani soğutma ile soğutulduktan sonra çokkırılgan olduğundan ( martenzitik yapı ), mutlaka meneviĢleme uygulanır. Ġstenilen
  • 97. 96meneviĢ uygulaması, aynı koĢullarda Jominy numunelerine de tatbik edilerek,meneviĢleme sonrasında, kesitte sertlik dağılımının nasıl olacağı da tespit edilebilir. 9. DENEY SONUÇLARI 9.1 Jominy – SAE/AISI 1040 çeliğinin durumu AISI/SAE 1040 çeliğinden hazırlamıĢ olduğum jominy deney çubuğu Dijital ısıl iĢlemfırınında 860 0C sıcaklıkta ısıtılmıĢ ; bu sıcaklıkta 15 dk bekletildikten sonra alınarakhızlı bir Ģekilde jominy test cihazına yerleĢtirilmiĢ ve alnından su verilmiĢtir. Sertlik ölçüm için 0,4 mm düzleĢtirilen yüzey boyunca belirli noktalardan Rockwell C (HRC ) olarak sertlik ölçümleri alınmıĢtır. Parçanın alnından yukarıya doğru 20 noktadan alınarak oluĢturulan sertlik tablosuneticede meydana gelen grafik aĢağıda görülmektedir. 1040 çeliğinin sertlik değerleri Tablo 9.1‟ de ve su verilmiĢ uçtan mesafe ile sertlikdeğiĢimi eğrisi ġekil 9.1‟ de gösterilmiĢtir. Tablo 9.1 1040 çeliği deney numunesinde elde edilen sertlik değerleri tablosu
  • 98. 97 Ç1040 60,0ÖLÇÜLEN SERTLİK DEĞERİ(HRC) 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 SERTLEŞTİRİLMİŞ UÇTAN MESAFE(mm) Şekil 9.1 SAE 1040 çeliğinde deney sonunda oluşan HRC – mm diyagramı
  • 99. 98 9.2 Jominy –SAE/AISI 4140 çeliğinin durumu AISI/SAE 4140 çeliğinden hazırlamıĢ olduğum jominy deney çubuğu Dijital ısıl iĢlemfırınında 870 0C sıcaklıkta ısıtılmıĢ ; bu sıcaklıkta 15 dk bekletildikten sonra alınarakhızlı bir Ģekilde jominy test cihazına yerleĢtirilmiĢ ve alnından su verilmiĢtir. Sertlik ölçüm için 0,4 mm düzleĢtirilen yüzey boyunca belirli noktalardan Rockwell C (HRC ) olarak sertlik ölçümleri alınmıĢtır. Parçanın alnından yukarıya doğru 20 noktadan alınarak oluĢturulan sertlik tablosuneticede meydana gelen grafik aĢağıda görülmektedir. 4140 çeliğinin sertlik değerleri Tablo 9.2‟ de ve su verilmiĢ uçtan mesafe ile sertlikdeğiĢimi eğrisi ġekil 9.2‟ de gösterilmiĢtir. C Si Mn S P Cr Mo AISI 4140 0,35- 0,15- 0,60- 0,04 0,40 0,80- 0.15- 0,44 0,35 0,90 max max 0,10 0.25
  • 100. 99 Tablo 9.2 4140 çeliği deney numunesinde elde edilen sertlik değerleri tablosu Ç4140 60,0ÖLÇÜLEN SERTLİK DEĞERİ(HRC) 50,0 40,0 30,0 Ç4140 20,0 10,0 0,0 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 SERTLEŞTİRİLMİŞ UÇTAN MESAFE(mm) Şekil 9.2 SAE 4140 çeliğinde deney sonunda oluşan HRC – mm diyagramı
  • 101. 100 9.3 Jominy – SAE/AISI 4340 çeliğinin durumu AISI/SAE 4340 çeliğinden hazırlamıĢ olduğum jominy deney çubuğu Dijital ısıl iĢlemfırınında 870 0C sıcaklıkta ısıtılmıĢ ; bu sıcaklıkta 15 dk bekletildikten sonra alınarakhızlı bir Ģekilde jominy test cihazına yerleĢtirilmiĢ ve alnından su verilmiĢtir. Sertlik ölçüm için 0,4 mm düzleĢtirilen yüzey boyunca belirli noktalardan Rockwell C (HRC ) olarak sertlik ölçümleri alınmıĢtır. Parçanın alnından yukarıya doğru 20 noktadan alınarak oluĢturulan sertlik tablosuneticede meydana gelen grafik aĢağıda görülmektedir. 4340 çeliğinin sertlik değerleri Tablo 9.3‟ de ve su verilmiĢ uçtan mesafe ile sertlikdeğiĢimi eğrisi ġekil 9.3‟ de gösterilmiĢtir. C Si Mn S P Cr Mo AISI 4340 0,30- 0,15- 0,40- 0,04 0,40 1,40- 0.15- 0,38 0,35 0,70 max max 1,70 0.30
  • 102. 101 Tablo 9.3 4340 çeliği deney numunesinde elde edilen sertlik değerleri tablosu Ç4340 60,0ÖLÇÜLEN SERTLİK DEĞERİ(HRC) 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 SERTLEŞTİRİLMİŞ UÇTAN MESAFE(mm)
  • 103. 102Şekil 9.3 SAE 4340 çeliğinde deney sonunda oluşan HRC – mm diyagramı
  • 104. 103 9.4 Jominy - SAE/AISI 1050 çeliğinin durumu AISI/SAE 1050 çeliğinden hazırlamıĢ olduğum jominy deney çubuğu Dijital ısıl iĢlemfırınında 840 0C sıcaklıkta ısıtılmıĢ ; bu sıcaklıkta 15 dk bekletildikten sonra alınarakhızlı bir Ģekilde jominy test cihazına yerleĢtirilmiĢ ve alnından su verilmiĢtir. Sertlik ölçüm için 0,4 mm düzleĢtirilen yüzey boyunca belirli noktalardan Rockwell C (HRC ) olarak sertlik ölçümleri alınmıĢtır. Parçanın alnından yukarıya doğru 20 noktadan alınarak oluĢturulan sertlik tablosuneticede meydana gelen grafik aĢağıda görülmektedir. 1050 çeliğinin sertlik değerleri Tablo 9.4‟ de ve su verilmiĢ uçtan mesafe ile sertlikdeğiĢimi eğrisi ġekil 9.4‟ de gösterilmiĢtir. C Si Mn S P Cr Mo AISI 1050 0,42- 0,15- 0,50- 0,04 0,40 ------ ------ 0,50 0,35 0,80 max max
  • 105. 104 Tablo 9.4 1050 çeliği deney numunesinde elde edilen sertlik değerleri tablosu Ç1050 70,0ÖLÇÜLEN SERTLİK DEĞERİ(HRC) 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 SERTLEŞTİRİLMİŞ UÇTAN MESAFE(mm) Şekil 9.4. SAE 1050 çeliğinde deney sonunda oluşan HRC – mm diyagramı
  • 106. 105 9.5 Jominy - SAE/AISI 1020 çeliğinin durumu AISI/SAE 1020 çeliğinden hazırlamıĢ olduğum jominy deney çubuğu Dijital ısıl iĢlemfırınında 890 0C sıcaklıkta ısıtılmıĢ ; bu sıcaklıkta 15 dk bekletildikten sonra alınarakhızlı bir Ģekilde jominy test cihazına yerleĢtirilmiĢ ve alnından su verilmiĢtir. Sertlik ölçüm için 0,4 mm düzleĢtirilen yüzey boyunca belirli noktalardan Rockwell C (HRC ) olarak sertlik ölçümleri alınmıĢtır. Parçanın alnından yukarıya doğru 20 noktadan alınarak oluĢturulan sertlik tablosuneticede meydana gelen grafik aĢağıda görülmektedir. 1020 çeliğinin sertlik değerleri Tablo 9.5‟ de ve su verilmiĢ uçtan mesafe ile sertlikdeğiĢimi eğrisi ġekil 9.5‟ de gösterilmiĢtir. Tablo 9.5 1020 çeliği deney numunesinde elde edilen sertlik değerleri tablosu SAE 1020 NO 1 2 3 4 5 6 7 Mesafe(mm) 1,5 3 5 7 9 11 13 Sertlik(HRC) 5 8 6 8 2 5 0
  • 107. 106 Ç1020 55,0ÖLÇÜLEN SERTLİK DEĞERİ(HRC) 45,0 35,0 25,0 15,0 5,0 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 -5,0 SERTLEŞTİRİLMİŞ UÇTAN MESAFE(mm) Şekil 9.5 SAE 1020 çeliğinde deney sonunda oluşan HRC – mm diyagramı
  • 108. 107 10. SONUÇ VE DEĞERLENDĠRME Ç1020 Ç1040 Ç4140 Ç4340 Ç1050 70 ÖLÇÜLEN SERTLİK DEĞERİ(HRC) 60 50 40 30 20 10 0 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 SERTLEŞTİRİLMİŞ UÇTAN MESAFE(mm) ġekil 10.1.SAE 1020,1040,4140,4340,1050 çeliklerinde deney sonunda oluşan HRC – mm diyagramı Numune SAE 1020 Kimyasal analizinden görüldüğü gibi alaĢım elementleri olmadığından ve karbon oranıdüĢük olduğundan dolayı sertleĢebilirliği düĢük bir çelik türüdür. Deneysel verilerde de sertliğialından uca kadar çok fazla değiĢiklik göstermedi. Numune SAE1040 SertleĢtirilebilirlik açısından uygun bir çelik olmasına rağmen alındaki sertlik ile uçtakisertlik arasında çok fark var. Yüzeyi sert olmasına rağmen uç kısımdaki sertlik düĢük olduğugörülmektedir.
  • 109. 108 Bunun sebebi iç kısımları martensite çevirecek kadar yeterli soğutma hızınaulaĢılamamasıdır. Bu soğutma hızına ulaĢmamızda mümkün deildir. TTT diyagramındangörüldüğü gibi ferrit perlit burnu sol kısıma çok yakın. Eğer Cr, Mo gibi alaĢım elementleriiçerseydi ferrit perlik burnu daha sağda olacaktı ve iç kısımlarda aynı soğutma hızında dahafazla sertlik değeri elde edilecekti. Numune SAE 1050 Karbon oranının daha fazla olmasından dolayı sertlik değeri diğer numunelere göre dahayüksek fakat ferrit perlit burnu daha yakın olduğundan dolayu yüzeyde yüksek sertlik eldeedildi ama iç kısımlara gidildikçe sertlik değeri çok hızlı düĢüĢ gösterdi. Numune SAE 4140 Kimyasal analizinde görüldüğü gibi Cr,Mo alaĢımları içeren alaĢımlı bir çelik. AlaĢımelementlerinden dolayı ferrit pertlik burnu sağa kaymıĢ. SAE 1040 dan tek farkı alaĢımelementleridir. Bu yüzden yüzey sertliği SAE 1040 la yaklaĢık aynı olmasına rağmençekirdekteki sertlik değeri daha yüksek. Aynı soğutma hızında çekirdekte daha yüksek sertlikdeğeri görülüyor. Bu yüzden sertleĢebilirliği alaĢımsız çeliklere göre çok daha yüksek Numune 4340 SAe 4140 dan tek Cr, Mo, alaĢım elementelerinden farklı Ni alaĢım elementi içermesidir.Bu yüzden TTT diyagramında görüldüğü gibi ferrit perlit burnu dahada sağa kaymıĢ. Bunedenden dolayı SAE 4140 a göre çekirdekde sertlik değerleri daha yüksek ve numunelerimizarasında sertleĢebilirliği en yüksek malzeme. Bu bilgiler dikkate alındığında Ģöyle bir sonuca varabiliriz. Karbon çelikleri (Ç1040 -Ç1050), içindeki karbon miktarı arttıkça sertleĢebilirliği artan ve sertleĢme derinliği az olançeliklerdir. AlaĢimli çelikleri (Ç4140 – Ç4340), ise içindeki alaĢım elementlerininkatkısıylaısıl iletkenlikleri yüksek olduğundan , sertleĢebilirlikleri yüksek ve sertleĢmederinliği fazla olan çeliklerdir. Ġçindeki alaĢım miktarı arttıkça, sertleĢebilirlikleri ve sertlikderinliklerinin arttığı sonucuna varılmıĢtır.
  • 110. 109 Makine ve elemanlarının imalatında en çok kullanılan ve bu alanda önemli bir yertutan malzeme hiç Ģüphesiz ki çeliktir. Üretimi yapılacak makine elemanı içinkullanılacak olan çelik geliĢi güzel seçilemez. Kullanılacak olan çeliğin fiziki ve mekaniközellikleri bilinip, kullanılacağı yerde görevini yapıp yapamayacağı belirlenmelidir. Seçimiyapılan çeliğin mekanik ve fiziksel özelliklerinin ihtiyaçları karĢılayabilmesininyanında ekonomik olması da tabii ki istenen bir husus olarak karĢımıza çıkmaktadır. Ancak çelik seçiminde dikkat edilmesi ve bilinmesi gereken bir özellik vardır ki, oda çeliğin sertleĢebilme özelliğidir. Çeliğin en önemli özelliklerinden olan sertleĢebilmekabiliyeti bilinerek yapılan bir çelik seçimi daha isabetli olacaktır. ĠĢte çeliklerin sertleĢebilme kabiliyetlerinin belirlenmesinde kullanılan metotlardanen önemlisi ve pratik olanı Jominy uç su verme deneyidir. Çeliklerin sertleĢebilirlikdeneylerinin yapıldığı Jominy deneyinin ve cihazlarının içeriği T.S. 1381 ‟ de ayrıntılıolarak açıklanmıĢtır. Bu çalıĢmada Jominy uç su verme deneyi hakkında araĢtırmalar yapılıpbilgi edinildikten sonra bir çelik satıcısından SAE/AISI 1040, 4140, 4340, 1050 ve1020 çelikleri temin edildi. Jominy uç su verme deneyine tabi tutulmak üzerealınan bu çeliklerin öncelikle deney numunesi boyutlarına getirildi. Deneyden sonraRockwell C skalasına göre sertlikleri ölçülen çeliklerin HRC – mm diyagramları çizilmiĢve Jominy sertleĢebilirlik eğrileri elde edilmiĢtir. Buda bize gösterdi ki bütün standartlarına uygun olarak yapılan bir Jominy uç suverme deneyinden her zaman doğru ve güvenilir sonuçlar almak mümkündür. Ancak ne var ki bu çalıĢmalarımız sırasında, deney neticesinde piyasada standartlarauymayan çeliklerin pazarlandığını üzüntüyle gördük. Bu yanlıĢın önüne geçilmesi içingerekli tedbirlerin alınması, ülkemiz geleceği açısından da büyük önem taĢımaktadır. .
  • 111. 110 KAYNAKLAR 1. TEKĠN, Adnan, Çelik ve Isıl ĠĢlemi, Hakan Ofset, Ġstanbul, 1984 2. SAFOĞLU, Recep, A., Malzeme Bilimine GiriĢ, Matbaa Teknisyenleri Basımevi, Ġstanbul, 1997 3. METALS HANDBOOK, Vol.4, Heat Treating, American Society for Metals, 1981 4. ĠZGĠZ, SavaĢ, Çelik El Kitabı, 3. Fasikül, TMMOB Metalurji Mühendisleri Odası, Ankara 5. http://www.matter.org.uk 6. KAYALI , Sabri E. , Metalik Malzemelerin Mekanik Deneyleri, Ġ.T.Ü. Kimya Metalurji Fakültesi Ofset Atölyesi ĠSTANBUL 1996 7. http://www.msm.com.ac.uk 8. http://www.prm.ucl.ac.be 9. http://www.engr.ku.edu 10 - T.S. 1381. Çeliğin Ucuna Su Vererek SertleĢebilme Deneyi, TSE, 1974. 11 - Said, G. Isıl ĠĢlem ve Teorisi Lisans-Yüksek Lisans Ders Notları, 2005,AKÜ, AFYON. 12 - Standart Method of End-Quench Test for Hardenability of Steel, ASTMStandart 13 - GümüĢboğa, G. 2006. SAE/AISI 1050, 4140, 2080, 3051 ÇeliklerininJominy Yöntemi ile SertleĢebilirliklerinin AraĢtırılması. Lisans tezi. AKÜ, AFYON. 14 - Grange, R.A. 1973. Estimating the Hardenability of Carbon Steels,Metallurgical Transactions, 4: 2231 – 2244 15 - Metals Handbook 8th Edition Vol. 2 Heat Treating, Cleaning and Finishing 1971.
  • 112. 111 16 - Tekin, A. Çelik ve Isıl ĠĢlemi, Bofors El Kitabı, E-K. Thelning, 1984. 17 - Crafts, W. ve Lamont, J.L. Çelik Seçimi ve SertleĢebilme (çeviri: N.Ġzar),TMMOB Yayını, Ankara. 1971. 18 - Flinn, R.A. ve Trojan, P.K. Engineering Materials and TheirApplications, Houghton Mifflin Company, Boston. 1986. 19 - Caymaz, T. 1998. Jominy Deney Cihazının Tasarım ve Ġmalatı. Yüksek lisanstezi. Sakarya Üniversitesi, 77 s., Sakarya. 20 - Joseph M.R. Jominy End-Quench Hardenability Test, McNeese StateUniversity Lake Charles, LA. 1996. 21 - Karaca, S.Ö. 1999. Jominy Deneyi ve Deney Parametrelerinin DeneyÜzerindeki Etkileri. Yüksek lisans tezi. Yıldız Teknik Üniversitesi, 165 s., Ġstanbul. 22 - Tekin, E. Mühendisler için çelik seçimi, Ankara, 1986.
  • 113. 112ÖZGEÇMĠġAdı Soyadı : Salih BALCIDoğum Yeri :KARGI/ÇORUMDoğum Tarihi : 26.06.1990Medeni Hali : BekarYabancı Dili : ĠngilizceEğitim Durumu ( Kurum ve Yıl ) Ġlk Öğretim :Ġstanbul Ticaret Odası Ġ.Ö.O.(1996-2000) : Hayriye Gök Ġ.Ö.O.(2000-2003) : Azime Yılmaz Ġ.Ö.O.(2003-2004) Orta Öğretim :Gürpınar 80.Yıl Lisesi(2004-2007) Lisans :Süleyman Demirel Üniversitesi-Makine Mühendisliği (2008 - 2010) Yıldız Teknik Üniversitesi-Makine Mühendisliği(2010–2011)(3.Sınıf) Süleyman Demirel Üniversitesi-Makine Mühendisliği (2011–4.Sınıf )