Sıra | DOSYA ADI | Format | Bağlantı |
---|---|---|---|
01. | Ortamın Malzeme Üzerinde Etkileri | ppt | Sunumu İndir |
Transkript
C.ErgunOrtamın malzeme üzerinde etkileri• Korozyon• Aşınma• Radyasyon hasarı
C.ErgunKorozyon hasarı• Ortamın kimyasal ve elektro-kimyasal etkilerinden dolayı metalik malzemenin bileşiminde, yapısında ve özelliklerinde görülen bozulmadır. – Malzeme kaybına neden olur.– Mekanik özelliklerin kaybına neden olur.• Oluşması için korozif bir ortam ve yeterli süre söz konusudur.• İki grupta incelenir– Kimyasal korozyon– Elektro kimyasal korozyon**
C.ErgunKorozyonA. Kimyasal korozyon1. Metallerin oksitlenmesi2. Element fakirleşmesiB. Elektro-kimyasal korozyon1. Anodik reaksiyonlar2. Katodik reaksiyonlar• Elektrolitik kaplamada kullanılabilir• Elektro kimyasal korozyonOrtam Elektrolit etkiye sahip değilOrtamda Elektrolit mevcut*
C.ErgunKimyasal Korozyon• Malzemenin bulunduğu ortamda elektrik iletiminin söz konusu olmadığı sadece kimyasal etkiden dolayı korozyonun gerçekleşmesi durumudur.– Oksitlenme (Kuru gaz ortamında)– Element fakirleşmesi (Elektrolitik özelliği bulunmayan sıvılarda çözünme, vs.)*
C.ErgunA1. Metallerin Oksitlenmesi• Oksijenle temas eden metallerin yüzeylerinde oluşan reaksiyonlarda oksit tabakası meydana gelir.MOOMOeOeMM22122• Metal önce 2 adet elektron verir ve iyonize olur.• Bu 2 adet elektronu alan O iyonize olur.• İyonize olan M ve O iyonik bağ yaparak Metal oksidi meydana getirir.
C.Ergun• Oksitlenme hızı, oluşan tabakanın koruyucu karakterine bağlıdır. • Koruyucu vasfı olmayan oksit tabakasının kalınlılığının zamanla lineer olarak artar.• Koruma özelliği olan oksit tabakasının kalınlığı ise parabolik olarak artar.21 CtCy 423 CtCy y : Oksit tabakası kalınlığıyo : Başlangıç oksit kalınlığıt : SüreC1, C2, C3 ve C4: malzeme sabitleriLineerParabolikyyotKoruma özelliği yokKoruma özelliği var*
C.ErgunDamdMR...• Bir oksidin koruyucu olup olmadığını anlamak için; Pilling-Bedworth (P-B) oranı kullanılırM : Oksitin molekül ağırlığıD : Oksitin özgül ağırlığı d : Metalin özgül ağırlığım : Metalin atom ağırlığıa : Oksit içerisinde metal atom sayısı.*
C.Ergun• P-B oranı < 1 : Yetersiz oksit tabakası metali kaplayamaz, yani metali korumaz ve oksidasyon sürekli olarak belirli bir hızda devam eder (Na, K, Li, vs.)• 1<P-B oranı<1.5:İnce oksit tabakası metali mükemmel korur ve ileri oksidasyona izin vermeyerek oksidasyonun yavaşlamasına neden olur (Ti, Al, Cr, vs)• P-B oranı>1.5:Kalın oksit oranı gevrek olarak sürekli kırılır ve oksidasyonun aynı hızda sürmesine neden olarak koruma gerçekleştirmez.*
C.ErgunA2: Element Fakirleşmesi• Metallerin korozif sıvıların içerisinde çözünmesi şeklinde gerçekleşir.• Bazı metaller için problem teşkil eder– Çinkosuzlaşma: %15 ten fazla Zn içeren pirinçte Zn sıcak sıvı içerisinde çözünerek uzaklaşır. Geriye Cu’ca zengin süngerimsi pirinç kalır.– Dökme demirde demir kaybı: Fe, ıslak kum veya suda çözünerek uzaklaşır. Geriye birbiriyle irtibatı kalmayan grafit lamelleri kalır. Süngerimsi demir, dayanım açısından zayıflar.• Korunma (diğer türlere göre zor olmakla birlikte); (a) Ortam sıcaklığının düşürülmesi, (b) kaplama ve (c) ortamla temasın kesilmesidir.
C.Ergun• Elektrolit ortamda gerçekleşir; elektro kimyasal pil oluşumu ile anot konumuna gelen malzemede meydana gelen malzeme kaybı şeklinde olur.• Elektrolit: erimiş veya suda çözünmüş asitik veya bazik tuzların oluşturduğu elektrik iletebilen ortamdır.B.Elektro-kimyasal korozyon
C.ErgunB.Elektro-kimyasal korozyonAnot: Elektron ve iyon kaybıyla diğer bir değişle malzeme kaybı ile korozyona uğrayan elemanKatot: Elektron alan ve korozyona uğramayan elemanFiziksel temas: Anot ile katot arasında elektriksel teması sağlayan elemanElektrolit: Anot ve katodu içine alan ve elektrik iletim özelliği olan sıvı eleman
C.ErgunB.ReaksiyonlarB1. Anodik reaksiyon: Anot metalinde meydana gelen ve atomlarının elektron ve iyonları ayrıştığı oksidasyon reaksiyonudur. Pili meydana getiren temas sayesinde elektronlar anodu terk ederken iyonlarda elektrolite karışır. enMM n
C.ErgunB.ReaksiyonlarB2. Katodik reaksiyon: • Elektrokimyasal korozyonda• Elektrolit kaplamada
C.ErgunB2.1 Elektrolitik kaplamada:• Anottaki oksitlenme reaksiyonunun tersi olarak katotta bir redükleme reaksiyonu meydana gelir. • Anodik reaksiyon sonrası elektrolite karışan veya dışarıdan ilave edilen metal iyonları temas elamanından sağlanan elektronlarla katodun üzerinde birleşerek iyonların tekrar metale dönüşmesi ve katodun üzerinde birikmesine neden olur. • Genellikle dışarıdan ek voltaj verilmesi gerekir.
C.ErgunElektrokimyasal korozyonda katodik reaksiyon:• Yukarıdaki reaksiyonlar sağlanamazsa katotta redükleme ile metal birikmesi meydana gelmez. Bu durumlarda:B.ReaksiyonlarOH4e4OH2OHe2H2222 O2 içermeyen elektrolitlerdeO2 ve su içeren elektrolitlerde
C.Ergun• Oluşan hidroksit iyonları katot üzerinde demir hidroksit (Fe(OH)2) ve pasın birikmesine neden olur. • Bu durum, katotta biriken metal hidroksitler reaksiyonun yavaşlamasına yani POLARİZASYONA sebep olabilir. • Katotta izolasyonun bozulması ve reaksiyonu devam etmesine DEPOLARİZASYON denir• Polarizasyon: Pil oluşumuna neden olan reaksiyonları yavaşlatan veya durduran olaylardır.
C.Ergun• Elektrolitik kaplamada pil oluşumu için dışarıdan elektrik potansiyeli vermek gerekir. Korozyonda ise iki farklı metal bir elektrolit içerisinde birbirleri ile temas ettirildiklerinde elektrik potansiyeli meydana gelir.• Metallerden biri anotlaşma diğeri de katotlaşma eğilimi gösterir ve buna bağlı olarak potansiyel fark oluşur.• Bu potansiyele metalin elektrot potansiyeli adı verilir. Bu değer metalin elektron ve iyon kaybetme eğilimini gösterir.
C.Ergun• Metallerin hidrojenin elektrot olma durumlarında anotlaşma ve katotlaşma eğilimini veren verilere ELEKTROMOTOR SERİ adı verilir.
C.Ergun• GALVANİK SERİ önceden belirlenmiş bir ortamda (örneğin tuzlu su olarak deniz suyu) alaşımların birbirlerine karşı gösterdikleri anotlaşma eğilimlerinin sıralanması ile elde edilir.• Korozif bir ortamda birbirleri ile temas eden metallerin hangisinin diğerine göre anot hangisinin katot olacağı bu veriler yardımıyla belirlenebilir.
C.Ergun• Tabloda yer alan pasif tanımı Al ve Cr gibi kuvvetli oksit yapıcı ortamlarda oluşturdukları homojen, ince ve yüzeye sıkı şekilde tutulmuş oksit tabakasının korozyonun içeri ilerlemesine engel olacağını belirtmek için kullanılmaktadır. Bu davranışa PASİFLEŞME denir.• Koruyucu tabakanın herhangi bir nedenle parçalanması ile oksit tabakası beklenenden daha hızlı ilerler. Bu duruma AKTİFLEŞME adı verilir.
C.ErgunElektro Kimyasal Korozyon TürleriBu tür korozyonda galvanik hücre (pil) meydana gelir. Galvanik pil tipleri:– Bileşim farkından kaynaklanan galvanik hücreler– Gerilme veya enerji farklarından doğan galvanik hücreler– Elektrolitin yoğunluk farkından doğan galvanik hücreler
C.ErgunBileşim farkından kaynaklanan galvanik hücreler• İki farklı metalin aynı elektrolit içerisinde bulunması ile oluşur. Anodik veya katodik davranış galvanik seriye göre olur.• Bu tür galvanik hücreler aynı alaşım bünyesinde dahi oluşur. – Perlitik yapılı çelikte, ferrit sementite göre daha anodik davranır ve elektrolit içerisinde çözünür. + pirincinde Zn ce zengin olan fazı, Cu ca zengin olan fazına göre anodiktir ve daha çabuk çözülür.
C.Ergun• Bu nedenle iki fazlı yapıların korozyon dayanımları tek fazlı yapılara göre daha düşüktür.
C.ErgunTANELER ARASI KOROZYON (intergranular corosion)• Ostenitik paslanmaz çeliklerde γ içersindeki bir kısım Cr’un C tarafından bağlanması ile krom karbürler oluşur ve bu krom karbürler tane sınırlarında çökelir. • Cr ca zengin olan tane içi ile Cr ca fakir olan taneler arasındaki , galvanik pil oluşturur ve taneler arası kısım anodik davranır ve böylece korozyona uğrar.Bu durumu engellemek için C a ilgisi Cr dan daha fazla olan Ti, Nb gibi elementler eklenir. Bu işleme stabilizasyon adı verilir.
C.ErgunGerilme veya enerji farklarından doğan galvanik piller• Aynı metalin farklı bölgelerinin farklı statik gerilmeler altında bulunması veya farklı soğuk şekil değişimler ile oluşan kalıntı gerilmeler, farklı enerjili bölgeler oluşturur.• Bir elektrolit içerisinde bu bölgeler galvanik pil oluşturur.• Soğuk şekil değiştirmiş bölgeler değiştirmemiş bölgelere göre anodik davranır.• Küçük taneli bölgeler iri taneli bölgelere göre anodik davranır.• Tane sınırları tane içlerine göre anodik davranır ve korozyona uğrar.
C.Ergun• Korozif ortamda uygulanan statik çekme gerilmeleri (akma gerilmelerinin çok altında olsa bile) korozyonu hızlandırır. Bu olaya GERİLMELİ KOROZYON (stress corrosion) adı verilir.• Çevrimsel gerilmeler olduğu durumda ise KOROZYONLU YORULMA hasarı söz konusu olur.• Bu durumlarda tane sınırlarının sürekli çözünmesi ile çatlak boyu artar. Kritik bir değere erişince ani kırılma meydana gelir.
C.ErgunElektrolitin yoğunluk farkından doğan galvanik pillerARALIK KOROZYONU (crevice corrosion): • Metalin, Oksijen konsantrasyonu yoğun elektrolitle temas eden bölgesi katodik, az yoğun elektrolitle temas eden bölgesi anodik davranır.• Demirin su damlası altında kalan kısmı daha az yoğun oksijen içerdiği için havayla temas eden kısımlarına göre anodik davranarak korozyona uğrar.
C.Ergun• Aynı şekilde pas altında kalan kısmı boyalı olan kısmına göre, cıvata başları ve somunları altında kalan kısımları, metallerin birbirlerine bakan kısımları anodik karakter göstererek daha çabuk korozyona uğrarlar (paslanırlar).• Sac su depolarında aynı şekilde görülen korozyona SU HATTI KOROZYONU adı verilir.• Elektrolit yoğunluk farkından kaynaklanan diğer bir korozyon türüde NOKTASAL KOROZYONDUR (Pitting corrosion).
C.ErgunKorozyondan Korunma1. Tasarımda galvanik pil oluşumunu önlemek2. Elektrolite inhibitör katmak3. Katodik koruma4. Anodik koruma5. Uygun malzeme seçimi ve ısıl işlem
C.Ergun1. Galavanik pil oluşumunu önlemek:– Elektrolitin metaller veya metallerin birbiriyle fiziksel temasının önlenmesi (boyama, plastik veya seramik kaplama vs.)– Anot davranan metalin yüzey alanının katot davranana göre daha büyük seçilmesi– Metallerde aralık bırakılmadan birleştirilmesi (Perçin, civata, vs)2. Elektrolite inhibitör madde katılması: Reaksiyonu önlemek ve korozyon hızını azaltmak amacıyla kromat tuzları gibi inhibitörler kullanmak.
C.Ergun3. Katodik koruma: Korunması gereken parçalar veya teçhizat anot durumundan katot durumana gelmesi sağlanır.– Kurban elektrod yöntemi ile sağlanabilir.– Parçayı katot durumuna getirecek doğru akım uygulanabilir. • Köprüler, boru hatları, gemilere bu tür korumalar uygulanır.4. Anodik koruma: Malzeme yüzeyi daha önceden kuvvetli bir oksit tabakası ile kaplanarak pasifleşmesi sağlanır. Aluminyumlara ELOKSAL işlemi, çeliklerin oksitleyici ortamlarda menevişlenmesi, vs.
C.Ergun4. Uygun malzeme seçimi ve uygun ısıl işlem: a) Homojen, saf ve tek fazlı metaller seçilebilir.b) Kimyasal bileşim farkına sebep olan segregasyonları yoketmek amacıyla “HOMOJENLEŞTİRME” tavı yapılabilir.c) Farklı oranlarda soğuk şekil değiştirmiş yapılar NORMALLEŞTİRME veya YENİDEN KRİSTALLEŞME tavına tabi tutulararak enerjisi farklı bölgeler ortadan kaldırılabilir.d) İç gerilmeler GERİLME GİDERME tavı ile kaldırılabilir.e) Ostenitik paslanmaz çeliğin korozyonunu engellemek için 1000oC üzerine ısıtılıp krom karbürler çözülür ve ani olarak soğutulur veya Nb, Ti vs gibi Cr a göre C a ilgisi daha fazla olan alaşım elementleri katılarak krom karbür oluşumu engellenebilir.
C.ErgunAşınma Hasarı• Sürtünme ile çalışan makina parçalarının, yüzeylerinde mekanik olarak malzeme kaybı şeklinde gerçekleşen hasar mekanizmasına AŞINMA denir.• İki aşınma mekanizması yaygındır:– Adhesiv aşınma– Abrasiz aşınma
C.ErgunAdhesiv aşınma• Yüzeyde bulunan çok küçük girinti ve çıkıntılar basma gerilmesinin etkisiyle birbirine yaklaşır. Küçük temas alanları sebebiyle birbirlerine katı hal kaynağı ile kaynar. Hareketin devam etmesiyle kaynayan kısımlarda kırılarak parçalanmalar olur ve bu şekilde aşınma ürünleri ve malzeme kaybı meydana gelir. • Yüzey parlatma, gerilme seviyelerini düşürme ve yağlama vs. ile aşınma azaltılabilir.
C.ErgunAbrasiv aşınma• Sürtünen yüzeyler arasında bulunan aşındırıcı parçacıklar, yüzeydeki çıkıntıları kırarak koparır. Böylece malzemede aşınma meydana gelir.• Kontrollü yapıldığı durumlarda yüzey bitirme işlemi olarak uygulanabilir.• Taşlama, zımparalama, dekopaj vs.(Erozyon: Sıvının katıyı aşındırmasıdır.)P
C.ErgunRadyasyon hasarı , , gibi kuvvetli radyasyona sahip olan ışınların parçacık özelliğide vardır. • Radyasyon sırasında metal yüzey atomlarına çarpan parçacıklar yüzey atomlarının kafeste yerlerinden oynayarak arayerlere kaymalarına neden olurlar.• Süneklik, tokluk azalır, sertlik ve dayanım artar.• Kritik çatlak boyu ve yorulma dayanımı azalır,• Bu kusuru yok etmek için; YK sıcaklığının altında malzemeyi tavlayarak arayer atomlarını kendi yerlerine döndürerek kafes çarpıklığını düzeltmek gerekir. Böylece tokluk artar ve dayanım azalır.