| Sıra | DOSYA ADI | Format | Bağlantı |
|---|---|---|---|
| 01. | Çeliklerde Isıl Işlemler | ppt | Sunumu İndir |
Transkript
Çeliklerde ısıl işlemler
Isıl işlemler• Şu ana kadar yavaş soğuma hızlarında elde edilebilecek iç yapılar görüldü.• Faz diyagramları yavaş soğumada dengede olan fazlara göre hazırlanmıştır.• Gerçek uygulamalarda soğuma hızlarının kontrolü ile farklı iç yapılar elde etmek mümkündür.• Bu sayede mikro yapı dolayısıyla mekanik özellikler ayarlanabilir.
• Isıl İşlemler: Malzemelerin iç yapılarını ve bunlara bağlı olarak özelliklerini ayarlamak amacıyla yapılan kontrollü ısıtma ve soğutma işlemleridir.
• Faz diyagramı yardımı ile hangi sıcaklıklarda hangi fazların oluşacağı bilinebilir.• Fakat dönüşüm süreleri bilinemez.Zaman-Sıcaklık Dönüşüm diagramları Sınır: Dönüşümün tamamlanması• Soğuma hızlarına bağlı olarak ne tür fazların oluşacağı Zaman-Sıcaklık Dönüşüm (ZSD) (TTT-Time Temperature Transformation) diyagramları ile verilir
SıvıKatıÇekirdeklenme Büyüme• Faz oluşumu 2 aşamada olur.– Çekirdeklenme (nucleation):Atomlar bir araya gelerek çekirdekleri (yaklaşık 100 atom) oluştururlar– Büyüme (Growth): sonra belli bir boyutun (kritik çap) üzerinde olan çekirdekler büyürler. Diğerleri çözünür yok olur.
Çekirdeklenme• Sıcaklığın azalması ile iki olay etkin hale gelir.– Sıvı faz kararsız hale gelerek katıya dönüşme eğilimi gösterir.– Sıcaklık azaldıkça çekirdeklerin büyümesi olayına difüzyonun katkısı azalır.YayınmanınetkisiSıvı kararsızlığının etkisiNet çekirdeklenme hızı
Büyüme ve Dönüşüm hızı• Büyüme: Tamamen yayınmanın etkisinde çekirdeklerin büyümesi şeklinde olur.• Dönüşüm hızı; çekirdeklenme ve büyüme hızlarının çarpımıdır.GxNHeCG RTQHızG; Büyüme hızıN; ÇekirdeklenmehızıH; Toplam dönüşüm hızıH
HızBüyüme hızıÇekirdeklenmehızıToplam dönüşüm hızıDönüşüm hızı eğrisinin zamana göre düzenlenmiş hali• Dönüşüm hızı belirli bir sıcaklık aralığında (burun bölgesinde) en yüksek değerler alır.• Dönüşümün tamamlanması için gereken süre, dönüşüm hızıyla ters orantılıdır. Dolayısıyla sıcaklık-zaman eğrisi sıcaklık- hız eğrisine benzer karakterde fakat tam ters şekilde olacaktır.Zamanmiktar = oluşum hızı x zaman zaman 1/hız
Zaman, t(sn)-logaritmik skalaDönüşüm miktarları%100 Dönüşüm%50 DönüşümHiç DönüşümOlmamış bölgeDönüşümbaşlangıcı• Dönüşüm başlaması ve tamamlanması, belli bir zaman aralığında gerçekleşecektir. • Bu nedenle dönüşüm; dönüşüm başlangıcını ve sona ermesini ifade eden iki çizgini arasında gerçekleşir
t (logaritmik skala)TTmKaba perlitİnce PerlitÜst BeynitAlt BeynitDengesiz ostenitOstenitReaksiyon Başlamamış Sürüyor TamamlanmışSertlik
Soğuma hızı=tΔTt (logaritmik skala)TSoğuma hızı
Soğuma hızı
TTT DiagramsIsothermal annealing for fully pearlitic structure.Ferrite + Perlite for hypoeutectoid steelsorPerlite + Cementite for hypereutectoid steelsİzotermal eğri boyunca dönüşümSürekli soğutma eğrisi boyunca dönüşüm
Soğuma hızı
Faz dönüşümleriFaz dönüşümlerini ikiye ayrılır:1. Yayınmalı dönüşümler: 2. Yayınmasız dönüşümler:
Kritk soğuma hızı• Yayınmalı veya yayınması dönüşüm olacağını belirleyen parametre soğuma hızıdır.• Soğumanın kritik bir hızın üzerinde olması durumunda ostenit martenzite dönüşür.• Daha yavaş soğuma hızlarında yayınma gerçekleşir ve soğuma hızına bağla olarak yayınma perlit veya beynit oluşabilir.Kritik soğuma hızı
Faz dönüşümleri1. Yayınmalı dönüşümler: Atomlar, en kararlı halin (min.enerji) gerektirdiği fazları oluşturmada yeterli süreye sahiptirler. Bu fazlar, faz diyagramlarında yer alan fazlardır.a) Kaba perlit (coarse pearlite)b) İnce perlit (fine pearlite)c) Üst beynit (upper bainite)d) Alt beynit (lower bainite)
2. Yayınmasız dönüşümler: Atomlar düşük enerjili kararlı fazları oluşturacak yeterli sürelere sahip değillerdir. Bu nedenle faz diyagramlarında rastlanmayan yarı kararlı veya kararsız fazlar oluştururlar.* Martenzit
1. Yayınmalı dönüşümler:
Tt (logaritmik skala)Kaba perlitİnce PerlitÜst BeynitAlt BeynitDengesiz ostenitOstenitReaksiyonBaşlamamış Sürüyor Tamamlanmış+P+BÖtektoit Çelik+ +Fe3CPerlit
Yayınmalı dönüşüm 1: Perlit (Ferrit)Fe3CKaba Perlit (coarse pearlite):– Tabakalar (lameller) halinde dizilmiş iri ve Fe3C fazlarından oluşur. – Nispeten yumuşaktır. – Yüksek dönüşüm sıcaklıklarında oluşmaktadır, dolayısıyla çekirdeklenmesi yavaş büyümesi ise hızlı olarak gerçekleşir.
Yayınmalı dönüşüm 1: Perlitİnce Perlit (fine pearlite): – İnce ve Fe3C tabakalarının (lamellerin) istiflenmesi ile oluşan yapıdır. – Daha serttir.– Düşük sıcaklıklarda dönüşüm sonucu oluşur (çekirdeklenme hızı yüksek). Kaba yapıta göre daha serttir. (Ferrit)Açık renkFe3C
Yayınmalı dönüşüm 2: BeynitÜst Beynit (Upper bainite): – Ferrit matris içinde dağılmış sementit tanelerinden ibarettir. – Düşük dönüşüm sıcaklıklarında oluştuğundan tabakalı yapı oluşturulamaz. – Perlitle aynı kimyasal bileşime sahip fakat daha serttir. (Ferrit)MatrisFe3C
Yayınmalı dönüşüm 2: BeynitAlt Beynit (lower bainite): –Dönüşüm sıcaklıkları daha da düşüktür. Böylece büyüme imkanı bulamamış ve ferrit içine dağılmış çok ince ve sık dağılımlı sementit taneleri oluşur. –Ancak elektron mikroskopunda görülebilir. Çok daha sert bir yapıdır. (Ferrit)Açık renkFe3CKoyu tanecikler
2. Yayınmasız dönüşüm:
Yayınmasız dönüşüm: MartenzitKararlı fazların oluşması için gereken yayınmanın olmaması durumlarında dönüşüm kararsız olarak gerçekleşir. Bu değişim yayınmasız olmasından dolayı zamandan bağımsızdır ve iki yatak çizgi şeklinde gösterilir.Soğumanın kritik bir hızın üzerinde olması durumunda ostenit faz martenzit faza dönüşür.İğnemsi yapı(Optik mikroskopta
Kritk soğuma hızı• Yayınmalı veya yayınması dönüşüm olacağını belirleyen parametre soğuma hızıdır.• Soğumanın kritik bir hızın üzerinde olması durumunda ostenit martenzite dönüşür.• Daha yavaş soğuma hızlarında yayınma gerçekleşir ve soğuma hızına bağla olarak yayınma perlit veya beynit oluşabilir.Kritik soğuma hızı
Martenzit• Demir allotropik bir metaldir ve farklı sıcaklıklarda farklı yapılar gösterir.
• Ostenitik yapıda arayer büyüklüğü 0.41xRFe iken ferritik yapıda, 0.29xRFe dir.• Dolayısıyla, ostenit ferritten çok daha fazla C’u çözebilir.• Yavaş soğutma sırasında ostenit ferrite dönüşürken, C difüzyon ile sementit (Fe3C) fazını oluşturur.
• Fakat hızlı soğumada C, yayınma (difüzyon) için zaman bulamaz ve ferrit içerisinde hapis olur.• Yayınamayan C atomları hacim merkezli kübik yapıyı gererek hacim merkezli tetragonal yapıya dönüşmesine sebep olur.• Bu yapıya martenzit adı verilir.• Çok serttir ve iğnemsi bir görünüşe sahiptir.
Martenzit başlangıç sıcaklığıMartenzit bitiş sıcaklığı
•Amaç tamamen martenzitik bir yapı (very hard but brittle) elde etmektir.•Bu amaçla önce çelik ostenit bölgesinde en az 1 saat ısıtılır:• Ötektoid altı çelikler için: A3 + 30-50oC •Ötektoid üstü çelikler için: A1 + 30-50oC •Daha sonra, Mf in altındaki sıcaklıklara, kritik soğuma hızlarının üzerindeki değerlerde hızlı soğutma yapılırsa yapı tamamen martenzite dönüşür (quenching).Su verme (Quenching)Su verme – çeliğin ostenit bölgeden kritik soğuma sıcaklıklarının üzerindeki hızlarda ani olarak soğutulması işlemidir. Eğer Mf in altındaki sıcaklıklara ani soğutma söz konusu ise yapı tamamen martenzite dönüşür. Aksi halde ani soğutma sırasında eğer ZDS eğrileri kesilmiyorsa yapı dengesiz ostenit halinde bulunuz.
+Fe3C++Fe3CA1A3Acm“Critical Cooling rate”.
ÖzetÇeliklerin mekanik özellikleri iç yapılarıyla doğrudan alakalıdır.– Ferrit– Kaba Perlit– İnce Perlit– Üst beynit– Alt beynit– MartenzitSertlik Ostenit Pertlit (+Fe3C)Yavaş SoğumaYayınmalıOstenit Pertlit (+Fe3C)İzotermalDönüşümYayınmalıOstenit Martenzit (tekfaz)Çok hızlı Soğuma Yayınmasız
t (logaritmik skala)TKaba perlitİnce PerlitÜst BeynitAlt BeynitDengesiz ostenitOstenitMartenzitMsMfÖtektoit Çelik+ +Fe3C+Fe3C
Ötektoit altı çelikTt (logaritmik skala)+ +Fe3C+Fe3CKaba perlitİnce PerlitÜst BeynitAlt BeynitDengesiz ostenitOstenitMartenzit
Ötektoit üstü çelikTt (logaritmik skala)+ +Fe3C+Fe3CKaba perlitİnce PerlitÜst BeynitAlt BeynitDengesiz ostenitOstenitMartenzitMsMf
ZSD diyagramaları üzerinde iki ayrı soğutma yöntemi ve bunları temsil eden eğriler uygulanarak dönüşüm gerçekleştirilebilir.1. Sürekli soğuma ile dönüşüm (Continuous cooling curve)2. İzotermal soğuma ile dönüşüm (isothermal curve)
TTT DiagramsIsothermal annealing for fully pearlitic structure.Ferrite + Perlite for hypoeutectoid steelsorPerlite + Cementite for hypereutectoid steelsİzotermal eğri boyunca dönüşümSürekli soğutma eğrisi boyunca dönüşüm
İzotermal dönüşüm için ZSD eğrisi, özellikle yüksek sıcaklıklarda bir miktar sola doğru kayar. Bunun nedeni sürekli soğumada ısıl aktivasyon azalan sıcaklıkla sürekli azalacak olmasıdır. İzotermal dönüşüm için Sürekli soğuma için eğriBu durum atom hareketlerinin yavaşlaması ve dönüş için gereken sürenin artmasıyla sonuçlanır.Öte yandan yüksek sıcaklıklarda ki izotermal dönüşüm de dönüşüm sırasında ısıl aktivasyon sürekli etkin kalacaktır.
t (logaritmik skala)TSoru: Yapılar nedir
t (logaritmik skala)TKaba perlitOstenitt (logaritmik skala)TKaba perlitOstenit
Çeliklerde Isıl Işlemler
Yıl : 2009
Anahtar Kelimeler
Daha fazla görüntüle