KTÜ, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

Transkript

1 FAZ DİYAGRAMLARI DERS NOTLARI İçerik KTÜ, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

2 Ötektoid Faz Dönüşümleri Oldukça yaygın olarak görülen bir faz dönüşümü olmakla beraber, ötektik dönüşüme benzemektedir. Ancak bu faz dönüşümünde sıvı fazdan herhangi bir dönüşüm gerçekleşmez. Ötektoid dönüşüm, kristal allotropisi nedeniyle ortaya çıkan bir katı hal faz dönüşümü olup üç farklı katı fazı içerir. Bu dönüşümde mevcut katı faz (γ) iki ayrı katı faza dönüşür (α+β). Ötektoid dönüşümün gerçekleştiği sıcaklığı ötektik dönüşüm sıcaklığı veya izotermi adı verilir. Sistemin en düşük katılaşma sıcaklığıdır. S S+γ γ α γ+α γ+β β γ α+β α+β 2

3 Ötektoid Faz Dönüşümleri Şekildeki faz diyagramını oluşturan A ve B metalleri allotropik dönüşüme uğramaktadır. Örneğin A metali düşük sıcaklıklarda bulunan α yapısından ötektoid sıcaklığın üzerinde γ yapısına dönüşmektedir. B metali de aynı şekilde düşük sıcaklıklardaki β yapısı, sıcaklığın ötektoid dönüşüm sıcaklığının üzerine çıkması ile birlikte γ yapısına dönüşmektedir. 3

4 Ötektoid Faz Dönüşümleri Ötektoid faz diyagramında yer alan γ+α ve γ+β faz sınırlarının isimlendirilmesinde genel bir terim kullanılmamakla birlikte bazı alaşımların faz diyagramında özel isimlendirmeler kullanılmaktadır. Ancak, Fe-C faz diyagramında bu eğriler özel olarak isimlendirilmektedir. Aşağıdaki faz diyagramında verilen 1 alaşımı ötektoid altı bileşime sahipken 2 ve 3 numaralı alaşım bileşimleri ötektoid üstü bileşime sahiptir. Ötektoid altı Ötektoid üstü 4

5 Ötektoid Faz Dönüşümleri Yanda verilen faz diyagramında T A -E T B çizgisi liküdüs çizgisini göstermektedir. T A -F-G-T B çizgileri ise solidüs çizgini göstermektedir. Faz diyagramında gösterilen M noktası A saf metallinin allotropik dönüşümünü göstermektedir. Ancak alaşıma B metali ilave edildikçe allotropik dönüşümün gerçekleştiği sıcaklık M-N çizgisini takip ederek azalır ve minimum değerini N noktasında alır. F-N ile gösterilen solvüs çizgisi boyunca sıcaklığın azalmasına bağlı olarak γ fazı içindeki B atomlarının çözünürlüğü azalır. Diyagramda gösterilen N noktası ötektoid nokta olarak gösterilir ve bu noktadaki bileşim ötektoid kompozisyon olarak tanımlanır. 5

6 Ötektoid Alaşımların Yapısı Sıcaklığın düşük olmamasından dolayı, difüzyon mekanizması ile gerçekleşen katı ayrışmasında difüzyon hızının düşük olması, katı fazdan gerçekleşen ayrışmanın sıvı fazdan gerçekleşen ayrışmaya göre çok daha yavaş gerçekleşmesine neden olmaktadır. Ötektoid alaşımlarda denge dışı dönüşümler, ötektik alaşımlarda olduğu gibi oluşmaktadır. Ötektoid bileşime (kompozisyona) sahip alaşımlar incelendiğinde; yüksek sıcaklık fazı olarak da isimlendirilen γ fazı, α+β fazına dönüşerek ötektik alaşımlarda olduğu gibi lamelli bir yapı sergiler ve bu yapı perlit olarak adlandırılır. Oluşan bu yapı ötektik alaşımlarda olduğu gibi oldukça ince bir yapıdan oluşmaktadır. Diğer bir deyişle, ötektik ve ötektoid alaşımlar mikroskop altında aynı görünüme sahiptir. Aralarındaki tek fark ise, ötektik bileşimlerin katılaşması sırasında lameller katılaşma yönünde uzarken, ötektoid bileşime sahip alaşımlarda lameller eşit boy ve genişliğe sahiptir. Ancak bu durum her zaman geçerli olamayabilir. 6

7 Ötektoid Faz Diyagramlarında Katılaşma Yanda diyagramda verilen 1 numaralı alaşımının denge şartlarında soğuması incelendiğinde; Ötektoid altı bileşime sahip 1 alaşımının sıcaklığı x 1 noktasına kadar düştüğünde herhangi bir faz dönüşümü gerçekleşmez. Ancak sıcaklık x 1 noktasına ulaşması ile birlikte yapı içeresinde γ katı kristalleri çekirdeklenir. X 2 noktasına kadar X 1 noktasında çekirdeklenen γ taneleri büyür. Sıcaklığın X 2 noktasının altına düşmesi ile birlikte yapı tamamen γ tanelerinden oluşmaktadır. Sıvı faz γ γ γ γ γ 7

8 Ötektoid Faz Diyagramlarında Katılaşma Sıcaklığın X 3 noktasına kadar düşmesi ile katı faz olan γ fazı içerisinden difüzyon mekanizması ile birlikte ötektoid öncesi veya proötektoid α fazı çekirdeklenir. X 3 noktasında çekirdeklenen proötektoid α kristalleri X 4 noktasına kadar büyümeye devam eder. X 4 noktasının ΔT kadar üzerinde halen bulunan γ fazı ötektoid ayrışmaya uğrayarak X 4 noktasının ΔT kadar hemen altında α+β (ötektoid karışım, perlit) fazına dönüşür. Oda sıcaklığına kadar herhangi bir faz dönüşümü gerçekleşmez. γ α α α α α α α α α α β 8

9 Ötektoid Faz Diyagramlarında Katılaşma Sıvı faz γ γ γ α α α 9

10 Peritektoid Faz Dönüşümleri Alaşımlarda görülen bu katı faz geçişi metatektik faz dönüşümü olarak da bilinmektedir. İki katı fazın sabit bir sıcaklıkta reaksiyona girmesi sonucunda yeni bir katı fazın meydana gelmesidir. Oluşan bu katı faz ara faz olarak yapıda oluşabileceği gibi çökelti şeklinde de oluşabilir. Peritektoid reaksiyon ile peritektik reaksiyon arasındaki benzerlik, ötektik reaksiyon ile ötektoid reaksiyon arasındaki benzerlik gibidir. Katı hal reaksiyonunda sıvı fazın yerine katı bir faz almıştır. 10

11 Peritektoid Faz Dönüşümleri Şekilden de görüldüğü gibi yüksek sıcaklık fazları (α+β) arasındaki Peritektoid reaksiyon, bir ara faz olan γ fazının çökelmesiyle başlamaktadır. Dönüşümün devam etmesi difüzyon sonucunda γ fazı kristallerinin büyümesiyle devam etmektedir. Bu nedenle söz konusu alaşım oda sıcaklığına soğutulduğunda soğuma hızının çok düşük olmasından dolayı tamamlanamaz. Deneysel çalışmalarla elde edilen bu veriler birkaç faktöre dayandırılmaktadır. Bunlardan birincisi; dönüşüm hızını ve meknizmasını etkileyen dış faktörlerin katılaşma prosesini etkilemesi İkincisi ise, kristografik faktörlerin difüzyonun yönünü, fazların gelişmesini ve reaksiyon ürünlerinin morfolojilerini etkilemesidir. Üçüncü faktör ise, düşük sıcaklıklarda Peritektoid dönüşüm soncu oluşan γ fazının kimyasal bileşiminin yüksek sıcaklıklarda bulunan α veya β fazından farklı olmasından kaynaklanmaktadır. 11

12 Peritektoid Faz Dönüşümleri Peritektoid sisteme örnek olarak Gümüş (Ag) ile Alüminyum (Al) alaşım sistemi örnek olarak verilebilir. Bu diyagramda β fazının bileşim aralığı yüksek sıcaklık fazı olan γ fazı ile kısmen üst üste gelmektedir. Ag-%7Al alaşımı peritektoid sıcaklığın üzerindeki bir sıcaklıktan oda sıcaklığına hızlı bir şekilde soğutulmasıyla alaşımın yapısı şekilde görüldüğü gibi olacaktır. Şekilden de görülebileceği gibi alaşımın mikroyapısı matris γ fazı içerisinde dağılmış α fazından meydana gelmektedir. 12

13 Peritektoid Faz Dönüşümleri Eğer aynı bileşime sahip alaşım, peritektoid sıcaklığın hemen altındaki bir sıcaklığa soğutulup ve hızlı soğutmadan önce bu sıcaklıkta 20 dk gibi bir zaman bekletilirse yapı neredeyse tamamen β fazından meydana gelmekle birlikte yapı içerisinde dönüşümünü tamamlamamış α fazı matris faz içerisinde dağılmış halde bulunmaktadır. Bu dönüşümlerden de anlaşılabileceği gibi, γ fazı bileşiminde çok az bir değişikliğe uğrayarak (Şekil A) (neredeyse üst üste çakışıyordu) veya uğramadan (Şekil C) β fazına dönüşmektedir. Ve arkasında α fazı β fazı içerisinde yavaş yavaş çözünmektedir. 13

14 Peritektoid Faz Dönüşümleri Ag-Al alaşım sisteminde peritektoid dönüşüm sonucunda β fazının oluşması için gerekli dönüşüm reaksiyonu α+γ fazlarının ara yüzeyinde başlar ve γ fazının içerisine doğru hızlı bir şekilde ilerler. Bu durum aşağıdaki şekilde gösterilen kısmen dönüşmüş alaşımın mikroyapısında görülmektedir. Bu durumda mikroyapıda üç faz da bulunmaktadır. Bu mikroyapı fotoğrafı denge dışı katılaşmayı temsil etmektedir. 14

15 Faz Dönüşümlerinin Özeti 15

16 Demir (Fe) Karbon (C) Denge Diyagramı Tüm ikili alaşım sistemleri içinde en önemli yeri demir-karbon alaşım sistemi tutmaktadır. Teknolojik açıdan önemli yere sahip olan tüm toplumlar, esas olarak demir-karbon alaşımı olan dökme demir ve çelikleri ana yapısal malzeme olarak kullanılmışlardır. Demir-Karbon alaşımları mühendislikte yaygın olarak kullanılan çelik ve dökme demir malzemelerin esasını teşkil eder. %2 nin altında karbon içeren malzemeler çelik, üstünde ise dökme demir olarak adlandırılır. Çeliklerin içyapısındaki karbon, teknikte geçerli olan soğuma hızlarında ayrı bir faz olarak değil, demir karbür (sementit) içinde bulunur. Bu nedenle bu diyagram Fe-Fe 3 C diyagramı olarak isimlendirilmiştir. 16

17 Karbon Elementinin Etkisi Teknolojinin temel elemanı demir ve karbon olan günümüz teknolojisinin en önemli alaşımı çeliğin mekanik özelliklerinin geliştirilebilmesi son derece önemlidir. Karbonun yapıdaki miktarı ve dağılımı çeliğin mekanik özeliklerini belirler. Karbonun demire kazandırdığı özellikler şunlardır; Çeliğin sertliğini artırır ( karbon oranı % 0,8 'ekadar ), Çeliğin dayanımını artırır Yapıda grafit halde bulunması durumunda, aşınma direncini artırır. Özellikle düşük ve orta miktarda karbon ihtiva eden çelikler (karbon oranı % 0,2-0,8 arasında), her türlü şekillendirme yöntemi ile işlenebilir. Bu çelikler, soğuk ve sıcak dövülebilir, çekilebilir, preslenebilir ve her türlü talaşlı imalat yöntemleri ile şekillendirilebilir. Düşük karbonlu çelik, makine imalat sektörün en önemli malzemesidir. Şekillendirilmeleri zor olan yüksek karbonlu çelikler (karbon oranı % 1-1,7 arasında) ise yüksek mukavemete sahiptir ve takım çeliklerinin yapımında kullanılır. 17

18 Demir-Karbon Alaşımlarının Özellikleri 7,8 g/cm 3 yoğunluğunda ve 60 HB sertliğinde olan saf demirin akma sınırı; 100 N/mm 2, çekme mukavemeti; 200 N/mm2 kopma uzaması; % 50 ve kesit daralması; % 80 dir. Saf demir, mukavemetinin düşük olmasından dolayı teknolojik öneme sahip değildir. Saf karbonun da, demir gibi mukavemeti düşüktür ve tek başına önemli bir malzeme değildir. Saf demire teknolojik özellik kazandıran karbondur. Demirle karbon bir araya getirilirse, geniş mekanik özellikler gösteren bir seri alaşım elde etmek mümkündür. Yapı içerisindeki karbon, bünyede bir kaç durumda bulunabilir. Bu oluşum, soğuma şartlarına ve yapıdaki mangan ve silisyum miktarına bağlıdır. Eğer yapıda silisyum miktarı fazla ve soğuma yavaşsa, karbon yapıda grafit halde bulunur. Eğer yapıda mangan fazla ve soğuma hızlı ise, karbon demire bağlı olarak bulunur. 18

19 Demir-Karbon Alaşımlarının Özellikleri Topraktan çeşitli bileşikler halinde çıkarılan demir filizi, mekanik temizlemeden sonra yüksek fırınlarda redüklenir. Elde edilen ham demir, çelik ve dökme demir elde etmek için üretim fırınlarına gönderilir. Demir - karbon alaşımında; % 1,7 veya 2 ye kadar karbon, %1 mangan % 0,5 silisyum, % 0,05' ten az olmak üzere kükürt ve fosfor ihtiva eden malzemeye çelik denir. Karbon oranı % 2`den fazla olan demir karbon alaşımına da dökme demir denir. Soğuma şartları, silisyum ve mangan miktarı yapı üzerinde çok etkilidir. Buna bağlı olarak yapı farklılıkları meydana gelmektedir. Demir-karbon, soğuma şartlarına ve içerisindeki silisyum ve mangan miktarına bağlı olarak iki farklı yapıda alaşım oluştururlar. Kısmen hızlı soğuma sonucunda demir, karbonla bileşik(sementit, demir-karbür) oluşturur ve bu yapı yarı-dengelidir. Diğerinde ise karbon yapıda bağımsız bulunur. Buna göre, iki denge diyagramından bahsetmek gerekir. Bunlar; demir-sementit ve demir-karbon denge diyagramıdır. Ancak her ikisi de demir-karbon diyagramı olarak ele alınır. 19

20 Demir-Karbon Alaşımlarının Özellikleri 20

21 Demirin Allotropisi Demir karbon alaşımlarının denge diyagramını elde etmek için farklı bileşimlerdeki demir karbon alaşımları oluşturarak bunları soğuma diyagramları belirlenerek belirlenir. Öncelikle saf demirin soğuma diyagramına baktığımızda demirin allotropik bir metal olduğu anlaşılmaktadır. Yani saf demirin kafes yapısı sıcaklığın artmasına veya azalmasına bağlı olarak farklılık göstermektedir. Saf demirin farklı sıcaklıklarda farklı kristal yapıya sahip olması polimorfik dönüşüm veya allotropi olarak adlandırılmaktadır. Saf haldeki demir üç allotropik dönüşüm gösterir ve bu allotropik dönüşüm sıcakları karbon miktarına göre değişmektedir. 21

22 Demirin Allotropisi 1539 derecenin üzerinde sıvı halde bulunan saf demir metali derece arasında HMK yapıya sahipken derece arasında YMK kristal kafes yapısına sahiptir. Burada bulunan γ- demiri östenit olarak adlandırılır derece arasında kristal yapı tekrar HMK yapıya dönüşür. Bu bölgedeki demir, α- demiridir ve ferrit olarak isimlendirilir. 768 derecenin altındaki sıcaklıklarda herhangi bir kristal yapı dönüşümü gerçekleşmez ve oda sıcaklığında saf demir metal HMK yapıda bulunur. 22

23 Demirin Allotropisi Demirin allotropisini açıklayabilmek için eriyik halden oda sıcaklığına kadar geçen süre içerisinde, demirin yapısını incelemek gerekir. Eriyik haldeki saf demir 1535 C nin altına soğutulursa, hacim merkezli kübik kristaller halinde delta demiri olarak katılaşır. Bu yapıda her demir atomu üç boyutlu çevresinde sekiz komşu demir atomu ile sarılmıştır. Dolayısı ile de kristal kafesi meydana getiren, dokuz atomlu bir kristal yapıdır. Soğumasını sürdüren saf demir, 1400 C de atomların daha da yakınlaşması ile aniden yüzey merkezli kübik kristal yapısındaki gama demirine dönüşür. Yeni yapıda 14 atom, bir kristal kafesi vardır. Bu sayede bir önceki yapıya göre daha sıkı paket bir yapı meydana gelir. Soğutma işlemi devam ettiği taktirde, 910 C de tekrar bir duraklama noktasıyla karşılaşılır.bu sıcaklıkta hacim merkezli kübik yeni kristaller oluşur ve bu yapıya alfa demiri denir. Alfa demiri, oda sıcaklığına kadar devam eden bir soğumada artık bir daha değişime uğramayan son kristal şeklidir. Gerçekte 768 C de bir diğer duraklama daha vardır. Ancak bu sıcaklıkta herhangi bir kristal kafesi değişimi meydana gelmez. Demir bu noktada, ısıtma ve ergitme sırasında kaybolan manyetik özelliklerine tekrar kavuşur. Manyetik özelliklerdeki değişim alfa demiri ile aralarındaki tek farktır, bu demire beta demiri denir. Demirin kristal kafesinin yaptığı bu dönüşümler sırasında atomların enerjiside değişir. Çünkü meydana gelen yeni kristal kafesi içerisinde daha küçük titreşimler yapması gerekebilir. Enerji kaybolmayacağına göre, bu durumda ısı enerjisi olarak malzeme bünyesinden ayrılması gerekir. Bu olay sürekli soğuma esnasında, katılaşma noktası altında durak 23 noktalarının oluşmasına neden olur.

24 Demir Sementit Denge Diyagramı Daha önceki alaşım diyagramlarından farklı olarak katı fazda, yatay eksen karbon oranı % e kadar değil de, % 0-6,67 kadar olan aralığı gösterilir. Bu diyagram, katılaşma aralığı, sıvı ve sıvı - katı ve ötektik ve ötektoid gibi bölgeleri göstermektedir. % 6,67 C bulunduğu durumda yapı, % 100 sementitdir( Fe 3 C veya demirkarbür). Demir-karbon denge diyagramından görüldüğü gibi sıcaklığa bağlı olarak oluşan fazların değiştiği görülmektedir. Daha önce belirtildiği gibi % 0-2 veya 1,7 ye kadar karbon ihtiva eden demirkarbon alaşımına çelik, % 2 den daha fazla karbon ihtiva eden demir karbon alaşımına ise dökme demir denir. Böylece, diyagramı iki kısma ayırmış olduk. Şimdi bu bölgelere bağlı kalarak oluşan yapıları incelemek gerekirse; 24

25 Demir Sementit Faz Diyagramı Demir-sementit faz diyagramında bulunan fazlar Ferrite Östenit Perlit Sementit δ-demiri Ledaburit Dönüşmüş ledaburit Demir-sementit faz diyagramında bulunan faz dönüşümleri Peritektik (1493 derece) Ötektik (1147 derece) Ötektoid (727 derece) 25

26 Demir Karbon Faz Diyagramında Bulunan Fazlar Ferrit: Saf demirin oda sıcaklığındaki HMK yapısı α-demir veya ferrit olarak adlandırılır. Bu faz içerisinde 723 derece sıcaklıkta %0,022 oranında karbon çözünürken bu oran oda sıcaklığında %0,008 değerine düşmektedir. α-demirinin atomik dolgu faktörü %68 olup kafes parametresi oda sıcaklığında 2,86 A dur. Ferrit fazının atomik dolgu faktörünün östenit fazından daha düşük olmasından dolayı oda sıcaklığına soğuyan demirin hacminde bir miktar azalma görülür. Oldukça yumuşak bir fazdır. Ferrit fazının çekme dayanımı 270 MPa, Kopma uzaması %40 sertliği ise 150 BHN dir. Ferrit fazı 770 derecenin altında ferromanyetik, derece arasında ise paramanyetik özelliklere sahiptir. HMK kristal kafes yapısı 26

27 Demir Karbon Faz Diyagramında Bulunan Fazlar Östenit Yüksek sıcaklık fazı olarak da nitelendirilen östenit fazı γ-demiri olarak da adlandırılmaktadır. γ-demiri ötektoid dönüşüm sıcaklığı olan 723 derecede %0,8 karbon çözebilirken ötektik sıcaklıkta ise %2,1 oranında karbon elementi çözebilmektedir. K YMK kristal kafes yapısına sahip olan östenit fazının ADF %74 olup, kafes parametresi 3,57 A dur. Saf demirde bulunan östenit fazı derece sıcaklık arasında kararlıdır ve ferrit fazının aksine paramenyetik özelliklere sahiptir. Tokluğu oldukça yüksektir. 40 HRC sertliğe sahiptir ve çekme dayanımı 1035 MPa dır. Kopma uzaması %10 civarındadır. YMK kristal kafes yapısı 27

28 Demir Karbon Faz Diyagramında Bulunan Fazlar δ-demiri δ-demiri fazı δ-ferriti olarak da isimlendirilmektedir derece sıcaklıkta %0,09 oranında karbon çözünürlüğüne sahiptir. Kristal kafes yapısı ferrit fazı ile benzerlik göstermekle birlikte HMK yapıya sahiptir. ADF faktörü %68 dir. Delta-demiri derece arasında kararlı bir yapıya sahiptir. Yumuşak ve şekillendirilebilme kabiliyeti yüksek bir fazdır. Sertliği ve % uzama değerleri ferrit fazı ile benzerlik göstermektedir. Ferrit fazı gibi manyetik özelliklere sahip değildir. 28

29 Demir Karbon Faz Diyagramında Bulunan Fazlar Sementit veya Demir Karbür (Fe 3 C) Sementit fazı, Fe3C olarak isimlendirilmekte ve intermetalik bir fazdır. Ferrit fazı içerisinde çözünürlüğü sınırlı olup %6,67 oranında karbon içermektedir. Sementit fazı ortorombik kristal kafes yapısına sahiptir ve birim hücresinde 12 demir ve 4 karbon atomu bulunmaktadır. Kafes parametreleri (a, b, c) sırasıyla 4,52, 5,09, 6,74 A dur. Curie sıcaklığı (ferromanyetik özelliklerin paramenyetik özelliklere dönüştüğü sıcaklık) 215 derece olup bu sıcaklığın altında ferromanyetik özelliklere sahiptir. Demir-sementit faz diyagramında bulunan en sert fazdır. Serliği 700 HBN den yüksektir. Çekme dayanımı yaklaşık olarak 35 MPa dır. Çekme dayanımın düşük olmasına karşın basma dayanımı oldukça yüksektir. 29

30 Demir Karbon Faz Diyagramında Bulunan Fazlar Perlit (α+fe 3 C) Ötektoid bileşime sahip çeliğin (%0,8C) östenit bölgesinden yavaş soğutulması sırasında 723 derece sıcaklıkta meydana gelen ötektoid dönüşüm sonucunda oluşan bir yapıdır. Perlit bir faz değildir ve ferrit sementitden oluşmaktadır. Oluşan perlit yapısının %12 sementit ve %88 de ferrittir. Perlit, demir çelik teknolojisinde çok öenmli bir yapı olup uygun ısıl işlemlerle tüm çeliklerde oluşturulabilir. Çekme dayanımı 825 MPa dır. Sertliği 20 HRC veya BHN dir. Kopma uzaması %20 dir. 30

31 Perlit Yapısının Oluşumu Perlit oluşumu, östenit tane sınırlarında veya östenit tanelerinin içerisindeki diğer düzensiz bölgelerde (yüksek enerjili olmalarından dolayı çekirdeklenmeye oldukça elverişli bölgeler) başlar. Perlit oluşumu, ferrit veya sementit fazları üzerinde başlar ve dallanma şeklinde büyüme görülür. Östenit fazından ince sementit plaklarının kenarlarına karbon iletimi, aynı zamanda ferrit plakalarının kenarlarının karbonca fakirleşmesine neden olacağından sementit ve ferrit plakaları yan yana büyürler. 31

32 Demir Karbon Faz Diyagramında Bulunan Fazlar Ledaburit Yapısı Sementit ve östenitten oluşmuştur. Bu yapıya ötektik yapı adı verilir. Ötektik sıcaklıkta (1147 derece) sıvı fazın iki katı faza dönüşmesi sonucu oluşur. %4,3 C içeren (ötektik nokta) karbon %100 ledaburitten oluşmaktadır. 32

33 Demir Karbon Faz Diyagramında Bulunan Fazlar Dönüşmüş Ledaburit Ötektoid sıcaklığın (723 derece) altında bulunan ledaburit, dönüşmüş ledaburit olarak adlandırılır. 723 derece sıcaklığın altında östenit fazı mevcut olmadığından, burada östenit taneleri perlit yapısına dönüşür. C oranı %4,3 tür. 33

34 Demir-Sementit Faz Diyagramının Yorumlanması 34

35 Demir-Sementit Faz Diyagramının Yorumlanması 35

36 Demir-Sementit Faz Diyagramının Yorumlanması Aşağıda verilen denge diyagramında kesik çizgiler ile gösterilen kararlı (stabil) bir faz diyagramını (Fe-C) gösterirken, sürekli çizgiler yararı kararlı (metastabil) (Fe-Fe 3 C) denge diyagramını göstermektedir. 36

37 Ötektoid Altı Bileşime Sahip Fe-Fe 3 C Alaşımının Katılaşması Östenit fazı, sıvı haldeki alaşımın katılaşma sırasında peritektik reaksiyon sonucu oluşmaktadır. ötektoid altı bölgede, sıcaklığın düşmesiyle östenit+ferrit bölgesine girilir. Yani östenit tane sınırlarında ferrit tanecikleri (proötektoid ferrit) çekirdeklenir ve sıcaklık A1 yani 723 o C ye düşünceye kadar büyürler. Bu sıcaklığa gelindiğinde, yapıdaki ferrite dönüşmemiş östenit, ötektoid reaksiyon ile perlite dönüşür; 723 o C nin hemen altında yapı ötektoid öncesi ferrit ve perlitten ibarettir. Bu sıcaklıktan oda sıcaklığına kadar başka bir faz dönüşümü olmayacağı için oda sıcaklığındaki yapı da aynıdır. 0,8 37

38 Ötektoid Altı Bileşime Sahip Fe-Fe 3 C Alaşımının Katılaşması Bu bölgede çeliğin iç yapısında sadece perlit ve ötektoid öncesi ferrit veya proötektoid α fazları bulunmaktadır. Bu tür çeliklerde karbon oranı %0,8 in altındadır. 38

39 Ötektoid Üstü Bileşime Sahip Fe-Fe 3 C Alaşımının Katılaşması Ötektoid üstü bileşimime sahip Fe-C alaşımlarında, alaşım önce östenit faz bölgesinden yavaş soğutulması esnasında ilk olarak östenit + sementit faz alanına girer. Yani tane sınırlarında ötektoid öncesi sementit (proötektoid Fe 3 C) çekirdeklenir ve büyür. Sementite dönüşmeyen östenit ise ötektoid sıcaklıkta perlite dönüşür. Nihai yapı sementit (proötektoid Fe 3 C) ve perlitten ibarettir. 0,8 39

40 Ötektoid Üstü Bileşime Sahip Fe-Fe 3 C Alaşımının Katılaşması Bu bölgede çeliğin iç yapısında sadece perlit ve ötektoid öncesi sementit veya proötektoid Fe 3 C fazları bulunmaktadır. Bu tür çeliklerde karbon oranı %0,8 in üstündedir. 40

41 Ötektoid Bileşime Sahip Fe-Fe 3 C Alaşımının Katılaşması Ötektoid reaksiyon %0,8 (0,76) karbon içeren demir karbon alaşımının, peritektik dönüşüm sonucu oluşan östenit fazının 723 derece sıcaklıkta parçalanması sonucu lamelli iki yeni katı faz olan ferrit ve sementit fazına ayrışması şeklinde gerçekleşir. Bu lamelli yapı perlit adını almaktadır. Perlit bir faz değildir. 0,8 karbon içeren alaşımın ötektoid dönüşüm sonucu oda sıcaklığındaki yapısı %100 peritten oluşmaktadır. Bu perlit yapısında kaldıraç kuralına göre %12 oranında sementit ve %88 oranında ferrit fazı bulunmaktadır. 41

42 Ötektoid Bileşime Sahip Fe-Fe 3 C Alaşımının Katılaşması 42

43 Örnek Problem 1 Ötektoid bileşime sahip Fe-Sementit alaşımın oda sıcaklığındaki mevcut fazların oranlarını hesaplayınız. C C C Ferrit W sementit = C sementit C Ferrit W Cementite = = W Ferrite = C Cementit C C C sementit C Ferrit W Ferrite = =

44 Örnek Problem 2 %0,3 C içeren ötektoid altı 1,5 kg çeliğin bir çeliğin ötektoid dönüşüm sıcaklığının hemen altında bulunan fazların miktarını hesaplayınız. W Ferrite = C Perlit C C C sementite C Ferrit W Ferrite = = % = = kg proötektoid ferrite 44

45 Örnek Problem 2 W Ferrite = C Pearlite C C C Cementite C Ferrite W Cementite = C C C Ferrite C Cementite C Ferrite W Ferrite = = % (Toplam ferrit miktarı) = = kg = kg W Cementite = = % = = kg 45