Beyaz dökme demir mikroyapısı. Metalografik yapı beyaz renkli sementitle birlikte dendritik karakterde katılaşmış ince bir perlitik şebekeyi

Transkript

1 DÖKME DEMİRLER

2 BEYAZ DÖKME DEMİR Beyaz dökme demir mikroyapısı. Metalografik yapı beyaz renkli sementitle birlikte dendritik karakterde katılaşmış ince bir perlitik şebekeyi göstermektedir.

3 BEYAZ DÖKME DEMİR Hiperötektik beyaz dökme demir mikroyapısı. (x 100). Sementit ve perlitten oluşan ötektik yapı içerisinde beyaz renkli primer sementit kristalleri

4 BEYAZ DÖKME DEMİR Ötektik altı beyaz dökme demir. Sementit ve perlittten (siyah) oluşan mikroyapı

5 BEYAZ DÖKME DEMİR

6 BEYAZ DÖKME DEMİR

7 DÖKME DEMİRLER

8 Dökme demirler çok geniş bir aralıkta değişen mukavemet, sertlik, işlenebilirlik, aşınma direnci,korozyon direnci ve diğer özelliklere sahip olabilirler. Dökme demirler grubunun çok değişik mühendislik özellikleri sağlaması, bu malzemenin kullanış sahasının genişliğine ve devamlılığına neden olmaktadır. DÖKME DEMİRLER Döküm endüstrisinin en yüksek tonaja sahip ürünü dökme demirlerdir. Dökme demirlerin iyi bir mühendislik malzemesi oluşu ve ucuz üretilişi bu malzemeye olan gereksinmenin başlıca nedenleridir.

9 DÖKME DEMİRLER TİPLERİ Genel olarak dökme demirler %4 e kadar karbon %3.5 e kadar silisyum içeren bir demir alaşımı olup dökülmüş halde sünek değildir. Başlıca dökme demir tipleri: * GRİ DÖKME DEMİR * BEYAZ DÖKME DEMİR * TEMPER DÖKME DEMİR * KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİR * ALAŞIMLI DÖKME DEMİR

10 DÖKME DEMİRLER

11 DÖKME DEMİRLER

12 DÖKME DEMİRLER

13 Ötektik ve ötektoid reaksiyonları gösteren Fe-C Diyagramı

14 DÖKME DEMİRLER MİKROYAPI * GRAFİT * SEMENTİT * FERRİT * PERLİT * STEADİT * OSTENİT

15 TVR Tuscan Speed 6, High-Performance Sportscar Ford Mustang Cobra, Östemperlenmiş dökme demir süspansiyon kolu TVR Sportscar ın östemperlenmiş dökme demir krank mili Kamyon romörk süspansiyon kolu, Östemperlenmiş dökme demir

16 DÖKME DEMİRDEN YAPILMIŞ ÇEŞİTLİ MALZEMELER Ironbridge, İngiltere

17

18 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER

19 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER Perlitik matriks içerisinde grafit lamelleri içerir. Alacalı beyaz bölgeler fosfid ötektiği göstermektedir. % 2 Nital ile dağlanmıştır

20 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER Gri dökme demir, % 3.2 Fe, %2.5 Si, 500X

21 SİSTEMİ

22 DEMİR-DEMİRKARBÜR SİSTEMİ

23 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER Her ne kadar gri dökme demir terimi belli bir dökme demir tipini belirliyorsa da, gri dökme demirin kimyasal bileşimi, mikroyapı ve özellikleri değişebilmektedir. Gri dökme demirler, Fe-C-Si alaşımı olup, ötektik sıcaklığında östenitin katı eriyik olarak içerebileceğinden fazla karbonu olan alaşımlardır. Genellikle % C ve %1-3 Si içerirler.

24 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER Kimyasal Bileşim Gri dökme demirde bulunan bütün elemanların mikroyapı üzerine etkileri vardır. Karbon ve silisyum, bu elemanlar arasında en fazla tesirli olanlarıdır.

25 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER KARBONUN ETKİSİ Gri dökme demirde karbon miktarı % arasındadır. Bileşik ve serbest halde başlıca iki faz oluşturur. Kimyasal analizlerde verilen, dökme demirdeki Toplam Karbon yüzdesidir. Karbonun her iki bulunuş şekli, ayrı ayrı tayin edildiğinden grafitleşme derecesi aşağıdaki bağıntı ile hesaplanabilir. %Toplam C= %Grafit Halindeki C + %BileĢik Halindeki C

26 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER SİLİSYUMUN ETKİSİ Gri dökme demirde silisyum, % 1-3,50 arasındadır ve en büyük etkisi grafitleşme üzerindedir. Artan silisyum yüzdesi ile, Fe-C denge diyagramındaki ötektik nokta, sola doğru kayar.

27 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER SİLİSYUMUN ETKİSİ ferrite mukavemet kazandırır.% 2,0 civarında Si içeren ferritik gri dökme demirin sertliği Brinell civarındadır. Silisyum grafitleşmeyi teşvik eder.

28 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER KÜKÜRT VE MANGANIN ETKİSİ Gri dökme demir yapısında % 0.25 oranına kadar bulunabilen kükürt, daha çok grafitleşmeyi sınırlayan (karbürü stabilize eden) bir elementtir. % 0.25 'in üzerinde kükürt, dökme demire istenmeyen sertlik kazandırır ve işlenebilme kabiliyetini azaltır. Kükürt 'ün etkisi, bileşimde bulunan manganez göz önünde tutularak incelenmelidir. Yalnız başına kükürt FeS teşkil eder. Mangan mevcut olduğunda, manganın % miktarına bağlı olarak MnS veya kompleks demir mangan sülfürleri oluşur.

29 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER

30 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER NİKELİN ETKİSİ Dökme demirde, nikel etkisi silisyumunkine benzer. Kendisi direkt olarak sertleştirici etkide bulunur.

31 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER FOSFORUN ETKİSİ Fosfor, düģük ergime dereceli ( C) bir demir-demir fosfür ötektiği olan STEADĠT Ģeklinde bulunur. Fosfor, katılaģmada en son katılaģan bölgelerde toplandığından mikroyapıda steadit bölgeleri hücresel bir görünüme sahiptir. Demirfosfür, demirkarbür gibi çok sert ve kırılgandır.

32 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER FOSFORUN ETKİSİ Gri dökme demirde iģlenebilirlik önemli olduğundan fosfor miktarı % 0.15 in altında tutulur. Belirli bir % değerine kadar fosforun akıģkanlığı artırması istenen bir özelliktir.

33 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER KARBON EKİVALANI (EŞİTLİĞİ) Dökme demirlerin Karbon EĢdeğerliği (CE), gri dökme demirlerle beyaz dökme demirleri ayırt etmeye yardımcı olur. Bu eģitlik aģağıdaki Ģekilde tanımlanır : Yüksek soğutma hızı ve düģük Karbon EĢdeğerliği, beyaz dökme demire Ģekil vermeyi destekler buna karģılık düģük soğutma hızı ve yüksek Karbon EĢdeğerliği de gri dökme demiri destekler.

34 KATILAŞMA SIRASINDAKİ GRAFİTLEŞME

35 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER A- TİPİ Gri dökme demir yapısında genel olarak gelişigüzel yönlenmiş ve uniform dağılmış A- tipi lameller tercih edilir.

36 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER B- TİPİ B-tipi garfitler ferrit matriks içerisinde oluşan rozet benzeri gruplar halinde gelişigüzel yönlenmiştir. Yüksek mukavemet için iyi değildir.

37 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER C- TİPİ C-tipi grafitler hiperötektik bileşimde oluşurlar. Termel şoka dayanıklıdırlar. Ancak: mukavemetleri düşük, işlendikten sonra kaba yüzey verirler.

38 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER D- TİPİ D- tipi grafitler daha yüksek Si içeriğinde ve hızlı soğutma şartlarında oluşur. İyi işlenebilme özelliği vermesine karşılık, düşük mukavemet ve düşük aşınma direncine neden olur. Hücresel şekilde oluşan D- tipi grafitlerin oluşumuna katılaşmadaki aşırı soğuma neden olmaktadır.

39 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER E- TİPİ E- tipi grafitlere C % si düşük hipoötektik bileşimlerde rastlanır. Grafitler tercihli yönlenme gösterir.

40 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER ERGĠTME YÖNTEMLERĠ KUPOL ENDÜKSĠYON FIRINI ELEKTRĠK ARK OCAKLARI

41 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER DÖKÜM YÖNTEMLERĠ KUM KALIBA DÖKÜM METAL KALIBA DÖKÜM HASSAS DÖKÜM

42 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER DÖKÜM KARAKTERSİTİKLERİ DÖKÜM SICAKLIĞI ve AKIġKANLIK KATILAġMADA BÜZÜLME ÇIKICI ve YOLLUK UYGULAMASI

43 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER TĠTREġĠM SÖNÜMLEME ÖZELLĠĞĠ

44 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLERİN ISIL İŞLEMİ

45 Mikroyapı 950 o C de östenitleştirilmiş, 350 o C de 64 dakika östemperleme işlemi uygulanmıştır. ÖSTEMPERLENMĠġ DÜKTĠL(SÜNEK) DEMĠRLER Östemperlenmiş dökme demir Östemperlenmiş dökme demir(1000x)

46 ÖSTEMPERLENMĠġ DÜKTĠL(SÜNEK) DEMĠRLER Östemperlenmiş dökme demir: %3.52 C, %2.51 Si, %0.49 Mn, %0.15 Mo, %0.31 Cu

47 GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİRLER ALAġIM ELEMENTLERĠNĠN ETKĠSĠ KROM : % : Perlitik yapı oluģur. Yüksek mukavemet, sertlik sağlar, oksidasyon direncini artırır. MOLİBDEN : SertleĢmeyi sağlar NİKEL : GrafitleĢtirici etkisi var.ferit içerisinde çözünür ve bu fazın sertleģmesini sağlar. Korozyon direncini arırır. BAKIR: GrafitleĢtirici etkisi var. AĢınma direncini arırır.

48 GRİ DÖKME DEMİR ENDÜSTRİYEL ÖRNEKLER

49 GRİ DÖKME DEMİR ENDÜSTRİYEL ÖRNEKLER

50 DÖKME DEMİRLER TEMPER DÖKME DEMİR

51 TEMPER DÖKME DEMİR

52 TEMPER DÖKME DEMİR

53 TEMPER DÖKME DEMİR Temper dökme demir, tamamen grafitsiz sert ve kırılgan beyaz dökme demirin, temperleme denilen ısıl işlem ile karbürlerinin parçalanması sonucu oluşan, yüksek mukavemetli, sünek, iyi işlenebilme özelliğine sahip ve mikroyapısı ferrit ve temper karbonundan meydana gelen dökme demir tipidir.

54 TEMPER DÖKME DEMİR Beyaz dökme demir Isıl İşlem Dekarbürize ortam Nötr ortam (Yavaş soğuma Hızı soğuma) Beyaz Siyah Perlitik siyah T.D.D T.D.D T.D.D

55 TEMPER DÖKME DEMİR Beyaz temper döküm, beyaz dökme demirin, okstileyici bir ortamda tavlanmasıyla elde edilir. Dekarbürizayon esasına dayanan bu yöntemde, karbonun tümü Fe 3 C halinde bulunan beyaz dökme demirden parçalar, demir oksitle kaplanarak uzun süre yüksek sıcaklıkta tutulur.

56 TEMPER DÖKME DEMİR Parça yüzeyinin devamlı dekarbürize olması, bünyedeki Fe 3 C nin giderek parçalanmasına ve karbonun difüzyon yoluyla, yüzeye doğru yayılmasına neden olur.

57 TEMPER DÖKME DEMİR Siyah temper döküm ise, beyaz dökme demirin nötr bir atmosfer ortamında tavlanmasıyla (temperlenmesiyle )elde edilir.

58 ERLİTİK TEMPER DÖKME DEMİR

59 TEMPER DÖKME DEMİR Temper Dökme Demir, Beyaz dökme demirin o C ye ısıtılması ve yavaş soğutulması ile elde edilmiştir

60 TEMPER DÖKME DEMİRİN ISIL İŞLEMİ

61 TEMPER DÖKME DEMİR ENDÜSTRİYEL ÖRNEKLER

62 TEMPER DÖKME DEMİR ENDÜSTRİYEL ÖRNEKLER

63 KÜRESEL DÖKME DEMİRLER

70 KÜRESEL DÖKME DEMİRLER GRAFİT KÜRESİNİN OLUŞUM TEORİSİ-1

71 KÜRESEL DÖKME DEMİRLER GRAFİT KÜRESİNİN OLUŞUM TEORİSİ-2

72 KÜRESEL DÖKME DEMİRLER SİLİSYUM ve MANGAN ETKİSİ

73 KÜRESEL DÖKME DEMİRLER MANGAN ETKİSİ

74 KÜRESEL DÖKME DEMİRLER KÜRELEŞTİRİCİ İLAVESİ Küresel dökmede, grafitler küre şeklindedir. Sıvı gri dökme demire Mg veya Ce metal ve alaşımlarının ilavesi ile gerçekleştirilir.

75 KÜRESEL DÖKME DEMİRLER MAGNEZYUM İLAVESİ Grafitin küre şeklini almasını sağlayan elementler sayıca çok fazla olmasına rağmen, pratik uygulanımda genellikle, az miktarda Ca, Ce ve diğer toprak alkali metallerle birlikte Magnezyum kullanılır.

76 KÜRESEL DÖKME DEMİRLER MAGNEZYUM İLAVESİ Grafitin küreselleştirilmesi için gerekli olan Magnezyum miktarı % 0,01 den az olacağı gibi, sadece Magnezyumun küreselleştirici element olarak kullanılması halinde miktarı % 0,02 den az olamaz. Ce, Ca gibi elementlerin birlikte kullanılması durumunda magnezyum miktarı % 0,01 civarında olmalıdır.

77 KÜRESEL DÖKME DEMİRLER AŞILAMA (INOKÜLASYON) Ergimiş metale aşılama yapılarak katılaşmanın üzerinde oluşacağı çekirdekler sağlanır. (Heterojen çekirdeklenme). Aşılamanın başlıca iki amacı vardır. 1- Çekirdek sayısını artırmak 2- Karbür oluşumunu engelleyerek mekanik özellikleri artırmak. En verimli aşılayıcılar Ferro-Silisyum alaşımlarıdır. En çok bilinenler %50 ve %80 silisyum içerenlerdir.

78 KÜRESEL DÖKME DEMİR ÖRNEKLERİ Küresel Grafitli Dökme Demir, %3.2 Fe, %2.5 Si, %0.05 Mg

79 KÜRESEL DÖKME DEMİR ÖRNEKLERİ Ferritik Matriks içindeki grafit yumruları

80 KÜRESEL DÖKME DEMİR ÖRNEKLERİ

81 ALAŞIMLI DÖKME DEMİRLER

82 DÖKÜM TEKNOLOJİSİ ve PRENSİPLERİ KOROZYONA DAYANIKLI ALAŞIMLI DÖKME DEMİRLER

83 KOROZYONA DAYANIKLI ALAŞIMLI DÖKME DEMİRLER 1- FERRİTİK MATRİKSLİ YÜKSEK SİLİSYUMLU D.D. 2- FERRİTİK MATRİKSLİ YÜKSEK KROMLU D.D. 3- OSTENİTİK MATRİKSLİ YÜKSEK NİKELLİ D.D.

84 YÜKSEK SİLİSYUMLU DÖKME DEMİRLER * %15 CİVARINDA SİLİSYUM İÇERİRLER * SÜLFÜRİK ASİTE KARŞI YÜKSEK DİRENÇ GÖSTERİRLER.

85 YÜKSEK KROMLU DÖKME DEMİRLER * %20-35 ORANINDA KROM İÇERİRLER * OKSİTLEYİCİ ASİTLERE KARŞI DİRECİ ARTIRIR. * KOROZYONA KARŞI DİRENCİ ARTIRIR.

86 DİRENCE DAYANIKLI YÜKSEK KROMLU DÖKME DEMİR Dirence dayanıklı yüksek kromlu dökme demir, %2.6 C, %17 Cr, %2 Mo, %2 Ni

87 DİRENCE DAYANIKLI YÜKSEK KROMLU DÖKME DEMİR Beyaz renkli faz M 7 C 3 olarak bilinen kromca zengin bir karbürdür. Matriks ostenit dendritlerinden ibaret olup, bazısı martenzite

88 YÜKSEK KROMLU DÖKME DEMİRLER ENDÜSTRİYEL ÖRNEKLER TARIM ALETLERİ

89 YÜKSEK KROMLU DÖKME DEMİRLER ENDÜSTRİYEL ÖRNEKLER TARIM ALETLERİ

90 YÜKSEK KROMLU DÖKME DEMİRLER ENDÜSTRİYEL ÖRNEKLER

91 YÜKSEK NİKELLİ DÖKME DEMİRLER * Ni-RESIST PAPENTLİ İSİMLE TANINIRLAR. * NİTRİK ASİT, HİDROKLORİK ASİT VE SÜLFÜRİK ASİTE KARŞI DAYANIMI 18-8 PASLANMAZ ÇELİKTEN DAHA İYİDİR.

92 Ni-RESIST ENDÜSTRİYEL ÖRNEKLER

94 ÖRNEKLER

98 ISIYA DAYANIKLI ALAŞIMLI DÖKME DEMİRLER 760 C YE KADAR BAŞARIYLA KULLANILIR. SİLİSYUM VE KROM YÜZEYDE İNCE BİR OKSİT TABAKASI OLUŞTURARAK TUFAL OLUŞUMUNA KARŞI DİRENÇ KAZANDIRIR