Fe-C Faz Diyagramı. Dökümhane Eğitim Projesi Dokumhane.net 2016

Transkript

1 S E C T E U R D Fe-C Faz Diyagramı 1147 Dökümhane Eğitim Projesi Dokumhane.net

2 Fe-C Faz Diyagramı Demir karbon faz diyagramı, çelik ve dökme demir gibi demir-karbon alaşımlarının kompozisyon tasarımında temel bir başvuru kaynağı niteliği taşıyor. Faz diyagramları, en basit ifade şekliyle, sıcaklığa ve kompozisyona bağlı olarak denge koşullarında hangi fazların kararlı olduğunu görmemizi sağlıyor. Bu diyagramlar denge koşullarını temsil ettikleri için, gerçek üretim koşullarını birebir temsil etmekte yetersiz kalabiliyorlar. Fakat yine de faz dönüşümlerinin hangi sıcaklıklarda gerçekleştiğini anlamamız ve kritik kompozisyon aralıklarını görebilmemiz için, faz diyagramları bize pratik ve anlaması oldukça kolay bir çerçeve çiziyor. Dökümhane Eğitim Projesi kapsamında çıkardığımız bu mini kitapçıkla, özgün Türkçe eğitim kaynağı hazırlama misyonumuzu sürdürmeye devam ediyoruz. Hem sanayi çalışanlarına, hem öğrencilere, hem de Türkçe kaynak bulmakta zorlandığını bildiğimiz öğretim üyelerine faydalı olması ümidiyle. Dr. Arda Çetin

3 Fe-C Denge Faz Diyagramı Demir-Sementit Sistemi Kompozisyon (%Fe 3 C) Çelik Dökme Demir Fe 1252 Sıcaklık ( o C) Fe 911 Östenit -Fe Fe + Ledebürit + Sementit (Fe 3 C) + Fe 3 C Ledebürit + Sementit (Fe 3 C) Perlit + Perlit + Fe 3 C Perlit + Fe 3 C + Dönüşmüş Ledebürit 500 0,021 0,76 2,14 4, Kompozisyon (%C) Demir-sementit sistemini temsil eden diyagram üzerinde gösterilen katı fazlar, karbonun ayrı bir faz halinde ayrışmadığı ve katı çözelti içinde kaldığı durumları temsil ediyor. Çelikleri ve beyaz dökme demiri, bu şekilde katılaşan demir-karbon alaşımlarına birer örnek olarak gösterebiiriz.

4 Fe-C Denge Faz Diyagramı Demir-Grafit Sistemi Çelik Dökme Demir Sıcaklık ( o C) Östenit -Fe + -Fe 2,08 4,27 -Fe + Grafit + Grafit Fe ,021 0, Perlit + Grafit Kompozisyon (%C) Demir-grafit sistemini temsil eden diyagramda ise, grafitin yer aldığını görüyoruz. Grafitin bu şekilde gösteriliyor olması, bu diyagramın, grafitin ayrı bir faz halinde ayrıştığı demirkarbon alaşımlarını temsil ettiğini gösteriyor. Gri dökme demir yanında küresel ve vermiküler grafitli dökme demirler, bu alaşımlara birer örnek olarak gösterilebiir.

5 Diyagram üzerinde görülen fazlar faz Bu diyagramda görülen sıvı faz, tıpkı içinde şeker çözünmüş sıcak bir çay gibi, çözünmüş karbon içeren sıvı demirden meydana geliyor. -Fe: Östenit Östenit, demirin yüksek sıcaklıkta kararlı yapısına verilen isim. Çok hızlı bir şekilde soğutulmadığı ya da alaşımda östenit yapıcı elementler bulunmadığı sürece, oda sıcaklığında demir ve çeliklerin yapısında bulunduğunu görmüyoruz. Paramanyetik özelliğe sahip olan östenit, yüzey merkezli kübik (YMK) yapı sergiliyor. Demir ergimeden önce ortaya çıkan son katı faz C üzerinde kararlı olan bu katı faz 1538 C üzerinde eriyor. Bu fazı, saf demir katılaştığında ilk ortaya çıkan katı faz olarak da değerlendirebiliriz. : Demirin oda sıcaklığındaki kararlı yapısına verilen isim. Çok az miktarda da olsa karbon çözebilme becerisine sahip olan bu katı faz, 911 C üzerinde östenit adı verilen bir diğer katı faza dönüşüyor. Manyetik özelliğe sahip olan ferrit fazı, hacim merkezli kübik yapı (HMK) sergiliyor. -Fe : YMK (FCC) yapı HMK (BCC) yapı

6 Diyagram üzerinde görülen fazlar Grafit Grafit, standart koşullar altında karbonun en kararlı formu olarak ortaya çıkıyor. Çelikler içerdikleri karbonu tamamen çözebildikleri için, grafit oluşumunu bu malzemelerde görmüyoruz. Fakat dökme demirlerde bulunan karbon, yapraksı (lamel), küresel ya da vermiküler grafit yapısına sahip olarak, ayrı bir faz halinde ayrışabiliyor. Ledebürit Ledebürit de perlit gibi bir karışım: Östenit ve sementitin ortaya çıkardığı ötektik karışıma ledebürit adı veriliyor. Bu karışımın genellikle dökme demirlerde ve yüksek karbonlu çeliklerde ortaya çıktığını görüyoruz. Ledebürit içinde yer alan östenit bir yüksek sıcaklık fazı olduğu için, sıcaklık düştüğünde bu fazın ledebürit-ii adı verilen bir karışıma dönüştüğünü görüyoruz. Bu dönüşmüş karışım içinde sementit doğal olarak kalıyor. Fakat buna ek olarak, östenitin dönüşmesi sonucunda ortaya çıkan ikincil bir sementit oluşumunu da gözlemliyoruz. Sonuç olarak oda sıcaklığındaki ledebürit yapısı birincil ve ikincil sementite ek olarak perlitten oluşuyor. Sementit (Fe 3 C) Demir ve karbon atomlarından meydana gelen bu intermetalik bileşik, oda sıcaklığında yarı-kararlı bir halde bulunuyor C gibi bir sıcaklığa ısıtıldığı zaman, çok yavaş bir şekilde de olsa, demir ve grafite ayrışarak çözünebiliyor. Perlit Perlit aslında bir faz değil: ve sementit fazlarının katmanlar halinde sıralanması sonucunda ortaya çıkan bir karışıma verdiğimiz isim. Bu karışımı hem çeliklerin, hem de dökme demirlerin yapısında görebiliyoruz. PERLİT Kaynak: Wikimedia Commons

7 Dökme demirde katılaşma sırası Ötektik altı alaşım Ötektik altı kompozisyona sahip küresel grafitli dökme demirin katılaşma sırası A 1600 Sıcaklık ( o C) Fe Östenit -Fe + -Fe 2,08 A B C 4,27 -Fe + Grafit + Grafit B C ,021 0,68 D D Perlit + Grafit Kompozisyon (%C)

8 Dökme demirde katılaşma sırası Ötektik üstü alaşım Ötektik üstü kompozisyona sahip küresel grafitli dökme demirin katılaşma sırası A 1600 Sıcaklık ( o C) Fe Östenit -Fe + -Fe 2,08 4,27 -Fe + Grafit A B C + Grafit B C ,021 0,68 D D Perlit + Grafit Kompozisyon (%C)

9 Fe-C Faz Diyagramı Dökümhane Eğitim Projesi Dokumhane.net POWERED BY S E C T E U R D Secteurd.com Kavaklıdere Mahallesi, Atatürk Bulvarı No: 185, Kat: 5, Çankaya - Ankara