VIII ALÇAK ALAIMLI ÇELKLER

Transkript

1 VIII ALÇAK ALAIMLI ÇELKLER Basınçlı kaplar, buhar kazanları, depolama tankları, demiryolu vagonları, kamyon asileri, gemiler, vinç okları vs.'nin zatî aırlıını azaltmak amacıyla genellikle yüksek mukavemetli çelik adı verilen bir alçak alaımlı çelikler grubu gelitirilmitir. Otomotiv Mühendisleri Cemiyeti (Society of Automotive Engineers - SAE) de kendi gereksinmeleri için benzer çelikler meydana getirip bunları standartlatırmıtır. Uçak sanayii, füzeler, kriojenik ilemler her gün daha düük sıcaklıklarda çalıacak çelikleri gerektirmektedir. Adi yumuak çelikler ve konstrüksiyon çelikleri bu alçak sıcaklıklarda sünekliini kaybedip gevrek hale geldiklerinden bu amaçlar için kullanılamazlar C gibi düük sıcaklıklarda memnuniyet verici özellikleri haiz çelikler gelitirilmitir. % 10'a kadar Ni içeren çelikler çou zaman bu uygulamalarda kullanılırlar. Baka yerde de yüksek sıcaklıklarla karılaılır. Buhar kızdırıcıları, kimyasal ayrıtırma kapları, petrol tasfiye kuleleri vs. bunlara örnek tekil eder. Sırf karbonlu çelikler, ilemin sıcaklıı arttıkça mukavemetleri azaldıından, bu uygulamalara elverisizdirler. 600 C'a kadar iyi mukavemet arz eden çok çeitte alçak alaımlı çelik meydana getirilmitir. Öneminden ötürü alçak alaımlı buhar kazanı saçları üzerinde biraz duracaız. Ancak konuya özel olarak girimeden önce bazı genel bilgiler vereceiz. a) Malzemelerin yüksek sıcaklıklarda durumları Ekonomik yönden kazanlarda hergün daha yüksek buhar sıcaklıı ve basıncına gidilmektedir. Hasıl olan her zorlanmaya göre alaımsız, alçak alaımlı veya yüksek alaımlı (austenitik) çelikler kullanma alanı bulurlar. Kazan imâl malzemesinden çok yönlü yüksek nitelikler beklenir. Teknik bakımdan mümkün olduu kadar ince cidarda sıcakta iyi mukavemet ve kavlanmaya (tufal dökmeye) karı koyma kabiliyeti aranır. nce cidarın baka bir faydası da iyi bir ısı iletkenlii, dolayısıyla daha yüksek verimi haiz olmasıdır. Bunun yanısıra daha hafif olması itibariyle fiyata olumlu yolda tesir eder, içilik basitleir. mal bakımından da kazan malzemesinde sertleme kabiliyetinin bulunmaması, yukarlarda sınırlanmı mukavemet, mümkün olduu kadar yüksek tokluk, büyük ekil alabilme ve iyi bir kaynak kabiliyeti aranır. YALANMA Malzemenin irdelenmesinde, iletme esnasında nitelik deimesi de göz önünde bulundurulacaktır. Bundan çeliin yalanması anlaılır. Bu da, metalin, dı etkiler olmadan, uzun süre yatmaktan dolayı oda sıcaklıında vaki olan tedricî özellik deimesidir. Önemli souk ekil deitirmelerde, ezcümle haddeleme, döme, presleme, eme vs. ilemlerden sonra özellikle ince ve düük karbonlu çeliklerde uzun süre yatma sonunda bir mukavemet ve sertlik artıı, buna karılık da uzama ve çentik darbe mukavemetinin çokça düüü hasıl olur. Buna tabiî yalanma, sonuncusuna da yalanma gevreklemesi adı verilir. Yalanma gevreklemesinin menevi KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

2 kırılganlıı, ile karıtırılmaması gerekir. Mavi renk alanında ( C) ısıtılmı bir çelie ekil deitirme (eme, kıvırma, döme vs.) uygulanacak olursa gevreklik tehlikeli ekilde artar. Soukta ekillendirilmi bir malzeme C'a ısıtılacak olursa yalanma süreci o kadar hızlı geliir ki sözünü ettiimiz özellik deimesi birkaç dakika içinde vaki olabilir. Buna yapay yalanma denirse de doal yalanma ile aynı mahiyettedir. Adı geçen yapay yalanma, daima 500 'nin altında uygulandıı kabul edilen souk ekil deitirmelerden sonra, iletme esnasında kazanın sıcaklıında meydana gelir. Bu itibarla kazan imalinde yalanmaya emniyetli çelikler'in kullanılmasının özel bir anlamı vardır. Yalanmanın meydana getirdii elverisiz durum ya nihaî eklini almı döme çelik parçanın ıslâhı ile, veya çelik banyosunu belli bîr metalürjik ileme tabi tutarak (meselâ alüminyumla desoksidasyon) önlenir. Böyle bir yalanmaya dayanıklı çelik bileim (bakımından adi kazan çeliinden pek farklı olmayıp aaıda göreceimiz gibi çeitli mukavemet kademelerinde imal edilir. Bunlar alüminyumla «kaime» (desokside) çelikler olup alkali kavlamasına az hassastırlar (mutad kazan çelikleri souk ekil deitirmeye tabi tutulup elâstik gerilme ile birlikte, her kazan 'besleme suyunda bulunan alkalilerle temasa geldiklerinde kristaller arası mikro-çatlaklar hasıl ederler ki buna alkali gevreklii veya kavlaması-laugensprödigkeit denir). Ancak bundan bu çeliklerin korozyona dayanıklı oldukları manası çıkmaz. Korozyona dayanıklık bunlarda adi kazan saçlarındaki kadardır. Büyük önemi dolayısıyla «yalanma» olgusunun metalürjik açıdan izahını kısaca yapalım. Bunun için bazı temel kavramları hatırlatacaız. «Bir metalin mukavemeti» terimi her zaman belirgin deildir. «Mukavemet» sözcüü kimine plastik ekil deitirmeye (deformasyona) mukavemeti ve dolayısıyla sürekli deformasyonu balatacak olan gerilimi ifade eder. Bakaları için de mukavemet, kırılmaya götüren gerilmedir. Bu itibarla gerilme - deformasyon erisi üzerinde (ek. 44) belli noktaların anlamı açıkça ortaya konulmalıdır. Bu gerilme - deformasyon erisinin dorusal bölümünden ilk görülebilen sapma, orantısal sınır'da vaki olur. Bu, gerilme ve deformasyonun orantısallıından herhangi bir sapma olmadan malzemeye uygulanabilecek azami gerilme olarak tanımlanır. Genellikle hem gerilme, hem de deformasyonun ölçülmesinde hassasiyet arttıkça bahis konusu orantısal sınır daha az olur. Orantısal sınırla yakından ilikili bir terim de elastik sınır olup (bu da, sürekli deformasyon hasıl etmeden bir malzemeye uygulanabilecek azami gerilme olarak tanımlanır. Bu da ölçümlerin hassasiyetine balı olup bu hassasiyet arttıkça, azalmaya meyleder. Orantısal sınırla elastik sınırın doru saptanmasının güçlüü karısında mühendis, gerilme - deformasyon erisi üzerinde akma sinin (Yield point, Streckgrenze) adı verilen, keyfi olarak tanımlanmı nokta kullanmaktadır. Akma sınırı, malzemenin belirtilmi sınırlandırıcı sürekli deformasyon arzettii gerilme olarak tanımlanır. Çou zaman bu sınırlandırıcı sürekli deformasyon yüzde 0,2 dir. Bazı malzemeler gerilme - deformasyon diyagramı üzerinde, bir alçak karbonlu çelik için çizilmi olan diyagramda (ek. 45) görüldüü gibi orantısal sınırın hemen üstünde bir süreksizlik arzeder. Bu malzeme, akma noktası adı verilen bir noktayı KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

3 arzetmitir. Üst akma noktası, bir ani deformasyonla birlikte buna karı koyan gerilmede bir dümenin vaki olduu gerilmedir. Gerilmenin azalmı deerine de alt akma noktası adı verilir. Malzeme hiçbir zaman üst akma noktası'na tekabül eden deformasyonla alt akma noktasına tekabül eden deformasyon arasında mutavassıt deformasyon hali arzetmez. Akma, dislokasyonların yıılmasının bir sonucu olarak ortaya çıkan bir kayma sürecidir. Dislokasyon, yani yerinden çıkma, içyapı kafesinde bir kusurdan ibaret olup bunun en basit ekli kenar dislokasyonu'dur. Bu da dislokasyon çizgisinin üstünde ya da altında bir fazla veya bir eksik atom düzlemi ile karakterize olur. Bu dislokasyonlar tane sınırlarını atıklarında, akma olgusunu meydana getiren istenmeyen kayma vaki olur. Bu davranıa sadece merkezli kübik ve sıkıık düzenli hexagonal (altı köeli) içyapılarda rastlanır. Akma noktası olgusu içyapıda çok az miktarda eriyen atom varlıı ile birlikte gidip demirde eriyen atom, karbon veya azot veya her ikisinin birden atomudur. Bu tür eriyen atomlar, bir kenar dislokasyonunda fazla yarı düzlemin altında ve dislokasyona paralel bir çizgi üzerinde bir yer igal eder. Bu atomların çizgisi bir atmosfer olarak anılır. Atmosfer, dislokasyonun hareketini önlemeye meyleder. Dislokasyonu hareket ettirme eilimindeki kuvvet yeterince büyük olursa, akma balayabilir. Kaymadan sonra malzeme, derhal yapılacak bir yeni deneyde belirli bir kayma noktası arzetmeyecektir. Bununla birlikte oda sıcaklıında veya bunun üstünde (bir sıcaklıkta yalandırma, eriyen atomlara difüzyon yoluyla kendi uygun mevkilerine geri gelme olanaını salar. Düzelme süresi sıcaklıın bir fonksiyonudur. Akma noktasının yeniden belirmesine deformasyon yalanması adı verilir. Mühendislik gerilmesi, yani, kuvvetin uygulandıı ilk kesit alanına bölünmü kuvvet olarak bir malzemenin tabi tutulabilecei azami gerilme, malzemenin en üst mukavemet'i olarak anılır. Kopma - kırılmanın vaki olduu gerilmeye de kopma gerilmesi denir. Mühendis için sertlik, nüfuziyete mukavemeti ifade eder. Baka anlamda sertlik, sürekli deformasyona mukavemetin bir ölçüsü olup kafes dokusu içinde balantı ile ilikilidir. Alaımların en ilginç ve önemli karakteristiklerinden biri bunların, niteliklerini deitiren KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

4 iç deimeye urama kabiliyetleridir. Bu tipteki deimelerden biri rekristallizasyon olgusu, öbürü de çelikte, dikkate deer sertleme sürecidir. Bu tür süreçler katı hal reaksiyonları adı altında toplanmı olup bunların içinde bir önemli örnek olarak yalanma sertlemesi vardır. A Rekristallizasyon Soukta ekil verilmi (haddelenmi, doulmu...) bir metal, içte dengelenmi elastik deformasyonların sonucu olarak büyük ölçüde mekanik gerilme halindedir. Bu elastik deformasyonlar, genellikle souk ekil verme sırasında meydana gelen ve homojen olmayan ekil deimelerinden ileri gelirler. Metal, yeterince yüksek bir sıcaklıa ısıtılacak olursa bu deformasyonlar yok olacaktır; aynı zamanda metalin kopma mukavemeti ile sertlii yaklaık ilk deerlerine düecek olup metal, yeniden soukta ekil alabilecek hale geri gelecektir. Bu ısıl ilem ekli görmü olduumuz tavlama olarak bilinir ve buna, metalin yumuak ama tok halde kullanılması ya da daha baka souk ekil vermeye tabi tutulması durumunda bavurulur. Tavlama üç kademede yer alır : I. Kademe : Gerilim giderilmesi. Daha önce kısaca sözünü ettiimiz bu eylem atomların, kristal kafesi içinde dengeye yakın pozisyonlara kayabilecekleri göreceli olarak alçak sıcaklıklarda vaki olur. Böyle küçük hareketler, soukta ekil verilmi kristallerin bozulmu ekillerinde gözle görülür bir deime hasıl etmeden iç mekanik gerilmeleri azaltabilir. Bunun ötesinde sertlik ve kopma mukavemeti, souk ekil vermenin hasıl ettii yüksek deerde kalacaklardır. II. Kademe : Rekristallizasyon. Tavlama sıcaklıı artırılacak olursa, ekil deitirmi metalde meydana gelmi çekirdeklerden yeni kristallerin büyümeye baladıı bir noktaya varılır. Bu çekirdekler kristal sınırları ve dislokasyon düümlenmeleri gibi yüksek enerjili noktalarda oluur. Böyle olumu kristaller Önce küçük olur, sonra, souk ilemenin bata hasıl ettii tüm çarpılmı (distorsiyona uramı) dokuyu igal edene kadar tedricen büyürler. Yeni kristaller ekil itibariyle eit eksenlidirler, yani yerlerini aldıkları souk ilenmi ve distorsiyona uramı kristaller gibi herhangi bir yönde uzama göstermezler. Rekristallizasyonun yer aldıı asgari sıcaklık, rekristallizasyon sıcaklıı olarak anılır. Bu sıcaklık saf metaller için en düük düzeydedir ve genellikle baka elementlerin varlııyla yükselir. Rekristallizasyon sıcaklıı geni ölçüde metalin uramı olduu souk ekil deitirme derecesine balı olup aır souk ekil deitirme genellikle daha düük rekristallizasyon sıcaklıı ile sonuçlanır. Bu nedenle herhangi bir metal için kesin olarak bir rekristallizasyon sıcaklıı belirtmek mümkün deildir. Bununla birlikte, metallerin çou için rekristallizasyon sıcaklıı, bu metallerin salt sıcaklık skalasında ölçülmü ergime noktası sıcaklıının üçte biri ile yarısı arasındadır. Böylece de bütün metalik atomların hareketlilikleri ergime noktalarının aynı kesrinde yaklaık olarak eittirler. III. Kademe : Tane büyümesi: Bu konu daha önce irdelenmitir. Burada sadece rekristallizasyonla ilgili bazı ayrıntılar verilecektir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

5 Tavlama sıcaklıının rekristallizasyon sıcaklıının üstünde olması halinde, yeni olumu kristaller birbirlerini «yiyerek» büyümeye devam edeceklerdir (ek. 46). Bu büyümenin derecesi geni ölçüde aaıdaki etkenlere balıdır : a) Tavlama sıcaklıı; sıcaklık arttıkça, tane boyutu artar. b) Tavlama süresi; önceleri taneler hızla büyür, sonra büyüme yavalar. c) Daha önce uygulanan souk ekil vermenin derecesi. Genel olarak büyük ekil vermeler kristaller içinde çok sayıda yüksek enerjili bölgenin olumasına götürecektir. Bu da rekristallizasyonda birçok çekirdein meydana gelmesini salayacak ve sonuç itibariyle de tane boyutu küçük olacaktır. Aksine, hafif ekil verme az sayıda çekirdein olumasına götürecek ve hasıl olan tane boyutu büyük olacaktır (ek. 47). KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

6 d) Metal ya da alaımda, erimez ilâvelerin etkisi; buna bir örnek ampullerin tungsten filamanlarında thoria (torium oksidi) nin kullanılmasıdır. Burada thoria filmleri, aırı gevreklii önler, aksi halde uzun süre yüksek sıcaklıkta tutulan ampul filamanlarında tane büyümesi aırı gevreklie neden olur. Benzer ekilde, vanadium karbürü zerrelerinin varlıı hava ve sair çeliklerin ısıl ilemi sırasında austenitin tane büyümesine engel olur. e) Bazı alaım elementleri ve bunlar arasında en geni ölçüde kullanılan nikelin eklenmesi. Bu element çelikleri ve bazı demirdıı alaımlarda tavlama ve öbür ısıl ilemler sırasında tane büyümesini sınırlar. B Yalanma sertlemesi. En basit hal olarak bir saf metali ele alalım. Metaller, anımsanacaı gibi, kristal doku içinde dislokasyonların hareketi nedeniyle zayıftırlar ve mukavemet artıı, bu harekete engel olunduunda salanır. Bir tavlanmı metalde dislokasyonların hareketlilii, sürekli kayma için mevcut hacim azaltılarak, örnein tane boyutu küçültülerek ciddi ölçüde önlenir. Bununla birlikte saf metallerde en büyük mukavemet artıı souk ilenme (ekil deitirme) ile elde edilir. Böylece çapraık bir dislokasyonlar modeli hasıl olur ve bu, daha sonraki hareketi son derece güçletirir. Saf metallere uygulanan sertletirme yöntemleri, alaımlar için de kullanılabilir ve bu durumda daha baka birçok mukavemet artırma yöntemi mevcut olabilir. Bu yöntemler uygun ekilde iki sınıfa ayrılabilir : nispeten az sayıda alaım sisteminde rastlanan katı hal reaksiyonlarına dayananlarla bütün alaımlarda görülen alaım sertlemesi (katı eriyik oluması ya da bir ikinci fazın varlıı) na dayananlar. Biz burada en genel olan bu ikinci sınıfı ele alacaız. Katı eriyike giden bir alaım elementi, eritici metali her zaman sertletirir. Alaım elementi oranının düük olduu eriyiklerde sertleme miktarı kabaca alaım elementinin younluuyla orantılı olup birden fazla elementin mevcut olması halinde toplam sertlik, yaklaık olarak her bir elementin karakteristik etkilerinin toplamı kadar olur. Belli bir alaım elementinin hasıl ettii sertlik, kendisiyle eritici metal arasındaki boyut ve elektronik yapı farklarına balı gibi görünmektedir. Dislokasyonlar görünürde, eriten metal içinde geliigüzel daılmı eriyen atomlar tarafından ciddi ekilde engellenmezler. Bununla birlikte eriyen atomların tercihen dislokasyonlar etrafında toplanmaları halinde bir dislokasyonu yerinden oynatmak için gerekli güç büyük miktarda artabilir. Bu davranıın nedeni ek. 48'de, matris - yatak atomundan büyük olan erimi atom için gösterilmitir. Matris, kenar dislokasyonunun altındaki bölgede gerilim halinde bulunduundan erimi atomlar geliigüzel kafes içinde geliigüzel pozisyonlardan bu bölge içinde pozisyonlara yol aldıklarında sistemin enerjisi düer. Bu takdirde dislokasyon, erimi «atmosfer»i tarafından kilitlendi, denir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

7 Katı hal reaksiyonları. Alaım sertlemesi ve souk ilenme geni ölçüde uygulanmakta olup bazı alaım sistemlerinde, katı halde vaki olan özel sertletirme reaksiyonlarıyla bunlann etkisini artırmak ya da bu reaksiyonları doruca adı geçen ilemler yerine ikame etmek mümkündür. Bu katı hal reaksiyonları, aaıdaki nedenlerden ötürü özellikle anlamlıdırlar; sadece alaım sertlemesiyle mümkün olan düzeyin çok üstünde bir sertlik artıı salarlar; parçaya plastik ekil deitirmenin uygulanmasını gerektirmezler ve sertlemenin, imalâtın uygun bir noktasında yapılmasına imkân verirler. Bununla birlikte bu sertletirme tipinde birçok kısıtlamalar da vardır. 1. Her alaım sistemi belli bir katı hal reaksiyonuna uramaz. Örnein ötektoid ayrımalar mutat olarak faz diyagramlarında görülmez. 2. Denge koulları altında vaki olan bir katı hal reaksiyonu ciddi sertlemeye götürmez; sertlik hasıl edebilmek için denge dıı bir doku (örnein çeliklerde martensit) oluturmak gerekir. 3. Belli bir katı hal reaksiyonu tarafından meydana getirilmi sertliin derecesi, sistemden sisteme deiir ve bazı hallerde ihmal edilecek kadar küçük olabilir. Bu itibarla belli bir reaksiyonun meydana gelmesi sertleme için gerekli, ama yeterli olmayan bir kouldur. Aaıdakiler, faydalı sertlik artıı hasıl edebilen katı hal reaksiyonlarıdır : a) Ötektoid ayrıma b) Katı eriyikten çökelme c) Geliigüzel (düzensiz) bir katı eriyikin düzenli hale gelmesi Yalanma sertlemesi süreci d) Difüzyon reaksiyonu (örnein, iç oksidasyon). Çökelme sertlemesi. Katı eriyikten çökelme için gerekli koul basitçe bir düen solvus çizgisinin varlıından ibaret olup bu nedenle çökelme az çok bütün alaım sistemlerinde belli bir KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

8 derecede, ve yüzlerce halde de önemli ölçüde vaki olur. Kukusuz az çok her metal, uygun olarak seçilmi alaım elementi eklenmesiyle, çökelme sertlemesine götürülebilir ve üçlü ve daha fazla bileikli alaımlarla daha da ileri sertlik elde etmek mümkün olur. Iıl ilem Bir çökelme sertlemeli alaım meydana getirmenin tüm süreci, üç bölüme ayrılabilir: (1) bileimin seçimi; (2) eriyik ısıl ilemi ve (3) çökelme ısıl ilemi. ek. 49, beta fazının fazla doymu alfa katı eriyikinden çökelmesinin sonucu olarak sertleme arzeden bir sistemi gösterir. Bu halde, % 6 B metali ile, yani B metalinin A metali içinde eriyebilme sınırında azami sertletirme etkisi hasıl edilmise de, üzerinde alfa + beta faz alanının alçak sıcaklıklarda uzandıı bütün alaımlar alanında da bir miktar sertleme meydana gelebilir. Pratikte, azami sertlik verebilen bileimden baka bileimler kullanılmaktadır. Hem dökme, hem de döme alaımlar için benzer ısıl ilem kullanılırsa da daha yava reaksiyona giren dökme malzemeler için daha uzun süre ve daha yüksek sıcaklıklar uygulanmalıdır. Birinci eriyik ilemi aamasının amacı, alfa katı eriyiki içinde ikinci fazdan azami miktarı eritmek ve sonra da bu eriyiki oda sıcaklıına kadar tutmaktır. Bunun için de (1) alaım yüksek sıcaklıa, ancak aırı tane büyümesine ya da bileiklerden birini ergimeye götürecek sıcaklıın altında bir sıcaklıa ısıtılır; (2) eriyikin meydana gelmesine olanak salamak üzere yarım saatten yaklaık bir güne kadar bir süre bu sıcaklıkta tutulur ve (3) oda sıcaklıında fazla doymu katı eriyiki elde etmek için suya daldırılır. Eriyik ileminden sonra sertlik nispeten düük (ek. 50) olmakla birlikte yava soutulmu, tavlanmı malzemeninkinden yüksektir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

9 Bu alaımların tam sertlii çökelme ilemi sırasında geliir; bunda fazla doymu eriyik, olasılıkla ikinci fazın olumasına götüren deimelere urar. Bazı hallerde çökelme oda sıcaklıında makul bir süre içinde vaki olabilir ki bu takdirde alaım doal olarak yalanmıtır denir. Genellikle alaımı yapay olarak ek. 49'da gösterilen bir sıcaklık alanı içinde tutarak yalandırmak gerekir. Çökelme ısıl ilemi için kullanılan tam sıcaklık iki etken tarafından saptanır : (1) belli bir reaksiyon derecesi için süre ile (2) balıca ilgilenilen nitelik. Zaman etkeni sınaî ısıl ilem için makul uzunlukta olacaktır (sıcaklık ne kadar yüksek olursa süre o kadar kısalır). kinci etkene gelince, çökelme sırasında çeitli niteliklerin deiik ölçülerde deitikleri bilinmelidir. Örnein mukavemet özellikleri daha düük çökelme sıcaklıklarında daha yüksek azami deerlere varma eilimindedir. ki farklı sıcaklıkta yalanmanın seyri ek. 50'de gösterilmitir. Sertlik gibi nitelikler çökelme sırasında belli bir sıcaklıkta bir azami deere varır ve sonra, fazla yalanma'nın sonucu olarak, tedricen azalır. Bu olası yumuama, alaımın sıcaklıkta artan süreyle tutulmasıyla denge kouluna yaklamasının bir doal sonucudur. Gerçekten çok fazla yalanmı bir alaım bir tavlanmı, yani eriyik ilemi sıcaklıından itibaren yava soumayla denge dokusunun hasıl olduu alaımla esas itibariyle aynıdır. Kuram Çökelme sertlemesinin uygun bir kuramı, plastik ekil deitirmenin sertliin seyri üzerindeki etkisi, çökelebilen bütün sistemlerin hepsinin sertleememeleri ve fazla yalanmanın tabiatı gibi olguları izah edebilmelidir. Bugün için, daha önce kısaca sözünü ettiimiz coherent - tutarlı kafes kuramı, çökelme sertlemesi sürecinin en faydalı görüünü ifade etmektedir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

10 SÜRÜNME: Konstrüktör malzeme seçerken bunun sıcakta mukavemetini ve korozyona dayanıklıını dikkate alıp hesaba bir emniyet katsayısı katar. Burada yine ekonomik hesaplar ibu katsayı ile daha üstün nitelikli pahalı malzeme kullanma keyfiyeti arasında denge kurar. 400 C'a kadar sıcaklıklarda sıcakta akma sınırı ile buna tekabül eden emniyet katsayısı yeterli bir hesap esası tekil eder. Buna karılık daha yüksek sıcaklıklarda mukavemet deerlerinin zaman faktörüne balılıı göz önünde tutulacaktır. öyleki malzemelerin çou yüksek sıcaklıkta yüklemeler altında, oda sıcaklıı veya hafif ısıtma durumlarına göre baka türlü davranır. Belirli bir yükün belirli bir sıcaklık derecesinde aılması halinde malzeme tedricen vaki olan bir uzamaya, baka deyimle bir akmaya-sünmeye (sürünme) tabî olur. Bu uzama, tekabül eden yük ve sıcaklıkta artık durmaz ve kırılmaya kadar devam eder. Bahis konusu sıcaklıkta plastik uzamanın balaması ve belli tempo ile devam edip belli bir zaman sonra, müsaade edilemiyecek bir ekil deimesi hasıl etmeden, durmasına tekabül eden yük deerine malzemenin sürünme (ng. creep, Frans. fluage, Alm. Kriech) mukavemeti adı verilir. Adı geçen sürünme, yükün kaldırılması ve soutma suretiyle kopma vaki olmadan durdurulup çentik darbe deneyi yapıldıında çentik darbe mukavemetinin ciddi ekilde azaldıı, malzemenin gevrekletii görülür. Bu hal, sonradan uygulanacak bir ısıl ilemle düzeltilemez veya ancak kısmen düzeltilebilir. Metalografik olarak olay bir kristallerarası geveme eklinde yorumlanır. Bir çeliin sıcakta yüklenmesinde tutumunun bilinmesi, yani sürünme mukavemetinin saptanması için sürünme denetmesi icra edilir. Genellikle DVM-sürünme mukavemeti veya DVM - sürünme sınırı (DIN 50117) deneyi uygulanır. Burada yükleme deerleri, uzama hızı 25. ve 35.ci saatler arasında 10xl0-4 % / sa. deerini ve 45 saat sonra kalıcı uzama da % 0,2 deerini geçirtmeyecek büyüklükte olacaktır. Mamafih daha birkaç bin saat sonra kırılma sınır noktasının aılmasına vardıran yüklemeler ancak, her malzeme için deiik büyüklükte bir emniyet katsayısı ile, kullanılacaktır. Bu keyfiyet teknik ve ekonomik bakımdan belli bir emniyetsizlii beraberinde sürükler ve bu çaba, sıcak yüklemede malzemenin tutumu, yani gerçek zaman mukavemeti ve zaman uzama sınırı üzerinde, sabit yük ve sıcaklıkta gerçek uzun süre deneyi ile (DIN E ve 50119) mümkün olduu kadar doru, dolayısıyla güvenilir deerlerin saptanmasına götürür. Makina ve teçhizatın büyük çounluunun yüksek sıcaklık altında zorlanmalara maruz bulunmaları itibariyle bu sürünme konusunun bazı ayrıntılarını özetleyeceiz. «Sürünme» deyimi, bir metalin duraan (sabit) bir yük ve sıcaklık altında gösterdii çapraık (kompleks) kalıcı ekil deitirmeyi anlatır; bu deyim, anlamı çok daha sınırlı olan «viskozite - lüzuciyet» ya da «plastik ekil deitirme» deyimlerinin yerini tutamaz. Duraan yük altında ve duraan sıcaklıkta tam olarak luzücetli bir cisim duraan hızla akar. Bunda elastik ekil deitirme görülmez. Ancak, pratikte tam olarak lüzucetli cisim yoktur. «Yourulma» terimi, 'burada en genel anlamıyla ele alınmaktadır : «bir cismin, ekil deitirme nedeniyle özellikleri deitiinde, o cisim yourulmutur» (Chevenard tanımlaması). KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

11 Aslında sıcaklıın fonksiyonu olarak birkaç tür yourulma vardır. Sıcaklık ve zamanın fonksiyonu olarak alaımların ekil deitirmeleri (elastik, tam elastik olmayan, katı süntünmeli kalıcı, lüzucetli, yourulma ile lüzucetli), ekil deitirme tiplerinin genellikle birbirlerine eklenmi, üstüste gelmi halini ifade eder. Sürünmenin etüdünde amaç, zaman-süre ile üç fiziksel deiken, yani sıcaklık, zorlama ve uzama arasındaki ilikiyi meydana çıkarmaktan ibarettir. L = f (P θ t) ki deney kategorisi olasıdır : 1. kategori: Deikenlerden biri sabit tutulur, bir dieri zamanın belirli bir kanununa göre deiir ve üçüncü de ikincinin fonksiyonu olarak kaydedilir. Örnein: θ sıcaklıı sabit tutulur, yük zamanla deiir (çekme hızı) ve yükün fonksiyonu olarak uzamalar kaydedilir. Bu, sıcakta adi çekme deneyidir. Aynı ekilde yükün bu kez sabit olduu ve uzamanın θ sıcaklıının fonksiyonu olarak kaydedildii artan sıcaklıkta lüzucet deneyi de bu kategoriye girer. Bu deneylerde sonuçların yorumu hayli nazik bir sorundur. 2. kategori: Fiziksel deikenlerden ikisi sabit tutulur ve üçüncüsü, zamanın fonksiyonu olarak kaydedilir. Böylece üç deney yöntemi elde edilmi olur. Önemle belirtilmesinin gerektii bir husus, sürünmeden ileri gelen ekil deitirmelerin, rekristallizasyon sıcaklıının üstünde ya da altında meydana geldiklerine göre deiik tabiatlı olduklarıdır. Çeliklerin iç yapılarına göre rekristallizasyon sıcaklıının deitiini biliyoruz. Rekristallizasyon sıcaklıının altında bile içyapı, kalıcı ekilde ekil deimesine uratılabilir. Sürünme kopması çatlak balaması ve gelimesinin mekanizmasına balı bir olaydır. Bu mekanizma ise, özellikle ilki, yani çatlak balaması, sürünme ekil deitirmesine sıkı sıkıya balıdır. Son senelerde de bu yönde sürünme ekil deitirmesinin ayrıntılı tarifleri yapılmı ve bunun bir kaç ekli tespit edilmitir. Bikristal ve polikristallerde sürünme ekil deitirmesinin tarzlarının etüdü önemli bir izlenime götürmütür: taneler içindeki ekil bozulmasını tane sınırı kayması izlemektedir. Bu kaymanın, taneler arası çatlak balamasını kontrol ettii düüncesi kuvvetli delillere dayanmaktadır. Çatlaın gelimesi de keskin çatlak uçlarında yüksek gerilme younlamaları, tane sınırı kayması ve boluklarda serbest younlama tarafından hasıl edilebilir. Kopma genellikle taneler arası çatlaklarla bolukların yanyana sıralanmaları halinde meydana gelir. Kopmadan evvel hasıl olan ekil deitirmenin miktarı, sünekliin bir ölçüsü olmaktadır. Böylece sürünmede süneklik, sürünme ekil deitirmesi ile çatlak balaması ve gelimesi olaylarının kontrolunda bulunmaktadır. Biz önce taneler arası sürünme ekil deitirmesini, tane sınırı kayması ve yürümeleri ve taneler arası kırılma balaması ve yayılmasını ele alacaız. Sürünme süneklii ve bunun gerilme, sıcaklık, bileim, mikrostrüktür ve çevre ile balantısını sürünme ekil deitirmesi ve kopma balaması ve gelimesi açısından irdeleyeceiz. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

12 Sürünme ekil deitirmesi ve süneklik Tam anlamıyla sürünme, duraan (sabit) gerilme, sıcaklık ve çevrede ve katı hal reaksiyonlarının bulunmaması koulunda bir katı cisimde meydana gelen zamana balı ekil deitirme olup gerçek malzemelerin sürünmesinde elastik, lüzucetli ve plastik akma olmak üzere üç çeit ekil deitirmenin vaki olduunu biliyoruz. Sürünme ve sürünme kopmasının anlaılması bakımından bunlardan her üçü de önemlidir. Sürünme koullarına tabi metallerin kullanılmasında, makina aksamının erken kırılmasını önlemek üzere müsaade edilebilen sürünme ekil deitirmesini sınırlayan proje kriterlerinin tespiti gerekir. Ölçülebilen ekil deitirme arzetmeyen kırılmalardan kaçınılacak olup bu hal gevrek ekilde bulunan metallerde görülür. Gerçekten geni ölçüde ekil deimesine olanak salayan bir metal mevziî gerilmeleri tevzi edebilip sünek olarak nitelendirilir. Bu itibarla süneklik, sürünme kırılmasından önce gelen sürünme ekil bozulması (strain) nın dahil olduu bir ifade ile belirlenebilir. Aslında bu, gerilme, sıcaklık ve sair 'bir çok faktöre balı bulunduundan gerçek bir malzeme nitelii deildir. Çou kez yeterli olmamakla birlikte süneklik, sürünme ekil bozulması ile ifade edilebilir. Basit çekme altında sürünme s,ü-neklii, kopma büzülmesine kadar çekme ekil bozulması ya da kırılma ekil bozulması ile ölçülebilir. Buna nominal ekil bozulması adı verilir. Sürünme erisi Sürünme esnasında zamana balı uzama ekil deitirmelerini en basit haliyle ele alacaız. ek. 51, sürünme kopması erisini ematik olarak gösterir. Burada ε 0 anî ekil bozulmasıdır. Bu eride iyice belirgin üç kademe saptanır. Birinci kademe parabolik ekil arzeden bir geçici ya da primer sürünmeye tekabül eder. Bu sürünme ekil deitirme balangıcını karakterize eder. Sürünme hızı, ε 2 ye varılana kadar azalır. ε p primer sürünme ε 2 - ε 0 ile verilir. Bu primer sürünmeyi az çok duraan ve yarı lüzucetli bir sekonder (secondary) sürünme izler. Bunun belirgin nitelii sürünme hızının sabit kalmasıdır. Bundaki ekil bozulması ε s = ε 3 - ε 2 ile gösterilir. Eri, sürünme hızının yeniden ivmesiyle biter. Buna tersiyer (tertiary) sürünme denir ki deney çubuunun kopmasıyla sonuçlanır. Ölçüsü ε t = ε r - ε 3 olup, ε r, kopma ekil bozulmasıdır. ε r = ε 0 + ε p + ε s + ε t Uygulamada çok ilgi çekici bir husus da t r kopma süresidir. Aikâr olarak bu boyut ε r ye ve saydıımız üç sürünme kademelerindeki sürünme oranlarına balıdır. t r ile dier sürünme parametreleri arasında bazı ampirik münasebetler saptanmısa da sürünme ekil deitirmesi ile çatlak gelimesi ya da ε r ile t r arasındaki ilikilerin tam aydınlıa kavutuu henüz söylenemez. Bu arada örnein t r. ε s = C münasebeti saptanmıtır. Burada C, bazı metallerde sıcaklık ve gerilmeye balı bir sabite (konstant) tır. ek. 51 den C = ε 4 - ε 1 olduu görülür. C, ε 3 - ε 1 ve ε 3 - ε 2 ile orantılıdır. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

13 Tersiyer sürünme balangıcının nedeni hiç bir zaman tek deildir. Genellikle sayılan nedenler arasında duraan yük altında ya da kopma büzülmesi sırasında artan gerilmeler, bolukların oluması, rekristalizasyon, çökelme, ya da bir veya daha fazla fazın yeniden erimesi vardır. Boluk oluması tersiyer sürünmenin, hatta sekonder sürünmenin balamasından çok önce vaki olabilir. Primer sürünmenin sonunda stabil bolukların görülmesi halinde tersiyer sürünmenin sahneye girmesinden önce büyük ölçüde sekonder sürünme ekil deitirmesi gözlenir. ekil deitirmenin olu tarzları Sürünme sırasında ekil deitirmenin olu tarzları iki kategoriye ayrılabilir. (Bunlardan biri taneler arası (intergranular) ekil deitirme, dieri de tane sınırı kayması ile ilgilidir. Bu arada bir hususu hatırlatmada fayda vardır: Sürünmenin vaki olması için bir metalin belli bir sıcaklıkta belli bir zorlamaya tabi tutulması gerekir. Bu sıcaklık genellikle 0,5 Tf olup ibu Tf, Kelvin derecesi cinsinden metalin ergitme sıcaklııdır, 0,3 Tf'in altında metallerde plastik akma, taneler arası ekil deitirme ile vaki olur. Daha yüksek sıcaklıklarda, sürünme sırasında tane sınırı kayması gözlenir ki bu kayma, müterek tane sınırı boyunca komu tanelerin izafî hareketi eklinde bir makaslama translasyonu görünümünü arzeder. ki translasyon tipi tehis edilmitir. lkinde asgarî ölçüde homojen olmayan, tane sınırı yakınında vaki ekil deitirme bahis konusu olup kayma, sınırlar civarında fevkalâde dar bir bölgeye inhisar eder. Bu tip translasyona genellikle «ideal tane sınırı kayması» adı verilir. kinci tipte ise translasyon, taneler içi kayma karısında vaki olup çok daha geni bir ekil deitirme bölgesini olaya dahil eder ve «tane sınır bölge makaslaması» diye anılır. Bu tiplerden herhangi birini içine alan tane sınırı kayması, önemli bir sürünme ekil deitirme tarzıdır zira kristaller arası çatlak ve bolukların olumasını tevik etmede ba rolü oynamaktadır. Tanelerarası kırılma Çok kristalli metallerde düük sıcaklıklar ve yüksek sürünme dereceleri taneler ötesinde (transgranular) kırılmayı kolaylatırır fakat düük sürünme dereceleri ye yüksek sıcaklıklar taneler arası kırılmaya götürür. Taneler ötesi sürünme kırılmasından taneler arası sürünme kırılmasına doru bir deime vaki olduunda, bir süneklik azalması gözlenir. Kurun ve alüminyum gibi metallerin sadece taneler ötesi kırılma arzetmelerine karılık alaımlar taneler arası kopmaya çok daha meyillidirler. Sürünme kopmasında iki tip çatlak saptanmıtır. Bunların arasındaki fark, çatlaın vaki olduu mahal ile bunun teekkül tarzından ibarettir. Birinci tip, üç tanenin bulutuu, üçlü noktalarda meydana gelir ve bir ya da iki sınırda kayma sonucudur. «Kama, W tipi, üçlü nokta, tane köesi» çatlaı olarak anılır. Bunlar daha çok yüksek gerilme ve düük sıcaklıklardaki sürünmede görülür. kinci tip çatlak ise, üçlü noktaların uzaında, tane kenarlarında vaki olur. Tane kenarında bazı tip çukurlukların meydana geli ekli henüz iyi anlaılmamı olup bunların gerçek KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

14 geometrileri de az bilinmektedir. Bunların daha çok küresel ya da eliptik oldukları görülmü olmakla bunlar r tipi çukurluk olarak anılmılardır. Çukurluk oluması ve bunların birlemesinin süreci kavitasyon adını almıtır. Taneler arası kırılmanın balaması için tane sınırı kaymasının vaki olması koulu geni ölçüde saptanmıtır. Bu keyfiyet tane köesi çatlakları ve tane kenarı boluklarını da kapsar. Ayrıca, taneler arası kırılma yüksek taneler arası akma kuvveti ve tane sınırı yürümelerinin yokluu, faz deimeleri ve rekristallizasyon tarafından tevik edilir. Saflıı bozan unsurlar ve alaım elementleri tane sının yürümelerini önleyip ekil deitirmeye taneler içi mukavemeti ve böylece de genellikle taneler arası kırılmayı artırabilir. Tahmin edildii gibi vakum atında ergitme ve tasfiye ilemleri ile metal ve alaımların saflıklarının artırılması, taneler arası kırılma ve gevreklemeye meyletmeyi azaltır. Batan beri söylediklerimiz sürünme ekil deitirmesiyle sürünme kopmasının ayrı süreçler olmadıklarını gösterir. Gerçekten sürünme ekil deitirmesinin görünümleri taneler arası çatlak ve 'bolukların olumasını tevik eder. Tane sınırı kayması üçlü noktalarda gerilme younlamasına götürür. Bu younlama aynı zamanda çatlak teekkülüne olanak salayacak kadar geni olan tane kenarlarında çeitli mahallerde meydana gelir. Plastik akma ve yayılma etkileri (diffusional effects) bu çatlakların gelimesini durdurabilir öyleki çatlaın önündeki gerilme younlamasını azaltabilir ya da çatlak uçlarını «körletirebilir», tane sınırlarında zigzaglar veya baka intizamsızlıklar vücuda getirebilir. Tanelerin birleme yerleri, çökelti zerreleri ve bazen de ilâve maddeler çatlak ve bolukların gelimesini durdurur. Çatlak ve bolukların olutukları mahal olarak deneysel verilerin saptadıkları tane sınırı mevkileri 1) büyük açı sınırlarının üçlü noktalan, 2) ilâve maddeler ve çökelti zerreleri, 3) tane sınırı çıkıntıları ve 4) tane sınırı birlemelerini içerir. Çatlak ve «bolukların bu mahallerin herhangi birinde toplanması, mevziî bir gerilim younlamasının yerletii ve stabil bir boluk meydana getirecek kadar uzun süre tutulduu anlamını taır. Eer bir çatlaı nüveletirmek için gerekli iin, yeni iki yüzeyin oluma enerjisine eit olduu kabul edilecek olursa, metallerde bir çatlaı balatabilmek için büyük bir gerilme younlamasının gerekecei sonucu çıkar. Bir çatlak hasıl edebilmek için normal σ gerilmesi yaklaık olarak 2γ σ = b münasebeti ile gösterilir. Burada γ birim yüzey baına yüzey enerjisi, b de atomlar arası mesafedir. γ ve b nin bilinen deerleri denklemde yerlerine konacak olursa bu çatlaın oluması için hesabedilmi normal gerilmenin, çatlaı balatmak için deneysel olarak gözlenen uygulanmı gerilmelerden iki ilâ üç kat daha büyük olduu görülür. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

15 Sürünme süneklii Sünekliin kopmada toplam ekil bozulması ((ε r ) ya da yüzey azalması (ψ T ) eklinde ölçülmesi halinde sünek davranıın mertebesi, yukarda söylendii gibi, taneler içi ekil deitirme ve boluk gelimesinin derecesine balı olacaktır. Genellikle, gerilme azalınca ε r ile ψ r de özellikle yüksek sürünme sıcaklıklarında azalır. Örnein, düük karbonlu % 0,3 Mo li bir çelik 500 C ta, 0,1 saatlik bir kopma süresi için % 70 kadar bir yüzey azalması arzeder. Gerilme azaltılınca t r = saat için % 10 deerine kadar azalır. Baka çelikler daha da büyük süneklik arzederler. Özellikle yüksek sıcaklıa dayanan çeliklerde, gerilme azaltıldıında sünekliin azaldıı, buna karılık ciddî gevreklemenin görülmedii saptanmıtır. 316 tipi austenitik paslanmaz çelikte, 600 C ta, gerilme azaltıldıkça ψ r in de tedricî azalma arzettii görülür. 700 C ta ψ r, takr. 11 kr/mm 2 ( psi) gerilmeye kadar yüksek kalır, bundan sonra hızlı bir azalma balar. 600 ile 700 C arasında süneklik farkı tersiyer sürürüme miktarında fark demektir. 600 C ta, çatlaklar büyük çounlukla üçlü nokta çatlaı olup tersiyer sürünme sırasında çatlak gelimesi hızlıdır. 700 C ta, tane kenarı bolukları çounluktadır. 800 C ta ψ r in hızla azalması, 700 C takinden daha aaı bir gerilmede balar, fakat her iki halde de beraberinde tersiyer sürünme ekil deitirmesinde azalmayı getirir. Kopmadan önce geni üniform ekil deitirmelerle karakterize olan bir etkiye süperplastisite adı verilmitir. Süperplastisite üzerine yapılmı deneysel gözlemler, metallerin faz deimeleri, çökelme reaksiyonları, rekristallizasyon gibi olaylarla birlikte ekil deitirmeleri halinde çok yüksek sünekliliklerin ortaya çıktıını göstermitir. Bazı koulların süperplastisiteye götürdüü saptanmıtır. Bunlar arasında 1) iki fazlı doku, 2) ince taneli mikrostrüktür, 3) genellikle 0,4 Tf in üstünde sıcaklıklar (fakat yukarda zikredilen reaksiyonların birini içine alan sınırlı sıcaklık alanı içinde kalmak kaydıyla), 4) akma gerilmesinin ekil bozulma derecesine büyük balılıı ve 5) bir kritik alan içinde düük ekil bozulma derecesi, zikredebilir. Sürünme deney sonuçlarının kullanılması için gerekli koulların tarifi Makina aksamının çalıma sırasındaki koulları, hesaplarda malzemenin sürünme karakteristiklerinin dahil edilmesini gerektiriyorsa, bu karakteristikler uzun süreli sürünme deneyleriyle saptanmalıdır. Kullanılması düünülen metal önceden aaıdaki hususlarla belirlenmelidir: 1) dökümde saptanmı kimyasal bileim; 2) imal ve ilenmesi sırasında uygulanmı ısıl ilemler. Buna, ferritik çeliklere uygulanan gerilim giderme ilemi de dahildir; 3) mikrografik doku; KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

16 4) çevre sıcaklıında mekanik karakteristikler. lenmenin sonunda metal üzerinde aaıdaki karakteristikler saptanır: 1) çevre sıcaklıında çekme karakteristikleri: elastikiyet sınırı, çekme mukavemeti, uzama; 2) çevre sıcaklıı ile çalıma sıcaklıı arasındaki mutavassıt sıcaklıklar için elastikiyet sınırının deerleri; 3) çalıma sıcaklıına eit ve bundan bir miktar yüksek (25 ilâ 50 o C mertebesinde) sıcaklıkta sürünme karakteristiklerinin deerleri. Bu sürünme karakteristikleri, uygulamada itibarî olarak, öyle tespit edilmitir : a) saatin sonunda % 1 uzama hasıl eden zorlamanın ortalama ve asgari deerleri. b) saatin sonunda sürünme kopmasına götüren zorlamanın ortalama ve asgari deerleri. Bunlara saatin sonunda tersiyer sürünmenin balangıcına götüren ortalama ve asgari zorlama deerlerini eklemek eilimi de vardır. Deney çubuklarının çıkarılacakları yer ve bunların ölçüleri, malzemeyi iyice temsil edecek ekilde olacaktır: çap, çubuun malzemenin kalınlıı içindeki yeri, mevziî kusurların bulunmaması, mekanik karakteristikler vs... Deney numune çubuu çıkartmak için çou kez aaıdaki kaidelere uyulur : a) dökme parçalarda deney çubukları çıkıcılardan ve ısıl ilemlerin sonunda kesilmi kısımlardan, bunların bulunmaması halinde de ayrıca dökülmü fakat beraberce ısıl ileme tabi tutulmu ingotlardan; b) döme parçalarda deney çubukları, son ısıl ilemden sonra, prensip olarak çekme çubuklarıyla aynı yönde olmak üzere; c) hadda mamullerinde, sırf bu amaçla eklenmi parçalardan, bütün imal ilemlerinin tamamlanmasından ve son ısıl ilemden sonra ve haddeleme yönünde olmak üzere çıkartılır. Sürünme karakteristiklerinin deerleri genellikle deney sonuçlarının ekstrapolasyonu ile elde edilir. Fransa'da en çok kullanılan deney çubuu tipi 9,77 mm. çapında, ± 0,01 mm. toleransla ilenmi, dolayısiyle 75 mm 2 kesit alanında ve röperler arası mesafesi 70 mm olan çubuklardır (ek. 52) (Bureau Veritas'ın Sıcak Deneyler Komisyonu'nun öngördüü çubuk). KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

17 Deney ekli Evvelce ifade ettiimiz gibi, sürünmenin etüdünün en basit deneysel ekli bir deney çubuunun, zamanın fonksiyonu olarak, sabit yük ve sıcaklık altında, ekil deitirmesinin kaydedilmesinden ibarettir. Bu kadar basitletirmeye ramen sürünmenin etüdü ve sonuçların yorumu güçlüünü koruyor. Deneylerde izlenen yol az çok öyledir: Deney çubuu saatte C hızla tedrici olarak ısıtılır ve deney sıcaklıında, yüksüz olarak, saat süre ile tutulur. Böylece çubuun içinde kalmı gerilmeler yok edilip doku, deney sıcaklıında normalize edilmi olmaktadır. Bundan sonra yükleme 10 ilâ 15 saniye içinde yapılıp 25.ci ile 35.ci saatler arasındaki sürünme hızının saptanmasına olanak salamak üzere deney 40 ilâ 45 saat sürdürülür. Deneyin sonunda yük, yaklaık 10 ya da 15 saniye içinde tedrici olarak kaldırılır. Deneye bundan sonra sabit sıcaklıkta yüksüz olarak devam edilir ve böylece de deney çubuunun büzülmesi izlenip reaktivite erisi çizilir. Bu kayıt genellikle 5 ile 15 saat arasında deiebilir. Bu süreden sonra büzülme hızının hâlâ fazla olması halinde kayıt süresi daha da uzun olabilir. Bu yolla sürünmenin etüdünde sıcaklık ve yük sabit tutulmu, deney çubuunun uzaması zamanın fonksiyonu olarak kaydedilmitir. Çubuun uzaması l = Vdt l 0 1 l V = l dt Gerçek deerler formülde hemen yerine konulabilir. A 25 = 25.ci saatte toplam uzama A 35 = 35.ci saatte toplam uzama l = A 35 A 25 l 0 = röperler arasındaki mesafe, yani 70 mm. dt = 10 saat C = amplifikasyon katsayısı = l l 0 bulunur. V hızı, saatte yüzde milimetre kesiri eklinde ifade edilir. % V / sa = 1 Cl 0 l 100 dt, sürünme hızı da V olsun. A35 A A35 A25 = = Bureau Veritas tarafından tarif edilen sürünmeye mukavemet, belli bir deney sıcaklıında, saatte yüzde 0,0005 ya da % 5 x 10-4 lük bir sürünme hızı hasıl edecek yükün tayinini amaçlar. Sair memleket normlarına ait rakamlar aaıdaki tabloda verilmitir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

18 Bureau Veritas % 5 x 10-4 Zürich Malzeme Muayene Enstitüsü % 10 x 10-4 National Physical Laboratory % 10 x ci ve 35.ci saatler arasında 25.ci ve 35.ci saatler arasında 35.ci günle 50.ci gün arasında her 24 saatte bir (1200 saatlik deney) W. H. Hatfield % 10 x 10-4 Kaiser-Wilhelm nstitut % 15 x 10-4 % 30 x 10-4 % 50 x cü ve 72.ci saatler arasında; kalıcı ekil deitirme ilk 24 saatler içinde 0,5'den aaı olmak kaydıyla 25.ci ve 35.ci saatler arasında 5.ci ve l0.cu saatler arasında 3.cü ve 6. cı saatler arasında DIN ve DVM 117 % 10 x 10-4 (Deutscher Verband für die Materialprüfungen der Technik) Bureau of Standards % 1 x 10-4 (Washington) % 10 x ci ve 35.ci saatler arasında; 45 saatin sonunda kalıcı ekil deitirmenin % 0,2'yi geçmemesi kaydıyla lk 100 ya da 500 saatler içinde ortalama hız Bu sürünme hızlarına tekabül eden sıcaklık ve yükler sadece bir mukayese deeri taırlar; bu deerler farklı kimyasal bileimli ısıya dayanıklı çelikleri kendi aralarında sınıflandırmaya, ya da aynı bir çeliin imalât sırasında özelliklerinin deimediinden emin olma olanaını salamaya yararlar. Sürünme konusunu böylece ortaya koyup beraberinde getirdii problemleri genel olarak özetledikten sonra imdi de konu ile ilgili ve yürürlükte bulunan balıca normların önemli hükümlerinden kısaca söz edelim. Sair uygulamalardan da sırasında bahsedilecektir. a) Alman normu DIN 50117: DVM Sürünme Sınırının saptanması DVM Sürünme Sınırı, (DVM - Dauerstandfestigheit), yaklaık 350 ile 500 C arasındaki sıcaklıklarda çelik ve dökme çeliin zaman içindeki tutumunu (zaman durum davranıı) saptamak üzere verilerin bulunması için 45 saatlik kısa süreli bir deneydir. Bu veriler 1937'de kazan saçlarının «yüksek» sıcaklıklarda denenmesi için tespit edilmitir. O günden bu yana geçirilmi tecrübeler, adı geçen malzemenin zaman içindeki tutumunu saptamaya yarayacak verilerin ortaya çıkarılması için 45 saatlik kısa süreli deneylerin her zaman yeterli olmadıını meydana koymutur. Bu itibarla bu deneylerin yanısıra uzun süreli deneylerin de yürütülmesi önerilir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

19 DVM Sürünme Sınırı'nın saptanması için 3 ilâ 5 deneyin yapılması gerekir. Deneyler döküm çıkıcılarından meydana getirilmi deney çubukları üzerinde, öngörülmü DVM Sürünme Sınırı'na uygun deiik çekme zorlamaları ile yapılır ve her deneyde yeni bir deney çubuu kullanılır. Belli bir sıcaklıkta DVM sürünme sınırı, 45 saat sonra kalıcı uzama % 0,2 deerini amayacak ekilde, 25. ve 35. saatler arasında / C/saatlik bir sürünme hızı için bulunan sürünme sınırıdır. DEST : Zaman Durum Deneyi Zaman Durum Deneyi, duraan çekme zorlamaları altında malzemenin mukavemet durumlarının saptanmasını amaçlar. Deney çubuunun belli bir ekil deitirmesine kadar ya da kırılmasına kadar yürütülebilir. DIN 50119: Çekmeye Dayanıklılık Deneyi: Çekmeye Dayanıklılık Deneyi, malzemelerin sabit yüklemeler altındaki davranılarını, yükleme miktarı ile sıcaklıın etkilerinin yanısıra yükleme süresinin de önemli derecede etkili olması koulu ile, saptamak amacını güder. Aslında bundan önce sözünü ettiklerimizle son iki normun ayrıntılarını içerir ve bu arada gevetme deneyi'ni de kapsar; geveme hızı, geveme mukavemeti, geveme sürünmesi sınırı, geveme süresi'nin tariflerini verir. Ve nihayet bu norm, aynı olaylar üzerine çentik etkisi ile de ilgilidir. b) Amerikan normu : ASTM E : Metalik Malzemelerin Sürünme, Sürünme Kopması ve Gerilme Kopması Deneylerinin Uygulanması. Bu norm, adından da anlaılacaı üzere, bundan önce tarifini yaptıımız deneyleri kapsayıp deney donatımı için balıca koulları içerir. Keza istenilen deney miktar ve süresi için yardımcı bilgiler de vermektedir (Ks 9). Bundan baka norm, deney raporlarında bulunması gereken bilgileri sıralamıtır. Bundan amaç bütün faydalı ve hemen ele alınabilecek bilgilerin ilgililere ulatırılmasıdır. Aaıdaki nedenlerle rapor, üzerine özel dikkat çekmektedir: 1) kabul edilmi çeitli yöntemlerin sonuçları büyük ölçüde aykırılıklar gösterdiinden kullanılan yöntemin belli edilmesi önemlidir; 2) önemli deiiklikler yerletirmek üzere sonradan ele alınan etüdler, neredilmi raporlarda çou kez ayrıntılı bilgilerin bulunmaması nedeniyle güçlüe uramaktadır; 3) uzun süreli deneylerin tabiatı genellikle deneyin yeni batan ele alınmasını olanak dıı bırakmakta ve aynı zamanda bazı kontrollü deikenlerin tavsiye edilen deime alanı içinde kalmasını da güçletirmektedir. Ayrıntılı bir rapor, eriilmemi bir kontrol mertebesine gerek görülmeden deney sonuçlarının nakline imkân verir. Bu norm çentik etkisini içermemekte, bunun için ASTM E 'a; keza hızlı ısıtma ve kısa süreli deneyler için de ASTM E 21-70'e atıf yapılmaktadır. Terimlerin tariflerinden sonra deney makinaları, bunların hassasiyeti (ASTM E 4-64), ısıtma teçhizatı, ekstansometre sistemi üzerinde durulmakta, deney çubukları için aaıdaki KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

20 hususlar belirtilmektedir : Deney çubuklarının ekil ve ölçüleri, aratırılan malzemeyi temsil eden numune çubuu elde edebilmek için gerekli koullara öncelikle uygun olacaktır. mkân bulunduu takdirde numune, malzemeden, kullanıldıı ekil ve koul altında alınmalıdır. Aratırılan malzemenin tarihçesi, ezcümle imal metodu, mamulün tip ve' boyutları ve sair önemli imal yöntemlerine ait bilgiler, ısıl ilem, mikrostrüktür ve kimyasal bileim verilmelidir. Bütün bu faktörlerin malzemenin sürünme ve kopma özellikleri üzerinde derin etkisi bulunduu iyice saptanmıtır. Aksi bildirilmedikçe, hadde mamulü malzemelerden numune haddeleme yönünden çıkartılacaktır. ASTM E 8-69'da (Metalik Malzemelerin Çekme Deneyi) tarif edilmi tip, boyut ve ekildeki deney numuneleri genellikle yüksek sıcaklıklardaki deneyler için, aaıdaki deiikliklerle, uygundur: a) 57.ci maddede daha sıkı ölçü toleransları tavsiye edilmitir; b) ekil bozulması ölçülmesinde hassasiyeti artırmak amacıyla sürünme deneylerinde çubuun orta ince kısım uzunluunun çapa (ya da genilie) oranı artırılmalıdır (örnein ASTM E 8'de Standard Ø 12,5 mm. çapında çubuun orta kısmının uzunluu 50 mm dir. Bu 50/12,5 = 4 oranı artırılacaktır); c) süneklii az malzemeden çıkartılmı kaba dili numunelerde bu dili ba kısımlarının çapı orta ince kısmının çapının en as 7/4 katı olmalıdır. 5.1 maddesine göre saç ve eritlerde dikdörtgen numuneler kullanılacaktır. Aksi halde numunenin orta ince kısmının kesiti yuvarlak olacaktır. (Sıhhatli ve ciddi bir yüzey korozyonuna uramamı ya da yön kusurundan etkilenmemi malzemede deney çubuunun boyutları sürünme ve kopma özellikleri üzerinde az etkilidir. Numunenin kesitinde az miktarda tane, ya da imal koullan itibariyle tercihli tane yönlemesi deney sonuçları üzerinde ciddî etki yapabilir. Sonuçlarda korozyonun bir faktör olması halinde sonuçlar numune boyutlarının bir fonksiyonu olurlar. Aynı ekilde, yüzey hazırlanmasının da sonuç üzerinde etkili olması halinde, ibu yüzey hazırlanması, numunenin ölçüleri azaldıkça daha da önemli olur). Deney çubuu numunesine ait sair ayrıntılardan sonra yüklemeyi ölçme sistemi, ekstansometre, termokupller, potansiyometreler, mikrometreler vs. nin ayar ve kalibrasyonu konusu gelir. Bunları arzanî kesitin ve ilk uzunluun ölçülmesi, numunenin temizlenmesi, sıcaklıın kontrolü, numunenin makinaya balanması, deney süresince ekil bozulmasının ölçülmesi, yükleme ve yükü kaldırma usulü, deneyden sonra numunenin ölçülmesi'ne ait ayrıntılar izler. Sonuçların Hesabı bahsinde gerilme, ekil bozulması, uzama, kesit büzülmesi, sürünme erisinin karakteristiklerine ait ayrıntılar vardır. Deney Koullarının Saptanması ve Deney Verilerinin Kullanılması için Rehber ve Rapor ve Laboratuar Kayıtları adlı iki uzun bahisle norm son bulmaktadır. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,