MÜHENDİSLİK MALZEMELERİNİN ÖZELLİKLERİ MEKANİK ÖZELLİKLER

Transkript

1 MÜHENDİSLİK MALZEMELERİNİN ÖZELLİKLERİ MEKANİK ÖZELLİKLER

2 MEKANİK ÖZELLİKLERİN TANIMLANMASI

3 Mekanik özellikler Mekanik Özellikler Sertlik Darbe Young s Modülü (E) Kayma Modülü (G) Akma Dayanımı Çekme/basma Kopma Dayanımı Kırılma % Uzama Yorulma Sürünme Poisson oranı Kayıp Katsayısı

4 Mekanik Özellikler: Çekme Deneyi Mekanik özellikler, kuvvetlerin etkisi altında malzemenin davranışlarını karakterize eder. Atomlar arası bağ kuvvetlerinden kaynaklanır. Malzemenin iç yapısının (Mikroyapı) da etkisi vardır. Bu sayede iç yapıyı değiştirerek aynı malzemede farklı mekanik özellikler elde edilebilir.

5 Çekme Deneyi Tanımlar: Gerilme Birim Şekil Değişimi E Modülü Poisson Oranı Hooke Kanunu

6 Normal Gerilme ve Kayma Gerilmesi Kuvvet kesite dik ise ve boy değişimlerine (uzama veya kısalma) yol açıyorsa normal gerilme (σ) adı verilir. Kuvvet kesit içinde ise ve açı değişimine neden oluyorsa, kayma gerilmesi (t) adı verilir. Normal gerilmeler (+) işaretli ise çekme, (-) işaretli ise basma anlamına gelir. Bir parçaya etki eden kuvvet ve momentler, parçada hem normal hem de kayma gerilmesi oluşturabilir. Gerilmelerin birimi N/mm 2 veya MN/m 2 (MPa) dır. σ = F / A₀ Çekme-Basma gerilmesi t F// / A₀ Kayma gerilmesi

7 Elastik Şekil Değişimi Özellikleri Hooke kanunu geçerlidir σ-ε lineer olarak değişir Kuvvet kalkınca uzama ortadan kalkar E modülü malzemenin karakteristik özelliğidir E modülü kimyasal bileşim ve ortam sıcaklığından etkilenir, ısıl işlemden etkilenmez.

8

9 Gerçek ve mühendislik çekme eğrileri

10 Gerçek ve mühendislik çekme eğrileri

11 Belirgin akma göstermeyen malzemeler Demir dışı metaller ve yüksek sıcaklıklarda metallerin hiçbiri belirgin akma özelliği göstermezler. Bu malzemelerde % 0.2 plastik şekil değişimine sebep olan gerilme değeri AKMA DAYANIMI olarak adlandırılır ve σ 0.2 olarak simgelendirilir. Bazı özel durumlarda kalıcı şekil değişim sınırı % 0.2 yerine % 0.1 veya % 0.05 alınabilir. Fakat bu durumların belirtilmesi gerekir.

12 Belirgin akma davranışı gösteren malzemeler Bazı metalik malzemeler elastik şekil değişiminden plastik şekil değişimine geçerken akma olayını belirgin bir şekilde gerçekleştirirler. Bu malzeme grubuna en iyi örnek yumuşak durumdaki (herhangi bir sertleştirme işlemi uygulanmamış) çoğunlukla düşük karbonlu çeliklerdir. Bu olay arayer atomlarının mevcudiyeti ile açıklanmaktadır. Örneğin, karbon ve azottan arındırılan çeliklerde belirgin akma görülmemeye başlar. Bu arayer atomlarının dislokasyonların altındaki boşluklara yerleşerek dislokasyonları kilitledikleri düşünülmektedir. Bu atom gruplarına COTTRELL ATMOSFERİ adı verilmektedir.

13 UYGULAMA-1 Soru: 15 mm yarıçapındaki alüminyum alaşımından deney numunesinin başlangıç ölçü boyu 50 mm dir. 500 kg yük uygulandığında boyda 0,0025 mm uzama oluyor. Numunedeki gerilme ve birim şekil değişimini bulunuz?

14 UYGULAMA-2 Soru: Alüminyum alaşımından 3810 mm uzunluğundaki içi dolu bir çubuğa kg yük uygulanmaktadır. Çubuğun akma dayanımı 172 MPa, elastik modülü ise 70 GPa dır. Max yük uygulandığında çubuktaki elastik deformasyon (esneme) 6,35 mm den daha fazla olmamalıdır. Bu çubuğun çapı ne olmalıdır.

15 UYGULAMA-3 Soru: 12,8 mm yarıçapındaki alüminyum alaşımından deney numunesinin başlangıç ölçü boyu 50 mm dir. Çekme deneyinde ki maksimum yük 3630 kg olarak gerçekleşmiştir. Max. Yükdeki yarıçap 12,45 mm, boyu 54 mm dir kg yükte ise kopmuştur, koptuğu andaki yarıçapı ise 10,11 mm boyu ise 55 mm olmuştur. a)max. yükteki ve b)kopma anındaki mühendislik ve gerçek gerilme ile birim şekil değişimlerini bulun.

16 TOKLUK VE REZİLYANS TOKLUK REZİLYANS

17 POLİMERLERİN ÇEKME EĞRİSİ Polimer deformasyon testi sırasında gerilme-gerinim eğrisinde doğrusallığın bozulduğu genellikle %1 gerinim kesim noktasıdır. Polimerlerde basma dayanımı çekme dayanımına göre %20 daha yüksektir.

18 SERAMİKLERİN ÇEKME-BASMA EĞRİSİ Seramiklerde basma dayanımı çekme dayanımının katı kadardır. Malzemeyi çekmek zor olduğunda mukavemeti eğme testi ile ölçülür. MOR (eğme kırılma katsayısı) bir çubuğun eğme testi sırasında kırılma sırasındaki maksimum yüzey gerilimidir. Bu değerin çekme mukavemeti ile aynı olması beklenir fakat daha yüksektir?

19 SERTLİK Bir malzemenin yüzeyine batırılan sert bir cisime karşı gösterdiği dirençtir. Malzemelerin dayanımları ile ilgili bağıl değerler verir. Sertlik ölçme yöntemleri: Brinell Vickers Rockwell Knoop

20 SERTLİK YÖNTEMLERİ

21 KIRILMA MEKANİĞİ Bir parçanın içinde mevcut olan (malzeme ve imalat hataları) veya sonradan oluşan bir çatlağın parçaya uygulanan gerilmelerin etkisi altında ilerleyerek parçayı iki veya daha çok parçaya ayırmasına kırılma denir. Kırılma mekaniğinde dikkate alındığında tasarımda üç parametre önem kazanır: Uygulanan gerilme(yükleme) Çatlak başlangıcı Çatlak ilerlemesi KIRILMA Kırılma tokluğu (malzeme özelliği) Çatlak uzunluğu

22 KIRILMA TOKLUĞU Yük altında malzemenin çatlak yayılmasına karşı direncini ifade eder. Bu değer K 1C ile gösterilir. KIC Gevrek kırılma eğilimi

23 KIRILMA TOKLUĞU TESTİ Şekil Faktörü Ani kırılma gerilmesi Malzeme Kırılma Tokluğu Kritik Çatlak boyu Ani Kırılma Olmaması için; Çatlak boyu kritik değerden küçük olmalı Gerilme kritik gerilmeden (kritik çatlak boyundan gevrek kırılmaya sebep olan gerilme) değerinden küçük olmalı

24 ÇENTİK-DARBE TESTİ Sünek malzemeler Üç eksenli yükleme hali (Çentik bulunma hali) Düşük sıcaklık zorlama Kuvvetin ani uygulanması (darbe) durumunda plastik şekil değişimine imkan bulamayıp gevrek davranış gösterebilir. Çentik-darbe testinde hesaplanan kırma enerjisi sayısal değeri tasarım hesaplarında bir sayısal değer olarak kullanılamaz, sadece malzeme davranışının bir göstergesi olarak değerlendirilir.

25 ÇENTİK-DARBE TESTİ E= mg (h 0 -h f ) Birim olarak Charpy: J / İzod: J/m

26 SICAKLIĞIN ÇENTİK DARBE TOKLUĞUNA ETKİSİ Çentik darbe işinin, kırılan kesit alana bölünmesiyle Çentik Darbe Tokluğu elde edilir. Malzemelerin (özellikle hacim merkezli kübik kristal yapılı ) çentik darbe toklukları sıcaklıkla değişir.

27 Geçiş Sıcaklığına Etki Eden Faktörler C oranı Mn ilavesi Kalıntılar Kristal yapı Sertlik Boyut Mikroyapı

28 Geçiş Sıcaklığına Etki Eden Faktörler

29 YORULMA Yorulma; bir malzemenin TEKRARLI GERİLMELERİN etkisinde, statik dayanımının altındaki değerlerde ilerlemeli hasara uğramasıdır. Yorulma dayanımı: Belirlenen bir sınır çevrim sayısına kadar, malzemenin kırılmadan taşıyabileceği en büyük gerilme genliğidir.

30 WÖHLER EĞRİSİ Yorulma deneyleri, sabit bir ortalama gerilme için farklı gerilme genlikleri alınarak yapılır ve yorulma kırılmasının görüldüğü kırılma çevrim sayıları saptanır. Malzemelerin hangi çevrim sayısında hasara uğrayacağını gösterir.

31 Yorulma eğrisinin yorumlanması A malzemesinin yorulma sınırı ~445 MPa. Malzeme bu gerilme altında yorulmadan çalışabilir. Bazı malzemelerde (demir dışı malzemeler) özellikle Al alaşımlarında yorulma sınırının olmadığı görülür. Numune üzerine uygulanan gerilme ne kadar azaltılırsa azaltılsın malzeme belli bir gerilme devrinden sonra hasara uğramaktadır.

32 Alüminyum çubukta yorulma Siyah alan zamanla büyüyen çatlaktır. Beyaz parlak alan ise bir anda kopma nedeniyle oluşmuş çatlaktır.

33 Temel Malzeme Özellikleri MEKANİK ÖZELLİKLER Beach ya da clamshell marks Striations, (yorulma yivleri) Yüksek Yük altında uygulama Düşük Yük altında uygulama

34 YORULMA DAYANIMINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER Gerilmelerin yoğunlaşması. Örneğin kesit üzerinde çentikler, delikler, keskin köşelerin olması Yüzey pürüzlülüğü Parça içerisinde çekme yönünde çalışan iç gerilmeler Segregasyon, cüruf, kalıntı Çevre koşulları korozyon oluşturmaya elverişli ise yorulma dayanımı azalır. Parçanın yüzeyine karbürleme, nitrürleme gibi yüzey sertleştirme işlemi uygulanmışsa yorulma dayanımı iyileşir.

35 Klasik malzemelerin yorulma dayanımını ölçmek için bir tarafı dönebilen dirsekli kiriş test geometrisi Uygulanan gerilim tamamen çekmeden basmaya doğru döngüseldir. Test numunesine uygulanan maksimum gerilim aşağıdaki şekilde olur.

36 UYGULAMA-4 Soru 4 : Bir çimento fırınında kullanılan takım çeliğinden üretilen bir şaftın boyunun 96 inç olması ve 1 yıl boyunca uygulanan lb yüke dayanması gerekmektedir. Şaft çalışma sırasında dakikada bir dönüş yapmaktadır. Buna göre bu şaftın çapı ne kadar olmalıdır?

37 SÜRÜNME Malzemelerin yüksek sıcaklıkta statik gerilmeler altında (hatta kendi ağırlıkları ile bile) zamana bağlı olarak kalıcı plastik şekil değiştirmesine sürünme denir. Sürünme deneyi, sabit sıcaklık ve sabit gerilme altında yapılır ve birim uzamanın zamanla artışı sürünme eğrisi olarak çizilir. Yaklaşık 0,4.T m ve üzeri sıcaklıklarda sürünme hızı önemli oranda artış gösterir.

38 Gaz türbinleri, fırınlar, (buhar türbinleri 500 C türbin kanatlarında 600 C) ve benzeri yüksek sıcaklıklarda çalışan mühendislik malzemeleri için sürünme önemlidir.

39 SÜRÜNME EĞRİSİ VE BÖLGELERİ Sürünmede etkin olan mekanizmalar: 1. deformasyon pekleşmesi 2. toparlanma

40 SÜRÜNME EĞRİSİ VE BÖLGELERİ A-B: Yükün etkisiyle numune uzar, dislokasyon hareketleri hakimdir. Deformasyon sertleşmesi olur. Yüksek sıcaklık nedeni ile iç gerilmeler giderilir, toparlanma oluşur. Pekleşme hızı toparlanma hızından daha fazladır, sürünme hızı yavaştır. B-C: Dislokasyon ağları ve yığılmaları rahatlama mekanizmaları olarak da adlandırılabilecek dislokasyon tırmanması ve dislokasyon kayması ile dengelenir ve bu nedenle gerinim artış oranı sabit kalır. Pekleşme hızı ve toparlanma hızı birbirine eşittir. Sürünme hızı şekildeki gibi ikincil bölgenin eğimidir. Uygulamada çok önemlidir. Mühendislik hesaplarında saatteki, belli sıcaklıktaki sürünme hızı SÜRÜNME MUKAVEMETİ olarak alınır. C-D: C`den D`ye olan üçüncü bölgede iç boşluk oluşumları vuku bulur. Boyun oluşumu meydana gelir ve buna bağlı olarak gerilim (stres) artar. Yumuşama hızı pekleşme hızından daha fazla olur ve malzeme kopuncaya kadar sürünme hızı giderek artar.

41 SÜRÜNME HIZI

42 SÜRÜNME DAYANIMINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER Ergime sıcaklığı E modülü Yüksek ergime sıcaklığı Yüksek elastisite modülü Büyük tane boyutu Tane boyutu Yüksek sürünme direnci

43 SICAKLIK VE GERİLMENİN ETKİSİ

44 TANE BOYUTUNUN ETKİSİ Küçük taneler daha fazla tane sınırı kaymasına izin vereceğinden, sürünme hızını artırır. Sürünme dayanımı Tane boyutu

45 Sürünme Kırılması Genellikle oda sıcaklığında tane sınırları tanelerden daha mukavemetlidir. Fakat sıcaklık arttıkça tane sınırlarındaki mukavemet düşmekte, tane sınırları mukavemet düşüş hızı tane içi mukavemetteki azalma hızından daha fazla olmaktadır. Sürünme sonucu meydana gelen tanelerarası kırılma

46 METALLERDE SÜRÜNME MEKANİZMALARI Dislokasyon kayma ve tırmanması Tane sınırı kayması

47 Dislokasyon kayma ve tırmanması Tırmanma: dislokasyonunun bulunduğu düzlemi terk etmesi olayıdır. Yüksek sıcaklık, metalde dislokasyonların tırmanmasını sağlar. Dislokasyon düzensizlikten uzağa tırmandıktan sonra kaymaya devam ederek, uygulanan en düşük gerilmelerde bile numunenin şekil değiştirmesini sağlar.

48 Tane Sınırı Kayması Yüksek sıcaklıklarda aktif hale gelen bir mekanizmadır Artan sıcaklıkla taneleri bir arada tutan kuvvet azalır ve etki eden gerilmelerin etkisi ile tanelerin birbirleri üzerinde kaymaları mümkün hale gelir

49 SÜRÜNMENİN AZALTILMASI Dislokasyon hareketliliğinin engellenmesi

50 SÜRÜNMEYE DAYANIKLI ALAŞIMLAR Ergime sıcaklığı çok yüksek bazı metaller, örneğin; Tungsten-Volfram`ın (Tm 3377 C) işlenmesi çok zordur, Molibden (Tm 2607 C) uçucu oksitler oluşturur Osmiyum (Tm 3027 C) ise çok pahalıdır. Bu nedenle günümüzde Nikel (Tm 1453 C) ve Kobalt (Tm 1492 C) alaşımları kullanılmaktadır.

51 Loss-coefficient (kayıp katsayısı) Malzemenin titreşim enerjisini sönümleme derecesi. Malzeme elastik olarak yüklendiğinde, elastik enerji depolar (U) ve yükleme boşaltıldığında bu enerjinin bir miktarı malzeme tarafında yok edilir.

52 TERMAL ÖZELLİKLER

53 ERİME VE CAMSI GEÇİŞ SICAKLIĞI İki önemli sıcaklık vardır, erime sıcaklığı (Tm) ve camsı geçiş sıcaklığı (Tg) dir. Kristal malzemelerin keskin erime noktası olurken, kristal olmayan malzemeler de Tg tam katı halden viskoz sıvı ya geçiş sıcaklığını tanımlar. Bu sıcaklıklar, malzemelerin maksimum (Tmax) ve minimum (Tmin) çalışma sıcaklık aralığının belirlenmesinde kullanılır. Tmax, malzemenin oksidasyona ya da kimyasal değişime uğramadan çalışabileceği sıcaklıktır. Tmin sıcaklığının altında malzeme gevrek yapıda ve kullanımı güvenli değildir.

54 Temel Malzeme Özellikleri TERMAL ÖZELLİKLER Isıl genleşme sıcaklık arttırıldığında ya da düşürüldüğünde bir çok malzemede gözlenen boyutsal değişimdir. Isıl genleşme verileri genel olarak doğrusal ısıl genleşme katsayısı (a) ile ifade edilir. Birimi in./in./ o F ya da cm/cm/ o C ya da basitçe 1/ o F ya da 1/ o C dir.

55 Isıl şok direnci Termal şok direnci malzemenin deformasyona ugramadan karşı koyabileceği maksimum ani sıcaklık değişimidir ΔT (K).

56 UYGULAMA-5 Soru: 15 m uzunluğundaki bir bakır tel 40 C den -9 C ye soğutulmuştur. Telin boyunda meydana gelen değişimi hesaplayınız. α= 16.5 x 10-6 C -1

57 ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLER

58 Temel Malzeme Özellikleri ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLER Elektriksel direnç, bir birim kübün iki yüzü arasındaki potansiyel farkdır. Elektriksel iletkenlik, direncin tam tersidir ve değeri 1/dirençtir. İyi bir iletken için : 10-8 m.cm İyi bir yalıtkan için : m.cm

59 ÇEVRESEL DİRENÇ

60 AŞINMA İki cismin birbirine temas eden yüzeylerinde, mekanik veya kimyasal etkenlerden dolayı meydana gelen malzeme kaybıdır. Uygulanan yüke, mesafeye bağlı olarak değişir. Aşınma büyük miktarlarda malzeme kaybına ve enerji israfına neden olur. Sürtünmeyi ve aşınmayı azaltma ve/veya kontrol etme çalışmaları gereklidir.

61 Aşınma Sistemini Oluşturan Unsurlar Ana malzeme (aşınan) Yük Tribolojik sistem Hareket Ara malzeme Karşı malzeme (aşındırıcı)

62 AŞINMA MEKANİZMALARI

63 Abrazif aşınma Birbirine göre izafi hareket yapan iki cisim arasına çevre etkisiyle yabancı sert parçacıkların girmesi ve bu parçacıkların yumuşak yüzeye gömülerek sert yüzeyden sanki zımparalarcasına malzeme kaldırmasıyla kendini gösteren bir aşınma türüdür. Makine elemanlarının yüzeyleri ısıl işlem ile sertleştirilerek bu tür aşınmaya karşı önlem alınmaya çalışılır.

64 Adhezif aşınma Cisimlerin gerçek temas yüzeyleri, yüzey pürüzlüğü sebebiyle aslında çok çok küçük olduğundan, bu noktalardaki gerilmeler çok küçük yük durumlarında dahi akma gerilmesi sınırına erişirler ve akarak plastik deformasyona uğrarlar. Cisimler birbirine mikro kaynaklar ile bağlanırlar. Bu sırada iki cisim arasında devam eden izafi hareket sebebiyle kaynak bağı kopar.

65 Adhezif aşınmanın meydana geldiği yüzey Kopma sonucu diğer cisme göre yumuşak olan malzemeden imal edilmiş cismin yüzeyinde boşluklar oluşur, diğer yüzeydeyse çıkıntılar meydana gelir ve iki yüzey arasına adhezif parçacıklar dökülür.

66 Erozyon aşınması Bir yüzeye hızla püskürtülen katı parçacıklarının, sıvı veya gaz jetlerinin o yüzeyi aşındırarak kütle kaybetmesine yol açmasıdır. Çöl ortamlarında rüzgar tarafından savrulan kum taneciklerinin araçları, yapıları ve makineleri aşındırdıkları görülür.

67 Pirinç kondansatör borusunun erozyon korozyonu: Akıntı yönüne doğru oluşan damla şeklindeki oyukların görünümü

68 Yorulma aşınması Dişli çarklar, rulmanlı yataklar, kam mekanizmaları gibi birbirleriyle sürekli temas halindeki yüzeylerde görülebilir. Temas alanı küçük olduğunda temas yüzeylerinde yüksek basınç meydana gelir ve yüzeyin hemen altında kayma gerilmeleri oluşur. Kayma gerilmelerinin maksimum olduğu noktada plastik deformasyon meydana gelir,deformasyon zamanla yüzeye ilerleyerek yüzeyde çukurcuklar meydana getirir.

69 KOROZYON Türkiye Korozyon Derneğinin araştırmalarına göre Türk Ekonomisindeki korozyon kayıplarının maliyetinin gayrisafi milli hasılanın %3,5-5 i arasında olduğu tahmin edilmektedir. Bu oran Ereğli Demir Çelik Fabrikalarının yaklaşık bir yıllık üretimine eşittir.

70 KOROZYON NEDEN OLUŞUR?

71 Korozyon Korozyon, "içinde bulunduğu çevresi ile oluşturduğu ara yüzeylerde malzemelerin kimyasal ve elektrokimyasal reaksiyonlar sonucu enerji kaybı ile bozunmaları" olarak tanımlanabilir. Korozyon hızı milimetre/yıl olarak tespit edilmektedir.

72 Elektrokimyasal Korozyonu Oluşturan Bileşenler Anot: Korozyona uğrayan (oksitlenen) metal Katot: Anotta açığa çıkan elektronları harcayan reaksiyon (redüksiyon) meydana geldiği metal yüzeyi Elektronik İletken: Anotta açığa çıkan elektronları katoda taşıyan metalik iletken. Anot ile katodun birbiri ile teması da bu iletişimi sağlar. Elektrolit: Elektrolitik iletken, sulu çözelti. Anot ile katot arasında iyonik bağ sağlayan sulu ortam.

73 Elektrokimyasal Korozyon Elektrokimyasal korozyonda galvanik seri çok önemlidir. Galvanik seri, gerçek ortamlarda metallerin potansiyellerinin ölçülüp sıralanması ile elde edilen termodinamik bir seridir. Pasifleşme: Paslanmaz çelikler gibi bazı metallerin belirli çevre şartlarında elektrokimyasal aktivitesini kaybetmesi olayıdır.

74 Korozyon Reaksiyonları Anodik Reaksiyon Katodik Reaksiyon Metalik iletkenden iyonik iletkene olan pozitif yük transferini gerçekleştiren elektron reaksiyonudur. Yükseltgenme reaksiyonudur. Bu olay sonucunda elektron üretilir. Metalden elektrolite negatif yükün transfer olduğu elektrot reaksiyonudur. Katodik reaksiyon daima indirgenme reaksiyonudur. Katodik olayın işlevi anodik reaksiyonda üretilen elektronları harcamaktır.

75 Galvanik Hücre Redoks reaksiyonlarının kendiliğinden gerçekleştiği, elektrik enerjisinin üretildiği hücrelerdir.

76 Tek Elektrotlu Galvanik Hücre Tek parça bir metal, örneğin karbonlu bir çelik çubuk elektrolit (su) içine daldırılırsa korozyon meydana gelir. Her ne kadar sadece bir elektrot olsa da çeliğin farklı mikroyapı bölgeleri (örneğin ferrit ve sementit) anot ve katot olur.

77 Korozyona Etki Eden Faktörler

78 Korozyon Türleri Homojen Dağılımlı Korozyon Galvanik Korozyon Çukurcuk Korozyonu Taneler Arası Korozyon Aralık Korozyonu Seçici Korozyon

79 Homojen Korozyon En yaygın korozyon türüdür ve yol açtığı metal kaybı diğer korozyon türlerine oranla yüksektir. Buna karşın en az korkulan korozyon türüdür. Çünkü hızı basit laboratuar deneyleri ile saptanabilir ve dolayısıyla korozyona maruz yapının ömrü belirlenebilir.

80 Galvanik korozyon Birbiriyle temas halinde olan elektrik potansiyelleri farklı metal ve alaşımların aynı ortamda bulunmasıyla meydana gelir. Ortamdaki malzemeden daha soy olanı katot(+), diğeri ise anot(-) olarak davranır ve anot olarak davranan malzeme korozyona uğrar.

81 Galvanik Seri Sıralamada aşağıya doğru gidildikçe metalin aktifliği artar. Bu sıralamada daha aşağıda bulunan bir metal, kendine göre yukarıda olan metalin anodu olur. Örneğin, Fe den daha aşağıda bulunan Mg, Al ve Zn metalleri demiri, katodik olarak korumak üzere anot olarak kullanılır.

82 Galvanik korozyonun önlenmesi Aynı ortamda çalışacak malzemeler birbirinden farklıysa galvanik seride birbirine yakın olanlar seçilmelidir. Daha reaktif olan malzemenin (anodik malzemenin) yüzey alanı mümkün olduğunca büyük olmalıdır. Sisteme anodik karakterde üçüncü bir metal bağlanarak katodik koruma uygulanabilir. Ortama korozyon yavaşlatıcı madde ilavesi Parçalar arasında iyi bir yalıtım yapılmalıdır. Birbirine bağlı bakır ve galvaniz kaplı su borularında, farklı metaller olmaları dolayısıyla meydana gelen galvanik korozyon

83 Alüminyum-Bakır boru örneği Bir arada bulunan birbirinden farklı metallerin arasındaki galvanik korozyonu engellemek için yalıtım malzemesi kullanılmalı.

84 Atık su borusunda meydana gelen çukurcuk korozyonu

85 Seçici korozyon Bir alaşım içinde bulunan elementlerden birinin korozyona uğrayarak uzaklaşması sonucu oluşan korozyondur. Örneğin, pirinç alaşımı içinde bulunan çinkonun bakırdan önce korozyona uğramasıdır. %15 ten fazla çinko içeren pirinç alaşımındaki numunede meydana gelen seçici korozyon.

86 Aralık-Çatlak korozyonu Bu korozyonun temel nedeni, çatlak içi veya aralık ile çevre elektrolit arasında oksijen konsantrasyonu veya metal iyonu konsantrasyonunun farklı oluşudur. Çatlağın dış kısımları katot olacağından bu bölgede korozyon görülmez.

87 Taneler arası korozyon

88 Taneler arası korozyon Metal atomları daima geometrik bir düzen içinde kristalleşir. İki veya daha fazla metalden oluşan homojen yapıdaki alaşımlar da belli bir düzen içinde kristalleşir. Bunlara katı çözelti denebilir. Heterojen yapıdaki alaşımlarda ise, iki veya daha fazla katı fazlı karışım söz konusudur. Böyle bir alaşımda kristaller homojen bir yapıda değildir. Taneler arası korozyon, taneler arası sınır çizgilerinde meydana gelir. Bu bölgelerde metallerden biri diğerine göre daha düşük konsantrasyonda bulunur. Bu nedenle sınır çizgileri korozyon için uygun bir ortam oluşturur.

89 Taneler arası korozyon Yaşlanan alüminyum alaşımlarında, paslanmaz çeliklerin kaynak edilmelerinde yavaş soğuma ile tane sınırlarında karbür çökelmesi olursa bu korozyon gözlenir.

90 Taneler Arası Korozyon Örneği Laboratuarda gerçekleştirilen korozyon testinde, 6061 alüminyum alaşımının (T6 durumunda) %5 lik NaCl çözeltisinde yaklaşık bir gün bekletilmesiyle oluşmuş taneler arası korozyon.

91 Paslanmaz Çelikte Taneler Arası Korozyon Oluşumu Paslanmaz çeliklerde, malzeme uzun süre C sıcaklıkları arasında tutulursa, tane sınırlarında Cr 23 C 6 tipi karbür çökelmesi olur. Bu karbürün çökelmesi için tane sınırlarına karbon ve krom difüzyonu olması gereklidir. Bu difüzyon yüzünden, tane sınırlarının yakınlarında krom konsantrasyonu düşük bölgeler oluşur ve sonuç olarak da tane sınırı bölgelerin korozyona maruz kalması söz konusu olur.

92 Paslanmaz Çelikte Taneler Arası Korozyon Oluşumu Bu tip korozyon kaynak bölgelerinde de gözlemlenir. Yanda bir paslanmaz çeliğin kaynak bölgesindeki taneleri arasında meydana gelen korozyon görülmektedir.

93 Gerilmeli Korozyon Elektrolit içinde bulunan ve bir çatlak başlangıcı taşıyan parça üzerine çekme gerilmelerinin etkimesi ile ortaya çıkar. Gerilme nedeniyle hareket eden dislokasyonların yüzeyde meydana getirdiği kayma eşikleri, korozyon yavaşlatıcı oksit vb. tabakanın sürekliliğini bozar. Bu gibi hallerde koruyucu tabakanın yenilenmesi olaya özgü elektrolit tarafından engellenir ve korozyonun yerel olarak gelişmesiyle bir tünel oluşur.

94 Deniz suyuna maruz kalmış çelik çubuk Çekme gerilmesinin maksimum olduğu yerlerde streskorozyon çatlakları oluşmuş durumda

95 Gerilme Korozyonunu Önlemek İçin Gerilmeli korozyon, dışsal bir gerilme uygulanmadan da meydana gelebilir. Hızlı sıcaklık değişimi sonucu meydana uniform olmayan genleşmeler de stres-korozyon çatlamalarına sebep olur. İki veya daha fazla fazdan oluşan alaşımlarda, fazların ısıl genleşme katsayıları farklı ise stres-korozyon çatlaması meydana gelebilir. Kaynaklı parçaların gerilme giderme tavlamasına tabi tutulması veya çekme yerine basma gerilmelerinin sağlanması gerilmeli çatlak korozyonu tehlikesini azaltır.

96 Kavitasyon Korozyonu Hızlı akan sıvıların malzeme yüzeyine yakın bölümlerinde oluşan alçak basınç kabarcıklarının büyümesi ve patlaması ile meydana gelir. Oluşan şok dalgalar, yüzeye çarparak malzeme yüzeyini örten tabakayı tahrip eder. Açığa çıkan metal çözünerek korozyona uğrar. Bu tür korozyona uğrayan yüzeylerin görünümü kaba ve deliklidir, oyuklar sıktır. Yüzeyde petek görünümü oluşur.

97 Kavitasyon Korozyonu Pervanelerde ve motor kanatlarında sık görülür. Özellikle pompaların emme yapmaları esnada bu korozyon oluşmaktadır.

98 Korozyondan Korunma Malzeme seçimi İnhibitör kullanımı Anodik koruma Katodik koruma Uygun tasarım Yüzey kaplama

99 Korozif Ortama Göre Malzeme Seçimi Örnekleri Deniz suyu yaklaşık %3.5 tuz (çoğunlukla NaCl) içerir ve bu yüzden tatlı sulara göre daha çok korozyona sebep olur. Dökme demir,çelik,alüminyum,bakır,pirinç ve bazı paslanmaz çelikler tatlı su ortamlarında kullanmak için uygundur. Titanyum,pirinç,bazı bronzlar,bakır-nikel alasımları ve nikel-krom molibden alaşımlarının tuzlu su ortamlarında meydana gelen korozyona karsı dayanımları yüksektir.

100 Korozif Ortama Göre Malzeme Seçimi Örnekleri Korozif ortam Metal Nitrik asit Paslanmaz çelik Sodyum hidroksit Nikel / nikel alaşımlar Sulu sülfürik asit Kurşun Hava Alüminyum Damıtık su Kalay Sıcak kuvvetli oksitleyici çözelti Titanyum Derişik sülfürik asit Çelik

101 Bazı katodik koruma uygulama alanları Liman ve deniz yapıları Yer altı boru hatları Petrol depolama tankları Su depolama tankları

102 Yüzey kaplama Korozyondan korunmak için metalin koruyucu kaplamalar ile kaplanarak çevre ile yapı arasında az veya çok yalıtkan bir engel oluşturmak ekonomik bir yoldur. Kaplamaların kalitesi elektriksel dirençleri ile ilgili olup, ohm / mm 2 den büyük dirençliler korozyon açısından uygundur.

103 Uygun tasarım Korozif maddelerin depolandığı sistemlerde korozif ortamın (su vb) birikmesini engellemeye yönelik tasarımlar uygulanmalıdır. Ayrıca arasında sıvı birikintisine sebep olabilecek çok ince aralıklardan kaçınılmalıdır.

104 Durgun bölge Durgun bölge Durgun bölge