ISIL İŞLEM ve UYGUN MALZEME SEÇİMİ

Transkript

1 ÇELİK NEDİR? ÇELİK, bir Demir(Fe) Karbon(C) alaşımıdır. Yapısında C dan başka farklı oranlarda alaşım elementleri ve empürite elementler bulunur. Çeliğe farklı özellikler kazandıran içerdiği elementlerin kimyasal bileşimi ve çeliğin içyapısıdır. Çeliğe değişik oranlarda alaşım elementleri katılabileceği gibi, çeşitli işlemler (ıslah, normalizasyon vb.) ile içyapı da kontrol edilerek kullanım amacına göre değişik özelliklerde çelik elde edilir. Mangan(Mn), Fosfor(P), Kükürt(S) ve Silisyum(Si) üretim sırasında haaddeden kaynaklanan elementler olup, çelik bünyesinde belirli oranlarda bulunur. Diğer elementler ise (Cr, Ni vb.) istenilen miktarlarda çelik bünyesine ilave edilir. Çelik, demir cevherinden veya hurdadan geri dönüşüm ile iki şekilde üretilmektedir. Sıvı çelik üretildikten sonra döküm ile ingot olarak veya sürekli döküm yöntemi ile kütük veya blum olarak şekillendirilir. Çelik Çeşitleri Sade karbonlu (alaşımsız) çelikler : Mn, Si gibi alaşım elementlerinin bir veya ikisinin çeliğin içindeki değerleri Mn %1.60 ve Si %0.50 değerini geçmiyor ve kimyasal bileşiminde başka herhangi bir alaşım elementinin en az belirli bir miktarda bulunması isteniyorsa, bu çelikler sade karbonlu (alaşımsız) çelikler sınıfına girer. Düşük karbonlu çelikler Orta karbonlu çelikler Yüksek karbonlu çelikler Alaşımlı çelikler : : %0,25 den az karbon içeren çeliklerdir. : %0,25-0,55 karbon içeren çeliklerdir. : %0,55-0,90 karbon içeren çeliklerdir. Karbonlu çeliklerden normal olarak sağlanamayan özellikleri elde etmek için bir veya birden fazla alaşım elementi katılarak yapılan çelikler alaşımlı çeliklerdir. Mn, Si gibi alaşım elementlerinden bir veya ikisinin çeliğin içindeki değerleri Mn %1.60, Si %0.50 den fazla olan ve bunlara eklenen diğer elementlerden (Al, B, Cr, Co, Mo, N, Ti, W, V, Zr, vb.) birinin veya birkaçının bulunması istenen çelikler, alaşımlı çelikler sınıfına girer. Bir alaşımlı çelikte, arıtılamayan elementlerle birlikte demir ve karbon(ana alaşım elementidir) elementlerini de hesaba katmadan, bileşenlerden en az birinin % ağırlık olarak Tablo-1 de verilen sınıra ulaşması yada bunu aşması gerekir. Bu koşulu sağlayan bileşenler çeliğin alaşım elementleri olarak nitelendirilir. Düşük alaşımlı çelikler Yüksek alaşımlı çelikler : Alaşım elementlerinin (karbon ve arıtılamayan elementler dışında kalan diğerleri) toplam miktarı %5 den az olan çeliklerdir. : Alaşım elementlerinin toplamı %5 den fazla olan çeliklerdir. Çeliklerin Kullanılacağı Yere Göre Çeşitleri Sementasyon çelikleri Islah çelikleri Otomat çelikleri Nitrürasyon çelikleri Soğuk iş takım çelikleri Sıcak iş takım çelikleri Hız çelikleri Paslanmaz çelikler Rulman çelikleri Yay çelikleri Üretimde Çelik Kalitesini Etkileyen Faktörler Alaşımda empüritelerin etkisi Empüriteler Fosfor(P), Kükürt(S) gibi üretim tarzına bağlı olarak çeliğin bünyesinde kalan maddelerdir. Fosfor, çeliği soğukta kırılgan yapar. Kükürt ise dövme sıcaklığında kırılgan yapar. P max :%0,045 ; S max :%0,045 1

2 Alaşım elementlerinin etkisi Ni, C, Co, Mn, N östenit yapıcı, Mn, Cr, Mo, W, V, Ti karbür yapıcı elementlerdir. Döküm tarzının etkisi Ergitmeden sonra ingota dökülme esnasında havadan veya çevreden aldığı gazların etkisidir. FeO 2, CO, CO 2, FeN Bunlar döküm esnasında çeliğin bünyesinde hava kabarcıkları veya ergime sıcaklığında bile katı halde bulunan oksitler meydana getirebilir. Katı reaksiyon ürünleri kısmen yüzeye doğru yaklaşır ve çelikte çatlak başlangıç noktası olarak rol oynar. ALAŞIM ELEMENTLERİNİN ÇELİK YAPISINA ETKİSİ Metal malzemelerde, belirli özellikleri elde etmek (kuvvetlendirmek) veya gidermek (zayıflatmak) amacıyla önceden saptanmış miktarlarda bulunması zorunlu olan bileşenlere alaşım elementi, istenmediği halde üretimden kaynaklanan ve arıtılamayan elementlere ise empürite yada katışkı denir. Element Alt Sınır (% Ağırlık) Element Alt Sınır (% Ağırlık) Element Alt Sınır (% Ağırlık) Alüminyum 0.10 Mangan 1.60 Vanadyum 0.10 Bakır 0.40 Molibden 0.08 Volfram 0.10 Bor Nikel 0.30 Zirkonyum 0.05 Bizmut 0.10 Niyobyum 0.05 Diğerleri Kobalt 0.10 Selenyum 0.10 (Karbon, fosfor, kükürt, azot ve Krom 0.30 Silisyum 0.50 oksijen dışında) Kurşun 0.40 Tellür 0.10 Lantanitler 0.05 Titanyum 0.05 Tablo-1 Çeliklerin alaşımlı sayılabilmesi için içerebilecekleri element miktarlarının alt sınır değerleri (EURO NORM 20-74) Alaşımlı çeliğin alaşım elementlerinin alt ve üst limit değerleri arasındaki fark çok az olup, alaşım elementi sayısı arttıkça alınacak dökümlerde uygun olmayanların sayısı da artar. Alaşımla çelik ingot ve kütüklerinin gerek yüzeyinde gerekse içinde meydana gelmesi muhtemel çatlamaların oluşmaması için, özel kuyu ocaklarında ağır ağır soğutulur. Ayrıca haddeleme ve dövme işlemlerinden önce son olarak hatalar giderilir. Bu nedenlerden ötürü alaşımlı çelik yapımı, karbonlu çeliklere kıyasla daha zordur. Alaşım elementlerinin etkisiyle, başka hiçbir malzemenin özellikleri çeliklerdeki kadar geniş çapta değiştirilemez. Öte yandan çok sık örnekte karşılaşıldığı gibi bunların etkileri toplanabilir olmadığından, çok sayıda alaşım elementinin birlikte bulunması halinde, beklenen özellik değişmeleri ancak genel çerçevede ele alınabilir ve bu konuda kesin bir yaklaşım yapılamaz. Karbon Karbon, çelikte başlıca sertleştirici etkisi olan elementtir. Karbon miktarındaki her artış, çeliğin sıcak haddeleme veya normalize edilmiş halindeki sertlik ve çekme dayanımını arttırır. Fakat esnekliğini, dövülme, kaynak edilme ve kesilme özelliğini zayıflatır. Mangan Mangan, çeliğin dayanımını geliştirir. Esnekliğini az miktarda azaltır. Dövme ve kaynak edilme özelliğine olumlu etkide bulunur. Manganın sertlik ve dayanımı arttıran özelliği karbon miktarına bağlıdır. Manganın yüksek karbonlu çeliklerdeki etkisi, düşük karbonlu çeliklere oranla daha fazladır. Mangan su verme derinliğini arttırır. Silisyum Silisyum, çelik dökümlerde fiziksel dayanımı ve özgül ağırlığı arttırır. Silisyum, mangan gibi bütün çeliklerde bulunan bir elementtir. Çelik yapımında demir cevherinden veya ocak astarı olan tuğlalardan da bir miktar silisyum, çeliğin bünyesine kendiliğinden girer. Ayrıca üretimde oksijen giderici olarak kullanılır. Alaşımsız çeliklerde en fazla %0,60 a kadar bulunabilir. Düşük alaşımlı çelikler ve yay çelikleri %2 ye kadar Si içerir. Silisyumlu çelikler olarak adlandırılan çeliklerde, Si miktarı %0,40 dan %5 e kadar yükselir. Çelikte silisyum bulunması esnekliği azaltırken, akma dayanımını arttırır. %14-15 silisyum

3 içeren çeliklerde korozyon dayanımı yüksektir, fakat kırılganlık yüksek olduğu için dövülemezler. Silisyum miktarı arttıkça tane büyüklüğü de artar. Fosfor Fosfor genellikle çelikte zararlı olarak bilinir. Yüksek nitelikteki çeliklerde fosfor yüzdesi en çok %0,030-0,050 arasında tutulur. Kükürt Kükürt çeliği kırılgan yapar ve haddelenmesini güçleştirir. Çeliğin işlenebilme özelliğinin arttırılması söz konusu olmadığı hallerde, fosfor gibi yabancı madde olarak kabul edilen bir elementtir. Normal olarak izin verilen miktar en çok % arasında sınırlandırılır. Krom Krom çeliğin dayanım özelliğini arttıran fakat buna karşılık esnekliğini çok az bir dereceye kadar eksi yönde etkileyen bir alaşım elementidir. Krom çeliğin sıcağa dayanımını arttırır. Kabuk-tufal yapmayı önler. İçerisinde yüksek oranda krom bulunması çeliğin paslanmaya karşı dayanımını arttırır. Kromlu paslanmaz çeliklerde krom oranı arttıkça, kaynak edilebilme yeteneği azalır. Krom, dengesi çabuk bozulmayan karbür meydana getirir. Çelikte her %1 oranındaki krom yüzdesi artışına karşılık çekme dayanımında yaklaşık olarak 8-10 kg/ 2 lik artış görülür. Aynı oranda olmamakla beraber akma dayanımı yükselirse de çentik dayanımı düşer. Nikel Nikel, çeliğin dayanımını silisyum ve mangana kıyasla daha az arttırır. Çelikte nikel, özellikle kromla birlikte bulunduğu zaman sertleşme derinliğini arttırır. Krom-Nikelli çelikler paslanmaya, kabuklaşmaya ve ısıya dayanımlıdır. Özellikle düşük sıcaklıklarda makine yapım çeliklerinin çentik dayanımını arttırır. Nikel, ıslah ve sementasyon çeliklerinin dayanımını arttırır. Paslanmaya ve kabuklaşmaya dayanımlı olması istenen çelikler için uygun bir alaşım elementidir. Molibden Molibden, çeliğin çekme dayanımını özellikle ısıya dayanımıyla kaynak edilme özelliğini arttırır. Yüksek miktarda molibden çeliğin dövülmesini güçleştirir. Kromla birlikte daha çok kullanılır. Molibdenin etkisi volframla benzerdir. Alaşımlı çeliklerde molibden, krom-nikelle birlikte kullanıldığında akma ve çekme dayanımını arttırır. Molibden kuvvetli karbür meydana getirdiğinden hava ve sıcak iş çeliklerinde, östenitik pasa dayanımlı çeliklerde, sementasyon makine yapım çeliklerinde ve ısıya dayanımlı çeliklerin yapımında kullanılır. Vanadyum Vanadyum, çok düşük miktarlarda kullanıldığında çeliğin ısıya dayanımını arttırır. Vanadyum, alaşımlı makine yapı çeliklerinin tane yapılarının ince olmasını ve fiziksel özelliklerinin geliştirilmesini sağlar. Aynı zamanda çelik kesici uçların, daha uzun süre keskin kalmasını sağlar. Genellikle alaşımlı makine yapım çeliklerinde bulunan vanadyum, %0,025-0,030 arasında değişir. Karbür yapmaya karşı kuvvetli bir eğilimi vardır. Çeliğin çekme ve akma dayanımını arttırır. Makine yapım ve sıcak iş takım çeliklerinde özellikle kromla, yüksek hız çeliklerinde volframla birlikte kullanılır. Volfram Volfram, çeliğin dayanımını arttıran bir alaşım elementidir. Takım çeliklerinde kesici kenarların sertliğinin artmasını, kullanma ömrünün uzamasını ve yüksek ısıya dayanımını sağlar. Bu yönden hava çeliklerinde, takım çeliklerinde ve ıslah çeliklerinde alaşım elementi olarak yaygın bir şekilde kullanılır. Çelikte belirli yüzdelere kadar volframın bulunması, çeliğin kaynak edilme özelliğine geliştirici etkiler yapar. Çeliğe ilave edilecek her volfram yüzdesi, akma ve çekme dayanımını 4 kg/ 2 kadar arttırır. Volframın karbür oluşturmaya karşı kuvvetli bir eğilimi olup, yüksek çalışma sıcaklığında çeliğin menevişlenip sertliğini kaybetmemesini sağladığından, sıcağa dayanıklı çeliklerin yapımında tercih edilir. Azot Nitrür oluşturduğu için önemlidir. Çelikte yaşlanma meydana getirir. Çeliğin sertliğini, mekanik dayanımını ve korozyon dayanımını arttırır. Uygun alaşımlı çeliklerin yüzeyine nüfuz ettirilerek aşınmaya dirençli ve sert bir yüzey tabakası elde edilir. 3

4 ALAŞIM ELEMENTLERİNİN ÇELİKLERİN ÖZELLİKLERİNE ETKİLERİ Alaşım Elementi Sertlik Mukavemet Akma Noktası Uzama Kesit Daralması Darbe Direnci Elastisite Yüksek Sıcaklığa Dayanım Soğutma Hızı Karbür Oluşumu Aşınma Direnci Dövülebilirlik İşlenebilirlik Oksitlenme Eğilimi Korozyon Direnci Si ~ - Mn * ~ ~ ~ ~ ~ ~ - Mn ** ~ Cr - Ni * ~ ~ ~ Ni ** Al W V ~ ~ - Co - - ~ - Mo - ~ - S P * Perlitik çeliklerde ** Östenitik çeliklerde ~ - Arttırır Azaltır Değişmez Önemsiz yada bilinmiyor 4

5 ISIL İŞLEM Isıl işlem teriminden, metal malzemelerde katı halde sıcaklık değişmeleri ile bir veya birbirine bağlı birkaç işlemle amaca uygun özellik değişmeleri anlaşılır. Isıl İşlem, genel çerçevesiyle, belirli bir malzemeyi istenilen özellikler doğrultusunda belirli bir sıcaklığa ısıtmak, bu sıcaklıkta belirli bir süre tutmak ve ardından belirli bir hızda soğutmak olarak tanımlanır. o C ısıtma bekleme soğutma t Şekil 1 - Isıl işlemde genel olarak işlem prosesi Isıtma, çeliğin gerekli sıcaklığa kadar ısıtılması ve bu sıcaklıkta, istenilen yapı değişikliğine ulaşıncaya kadar bekletilmesidir. Bekletme süresi yaklaşık olarak 1saat/inch dir. Isıtma sıcaklığı yeterli homojenlikte bir yapı elde edilecek, fakat tane büyümesine imkan vermeyecek düzeyde olması gerekir. Gerekli dönüşüm sağlanacak kadar bekletildikten sonra, istenilen özellikler doğrultusunda uygun ortamda soğutma yapılır. Soğutma hızına bağlı olarak çeliğin özelliklerini belirleyen yapısal dönüşümler olur. Çeliklere uygulanan bütün temel ısıl işlemler östenit fazının dönüşümü ile ilgilidir. Dönüşüm ürünlerinin türü, bileşimi ve metalografik yapısı çeliğin fiziksel ve mekanik özelliklerini büyük ölçüde etkiler. Başka bir deyişle; bir çeliğin fiziksel ve mekanik özellikleri içerdiği dönüşüm ürünlerinin cinsine, miktarına ve metalografik yapısına bağlıdır. Isıl işlemle çelikte meydana gelen yapı değişimleri, çeliğin kullanım özelliklerini belirlemektedir. Çelikte alaşım elementlerinin en önemlisi karbondur. Demir esaslı malzemelerde değiştirilebilen özellikler, karbon ve alaşım elementlerinin çeliğin yapısı içerisindeki dağılımlarına bağlıdır. Demir Karbon denge diyagramı esas alınarak, teknik ısıl işlem yöntemleri, dönüşümün etkili olmadığı ısıl işlemler ve dönüşüme bağlı ısıl işlemler halinde iki ana gruba ayrılabilir: Birinci grupta, demir olmayan diğer tüm metallerde de uygulanabilen; Bileşim farklılıklarının dengelenmesi için difüzyon tavlaması, Talaşlı şekillendirmeyi iyileştirmek için kaba tane tavlaması, Soğuk şekillendirmeyle yükselmiş dayanım ve sertliğin giderilmesi için rekristalizasyon tavlaması, İç gerilmelerin azaltılması için gerilim giderme tavlaması, Dayanımın yükseltilmesi için çökelme sertleştirmesi sayılabilir. Yalnız çelikler için söz konusu olan ve daha fazla öneme sahip ikinci grupta ise; Normal tavlama, Sertleştirme, Islah işlemleri söylenebilir. Malzemelerde tüm kesit için uygulanabilecek bu ısıl işlem yöntemlerinin dışında, yalnızca yüzeyin özelliklerini değiştirmekle sınırlı kalınabilecek ısıl işlemler de yapılabilir. Örneğin normal koşullarda sertleştirilemeyen, fakat yüzeye karbon vermek suretiyle çeliğe sertleşebilme özelliği kazandırılabilir ve ardından yapılacak sertleştirme işlemiyle bu bölge sertleştirilebilir. Sementasyon adı verilen bu yönteme benzer olarak, yalnızca yüzeye yabancı atom difüzyonuyla (Örneğin nitrasyon, borlama) daha sert yüzey elde edilebilir. 5

6 6

7 Östenit Sementit Ferrit Perlit : Ɣ - Demiri olarak da adlandırılır. Yüzey merkezli kübik demir içindeki karbon eriyiğidir. Bu faz 723 o C nin üzerinde, yavaş soğutulmuş çelikte bulunur. : Demir Karbür (Fe 3 C) olarak da isimlendirilen Fe ve C'dan meydana gelen bir yapıdır. Çok sert ve kırılgandır. : α - Demiri olarak da bilinir. Hacim merkezli kübik yapı içindeki karbonun çok düşük konsantrasyonlu katı eriyiğidir. Çok yumuşaktır. : Perlit östenit fazından meydana gelen ferrit ve sementit fazlarının birleşimidir. Fe C Denge Diyagramında Kristal Yapı 7

8 Çelikler ister suda, ister yağda veya havada sertleştirilsin sertleşmeyi sağlayan olay, östenitleme sıcaklığında beklemeyle oluşan östenitin, hızlı soğuma sonrası hacim merkezli tetragonal kristal kafes yapısına sahip martenzit e dönüşmesidir. Martenzit Fe-C denge diyagramında olmayan bir fazdır. Çeliğin hızlı soğuması sonucunda oluşan martenzitik dönüşüm TTT (Zaman-Sıcaklık-Dönüşüm) diyagramı ile gösterilebilir. 8

9 9

10 10

11 Yapı dönüşümü sırasında oluşan çeşitli mikroyapılar: Martenzit, Beynit ve Kalıntı Östenit Ferit ve Perlitten oluşan mikroyapı Yüksek Karbonlu bir çelikte martenzit yapı Temperlenmiş martenzit yapı Beynit Küreselleşmiş yapı Sertleşebilirlik Sertleşebilirlik, bir çeliğin su verme işlemiyle martenzite dönüşümü sonucu sertleşme kabiliyetidir ve elde edilen sertliğin derinliğini saptar. Bu derinlik, martenzit miktarının yüzeyden itibaren yarıya indiği mesafe olarak belirtilir. Yüksek sertleşebilirliğe sahip bir çeliğin karakteristik özelliği, büyük bir sertleşme derinliği göstermesi veya büyük parçalar halinde tam olarak sertleşebilmesidir. En yaygın kullanılan sertleşebilirlik deneyi Jominy sertleşebilirlik deneyidir. Bu deneyde 25 çapında ve 100 uzunluğunda silindirik çubuk kullanılır. Numune sertleştirme sıcaklığına ısıtılır ve bu sıcaklıkta 20 dakika tutulur. Numunenin bir ucunun yüzeyi su püskürtülerek soğutulur. Dolayısıyla çubuğun boyunca su verilmiş yüzeyden itibaren soğuma hızı kademeli olarak azalır. Çubuk soğuduğunda, çubuğun eksenine paralel ve ucundan itibaren 0,4 derinliğinden başlamak üzere taşlama ile iki paralel kesme yüzeyi elde edilir. Bu yüzeyden çubuk boyunca sertlik ölçümü yapılır. Bu sertlik değerleri ve su verilmiş uçtan olan mesafeleri bir diyagram üzerinde belirtilir. Bu eğrilere Jominy eğrileri adı verilir. 11

12 Değişik soğuma hızlarına bağlı olarak oluşan yapıların analizinden, hangi noktanın daha hızlı soğuduğu anlaşılabilir. Sertleşebilirlik genellikle sertlik değişimi cinsinden tarif edildiğinden, çelik cinsine bağlı olarak sertlik değişimi aynı zamanda mikroyapı değişimi olarak ta görülebilir. Genel olarak alaşım elementleri perlit ve beynit dönüşümlerini geciktirerek sertleşebilirliği artırır. Böylece daha düşük soğuma hızlarında martenzit dönüşümü artar. Aşağıdaki grafikte % 0,40 karbonlu fakat değişik miktarlarıyla alaşımlandırılmış çeliklerin sertleşebilirlik eğrileri gösterilmiştir. 12

13 ISIL İŞLEM ÇEŞİTLERİ Normalizasyon Normalizasyon genelde tane küçültmek, homojen bir içyapı elde etmek, malzemenin işlenme ve mekanik özellikleri iyileştirmek, ötektoid üstü çeliklerde tane sınırlarında bulunan karbür ağını dağıtmak, yumuşatma tavına tabi tutulmuş çeliklerin sertlik ve mukavemetlerini artırmak amacıyla yapılan bir ısıl işlemdir. Çelik alaşımına uygun sıcaklığa ısıtılır ve sakin havada soğutulur. Normalizasyon daha çok yarı mamullerde, yüksek sıcaklıkta dövülmüş veya haddelenmiş parçalarda kaba taneli yapının ince taneli hale getirilmesi için veya dökümden sonra meydana gelen çok az sünekliğe sahip kaba yapının düzenlenmesi için döküm malzemelerde uygulanır. Yumuşatma Çelikteki yapıyı küresel hale getirerek dengeli bir yapı oluşturmak amacıyla uygulanan bir ısıl işlemdir. Yumuşatma sonucunda sertlik önemli ölçüde düşer ve süneklik artar. Yüksek karbonlu çeliklerde yumuşatma ile talaşlı şekillenebilirlik iyileşirken, düşük karbonlu çeliklerde talaşlı şekillenebilirlik kötüleşir. Özellikle yüksek karbonlu çeliklerde yapının sertleştirme için uygun hale getirilmesi amacıyla yumuşatma tavlaması yapılması önemlidir. Gerilim Giderme Parçalarda mevcut olan iç gerilmeleri azaltarak sorun yaratmayacak seviyeye indirmek ya da tamamen yok etmek için yapılan ısıl işlemdir. İç gerilmeler yüzey ve çekirdek arasındaki sıcaklık farkından dolayı hızlı soğuma, doğrultma-bükme gibi plastik şekil verme, kaynakta veya ince yüzey tabakalarında talaşlı şekillendirme sonrası çok değişik nedenlerle meydana gelebilir. Meneviş (Temperleme) Sertleştirilmiş parçalarda martenzitik yapıdan dolayı büyük gerilmeler mevcuttur ve kırılgan bir yapıya sahiptir. Sertleştirilmiş parçalar o C arasında ısıtılarak bu gerilmeler giderilir. Ancak bu sırada sertlikte de düşme olur. Sertleştirilmiş çelikler menevişlendiğinde çekme dayanımı ve akma sınırı, düşük meneviş sıcaklıklarında bir miktar artma gösterebilir. Ancak artan meneviş sıcaklıklarında devamlı düşme gösterirler. Buna karşın malzemenin şekil değiştirebilirlik karakteristikleri olan kopma uzaması, kesit daralması ve çentik darbe dayanımı meneviş sıcaklığı arttıkça artar. Islah Islah etme, iş parçalarına ve yapı elemanlarına büyük dayanım, yüksek bir akma sınırı, yüksek süneklik ve ayrıca plastiklik kazandıran bir işlemdir. Önce bir sertleştirme ve arkasından meneviş (genellikle yüksek sıcaklıktaki meneviş) olayları, birbiri peşi sıra uygulandığında Islah işlemi olarak adlandırılır. Islahta seçilen meneviş sıcaklıkları, sertleştirilmiş duruma nazaran sertlikte önemli ölçüde düşme yapar. Meneviş sonrası yapı temperlenmiş martenzit olur. Malzeme kopmaya ve uzamaya karşı dayanıklı hale gelir. Islah sertleştirme ve meneviş işlemlerinin ard arda uygulanmasıdır. Uygun ıslah işlemi yapabilmek için sertleştirme sıcaklığının doğru seçilmesi gerektiğinden, çeliğin karbon miktarı ve alaşım durumu tam olarak bilinmelidir. Sertleştirme öncesi gerilim giderme veya normalizasyon yapılması yararlıdır. Islah çelikleri TS 2525 ve EN de standartlaştırılmıştır. 13

14 TS 2525'e göre ıslah çeliklerinin çeşitleri ve bileşimleri Çelik Türü Kimyasal Bileşim ( % ağırlık ) Mlz. No Sembol C Si Mn P max S max Cr Mo Ni V C22 0,18-0,25 0,15-0,35 0,30-0,60 0,045 0, C35 0,32-0,39 0,15-0,35 0,50-0,80 0,045 0, C45 0,42-0,50 0,15-0,35 0,50-0,80 0,045 0, C ,15-0,35 0,60-0,90 0,045 0, C60 0,57-0,65 0,15-0,35 0,60-0,90 0,045 0, Ck22 0,18-0,25 0,15-0,35 0,30-0,60 0,035 0, Ck35 0,32-0,39 0,15-0,35 0,50-0,80 0,035 0, Ck45 0,42-0,50 0,15-0,35 0,50-0,80 0,035 0, Ck55 0,52-0,60 0,15-0,35 0,60-0,90 0,035 0, Ck60 0,57-0,65 0,15-0,35 0,60-0,90 0,035 0, Mn4 0,36-0,44 0,25-0,50 0,80-1,10 0,035 0, Mn6 0,25-0,32 0,15-0,40 1,30-1,65 0,035 0, Cr2 0,34-0,41 0,15-0,40 0,50-0,80 0,035 0,035 0,40-0, Cr2 0,42-0,50 0,15-0,40 0,50-0,80 0,035 0,035 0,40-0, Cr4 0,30-0,37 0,15-0,40 0,60-0,90 0,035 0,035 0,90-1, Cr4 0,34-0,41 0,15-0,40 0,60-0,90 0,035 0,035 0,90-1, Cr4 0,38-0,45 0,15-0,40 0,60-0,90 0,035 0,035 0,90-1, CrMo4 0,22-0,29 0,15-0,40 0,50-0,80 0,035 0,035 0,90-1,20 0,15-0, CrMo4 0,30-0,37 0,15-0,40 0,50-0,80 0,035 0,035 0,90-1,20 0,15-0, CrMo4 0,38-0,45 0,15-0,40 0,50-0,80 0,035 0,035 0,90-1,20 0,15-0, CrMo4 0,46-0,55 0,15-0,40 0,50-0,80 0,035 0,035 0,90-1,20 0,15-0, CrMo12 4 0,28-0,35 0,15-0,40 0,40-0,70 0,035 0,035 2,80-3,30 0,30-0,50 ( 0,30 ) CrNiMo4 0,32-0,40 0,15-0,40 0,50-0,80 0,035 0,035 0,90-1,20 0,15-0,30 0,90-1, CrNiMo6 0,30-0,38 0,15-0,40 0,40-0,70 0,035 0,035 1,40-1,70 0,15-0,30 1,40-1, CrNiMo8 0,26-0,33 0,15-0,40 0,30-0,60 0,035 0,035 1,80-2,20 0,30-0,50 1,80-2, CrV4 0,47-0,55 0,15-0,40 0,70-1,10 0,035 0,035 0,90-1, ,10-0, CrMoV9 0,26-0,34 0,15-0,40 0,40-0,70 0,035 0,035 2,30-2,70 0,15-0,25-0,10-0, Cm35 0,32-0,39 0,15-0,35 0,50-0,80 0,035 0, Cm45 0,42-0,50 0,15-0,35 0,50-0,80 0,035 0, Cm55 0,52-0,60 0,15-0,35 0,60-0,90 0,035 0, Cm60 0,57-0,65 0,15-0,35 0,60-0,90 0,035 0, CrS4 0,30-0,37 0,15-0,40 0,60-0,90 0,035 0,020 0,90-1, CrS4 0,34-0,41 0,15-0,40 0,60-0,90 0,035 0,020 0,90-1, CrS4 0,38-0,45 0,15-0,40 0,50-0,80 0,035 0,020 0,90-1, CrMoS4 0,30-0,37 0,15-0,40 0,50-0,80 0,035 0,020 0,90-1,20 0,15-0, CrMoS4 0, ,15-0,40 0,50-0,80 0,035 0,020 0,90-1,20 0,15-0,

15 Islah çeliklerinin mekanik özellikleri Çelik Türü Yumuşak Tavlanmış Belirli Çekme Dayanımlı Isıl İşlemli Belirli Yapı Isıl İşlemli Çap Garanti Edilecek Özellikler Akma Sınırı (%0,2) Çekme Dayanımı Kopma Uzaması L o= 5 d o Mlz. No Sembol BSD (max) BSD BSD (max) MPa (min) MPa % (min) C C C C C Ck Cm Ck Ck Cm Ck Cm Ck Cm Mn Mn CrNiMo CrNiMo CrNiMo Cr Cr Cr Cr Cr CrS CrS CrS CrMo CrMo CrMo CrMoS CrMoS CrMo CrMo CrMoV CrV

16 Islah çeliklerinde ısıl işlem koşulları ve özellikler Çelik Türü Sıcak Şekillendirme Sıcaklığı Yumuşak Tavlama Sıcaklığı Yumuşak Tavlamada Sertlik Normal Tavlama Sıcaklığı Sertleştirme Ortamı ve Sıcaklığı Meneviş Sıcaklığı Mlz. No Sembol o C o C BSD 30 o C Su o C Yağ o C o C C C C C C Ck Cm Ck Ck Cm Ck Cm Ck Cm Mn Mn CrNiMo CrNiMo CrNiMo Cr Cr Cr Cr Cr CrS CrS CrS CrMo CrMo CrMo CrMoS CrMoS CrMo CrMo CrMoV CrV

17 Çelik Türü 16 Akma Sınırı R e >16 40 > Islah çeliklerinin kesite ve ıslah işlemine bağlı olarak mekanik özellikleri - I > Çekme Dayanımı R m >16 40 > > Kopma Uzaması A >16 40 > > Kesit Daralması Z Malz. No Sembol MPa MPa % % J >16 40 > > Çentik Darbe (DVM) >16 40 > > C C C C C Ck Cm Ck Ck Cm Ck Cm Ck Cm Mn Mn CrNiMo CrNiMo

18 Islah çeliklerinin kesite ve ıslah işlemine bağlı olarak mekanik özellikleri - II Çelik Türü 16 Akma Sınırı R e >16 40 > > Çekme Dayanımı R m >16 40 > > Kopma Uzaması A >16 40 > > Kesit Daralması Z Malz. No Sembol MPa MPa % % J >16 40 > > Çentik Darbe (DVM) >16 40 > > CrNiMo Cr Cr Cr Cr Cr CrS CrS CrS CrMo CrMo CrMo CrMoS CrMoS CrMo CrMo CrMoV CrV

19 Mlz. No TS 2525 de verilen ıslah çeliklerinin diğer ülke standartlarında yaklaşık karşılıkları Almanya DIN Sembol Fransa AFNOR İngiltere BS İtalya UNI Japonya JIS Rusya GOST Amerika Birleşik Devletleri AISI/SAE C22 AF 42 C A 20 C20; C C35 AF 55 C A 35 C C45 AF 65 C M 46 C C M 55 C C60 AF 70 C A 62 C Ck22 XC25; XC A 20 C20 S20C; S20CK; S22C ; Cm Ck Ck45 XC38H1; XC32 XC42H1; XC A 35 C35 S35C M 46 C45; C46 S45C Cm45 XC42H1 080 M 46 - S50C Ck55 XC55H1 070 M 55 C55 S55C Cm55 XC55H1 070 M Ck60 XC A 62 C60 S58C 60; 60G Cm Mn Mn CrNiMo4 40NCD3 816 M 40 38NiCrMo4 (KB) - 40ChN2MA CrNiMo8 30CND8 823 M 30 30NiCrMo8 SNCM CrNiMo6 35NCD6 817 M 40 35NiCrMo6 KB SNCM447 38Ch2N2MA Cr2 38C2-38Cr Cr2 42C2-45Cr Cr4 32C4 530 A 32 34Cr4 (KB) SCr430 (H) 35Ch Cr4 38C4 530 A 36 38Cr4 SCr435H 40Ch Cr4 42C4 530 M 40 41Cr4 SCr440 (H) 40Ch CrS CrS CrS CrMo4 25CD CDS CrMO4 (KB) CrMo4 34CD4 708 A 37 35CrMo4 SCH420; SCH430 SCM432; SCCrM3; SCM435H 30ChM 4130 AS38ChGM; 35ChML; 35ChM 4135; CrMo4 42CD4 708 M 40 42CrMo4 SCM440(H) CrMoS CrMoS CrMo SCM445(H) CrMo12 30CD M 24 32CrMo CrMoV CrV4 50CV4 735 A 50 50CrV4 SUP10 50ChGFA

20 Yüzey Sertleştirme Çeliklerin sadece yüzeylerinin belirli bir derinliğe kadar sertleştirilmesi için uygulanan ısıl işlemdir. Düşük ve orta karbonlu çeliklerde uygulanan bu ısıl işlem sonrası yüzeyin sert, çekirdeğin ise yumuşak ve tok olması parçanın tüm olarak yüksek darbe mukavemeti göstermesini sağlar. Yüzey ise aşınmaya karşı dirençli duruma gelir. Sementasyon Düşük karbonlu yani bünyesinde mevcut olan karbonla ( %0,2) yeterli sertlik alamayan çeliklerde yüzey karbonca zenginleştirilir ve hızlı soğutmayla yüzeyin sertleşmesi sağlanır. Düşük karbonlu çeliklerin yüzeyine karbon difüze edilir. Bu şekilde çelikte yüksek yorulma mukavemeti, aşınmaya karşı direnç, çekirdekte tokluk ve yüksek yüzey sertliği elde edilir. Yüzeye karbon verilmesi üç değişik ortamda yapılır. Katı Sementasyon : Karbon verici ortam olarak daha çok odun kömürü kullanılır. Bir kutu içerisinde çeliğin etrafı karbon verici ortamla sarılır ve kutu, hava almayacak şekilde kapatılır. Hazırlanan kutular fırın içerisine yerleştirilerek istenilen sementasyon derinliği elde edilinceye kadar sementasyon sıcaklığında bekletilir ve fırından çıkarılarak havada soğutma yapılır. Daha sonra malzemeler sertleştirme sıcaklığında tavlanarak ani soğutmayla sertleştirilir. Sementasyon derinliğinin izlenmesi, sementasyon sırasında kolayca çıkarılabilecek şekilde kutuların içine yerleştirilen çok düşük karbonlu çubuklar yardımıyla sağlanır. Sıvı Sementasyon : Karbon verici ortam olarak ergiyik tuzlar (genellikle NaCN, aktifleştirici olarak da BaCl 2 ) kullanılır. Sıvı sementasyon banyoları açık sistemlerdir ve farklı sementasyon derinlikleri için parçalar aynı banyoda ısıl işlem görebilmektedir. Sementasyon derinliği tamamlanan parçalar banyodan çıkarılarak ani soğutmayla sertleştirilirler. Sementasyon derinliğinin izlenmesi, banyo içine daldırılan çok düşük karbonlu çubuklar yardımıyla sağlanır. Sıvı sementasyonda tuz, malzemeyi tam olarak sardığından sementasyon çok homojendir. Bu yöntemde bölgesel sementasyon imkanı yoktur. Parçaların banyoda asılı durması ve homojen ısıtma nedeniyle, katı ortamda yerleştirmeye nazaran daha az deformasyon olur. Toplam ısınma süresinin kısa olması ve sementasyonun daha hızlı olabilmesi, tane kabalaşması tehlikesini azaltır. Sementasyon sonrası parçalar ani soğutmayla direk sertleştirilebilir. Bunlara karşılık tuz banyolarında sementasyon, büyük sementasyon derinlikleri için maliyetli bir yöntemdir. Gaz Sementasyon : Karbon verici ortam olarak doğalgaz, metan, etan veya propan kullanılır. Bu gazlarda mevcut olan hidrokarbon yüksek sıcaklıklarda parçalanır ve atomik hale geçen karbon malzeme yüzeyine nüfuz eder. Sementasyon derinliğinin izlenmesi, fırın içine sarkıtılan çok düşük karbonlu çubuklar yardımıyla sağlanır. Sementasyon işleminden sonra parçalar ani soğutmayla sertleştirilirler. Kapalı sistem kullanıldığından aynı sementasyon derinliği istenen parçalar için uygulanır. Gaz sementasyonda çeliğin karbon alması daha hızlıdır. Karbon miktarı istenilen seviyede tutulabilir. Uzun sementasyon sürelerinde daha ekonomiktir. Gaz sementasyon yöntemi, yüzeyde imalat kalitesini bozmayacak temiz bir yöntemdir. Koruyucu pasta kullanılarak bölgesel sementasyon yapılabilir. Sementasyon çelikleri TS2850 ve EN de standartlaştırılmıştır. 20

21 TS 2850 ye göre sementasyon çeliklerinin bileşimleri Çelik Türü Kimyasal Bileşim ( % ağırlık ) Mlz. No Sembol C Si Mn Pmax Smax Cr Mo Ni C10 0,07-0,13 0,15-0,35 0,30-0,60 0,045 0, C15 0,12-0,18 0,15-0,35 0,30-0,60 0,045 0, Ck10 0,07-0,13 0,15-0,35 0,30-0,60 0,035 0, Ck15 0,12-0,18 0,15-0,35 0,30-0,60 0,035 0, Cr3 0,12-0,18 0,15-0,40 0,40-0,60 0,035 0,035 0,40-0, MnCr5 0,14-0,19 0,15-0,40 1,00-1,30 0,035 0,035 0,80-1, MnCr5 0,17-0,22 0,15-0,40 0,60-0,90 0,035 0,035 1,00-1, MoCr4 0,17-0,22 0,15-0,40 0,60-0,90 0,035 0,035 0,30-0,50 0,40-0, MoCr4 0,23-0,29 0,15-0,40 0,40-0,60 0,035 0,035 0,40-0,60 0,40-0, CrNi6 0,12-0,17 0,15-0,40 0,40-0,60 0,035 0,035 1,40-1,70-1,40-1, CrNi8 0,15-0,20 0,15-0,40 0,40-0,60 0,035 0,035 1,80-2,10-1,80-2, CrNiMo6 0,14-0,19 0,15-0,40 0,40-0,60 0,035 0,035 1,50-1,80 0,25-0,35 1,40-1, NiCrMo2 0,18-0,23 0,15-0,35 0,70-0,90 0,040 0,040 0,40-0,60 0,15-0,25 0,40-0, Cm15 0,12-0,18 0,15-0,35 0,30-0,60 0,035 0,020-0, MnCrS5 0,14-0,19 0,15-0,40 1,00-1,30 0,035 0,020-0,035 0,80-1, MnCrS5 0,17-0,22 0,15-0,40 1,10-1,40 0,035 0,020-0,035 1,00-1, MoCrS4 0,17-0,22 0,15-0,40 0,60-0,90 0,035 0,020-0,035 0,30-0,50 0,40-0, MoCrS4 0, ,15-0,40 0,60-0,90 0,035 0,020-0,035 0,40-0,60 0,40-0,50-21

22 Çelik Türü Sıcak Şekillendirme Sıcaklığı Yumuşak Tavlama Sıcaklığı Sementasyon çeliklerinde ısıl işlem koşulları Sementasyon Sıcaklığı Mlz. No Sembol ºC ºC ºC su yağ Sementasyon Sonrası Soğutma Ortamı Sıcak banyo Tuz banyo Çekirdek Sertl. Sıcaklığı Yüzey Sertleştirme hava ºC ºC su yağ Sıcak banyo Meneviş Sıcaklığı en az 1 saat ºC C * - * - * C * - * - * Ck * - * - * * Cm * - * - * * Ck * - * - * * CrNi * * * * ( * ) * * CrNi * * * * ( * ) * * NiCrMo * * - * ( * ) * * CrNiMo * * * * ( * ) * * Cr * * * - * MnCr * * * * ( * ) * * MnCrS * * * * ( * ) * * MnCr * * * * ( * ) * * MnCrS * * * * ( * ) * * MoCr * * ( * ) * MoCrS * * ( * ) * MoCr * * ( * ) * MoCrS * * ( * ) *

23 Çelik Malzeme Temininde 1) Yt Bç Fp Brinell Sertliği (BSD 30) Ø 11 Sementasyon çeliklerinin mekanik özellikleri Akma Sınırı Re Ø 30 Ø 63 Ø 11 Çekme Dayanımı Rm Sementasyon ve Sertleştirmeden Sonra Kopma Uzaması A L 0 = 5 d 0 Kesit Daralması Z Mlz. No Sembol MPa MPa % % J Ø 30 Ø 63 Ø 11 Ø 30 Ø 63 Ø 11 Ø 30 Ø 63 Çentik Darbe (DVM) C C Ck Cm Ck CrNi CrNi NiCrMo CrNiMo Cr MnCr MnCrS MnCr MnCrS MoCr MoCrS MoCr MoCrS ) Yt: Yumuşak tavlı, Bç: Belirli dayanım değeri için ısıl işlemli, Fp: Belirli yapı durumu için ısıl işlemli Ø 11 Ø 30 23

24 TS 2850 de verilen sementasyon çeliklerinin diğer ülke standartlarında yaklaşık karşılıkları Almanya DIN Fransa İngiltere İtalya Japonya Rusya Amerika Birleşik Devletleri Mlz. No Sembol AFNOR C10 AF 34 C C15 AF 37 C 12 BS 045M10; 040A10 080M15; 040A15 UNI JIS GOST AISI/SAE C C15; C Ck10 XC10 045M10 C10 S10C; S9CK 08; Ck15 XC18 080M15 C15; C16 S15C; S15CK Cr3 12 C 3 523M15 - SCr415(H) 15Ch MnCr5 16 MC 5 527M17 16MnCr5-18ChG MnCr5 20 MC 5-20MnCr5 SMnC420H 18ChG MoCr MoCr CrNi CrNi CrNiMo6 18 NCD 6 820A16 (18CrNiMo7) NiCrMo2 20 NCD 2 805M20 20NiCrMo2 SNCM220(H) Cm MnCrS MnCrS MoCrS MoCrS

25 İndüksiyon İndüksiyon ile sertleştirme işlemi, sementasyon ile elde edilemeyen uygun çekirdek özellikleri, yüksek sertlik derinliği gibi özelliklerin elde edilebilmesi amacıyla kullanılır. Yüksek torkla çalışması sebebiyle fazla sertlik verilemeyen millerin aşınma dayanımı gerektiren kısımlarının indüksiyonla sertleştirilmesi örnek olarak verilebilir. Islah çeliklerinin tamamı indüksiyonla sertleştirilebilir olmasına rağmen, %0,30-0,70 arası karbon içeren indüksiyonla sertleştirilebilen çeliklerin yapı özellikleri daha iyidir. İndüksiyonla sertleştirilebilen çelikler HRC arası sertlik alabilirler ve yüzey-çekirdek bölge arası sertlik geçişi, ıslah çeliklerine göre daha iyidir. Islah çeliklerinin mangan miktarının nispeten yüksek oluşu indüksiyonla sertleştirme esnasında çatlak oluşma riskini artırır. Bu sebeple indüksiyonla sertleştirilebilen çeliklerde mangan miktarı düşürülmüştür. SAE 1050 malzemenin mangan oranı %0,60-0,90 arası iken Cf 53 malzemede bu oran %0,40-0,70 arasındadır. Ayrıca kükürt ve fosfor miktarı bu çeliklerde daha düşüktür. Sertleştirilecek malzemenin formuna göre hazırlanmış bir bakır boru üzerinden elektrik akımı geçirilerek, bakır boru etrafında manyetik alan oluşması sağlanır. Oluşturulan bu güçlü manyetik alanla, malzeme yüzeyindeki atomlar hareket ettirilerek malzeme yüzeyinin dönüşüm sıcaklığına kadar ısınması sağlanır. Malzeme yüzeyi ısıtıldıktan sonra ani soğutma ile sertleştirme yapılır. İndüksiyonla sertleştirme yapılacak çeliklerin karbon içerikleri %0,30-0,50 arasındadır. İndüksiyonla yüzey sertleştirmede sertlik derinliğini belirleyen faktör, uygulanan frekanstır. Yüksek sertleşme derinliği istendiğinde düşük frekans, düşük sertleşme derinliğinde ise yüksek frekans uygulanır. yüksek frekans orta frekans düşük frekans 0, sertleşme derinliği elde edilebilir. Manyetik Alan Isıtılan Yüzey İndüktör (bakır bobin) Soğutma Suyu Değişken Akım Bir dişlinin indüksiyonla sertleştirilmesi Soğutma Sertleştirilmiş Yüzey Soğutma Aparatı İndüksiyonla sertleştirmenin şematik görünümü İndüksiyonla sertleştirilmiş dişli Nitrasyon Nitrasyon, difüzyon yoluyla çeliğin yüzeyine azot verilmesi işlemidir. Yüzeyde ince fakat sert ve kaygan bir tabaka oluşur. Nitrasyon işlemiyle çelikte yüksek sertlik, yüksek aşınma direnci ve iyileşmiş korozyon direnci elde edilir. Nitrasyon sıcaklığı düşük olduğu için ( o C) çeliğin yapısında dönüşüm oluşmaz ve deformasyon meydana gelmez. Bu nedenle nitrasyon işlemi son ölçüdeki parçalara uygulanır ve nitrasyon sonrası parça, üzerinde işlem yapılmadan kullanılır. Gaz, sıvı ve plazma ortamlarında nitrasyon ısıl işlemi yapılmaktadır. Nitrasyon Çelik standartları TS 2556 ve EN10085 de tanımlanmıştır. 25

26 TS 2556'da verilen nitrasyon çelikleri ve bileşimleri Çelik Türü Kimyasal Bileşim ( % ağırlık ) Mlz. No Sembol C Si Mn P max S max Cr Mo Ni V Al CrAlMo5 0, ,20-0,50 0,50-0,80 0,30 0,35 1,00-1,30 0,15-0, ,80-1, CrAlMo7 0, ,20-0,50 0,50-0,80 0,30 0,35 1,00-1,30 0,25-0, ,80-1, CrMo12 0,28-0,35 0,15-0,40 0,40-0,70 0,30 0,35 2,80-3,30 0,30-0,50 0, CrMoV13 9 0, ,15-0,40 0,40-0,70 0,30 0,35 3,00-3,50 0,80-1,10-0,15-0, CrAlNi7 0,30-0,37 0,15-0,40 0,40-0,70 0,30 0,35 1,50-1,80 0,15-0,25 0,85-1,15-0,80-1,20 Nitrasyon çeliklerinin yumuşak tavlı ve ıslah edilmiş halde mekanik özellikleri Nitrasyon ve Sertleştirmeden Sonra Çelik Yumuşak Tavlanmış Halde Sertlik 40 Akma Sınırı Re > > Çekme Dayanımı Rm > > Kopma Uzaması A L 0 = 5 d 0 > > Çentik Darbe (DVM) > > Nitrasyon Sonrası Yüzey Sertliği Mlz. No Sembol BSD 30 MPa MPa % J VSD CrAlMo CrAlMo CrMo CrMoV CrAlNi

27 Nitrasyon çeliklerinde ısıl işlem koşulları Isıl İşlem Koşulları Mlz. No Çelik Türü Sembol Sıcak Şekillendirme Sıcaklığı o C Yumuşak Tavlama sıcaklığı o C Islah işleminde östenitleştirme sıcaklığı ve ani soğutma ortamı Su o C Yağ o C Hava o C Meneviş Sıcaklığı o C Mekanik işlemeden sonra gerilim giderme sıcaklığı o C Nitrasyon Sıcaklığı o C CrAlMo CrAlMo CrMo CrMoV CrAlNi TS 2556 da verilen nitrasyon çeliklerinin diğer ülke standartlarında yaklaşık karşılıkları Almanya DIN Fransa İngiltere İtalya Japonya Rusya Amerika Birleşik Devletleri Mlz. No Sembol AFNOR BS UNI JIS GOST AISI/SAE CrAlMo5 30CAD M31 34CrAlMo7 - - A355C1.D CrAlMo7 40CAD M39 41CrAlMo7-38ChMJuA A355C1.A CrMo12 30CD12 722M24 31CrMo12; 30CrMo CrMoV M39 36CrMoV CrAlNi

28 Takım Çelikleri Soğuk İş Takım Çelikleri Soğuk iş takım çeliklerinin kullanımı, takımlarda maksimum yüzey sıcaklıklarının 200 o C ye kadar yükselebildiği özellikle talaşlı ve talaşsız şekil verme işlemleridir. Önemli bir miktar da ölçme cihazlarının imalatında kullanılır. Soğuk iş takım çeliklerinde karbon miktarı %0,3-2,5 arasında değişir ve hatta yüksek alaşımlı çeliklerde %3 e ulaşır. %1 karbonda düşük alaşımlı çeliğin yapısındaki karbür miktarı %5 iken, %2 den fazla karbon içeren yüksek alaşımlarda bu değer %10-30 değerine yükselir. Bu çeliklerde bulunan karbür oluşturucu V, Mo, W ve Cr çeliğin dayanımını, sertlik ve aşınma direncini yükseltici etki gösterirler. o C Gerilim Giderme Tavlaması Isıtma Östenitleştirme Soğutma Meneviş Sertleştirme Sıcaklığı 3. Ön ısıtma ½ dk/ ~850 o C o C Fırında Yavaş Soğutma 2. Ön ısıtma ~600 o C 1. Ön ısıtma ~400 o C ~200 o C Sıcak Banyo Yağ/Hava Meneviş 1 h/20 Hava Östenitleştirme sıcaklığı 900 o C nin üzerinde olan soğuk iş takım çeliklerinin sertleştirmede zaman-sıcaklık diyagramı. t Soğuk iş takım çelikleri TS 3921, DIN ve EN ISO 4957 de(takım çelikleri olarak) standartlaştırılmıştır. Aşağıdaki tablolarda soğuk iş takım çeliklerinin çeşitleri ve bileşimleri, ısıl işlem karakteristikleri ve mekanik özellikleri belirtilmiştir. Önemli kullanım yerleri; - Kesme takımları - Delme zımbaları - Makine bıçakları - Civata perçin ve somunları - Kağıt ve plastik bıçakları - Kazıma bıçakları - Sıvama kalıpları vb. 28

29 Mlz. No Kullanım Alanı Yüksek aşınma dayanımı ve ısıl işlem sırasında boyutsal kararlılığı olan çeliktir. Sac kalınlığı 4 ' ye kadar olan saclarda hassas kesme kalıplarında ağır iş kesme ve zımba parçalarında zımbalarda ve raybalarda kullanılır. Çekme gerilmesine dayanıksızlığı ve gevrekliği nedeni ile gittikçe daha az tercih edilmektedir. Cr-V alaşımlı civa çeliği olarak çeşitli pim imalatı, kılavuz pimleri ve matkap gibi kesici takım imalatında kullanılır, tokluk ve işlenebilirliği iyidir. Yüksek aşınma dayanımı ve yüksek tokluğa sahip olduğundan kesme ve ezme için çok uygundur. Orta kalınlıktaki malzemeler için zımba ve kesim parçalarında boru ve profil makaralarında kullanılır. sac kalınlığı 6 ' ye kadar olan saclarda hassas kesme kalıplarında makas bıçaklarında derin çekme kalıplarında kullanılır. % kromlu ledeburitik yapılı soğuk iş çeliğidir. Çok yüksek aşınma dayanımı vardır 'e göre sertleşme kabiliyeti daha iyidir. Ağır iş kesme ve zımba parçalarında, kağıt ve plastik bıçaklarında, derin çekme kalıplarında, zımba, rayba ve broşlarda kullanılır. Darbe çeliği olarak bilinir. Kesici, pens, zımba ve matris malzemesi, ağaç işleme ve yontma bıçaklarında, basınçlı hava ile çalışan keskilerde, desen kalıplarında, darphane kalıplarında ve 12 ' ye kadar olan sacların kesilmesinde kullanılır. Sertleşebilirliği ve tokluğu yüksek çeliktir. Çatal kaşık kalıpları, kalın sacların kesilmesinde kullanılan bıçaklar ve makaslar, yüksek sertlikte yüksek tokluk özelliği gerektiren plastik ekstrüzyon ve enjeksiyon kalıplarında kullanılır. Yağda sertleşebilen işlenmesi kolay yüksek sertleşme kapasitesi olan çeliktir. Cıvata sanayi için çapak alma takımları, kağıt, mukavva gibi ince malzemeler için kesme bıçaklarında ve küçük boyutlu plastik kalıplarında kullanılır. TS 3921 e göre alaşımlı soğuk iş takım çeliklerinin çeşitleri ve bileşimleri Çelik Türü Kimyasal Bileşim ( % ağırlık ) Mlz. No Sembol C Si Mn Cr Mo Ni V W Cr6 0,95-1,10 0,15-0,35 0,25-0,45 1,35-1, X210Cr12 1,90-2,20 0,10-0,40 0,15-0,45 11,0-12, CrV3 1,10-1,25 0,15-0,30 0,20-0,40 0,50-0, ,07-0, CrMnMoS8 6 0,35-0,45 0,30-0,50 1,40-1,60 1,80-2, X36Cr17Mo 0,33-0,43 Max. 1,00 Max. 1,00 15,0-17,0 1,00-1,30 Max. 1, X155Cr12V1Mo 1,50-1,60 0,10-0,40 0,15-0,45 11,0-12,0 0,60-0,80-0,90-1, WCr6 1,00-1,10 0,10-0,40 0,80-1,10 0,90-1, ,00-1, X210Cr12W 2,00-2,25 0,10-0,40 0,15-0,45 11,0-12, ,60-0, WCrV7 0,55-0,65 0,55-0,70 0,15-0,45 0,90-1, ,10-0,20 1,80-2, X165Cr12MoV 1,55-1,75 0,25-0,40 0,20-0,40 11,0-12,0 0,50-0,70-0,10-0,50 0,40-0, X45Ni4CrMo 0,40-0,50 0,10-0,50 0,15-0,45 1,20-1,50 0,15-0,35 3,80-4, V33 1,40-1,50 0,20-0,35 0,30-0, ,00-3, MnCrV8 0,85-0,95 0,10-0,40 1,90-2,10 0,20-0, ,05-0,15-29

30 TS 3921 de verilen alaşımlı soğuk iş takım çeliklerinin diğer ülke standartlarında yaklaşık karşılıkları Almanya DIN Fransa İngiltere İtalya Japonya Rusya Amerika Birleşik Devletleri Mlz. No Sembol AFNOR BS UNI JIS GOST AISI/SAE Cr6 Y100C6 BL L X210Cr12 Z200C12 BD3 X205Cr12KU SKD1 Ch12 D CrV CrV3KU - - L CrMnMoS X36Cr17Mo X155Cr12V1Mo Z160CDV12 BD2 X155CrVMo121KU - - D WCr6 105WC13-107WCr5KU SKS31; SKS2; SKS3 ChWG X210Cr12W - - X215CrW12 1KU WCrV7 55WC20-55WCrV8KU X165Cr12MoV - - X165CrMoW12KU X45Ni4CrMo V MnCrV8 90MnV8 BO2 90MnVCr8KU - - O2 30

31 Mlz. No Çelik Türü Sembol Sıcak Şekil Verme Sıcaklığı o C Alaşımlı soğuk iş takım çeliklerinin ısıl işlem koşulları ve mekanik özellikler Yumuşak Tavlama Sıcaklığı o C Isıl işlem koşulları Sertlik Sertleştirme * Meneviş Sıcaklığı BSD o C Su Yağ Hava Basınçlı Hava Sıcak Banyo (~400 o C) Meneviş Sıcaklığına Bağlı Olarak Sertlik Sertlik o C RSD-C RSD-C Cr * X210Cr * (*) (*) * CrV * * CrMnMoS * - - * ) X36Cr17Mo * X155Cr12V1Mo * * - * WCr * - - (*) X210Cr12W * * * * WCrV * X165Cr12MoV * * * * X45Ni4CrMo * * * V * MnCrV * - - (*) ) MPa dayanımında ıslah edilmiş olarak bulunur. 31

32 Sıcak İş Takım Çelikleri Sıcak iş takım çelikleri özellikle çeliklerin, demir olmayan metallerin, yüksek polimerlerin ve seramik malzemelerin 200 o C nin üzerindeki sıcaklıklarda form verme ve formunu değiştirmeleri için yararlanılan takımların imalinde kullanılır. Sıcaklık işlenen malzemeye bağlı olduğundan ve uygulanan temas sürelerinde o C ye ulaşabildiğinden dolayı, bu çelikler çok sık bir şekilde darbe tarzında da olan ve ısıl şok olarak da meydana gelen, çok yüksek mekanik ve termik zorlanma altında kalırlar. Sıcak iş takımlarında çoğu zaman plastik form değiştirmesi, sıcakta çatlak teşekkülü, kırılma, aşınma veya korozyon nedeniyle bozulmalar olabilir. Bundan dolayı sıcak iş takımları için olan malzemelerin sıcakta yüksek dayanıma(sıcakta akma sınırı), iyi meneviş dayanımına, yüksek sıcakta aşınma direncine, yeterli sünekliğe ve iyi termoşok dayanımına sahip olması gerekir. Sıcak iş takımlarının sertleştirilmesi büyük ölçüde alaşımlı soğuk iş takım çeliklerine benzer. Ancak meneviş sıcaklıkları oldukça yüksektir. o C Gerilim Giderme Tavlaması Isıtma Östenitleştirme Soğutma Meneviş Sertleştirme Sıcaklığı 3. Ön ısıtma ~850 o C o C Fırında Yavaş Soğutma 2. Ön ısıtma ~600 o C 1. Ön ısıtma ~400 o C o C Sıcak Banyo Yağ/Hava 1. Meneviş 1 h/20 Hava 2. Meneviş 1 h/20 Hava Sıcak iş takım çeliklerinin sertleştirilmesinde zaman-sıcaklık diyagramı. t Sıcak iş takım çelikleri TS 3920, DIN ve EN ISO 4957 de (takım çelikleri olarak) standartlaştırılmıştır. Aşağıdaki tablolarda sıcak iş takım çeliklerinin çeşitleri ve bileşimleri, ısıl işlem karakteristikleri ve mekanik özellikleri belirtilmiştir. Önemli kullanım yerleri; - Enjeksiyon Döküm Kalıpları - Ekstrüzyon Kalıpları - Dövme Kalıpları - Kalıp ve Boru Presleri ve Aksamları - Delici Zımbalar ve Kalıpları vb. 32

33 Mlz. No Kullanım Alanı Hafif metallerin enjeksiyon kalıplarında, ekstrüzyon presleri kalıplarında kullanılır ' e göre ısıl iletkenliği ve tokluğu daha iyidir. İyi bir süneklik ile birleşen yüksek sıcaklıkta aşınma dayanımını yitirmeyen bir çeliktir. Isıl şoklara karşı dayanımı, yüksek seviyedeki saflığı, homojenliği sebebi ile çok geniş bir kullanımı vardır. Yaygın olarak ağır yükte çalışan sıcak iş kalıpları, metal ekstrüzyon preslerinde, yağ ve hava soğutmalı presleme ve delme mandrellerinde ve dövme kalıplarında kullanılır. Yüksek sıcaklıkta sertliğini yitirmeyen yüksek ısı iletkenliği olan çeliktir. Ağır metal alaşımları için pres döküm kalıpları ve karışık iç burçları, presleme diskleri ve delme mandrellerinde kullanılır MPa kullanım dayanımında her türlü kalıplar, cıvata ve somun üretiminde tarak, şişirme ve delme takımları olarak kullanılır MPa kullanım dayanımına sahiptir. Yağda ve havada sertleşebilen sıcak iş takım çelikleri arasında en iyi süneklik gösteren çeliktir. Ekstrüzyon presleme için pres sapma başlığı, form parça presleme takımlarında kullanılır. Sıcak iş takım çelikleri ve bileşimleri Çelik Türü Kimyasal Bileşim ( % ağırlık ) Mlz. No Sembol C Si Mn Cr Mo Ni V X38Cr5Mo1V 0,36-0,42 0,90-1,20 0,30-0,50 4,80-5,50 1,10-1,40-0,25-0, X40Cr5Mo1V 0,37-0,43 0,90-1,20 0,30-0,50 4,80-5,50 1,20-1,50-0,90-1, X32Cr3Mo3V 0,28-0,35 0,10-0,40 0,15-0,45 2,70-3,20 2,60-3,00-0,40-0, NiCrMoV6 0,50-0,60 0,10-0,40 0,65-0,95 0,60-0,80 0,25-0,35 1,50-1,80 0,07-0, NiCrMoV 0,50-0,60 0,10-0,40 0,65-0,95 1,00-1,20 0,45-0,55 1,50-1,80 0,07-0,12 Sıcak iş takım çeliklerinin diğer ülke standartlarında yaklaşık karşılıkları Almanya DIN Fransa İngiltere İtalya Japonya Rusya Amerika Birleşik Devletleri Mlz. No Sembol AFNOR BS UNI JIS GOST AISI/SAE X38Cr5Mo1V Z38CDV5 BH11 X37CrMoV51KU SKD6 4Ch5MFS H X40Cr5Mo1V Z40CDV5 BH13 Z40CrMoV511KU SKD61 4ChMF1S H X32Cr3Mo3V 32DCV28 BH10 30CrMoV12 27KU - 3Ch3M3F H NiCrMoV6 55NCDV7 - - SKT4 5ChNM L NiCrMoV

34 Sıcak iş takım çeliklerinin ısıl işlem durumu ve mekanik özellikleri ISIL İŞLEM KOŞULLARI ÇEKME DAYANIMI Çelik Türü Sıcak Şekil Verme Sıcaklığı Yumuşak Tavlama Meneviş Sıcaklığına Göre Meneviş Sertleşmiş Sertleştirme Sıcaklığı Halde Sıcaklığı Sertliği MPa Kullanım Dayanımı Mlz. No Sembol o C o C BSD o C su yağ hava Sıc. banyo o C MPa MPa X38Cr5Mo1V * * * X40Cr5Mo1V * * * X32Cr3Mo3V * * * NiCrMoV * NiCrMoV *

35 Yüksek Hız Takım Çelikleri Yüksek hız takım çelikleri, yüksek sıcaklıkta sertliğini büyük oranda ve uzun süre koruyan malzemelerdir. Bu malzemeler yüksek sıcaklıklara ve aşınmaya karşı dayanımlıdır. Bu özellikleri çeliğe kazandırmak için bazı alaşım elemanlarının ilavesinin yanında uygun ısıl işlemin de gerçekleştirilmesi gerekir. Yüksek hız çelikleri iyi sertleşebilirliğe sahip oldukları için, bunlardan yapılan takımlar tuz banyosunda veya havada bile sertleşebilirler. Yüksek hız çeliklerinin en genel uygulama alanı talaş kaldırma takımlarıdır. Yüksek sıcaklıklarda göstermiş oldukları yüksek mukavemetlerinden dolayı yüksek hız çelikleri, sıcak iş takım çelikleri olarak da (örneğin sıcak kesiciler ve somun imal eden sıcak zımbalama makinelerindeki zımba malzemesi) kullanılırlar. Yüksek Hız Çeliklerinden İstenen Özellikler Sertlik Sert bir malzemenin işlenmesi ancak kendinden daha sert bir takım ile gerçekleştirilir. Bu amaca uygun olarak yüksek hız çeliklerinin yüksek karbon ve alaşım elementleri ilavelerinden dolayı sertlikleri yüksektir. Alaşım elementlerinin karbonla oluşturduğu özel karbürler sertliği önemli ölçüde arttırır. Karbon ve alaşım elementlerini ve dolayısıyla bunların oluşturduğu özel ve sert karbürleri arttırarak sertlik 67-68HRC ye kadar yükseltilebilir. Sertleştirme sonrası belirli bir sertlik alma derinliği veya sertleşme kabiliyeti, M10 un dışındaki bütün yüksek hız çeliklerinin havada soğutulması ile yaklaşık 1 inç (25.4) civarında olmaktadır. Hava yerine yağ veya ergimiş tuz banyosu soğutma ortamı olarak seçildiğinde bu derinlik 3 inç e kadar çıkabilir. Tokluk Zorlamalar ve darbeler karşısında takımın kırılmaya karşı dirençli, diğer bir deyişle tok olması istenir. Fakat yüksek hız çeliklerindeki yüksek karbon ve alaşım miktarı çeliğe sertlik özelliği verdiğinden kullanım yerine göre çeliğin tok olması istendiğinde takım seçiminde bazı noktalara dikkat edilmelidir. Yüksek hız çeliklerinde tokluk, çeliğin bileşiminde daha düşük karbon miktarının olmasıyla veya çeliğin östenitleme sıcaklığından daha düşük bir sıcaklıkta sertleştirilip daha ince tane boyutu sağlanması ile arttırılır. Yüksek derecede ( C) temperleme de hız çeliklerinin tokluğunu arttırır. Bununla birlikte tokluk arttığında sertlik ve aşınma dayanımını da azalacaktır. Aşınma Dayanımı Hız çeliğinin aşınma dayanımlı olması sürtünmeye, yumuşamaya veya mekanik etkilere karşı dirençli olmasıdır. Bu da kullanımı esnasında takımın daha uzun sürede değişimini gerektirdiğinden kullanımda ekonomiklik sağlar. Yüksek hız çelikleri, martenzit yapısı içine dağılmış sert karbürlerin ve temperlenmiş martenzit matrisinin yüksek sertliğinden dolayı yüksek aşınma dayanımına sahiptirler. Molibden karbürünün sertliği 75HRC iken, Vanadyum karbürün sertliği 84HRC dir. Bu yüzden Vanadyum karbür miktarını arttırmak aşınma dayanımını arttırır. Fakat yüksek Vanadyumlu hız çeliklerinin daha iyi aşınma dayanımlı olmalarına karşın, bu çeliklerin işlenebilme ve taşlanabilme zorlukları vardır. İçyapıyı ve özellikleri önemli ölçüde değiştiren belli başlı alaşım elementleri C, Cr, Mo, V, W ve Co tır. Co ın dışındakiler içyapıda çökelerek karbür oluştururlar. Karbon Çeliğin mekanik özelliklerini en fazla etkileyen elementtir. Artan karbon oranı ile çeliğin dövme, kaynak, talaş kaldırma ve derin çekme ile şekillendirilme yeteneği azalırken, sertleşme kabiliyeti artar. Yüksek hız çeliklerinde karbon miktarı genelde % arasında değişebilir. Karbon karbür oluşumunda da önemli rol oynar. Karbon oranının artması darbe mukavemetini düşürür, ancak kesme özelliğini ve aşınma direncini arttırır. Krom Hız çeliklerinin her çeşidinde % 3-4 arasında bulunur. Oluşturduğu krom karbürler ile sertlik ve kesme verimini arttırır. Yüksek hız çeliklerine diğer bir etkisi de oksidasyonu önler. Molibden Karbür oluşturucu bir elementtir. Bu karbürler çeliğin yüksek sıcaklıkta mukavemetini uzun süre korumasını sağlar. Özellikle V, W ve Cr ile bileşim yaparak çeliğin kesme kabiliyetini arttırır. Yüksek hız çeliklerde Wolfram yerine kullanılan bir elementtir. Hız çeliklerine etkisi wolframın etkisi gibidir. % wolframın yerine % 1 Molibden ilave edilir. Molibdenin ergime sıcaklığı wolframın ergime sıcaklığından daha düşük olduğundan Molibden içerikli hız çelikleri, Wolfram içerikli olanlara nazaran daha düşük sıcaklıkta sertleştirilir. Vanadyum Yüksek hız çeliklerinin kesme verimini arttırır. Çelik üretim esnasında cürufların çelik bünyesinden ayrılmasını ve bünyedeki azot gazının giderilmesi için önemli rol oynar. Çelik içerisinde vanadyum oranına bağlı olarak, karbon oranının yükseltilmesi gerekir. Vanadyum çelik bünyesindeki karbonu kendisine bağlar ve diğer metal karbürlerin oluşmasını azaltır. Vanadyum karbürler yüksek hız çeliklerinin en sert karbürleridir. Oksitlenme esnasında en az çözünen karbürlerdir. 35

36 Wolfram (Tungsten) W, çeliklerin aşınma dirençlerini, menevişleme tavlamasına dayanıklılığını ve sıcaktaki mukavemet değerlerini arttırır. Yüksek hız çeliğinin ana alaşım elementidir. % 20'ye kadar ilave edilebilir. Yüksek hız çeliklerinin temperleme direncini arttırır. Yüksek sıcaklıkta sertliğini kaybetmemesi ve ince taneli bir içyapı oluşturması nedeniyle önemli bir alaşım elementidir. Kobalt Kobaltin yüksek hız çeliklerine en büyük etkisi sıcak sertliğini arttırmasıdır. Bu nedenle kesici takımın kesme verimini arttırır. Büyük paso ile çalışan takımlarda Cr-Ni alaşımlı çeliklerin işlenmesinde uygun sonuç verir. Sertleşme esnasında % 95 oranında çözünerek içyapıyı güçlendirir. Hız çelikleri TS 3920 de standartlaştırılmıştır. Mlz. No Kullanım Alanı Sert malzemelerin işlenmesi için büyük aşınma dirençli basit ve finiş takımları olarak kullanılır Freze bıçakları, kılavuzlar, raybalar, helisel matkaplar gibi kesici takımlarda %10Co içeriği nedeniyle daha yüksek performans sağlar. Otomatların işlenmesinde şerit testerelerin kesici ağızlarında kullanılır. Yüksek sıcaklık mukavemeti daha hızlı devirlerde çalışmasını sağlar. Yüksek ısı ve aşınma dayanımına sahip olduğundan yüksek dayanımlı çeliklerin yüksek kesme hızlarıyla işlenmesinde tercih edilir. Yüksek sertlik, aşınma direnci ve sıcaklık dayanımı beklenen durumlarda: planyalama ve tornalama kalıpları, freze, matkap, kılavuz olarak ve ' ün yetersiz kaldığı yerlerde tercih edilir Spiral matkap, freze, rayba, yüksek dayanımlı malzemelerin işlenmesi için kalıp ve kılavuz olarak kullanılır Tornalama ve boşaltma işlemlerinde temiz paso takımlarında, özellikle östenitik çelik ve dökme demirin işlenmesi ve yüksek kesme mukavemeti gerektiren takımlarda kullanılır Yüksek güçlü freze, spiral matkap, yüksek sertlik ve aşınma dayanımlı kesme ve darbeli takımlarda kullanılır En yaygın kullanımı olan HSS malzemedir. Freze bıçakları, raybalar, kılavuzlar, matkaplar, broş ve tığlar, paftalar, toz presleme kalıplarında ve aynı zamanda kesme kalıplarında kullanılır. İyi kesme güçlü ve iyi süneklikte ekonomik alaşımlı hız çeliğidir e göre daha yüksek sertlik alma kabiliyetine ve daha yüksek sıcaklık dayanımına sahiptir. Aşındırıcı malzeme işleyen rayba, matkap, freze ve kesici takımlarda kullanılır. 36

37 Hız Çeliklerinin Kimyasal Bileşimi Mlz. No Sembol AISI/SAE %C %Si max %Mn max %S max %Co %Cr %Mo %V %W H T H M H M H M H T HC M H M H M

38 Hız çeliklerinin ısıl işlem durumu ve mekanik özellikleri Çelik Türü Sıcak Şekil Verme Sıcaklığı ISIL İŞLEM KOŞULLARI Yumuşak Tavlama Sertleştirme Meneviş Sıcaklık Sertlik İlk Isıtma 1. Ön Isıtma 2. Ön Isıtma Sertleştirme Sıcaklığı ve Ortamı Sıcaklık Sertlik Mlz. No Sembol o C o C HB o C ~ o C ~ o C o C Yağ Sıcak Banyo Hava o C HRC H * * * H * * * H * * * H * * * H * * * HC * * * H * * * H * * *

39 Plastik Kalıp Çelikleri İmalat ve kalıp sektörünün en çok kullanım sahasına sahip çelik grubudur. Her türlü plastik bazlı malzemelerin muhtelif yöntemlerle şekillendirmesi bu grup çeliklerle gerçekleştirilmektedir. Plastik kalıp çelikleri kullanılan plastik haaddesinin cinsine göre aşınmaya, basınca ve korozyona maruz kalırlar. Bu nedenle çok çeşitli plastik kalıp çelikleri geliştirilmiştir. Plastik kalıplarından beklenen özellikler; Hızlı işlenebilirlik Isıl işlem sırasında boyut değişiminin az olması Parlaklık Basınç dayanımı Aşınma dayanımı Plastik Kalıp Çeliklerinin Kimyasal Bileşimi Mlz. No Sembol %C %Si %Mn %S %P %Cr %Mo %Ni C45W X42Cr CrMnMo CrMnMoS X36CrMo H Mlz. No Kullanım Alanı Alaşımsız soğuk iş takım çeliğidir. C 45' ten farkı, üretim yönteminden ötürü daha temiz ve homojen mikro yapıya sahip olmasıdır. Metal ve plastik enjeksiyon kalıpları için destek plakası ve kalıp hamili olarak kullanılır. Korozyon dayanımı yüksek paslanmaz plastik kalıp çeliğidir. Korozyon etkisi olan PVC gibi plastiklerin kalıplarında kullanılır. Krom kaplamaya gerek yoktur. Çok iyi parlatılabilir. Tıbbi ve optik cihaz kalıplarında kullanılır. Nitrasyon uygulanabilir. Plastik ve basınçlı döküm sanayinde kalıp hamili ve bağlantı parçaları olarak kullanılır e göre parlatma özelliği daha iyidir. Yüzeyden merkeze inildikçe sertlikte düşüş olduğundan yerine çeliği geliştirilmiştir. Ayna parlaklığı gibi bir parlaklık derecesinin şart olmadığı kalıplarda yerine rahatlıkla kullanılabilir. İşlenmesi kükürtten dolayı çok rahattır HRC sertlikte teslim edilir. Daha yüksek sertliklerin gerektirdiği durumlarda nitrasyon yapılabilir. Desenlemeye uygun değildir. Korozif etkisi olan PVC gibi plastiklerin kalıplarında, sertleştirmeye gerek kalmadan kullanılabilen bir çeliktir. Tamamıyla paslanmaz olması gereken kalıplarda çekirdek olarak , hamil olarak iyi bir ikili oluşturur. Ayna parlaklığı elde edilebildiği 30-33HRC'ye sertleştirilmiş ve tokluğu yüksek bir çeliktir plastik kalıp çeliğinin yerini almıştır. Daha yüksek sertliğin gerekli olduğu durumlarda nitrasyon yapılabilir. Desenlemeye çok uygundur. Enjeksiyon kalıplarında kalıp hamili, destek plakaları olarak ve ekstrüzyon pres takımlarında, dayama bloğu ve gömlek olarak tercih edilir. 39

40 Alüminyum Isıl İşlemi Başlıca alaşım elementleri Magnezyum, Mangan, Silisyum, Bakır, Çinko, Kurşun, Nikel ve Titandır. Katılan alaşım elementleri mukavemet özelliklerini yükseltir. Alüminyum, yumuşak ve hafif bir metal olup mat gümüşümsü renktedir. Bu renk, havaya maruz kaldığında üzerinde oluşan ince oksit tabakasından ileri gelir. Alüminyum, zehirleyici ve manyetik değildir. Kıvılcım çıkarmaz. Saf alüminyumun çekme dayanımı yaklaşık 49 MPa iken alaşımlandırıldığında bu değer 700 MPa'a çıkar. Yoğunluğu, çeliğin veya bakırın yaklaşık üçte biri kadardır. Kolaylıkla dövülebilir, makinede işlenebilir ve dökülebilir. Çok üstün korozyon özelliklerine sahip olması, üzerinde oluşan oksit tabakasının koruyucu olmasındandır. Alüminyum alaşımları üretim metotlarına göre işlem(dövme) ve döküm alaşımları olarak iki gruba ayrılır. Plastik deformasyon kabiliyeti iyi olup kolayca şekillendirilebilen işlem alaşımlar, döküm alaşımlardan oldukça farklı mikroyapı ve kompozisyona sahiptir. Alüminyum alaşımları ısıl işlem yapılabilir ve yapılamaz alaşımlar olmak üzere iki gruba ayrılır. Isıl işlem yapılabilir alaşımlarda yaşlandırma ile dayanım artışı sağlanabilirken, ısıl işlem yapılamayan alaşımlar ise katı eriyik ve pekleşme ile dayanımları arttırılır. Isıl işleme tabi tutulabilir alaşımlar, en yüksek mekanik özeliklerini en genel olarak çözeltiye alma ısıl işlemi ile kazanırlar. Çözeltiye alma ısıl işleminde alaşım, çözelti içine alaşım elementleri veya bileşik katmak için C ye kadar ısıtılır, arkasından hızlı soğutma yapılır. Bu işlem oda sıcaklığında aşırı doymuş çözelti sağlamak için genelde su içinde yapılır. Genellikle bunu, yaşlandırma ısıl işlemi takip eder. Yaşlandırma, istenen akma özelikleri için aşırı doymuş çözeltiden bir miktar element veya bileşiğin çökeltilmesidir. Çökelme sonucunda tanelerin içinde ışık mikroskobu ile seçilemeyen çok ufak zerreler oluşur. Bu zerreler kafeste kaymayı önler ve böylece alaşım sertleşir, akma ve çekme mukavemeti yükselir. Isıl işleme tabi tutulamayan alaşımlar en yüksek mekanik özeliklerini, soğuk şekillendirme yoluyla kazanırlar. Eloksal sonrasında düzgün görünümlü mat yüzey elde edilmek isteniyorsa, alüminyum alaşımındaki demir oranı en az %0,20 olmalı ve uzun süreli yaşlandırma ısıl işlemi tercih edilmelidir. Eloksal sonrasında parlak yüzey elde edilmek isteniyorsa, demir oranı en fazla %0,20 olmalı ve kısa süreli yaşlandırma ısıl işlemi uygulanmalıdır. Amerikan alüminyum birliğine göre, alüminyum alaşımları dört rakamla sınıflandırılmaktadır. Dört rakamlı sayısal simgenin ilk rakamı, hangi temel alaşım elementini içeren alüminyum alaşımı olduğunu belirtmektedir. İşlem (Dövme) Alüminyum Alaşımları Döküm Alüminyum Alaşımları Simge Temel Alaşım Elementi Isıl İşlem Simge Temel Alaşım Elementi Isıl İşlem 1xxx Saf Alüminyum > %99 Al Yaşlandırılamaz 1xx.x Saf Alüminyum > %99 Al Yaşlandırılamaz 2xxx Cu Yaşlandırılabilir 2xx.x Cu Yaşlandırılabilir 3xxx Mn Yaşlandırılamaz 3xx.x Si Cu (ve/veya Mg) Yaşlandırılabilir 4xxx Si Mg varsa yaşlandırılabilir 4xx.x Si Yaşlandırılamaz 5xxx Mg Yaşlandırılamaz 5xx.x Mg Yaşlandırılamaz 6xxx Mg Si Yaşlandırılabilir 6xx.x Kullanılmayan dizi - 7xxx Zn Yaşlandırılabilir 7xx.x Zn Yaşlandırılabilir 8xxx Li Yaşlandırılabilir 8xx.x Sn Yaşlandırılabilir 40

41 İşlem (Dövme) Alüminyum Alaşımları Döküm Alüminyum Alaşımları Simge Kullanım Alanı Simge Kullanım Alanı 1xxx 2xxx 3xxx 4xxx 5xxx 6xxx 7xxx 8xxx Genellikle elektrik ve kimya endüstrisinde kullanılmaktadır. Başta magnezyum olmak üzere diğer alaşım elementleri de bulunabilir, yüksek mukavemet istenen havacılık sektöründe yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Boru, sıvı tankları ve mimari uygulamalarda kullanılmaktadır. Termal genleşme katsayısı düşük, aşınma direnci ve korozyon dayanımı yüksek alaşımlardır. Kaynaklı yapılarda, levha üretiminde, otomobil parçaları üretiminde kullanılmaktadır. Magnezyum oranı arttıkça sertlik ve mukavemet artar fakat süneklik azalır. Denizde korozyona karşı direnci yüksek olduğundan, bu ortamda çalışacak yapıların imalatında kullanılmaktadır. Şekillendirilme kabiliyeti yüksek olan bu alaşımlar özellikle ekstrüzyon ile üretilen parçaların imalatında sıklıkla kullanılır. Magnezyum, Krom ve Zirkonyum ilave alaşım elementleridir. 7XXX serisi, alüminyum alaşımlarının en yüksek mukavemete sahip olanıdır. Uçak parçaları yapımı ve diğer yüksek dayanım istenen yerlerde kullanılır. Kalay ilavesi de yapılabilmektedir. Özellikle uçak ve uzay yapılarında kullanılmaya başlanan bu malzeme, iyi yorulma direnci ve iyi tokluk özelliklerine sahiptir. Fakat diğer Al alaşımları ile karşılaştırıldığında üretim maliyetleri yüksektir. 1xx.x 2xx.x 3xx.x 4xx.x 5xx.x 6xx.x 7xx.x 8xx.x Piston imalinde geniş ölçüde kullanılır. Mukavemetleri atmosfer etkilerine karşı yüksek olduğundan mimari ve dekoratif dökümler imalinde kullanılır. Yüksek silisyumlu dökümler içten yanmalı motorlarda, vites kutularında, silindir ve karterlerde, nikel gibi metallerin ilavesiyle de piston imalinde kullanılır. Deniz suyu etkilerine karşı yüksek direnç gösterirler, çekme mukavemetleri yüksektir, süneklik ve işlenebilme özellikleri çok iyidir. Al Zn alaşımları sıcak gevreklik özelliğinden dolayı ancak Cu ile birlikte kullanılırlar. Sıcak gevreklik ve yüksek katılaşma çekmesinden dolayı pres dökümler için uygun değildir. Orta derecede mukavemet ve esnemezlik özelliği gerektiren üretimlerde kullanılır. Alaşım Elementlerinin Alüminyum Özelliklerine Etkileri Bakır ( Cu ): Alüminyuma %12 oranına kadar katıldığında dayanımı arttırır, daha fazlası gevreklik yaratır. Genellikle yüksek sıcaklık özellikleriyle işlenebilirliği arttırır. %4-6 arasında katıldığında yaşlandırılabilir alaşımlar oluşturur. Dökümü kolaylaştırır. Çinko ( Zn ): Yüksek çinkolu alaşımlar sıcak çatlama ve soğuma çekmesi gösterirler. Çinko diğer alaşım elementleriyle birlikte çekme dayanımını, haddelenebilme ve işlenebilme özelliğini arttırır, buna karşı dökülebilirliği düşürür. %3 çinkodan daha az çinko içeren ikili alüminyum alaşımlarında belirgin bir etkisi görülmez. Demir ( Fe ): Az oranlarda bazı alaşımların sertlik ve dayanımını arttırır, dökümlerin sıcak çatlama eğilimlerini azaltır. Demir alüminyum alaşımlarında mümkün olduğunca kullanılmamasının nedeni meydana getirdiği gevrekliktir. Magnezyum ( Mg ): Katı çözelti sertleşmesi meydana getirir. %6 dan fazla Mg içeren alaşımlarda çökelme sertleşmesi olur, dökümleri zordur. Sünekliği azaltır. Mg 2 Si alaşımını oluşturup Al-Si alaşımlarının dayanımını arttırır. Yüksek aşınma direncine sahiptir. Mangan ( Mn ): Dökülebilirliği arttırmak için demir ile birlikte kullanılır. Metaller arası bileşiklerin özelliğini değiştirir, çekmeyi azaltır, alaşımların süneklik ve tokluk özelliklerini arttırır. Silisyum ( Si ): Akışkanlığı ve korozyon direncini arttırır, sıcak çatlama eğilimini azaltır. %13 den fazla silisyum içeren alaşımların işlenmesi çok zordur. Krom ( Cr ): CrAl 7 şeklinde metaller arası bileşik oluşturur. Tane küçültücü etkisi vardır, korozyon direncini arttırır. Fosfor ( P ): Ötektik altı Al Si alaşımlarında silisyum parçacıklarını irileştirir, ötektik üstü alaşımlarda ise küçültür. 41

42 Titanyum ( Ti ): Bor ile birlikte tane küçültücü etkisi vardır, dayanımı arttırır. Nikel ( Ni ): Yüksek sıcaklıklarda aşınma direncini arttırır ve boyutsal kararlılık sağlar. Lityum ( Li ): Düşük süneklik ve kırılma tokluğu sağlar. Üstün yorulma-çatlak büyüme direnci vardır. ALAŞIM ELEMENTLERİNİN ALÜMİNYUM ÖZELLİKLERİNE ETKİLERİ Fe Si Mg Mn Cu Zn Ti Cr Ni Li Zr V Sn B Bi Pb Yoğunluk Akışkanlık ~ Sertleşme Mukavemet Elektrik İletkenliği ~ ~ - Korozyon Mukavemeti Isısal Genleşme Katsayısı ~ - Arttırır Azaltır Değişmez Karakteristik değil ya da bilinmiyor 42

43 Alüminyum alaşımlarına uygulanan ısıl işlem proseslerinin kodlaması Temper Temper Kodu Açıklama F Mekanik veya ısıl işlem görmemiş (döküm, dövülmüş vb.) halde O Tavlanmış ve yeniden kristalleşmiş (İri tane yapısına sahiptir, ilgili alaşımın en gevrek halini ifade eder) H1x Soğuk işlem uygulanmış H W H2x H3x H4x Çözeltiye alınmış Soğuk işlenmiş ve kısmen tavlanmış (x, farklı sertlikleri ifade etmektedir.) Sadece soğuk işlem uygulanmış ve kararlı Soğuk işlem uygulanmış ve malzeme yaşlanmaması için düşük sıcaklıkta ısıl işlemle stabilize edilmiş (x, stabilizasyon sonrası sertleşme işlemini ifade eder.) Yaşlandırma işlemini göstermektedir T T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 Sıcak şekillendirme sonrası soğumuş ve doğal olarak yaşlanmış Sıcak şekillendirme sonrası soğumuş, soğuk deformasyon uygulanmış, doğal olarak yaşlanmış Çözeltiye alınmış, soğuk işlenmiş ve doğal yaşlandırma uygulanmış Çözeltiye alınmış ve doğal yaşlanmış Sıcak şekillendirme sonrası soğumuş ve yapay yaşlandırılmış Çözeltiye alınmış ve yapay yaşlanmış Çözeltiye alınmış ve stabilize edilmiş (aşırı yaşlanmış) Çözeltiye alınmış, soğuk işlenmiş, yapay yaşlandırılmış Çözeltiye alınmış, yapay yaşlandırılmış ve soğuk işlem uygulanmış T10 Sıcak şekillendirme sonrası soğumuş, soğuk işlem uygulanmış yapay yaşlanmış o C Çözeltiye Alma Solvus Sıcaklığı Su Verme Yaşlandırma Alüminyum Isıl İşlem Prosesinin şematik gösterimi t 43

44 BAZI ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ KİMYASAL BİLEŞİMLERİ - I Cu Fe Si Zn Mg Mn Ni Ti Cr Kaynak Edilebilme Eloksal Olabilme 1050A 0,05 0,40 0,25 0,05-0,05-0,05 - Mükeel Mükeel ,04 0,25 0,20 0,04 0,03 0,03-0,03 - Mükeel Mükeel 1080A 0,03 0,15 0,15 0,03 0,02 0,02-0,03 - Mükeel Mükeel ,05 Si+Fe 1,0max 0,10-0,05-0,05 - Mükeel Mükeel ,05 0,40 0,10 0,05-0,01-0,02 0,01 Mükeel Çok İyi ,0-6,0 0,70 0, Zayıf Orta-İyi ,9-5,0 0,70 1,00 0,25 0,20-0,80 0,4-1,2-0,15 0,10 Zayıf Orta-İyi ,5-4,5 0,70 0,05 0,25 0,40-0,80 0,4-1,0-0,15 0,10 Zayıf Orta-İyi ,20-3,0 0,70 0,80 0,25 0,50 0, ,10 Zayıf Orta-İyi ,8-4,9 0,50 0,50-1,2-1,8 0,3-0,9-0,15 0,10 Zayıf Orta-İyi ,00 1,00 0,90 0,25 1,2-1,8 0,20 1,7-2,3-0,10 Zayıf Orta-İyi ,05-0,2 0,70 0,60 0,10-1,0-1, Çok İyi Çok İyi ,10 0,70 0,50 0,20 0,30 0,9-1, ,10 Çok İyi Çok İyi ,30 0,70 0,60 0,40 0,20-0,80 0,3-0,8-0,10 0,10 Çok İyi Çok İyi ,25 0,70 0,30 0,25 0,80-1,30 1,0-1, Çok İyi İyi ,60 0,70 0,30 0,25 0,20-0,60 1,0-1,5-0,10 0,10 Çok İyi İyi 44

45 BAZI ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ KİMYASAL BİLEŞİMLERİ - II Cu Fe Si Zn Mg Mn Ni Ti Cr Kaynak Edilebilme Eloksal Olabilme ,20 0,70 0,30 0,25 0,50-1,10 0, ,10 Çok İyi İyi ,10 0,40 0,25 0,10 2-2,8 0, ,10 Çok İyi Mükeel 5056A 0,10 0,40 0,30 0,10 4,5-5,6 0, ,10 Çok İyi Mükeel ,10 0,40 0,40 0,25 4,0-4,9 0,40-1,0-0,15 0,05-0,25 Çok İyi Mükeel ,10 0,40 0,50 0,25 3,5-4,5 0,20-0,7-0,15 0,05-0,25 Çok İyi Mükeel ,10 0,40 0,25 0,20 3,1-3,9 0,10-0,20 0,15-0,35 İyi Mükeel ,15 0,50 0,40 0,15 1,7-2,4 0,1-0,5-0,15 0,15 İyi Mükeel ,10 0,40 0,25 0,25 2,4-3,0 0,5-0,1-0,20 0,05-0,20 İyi Mükeel ,10 0,10 0,08 0,05 0,6-1,0 0, İyi Mükeel ,10 0,40 0,40 0,20 2,60-3,60 0,50-0,15 0,30 İyi Mükeel ,15-0,4 0,70 0,4-0,8 0,25 0,8-1,2 0,15-0,15 0,04-0,35 İyi İyi 6063/6060 0,10 0,35 0,2-0,6 0,10 0,45-0,90 0,10-0,10 0,10 İyi Mükeel 6082/6351 0,10 0,50 0,7-1,3 0,20 0,60-1,20 0,4-1,0-0,10 0,25 İyi Çok İyi ,20 0,15 0,2-0,6 0,05 0,45-0,90 0, İyi İyi ,20 0,40 0,35 4,0-5,0 1,0-1,4 0,05-0, ,10-0,35 İyi Orta-İyi ,50-1,0 0,50 0,50 4,3-5,2 2,6-3,7 0,1-0, ,10-0,30 İyi Orta- İyi ,2-2,0 0,50 0,40 5,1-6,1 2,1-2,9 0,30-0,20 0,18-0,28 İyi Orta-İyi 45

46 Etibank USA AA Uluslararası ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ULUSLARARASI KARŞILIKLARI - I İngiltere Rusya Almanya ISO R209 BS GOST DIN Malzeme No Etial A Al99.5 1B A5 Al A Fransa AFNOR Etial A7 Al A Al99.8 1A Al A Etial Al99.0 1C A0 Al A Al99.5 1E E-Al A5L E-AL99.5 Etial AlCu6BiPb FC1 AlCuBiPb A-U5PbBi Etial AlCu4SiMg H15 AlCuSiMn A-U4SG Etial AMr6 AlCuMg1 A-M4G AlCu2.5Mg0.5 Etial AlCu4Mg AlCuMg A-U4G AlCuMgNi2 Etial AlMn1Cu A31M AlMnCu A-M N3 AlMn Etial AlMn1Mg A-M1G 3005 AlMn1Mg A-MG0.5 Etial AlMg1 N41 AlMg A-G AlMg2Mn İtalya UNI İsveç SS 46

47 ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ULUSLARARASI KARŞILIKLARI - II Etibank USA AA Uluslararası İngiltere Rusya Almanya ISO R209 BS GOST DIN Malzeme No Fransa AFNOR Etial AMr2 AlMg A-G2.5C 3574 İtalya UNI İsveç SS 5754 AlMg A-G3M A AlMg5 N6 AlMg A-G AlMg4.5Mn N8 AlMg4.5Mn A-G4.5MC AlMg4Mn A-G4MC Etial AlMg3.5 N5 AlMr3 AlMg A-G AlMg2 N4 AlMg2Mo A-G2M AlMg3Mn N51 AlMg2.7Mn A-G2.5MC AlMg0.8Si 5754 AlMg A-G3M 6061 AlMg1SiCu H20 AB A-GSUC 6170 Etial /6060 AlMg0.5Si H9 AlMgSi A-GS Etial /6351 AlSi/MgMn H30 A35 AlMgSi A-SGM Etial A/6463 AlMgSi 91E EAlMgSi H17 AlZn4.5Mg A-Z5G AlZnMgCu AlZn6MgCu B95 AlZnMgCu A-Z5Gu B

48 ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ULUSLARARASI KARŞILIKLARI - III Etibank USA AA Uluslararası İngiltere Rusya Almanya ISO R209 BS GOST DIN Malzeme No Fransa AFNOR Etial LM4 AS5U3 İtalya UNI İsveç SS AlSi5Cu1 LM Etial B443/4043 AlSi5 LM18 AlSi5 Etial A413.2 AlSi12 LM6 AlSi AS A413.1 AlSi12CuFe LM2 AlSi12CuFe 231 AS12U 5079 Etial AlSi12Fe LM20 GD-AlSi12 AS12 Etial LM13 AS12UN Etial GAlSi12Cu 5076 Etial B380.1 AlSi8Cu3Fe LM24 AlSi8Cu3 226 AS9U Etial A360.2 AlSi10Mg AlSi10Mg 239 AS10G 3051 Etial F332 LM26 Etial LM2 Etial AlCu4Si L91 AlCu4.5 Etial AlCu4Ti LM11 AlCu4Ti A-U5GT AlSi5Cu3 LM /4 48

49 PASLANMAZ ÇELİKLER Paslanmaz çelikler, bileşimlerinde en az %11 krom içeren bir çelik ailesidir. Bu çeliklerin yüksek korozyon dayanımını sağlayan asıl unsur; yüzeye kuvvetle tutunmuş, yoğun, sünek, çok ince ve saydam bir oksit tabakasının varlığıdır. Çok ince olan bu amorf tabaka sayesinde paslanmaz çelikler, kimyasal reaksiyonlarda pasif davranarak korozyona karşı dayanım kazanırlar. Söz konusu oksit tabakası, oksijen bulunan ortamlarda oluşur ve dış etkilerle (kesme, aşınma, talaşlı imalat, vb.) bozulsa dahi kendini onararak eski özelliğine tekrar kavuşur. Paslanmaz çeliklerde içyapıyı belirleyen en önemli alaşım elementleri nikel, molibden ve mangandır. Bunlardan öncelikle krom ve nikel içyapının ferritik veya östenitik olmasını belirler. Östenitik Paslanmaz Çelikler Paslanmaz çeliğin bileşiminde yeterince nikel bulunursa, içyapısı oda sıcaklığında dahi östenitik olur. Östenitik çeliklerin temel bileşimi %18 krom ve %8 nikeldir. Östenitik paslanmaz çelikler biçimlendirme, mekanik özellikler ve korozyon dayanımı bakımından çok uygun bir kombinasyon sunarlar. Süneklikleri, toklukları ve biçimlendirilme kabiliyetleri düşük sıcaklıklarda bile mükeeldir. Manyetik olmayan bu çeliklere, östenitik içyapıları dönüşüm göstermediği için normalleştirme veya sertleştirme ısıl işlemleri uygulanmaz, mekanik dayanımları ancak soğuk şekillendirme ile artırılabilir. Östenitik çeliğin mikroyapısı Ferritik paslanmaz çelikler Başlıca Özellikleri: Mükeel korozyon dayanımına sahiptirler. Kaynak edilebilme kabiliyetleri mükeeldir. Sünek olduklarından kolay şekillendirilebilirler. Yüksek sıcaklıklarda iyi mekanik özelliklere sahiptirler. Düşük sıcaklıklarda mekanik özellikleri mükeeldir. Manyetik değildirler.(tavlanmış halde) Dayanımları sadece pekleşme ile artırılabilir. Bunlar düşük karbonlu ve %12-18 krom içeren paslanmaz çeliklerdir. Ferritik çelikler hem oda sıcaklığında hem de daha yüksek sıcaklıklarda demir elementinin sahip olduğu hacim merkezli kübik kristal yapısına sahiptirler ve östenit ferrit dönüşümü göstermezler. Dolayısıyla iç yapılarını ve mekanik özelliklerini ısıl işlemlerle etkilemek mümkün değildir. Tavlanmış halde akma gerilmeleri 275 ile 350 MPa arasındadır. Düşük toklukları ve gevrekleşme hassasiyetleri nedeniyle, makina parçası olarak kullanımları özellikle kaynaklı montajlar ve kalın kesitler için sınırlıdır. Atmosferik korozyona ve oksidasyona karşı olan dayanımları ise önemli avantajlarıdır. Ferritik çelikler manyetiktirler ve ısıl işlemlerle mekanik özellikleri değiştirilemediğinden iyi bir dayanıma sahip olmaları için ince taneli bir içyapı şarttır. Kuvvetli östenit yapıcı olan karbon belirli bir miktara ulaşınca kromun ferrit yapıcı etkisi ortadan kalkar, dolayısıyla perlitik veya martenzitik paslanmaz çelikler ortaya çıkar. Ferritik çeliğin mikroyapısı Martenzitik paslanmaz çelikler Başlıca Özellikleri: Orta ila iyi derecede olan korozyon dayanımı, krom miktarının artması ile iyileşir. Isıl işlemle dayanım artırılamaz ve sadece tavlanmış durumda kullanılır. Manyetiktirler. Kaynak edilebilme kabiliyetleri düşüktür. Östenitik çelikler kadar kolay şekillendirilemezler. Karbon miktarı % 0,1 den fazla olan çelikler yüksek sıcaklıklarda östenitik içyapıya sahiptirler. Östenitleme sıcaklığı çeliğin türüne göre C arasındadır. Bu sıcaklıklarda tutulan çeliğe su verilirse martenzitik bir içyapı elde edilir. Bu şekilde elde edilen yüksek sertlik ve mekanik dayanım, karbon yüzdesi ile birlikte artar. Ürün tipine bağlı olarak martenzitik çelikler tavlanmış veya ıslah edilmiş durumda pazara sunulur. Tavlanmış olarak satın alınan ürünler biçim verildikten sonra ıslah işlemine (su verme + temperleme) tabi tutulur. Temperleme sıcaklığı değiştirilerek değişik özellik kombinasyonları elde edilebilir. En iyi korozyon dayanımını elde etmek için tavsiye edilen ısıl işlem sıcaklıklarına uyulması çok önemlidir. Martenzitik çeliğin mikroyapısı Başlıca Özellikleri: Orta derecede korozyon dayanımına sahiptirler. Isıl işlem uygulanabilir, böylece yüksek dayanım ve sertlikler elde edilebilir. Kaynak edilebilme kabiliyetleri düşüktür. Manyetiktirler. 49

50 Östenitik-Ferritik paslanmaz çelikler Bunlar, yüksek oranda krom (%18-28) ve orta miktarda nikel (%4,5-8) içeren çeliklerdir. Nikel miktarı en çok %8 olup, bütün içyapının östenitik olması için yetersizdir. Ferrit ve östenit fazlarından oluşan içyapı nedeniyle bu çelikler dubleks olarak da adlandırılır. Dubleks çeliklerin çoğunluğu %2,5-4 molibden içerir. Bunlar hem iyi mukavemet hem de iyi süneklik özelliklerini birlikte sağlarlar. Ayrıca korozif ortamlarda dahi çok uygun yorulma dayanımları vardır. Başlıca Özellikleri: Gerilmeli korozyona karşı yüksek dayanıklılığa sahiptirler. Klor iyonunun bulunmadığı ortamlarda daha yüksek korozif dayanım gösterirler. Östenitik ve ferritik çeliklerden daha yüksek mekanik dayanım sağlarlar. İyi kaynak edilebilirlik ve şekil alma kabiliyeti vardır. Östenitik-ferritik çeliğin mikroyapısı 50

51 Paslanmaz Çeliklerin Kimyasal Bileşimleri - I AISI Malz. No DIN Analiz % C Si Mn P S Cr Mo Ni V Nb Ti X6Cr13 <0,08 <1,00 <1,00 0,040 0,030 12,0-14, S X7Cr14 <0,08 <1,00 <1,00 0,045 0,030 13,0-15, X6CrAl13 <0,08 <1,00 <1,00 0,040 0,030 12,0-14, X12CrS13 0,08-0,15 <1,00 <1,50 0,040 0,15-0,35 12,0-14,0 <0, CA X12Cr13 0,08-0,15 <1,00 <1,50 0,040 0,030 11,5-13,5 - <0, GX8CrNi13 (GX7CrNiMo12-1) 0,06-0,12 (?0,10) <1,00 <1,00 0,045 (0,035) 0,030 (0,025) 12,0-13,5 <0,50 (0,20-0,50) 1,00-2, X6Cr17 <0,08 <1,00 <1,00 0,040 0,030 16,0-18, X20Cr13 0,16-0,25 <1,00 <1,50 0,040 0,030 12,0-14, X15Cr13 0,12-0,17 <1,00 <1,00 0,045 0,030 12,0-14, GX20Cr14 0,16-0,23 <1,00 <1,00 0,045 0,030 12,5-14,5 - <1, F X30Cr13 0,26-0,35 <1,00 <1,50 0,040 0,030 12,0-14, X39Cr13 0,36-0,42 <1,00 <1,00 0,040 0,030 12,5-14, X46Cr13 0,43-0,50 <1,00 <1,00 0,040 0,030 12,5-14, X17CrNi16-2 0,12-0,22 <1,00 <1,50 0,040 0,030 15,0-17,0-1,50-2, F X14CrMoS17 0,10-0,17 <1,00 <1,50 0,040 0,15-0,35 15,5-17,5 0,20-0, X6CrMo17-1 <0,08 <1,00 <1,00 0,040 0,030 16,0-18,0 0,90-1, C X105CrMo17 0,95-1,20 <1,00 <1,00 0,040 0,030 16,0-18,0 0,40-0, H X5CrNi18-10 <0,07 <1,00 <2,00 0,045 0,030 17,0-19,5-8,00-10, X4CrNi18-12 <0,06 <1,00 <2,00 0,045 0,030 17,0-19,0-11,0-13,

52 Paslanmaz Çeliklerin Kimyasal Bileşimleri - II AISI Malz. No DIN Analiz % C Si Mn P S Cr Mo Ni V Nb Ti X8CrNiS18-9 <0,10 <1,00 <2,00 0,045 0,15-0,35 17,0-19,0-8,00-10, L X2CrNi19-11 <0,030 <1,00 <2,00 0,045 0,030 18,0-20,0-10,0-12, CF GX5CrNi19-10 G-X6CrNi18 9 X10CrNi18-8 X12CrNi17 7 <0,07 <1,50 <1,50 0,040 0,030 18,0-20,0-8,00-11, ,05-0,15 <2,00 <2,00 0,045 0,015 16,0-19,0 <0,80 6,00-9, LN X2CrNiN <0,030 <1,00 <2,00 0,045 0,030 17,0-19,5-8,50-11, GX10CrNi18-8 <0,12 <2,00 <1,50 0,045 0,030 17,0-19,5-8,00-10, CA 6-NM X3CrNiMo13-4 X4CrNi13 4 <0,05 <0,70 <1,50 0,040 0,015 12,0-14,0 0,30-0,70 3,50-4, X3CrNiN17-8 <0,050 <1,00 <2,00 0,045 0,015 16,0-18,0-7,00-8, X5CrNiMo <0,07 <1,00 <2,00 0,045 0,030 16,5-18,5 2,00-2,50 10,0-13, L X2CrNiMo <0,030 <1,00 <2,00 0,045 0,030 16,5-18,5 2,00-2,50 10,0-13, LN X2CrNiMoN <0,030 <1,00 <2,00 0,045 0,030 16,5-18,5 2,00-2,50 10,0-12, CF-8M GX5CrNiMo G-X6CrNiMo18 10 <0,07 <1,50 <1,50 0,040 0,030 18,0-20,0 2,00-2,50 9,00-12, LN X2CrNiMoN <0,030 <1,00 <2,00 0,045 0,015 16,5-18,5 2,50-3,00 11,0-14, L X2CrNiMo <0,030 <1,00 <2,00 0,045 0,030 17,0-19,0 2,50-3,00 12,5-15, X3CrNiMo <0,05 <1,00 <2,00 0,045 0,030 16,5-18,5 2,50-3,00 10,5-13, L X2CrNiMo <0,030 <1,00 <2,00 0,045 0,030 17,5-19,5 3,00-4,00 13,0-16, X5CrNiMo <0,07 <1,00 <2,00 0,045 0,030 16,0-18,0 4,00-5,00 12,5-14, X3CrNiMoN <0,05 <1,00 <2,00 0,035 0,030 25,0-28,0 1,30-2,00 4,50-6, X2CrNiMoN <0,030 <1,00 <2,00 0,035 0,015 21,0-23,0 2,50-3,50 4,50-6,

53 Paslanmaz Çeliklerin Kimyasal Bileşimleri - III AISI Malz. No DIN Analiz % C Si Mn P S Cr Mo Ni V Nb Ti XM Ti X3CrTi17 <0,05 <1,00 <1,00 0,040 0,030 16,0-18, X3CrNb17 <0,05 <1,00 <1,00 0,040 0,015 16,0-18, UNS N X2CrTi12 X6CrTi12 <0,03 <1,00 <1,00 0,040 0,015 10,5-12, X2CrMoTi18-2 <0,025 <1,00 <1,00 0,040 0,015 17,0-20,0 1,80-2, X1NiCrMoCu <0,02 <0,70 <2,00 0,030 0,010 19,0-21,0 4,00-5,00 24,0-26, xC?1,00 4x(C+N) +0,15?0,80-6x(C+N)?0,65 4(C+N) +0,15?0, X6CrNiTi18-10 <0,08 <1,00 <2,00 0,045 0,030 17,0-19,0-9,00-12,0 - - (5xC)?0, X5CrNiCuNb 16-4 <0,07 <0,70 <1,50 0,040 0,030 15,0-17,0 <0,60 3,00-5,00-5xC?0, <0,08 <1,00 <2,00 0,035 0,025 17,0-19,0-9,00-11,5 - - <(5xC)?0, X5CrNiNb18-10 <0,08 <1,00 <2,00 0,045 0,030 17,0-19,0-9,00-11, X6CrNiNb18-10 <0,08 <1,00 <2,00 0,045 0,015 17,0-19, ,0 - GX5CrNiNb19-11 G-X5CrNiNb18 9 <0,07 <1,50 <1,50 0,040 0,030 18,0-20, ,0 - <(10xC)?1,00 10xC?1,00 8xC?1, X7CrNiAl17-7 <0,09 <0,70 <1,00 0,040 0,015 16,0-18,0-6,50-7, Tİ X6CrNiMoTi <0,08 <1,00 <2,00 0,045 0,030 16,5-18,5 2,00-2,50 10,5-13, xC?0, Tİ X10CrNiMoTi <0,10 <1,00 <2,00 0,045 0,030 16,5-18,5 2,50-3,00 12,0-14,5 - - <5xC (316 Cb) X6CrNiMoNb <0,08 <1,00 <2,00 0,045 0,030 16,5-18,5 2,00-2,50 10,5-13, GX5CrNiMoNb G-X5CrNiMoNb <0,07 <1,50 <1,50 0,040 0,030 18,0-20,0 2,00-2, ,0 - (10xC)?1,00 <8xC?1,

54 Paslanmaz Çeliklerin Kimyasal Bileşimleri - IV AISI Malz. No DIN Analiz % C Si Mn P S Cr Mo Ni V Nb Ti (G)X10CrNiMoNb18-12 <0,10 <1,00 <2,00 0,045 0,030 16,5-18,5 2,50-3,00 12,0-14,5 - <8xC - HNV X45CrSi9-3 0,40-0,50 2,70-3,30 <0,80 0,040 0,030 8,00-10,0 - <0, X10CrAl13 <0,12 0,70-1,40 <1,00 0,040 0,030 12,0-14, X40CrSiMo ,35-0,45 2,00-3,00 <0,80 0,040 0,030 9,00-11,0 0,80-1, X10CrAl18 (X10CrAlSi18) <0,12 0,70-1,40 <1,00 0,040 0,030 17,0-19, HNV X80CrNiSi20 0,75-0,85 1,75-2,75 <1,00 0,030 0,030 19,0-21,0-1,00-1, (446) X10CrAL24 (X10CrAlSi25) <0,12 0,70-1,40 <1,00 0,040 0,030 23,0-26, X15CrNiSi20-12 <0,20 1,50-2,50 <2,00 0,045 0,030 19,0-21,0-11,0-13, S X7CrNi Z12CrNi (X12CrNi 23-13) <0,15 <0,75 (?1,00) <2,00 0,035 (0,045) 0,015 (0,030) 22,0-24,0-12,0-14, GX40CrNiSi ,30-0,50 1,00-2,50 <1,50 0,035 0,030 24,0-26,0-11,0-14, X15CrNiSi25-20 (X15CrNiSi 25-21) 310 S X12CrNi25-20 <0,14 <1, S X12CrNi25-21 (X8CrNi25-21) <0,20 1,50-2,50 <2,00 0,045 0,030 24,0-26,0-19,0-22, <0,15 (?0,10) <0,75 (?1,50) 1,60-3,40 <2,00 0,045 0,020 0,015 24,3-26,7-19,2-21, ,015 (0,030) 24,0-26,0-19,0-22, HK GX40CrNiSi ,30-0,50 1,00-2,50 <1,50 0,035 0,030 24,0-26,0-19,0-21, X12NiCrSi36-16 (X12NiCrSi35-16) <0,15 1,00-2,00 <2,00 0,030 (0,045) 0,020 (0,030) 15,0-17,0-33,0-37, GX40NiCrSi ,30-0,50 1,00-2,50 <1,50 0,035 0,030 17,0-19,0-36,0-39,

55 Paslanmaz Çeliklerin Kimyasal Bileşimleri - V AISI Malz. No DIN Analiz % C Si Mn P S Cr Mo Ni V Nb Ti EV X53CrMnNiN21-9 0,48-0,58 <0,25 8,00-10,0 0,050 0,030 20,0-22,0-3,25-4, X45CrNiW ,40-0,50 2,00-3,00 0,80-1,50 0,045 0,030 17,0-19,0-8,00-10, B X10NiCrAlTi32-20 (X10NiCrAlTi32-21) X12CrNiTi18-9 (X10CrNiTi18-10) <0,12 <1,00 <2,00 0,030 <0,12 (?0,10) 0,020 (0,015) 19,0-23,0-30,0-34, ,15-0,60 <1,00 <2,00 0,045 0,030 17,0-19,0-9,00-12,0 - - <4xC?0,80 (?5xC?0,80) X20CrMoV12-1 0,17-0,23 <0,50 <1,00 0,030 0,030 10,0-12,5 0,80-1,20 0,30-0,80 0,25-0, <0,08 <1,00 <2,00 0,025 0,015 13,5-16,0 1,00-1,50 24,0-27,0 0,10-0,50-1,90-2,30 55

56 Bazı Paslanmaz Çeliklerin Kullanım Özellikleri - I KALİTE ODA SICAKLIĞINDA YÜKSEK SICAKLIKTA KULLANMA LİMİTİ ÜRETİM KULLANIM ALANI 304 Atmosferik korozyona nötr, nemli ortamlara, alkalin korozyonuna, kloridsiz asit ortamlarına karşı dayanıklılığı iyidir. Bütün sıcaklıklarda işlenebilir, yumuşaktır. Yaklaşık 900 C'ye kadar yüksek sıcaklık oksidasyonuna karşı dayanıklı olup çok iyi mekanik ve sürtünme dayanıklılığına sahiptir C arasında özellikle oksitli ve sıcak nemli klorid ortamlarda içyapı gerilme korozyon çatlağına sebebiyet verir. Kaynak yapılabilir fakat içyapı bozulabilir. Bükülebilir ve genişletilebilir. Kimya; petrokimya ve kazanlarda boru ve ısı değiştirgeçlerinde kullanılır. Ev aletleri endüstriyel mutfaklar ve otomotiv sanayinde kullanılır. ÖSTENİTİK 304L L 316Ti L 304 kalitenin düşük karbonlu şeklidir. Bu durum iç yapı değişmelerine karşı dayanımı yükseltir. Özellikle nitrik aside karşı direnci iyidir. 304 kaliteye benzer korozyon özelliklerine sahiptir. İçyapı korozyonuna karşı hassasiyeti titanyum stabilizasyonu ile giderilmiştir. Bütün ısılarda yumuşaktır. Molibdenin varlığı nemli klorid çevrelerde haddeden çekilmiş 304 kaliteye nazaran her türlü sıcaklıkta daha iyi cevap verir. 316 kalitenin düşük karbonlu kompozisyonudur. İç korozyona karşı duyarlı değildir. Bütün sıcaklıklarda yumuşaktır. 316 kalitenin titanyum stabileli şeklidir. 316 kaliteye benzer genel korozyon dayanıklılığına sahiptir. İç korozyona karşı duyarlı değildir. Bütün ısılarda yumuşaktır. 25/20 paslanmaz çelik ve düşük karbon içeriğiyle yüksek sıcaklıklarda ve nemli ortamlarda tercih edilir. 321 kalitenin niobyum stabileli şeklidir. 321 kaliteye benzer özelliklere sahiptir. Bütün sıcaklıklarda işlenebilir. 316L kalitenin molibdeni daha fazla şeklidir. Kloridlere, sülfirik ve fosforik aside daha fazla dayanıklıdır. 900 C'ye kadar yüksek ısı oksidasyonuna karşı dayanıklılığı iyidir. Sürtünme dayanıklılığı 500 C üzerinde garanti edilmez. 900 C'ye kadar yüksek ısı oksidasyonuna karşı dayanıklılığı iyidir. Çok iyi mekanik ve sürtünme dayanıklılığına sahiptir. 900 C'ye kadar olan sıcaklıkta oksidasyonuna, gerek mekanik özelliği ve çekme mukavemeti iyidir. Yaklaşık 900 C'ye kadar yüksek ısı oksidasyonuna karşı dayanıklılığı iyidir. Fakat 500 C üzerinde sürtünme kabiliyeti düşüktür. 900 C'ye kadar yüksek ısı oksidasyonuna karşı dayanıklılığı iyidir. Sürtünme kabiliyeti yüksektir. Tipik ateşe dayanıklı kalite yaklaşık 1100 C'ye kadar oksidasyona karşı mükeel dayanıklıdır. 800 C'ye kadar sürtünme kabiliyeti yüksektir. 900 C'ye kadar oksidasyonuna karşı dayanıklılığı iyidir. Mekanik ve sürtünme dayanıklılığı çok iyidir. 316L kaliteye benzer özelliklere sahiptir. Gerilme korozyon çatlağına (SCC) karşı dayanıklılığı iyidir. Gerilme korozyon çatlağına hassastır. Gerilme korozyon çatlağı (SCC) ve dahili korozyona karşı hassastır. 316 kalite gibi gerilme korozyon çatlağına duyarlıdır. Mekanik özellikleri 316 kaliteden saha azdır. Gerilme korozyon çatlağına duyarlıdır. 900 C'den fazla sıcaklıklarda devamlı çalışma durumunda sigma oluşumuna yol açar ve iç korozyona karşı duyarlı hale gelir. Gerilme korozyon çatlağına hassastır. Gerilme korozyon çatlağına ve sigma oluşumuna karşı hassastır. Isıl işlem yapmadan kaynak yapılabilir, bükülebilir ve genişletilebilir. Isıl işlem yapmadan kaynak yapılabilir, bükülebilir ve genişletilebilir. Tig veya Mig kaynağı yapılabilir, iyi bükülebilir ve uzayabilir. Kaynak yapılabilir, bükülebilir ve uzayabilir. Isıl işlem yapmadan kaynak yapılabilir, bükülebilir ve genişletilebilir. Kaynak yapılabilir, fakat iç korozyon olabilir. Isıl işlem yapmadan kaynak yapılabilir, bükülebilir ve genişletilebilir. Isıl işlemsiz kaynak yapılabilir, bükülebilir ve genişletilebilir. Kimya; petrokimya ve yiyecek endüstrilerinde boru ve ısı değiştirgeçlerinde, süthane ekipmanlarında, kağıt sanayi, nitrik asit ünitelerinde sabun ve deri sanayinde kullanılır. Kimya; petrokimya sanayinde kazanlarda ve süper ısıtıcılarda kullanılabilir. Sıcağa mukavim eşanjörlerde, kimya sanayinde petrokimya ve gıda sanayinde kullanılan buhar kazanlarında meyve suyu ve likör üretimi ile et işleme ünitelerinde kullanılır. Kimya petrokimya ve gıda endüstrisinde ısı değiştirgeç ve borularında suni ipek sanayi, süthane ekipmanları, nükleer mühendislikte kullanılır. Kimya; petrokimya ve gıda endüstrisinde boru ve ısı değiştirgeçlerinde kazan ve fırınlarda, vernik, sentetik reçine lastik ve motor yakıtı endüstrilerinde nükleer mühendislikte kullanılır. Kimya ve petrokimya endüstrisinde ısı değiştirgeçlerinde fırın tüplerinde kullanılır. Kimya ve petrokimya endüstrisinde boru ve ısı değiştirgeçlerinde kazanlarda ve süper heaterlerde ve konserve sanayinde kullanılır. Boru ve ısı değiştirgeçlerinde kullanılır. 56

57 Bazı Paslanmaz Çeliklerin Kullanım Özellikleri II KALİTE ODA SICAKLIĞINDA YÜKSEK SICAKLIKTA KULLANMA LİMİTİ ÜRETİM KULLANIM ALANI 410 Zayıf sulandırılmış asitlere, klorlanmış veya havası alınmış sulara iyi dayanıklılık gösterir. Yaklaşık 700 C'ye kadar oksidasyona dayanıklılığı iyidir. Özellikle oksitleyici ortamda kloride çok hassastır. Düşük sıcaklıklarda kırılgandır C'lik ön ısıtmadan sonra Tig kaynağı yapılabilir. 650 C'de tavlanır. Petrokimya endüstrilerinde borulama ısı değiştirgeçlerinde ve reküparatörlerinde; buhar ve su vanalarında fittingslerinde, mutfak aletleri ve spor ekipmanlarında kullanılır. FERRİTİK ve MARTENZİTİK Zayıf veya sulandırılmış asitlere iyi dayanıklılık, su verme ve menevişleme sonrasında mükeel mekanik özellikler gösterir. Korozyona 410 ve 420 kaliteden daha iyi dayanıklıdır. Kloridsiz asit oksidasyonlarına iyi dayanıklılık gösterir. Yaklaşık 700 C'ye kadar oksidasyona iyi dayanıklılık gösterir. 800 C'ye kadarki yüksek sıcaklık oksidasyonuna dayanıklılığı iyidir. Özellikle oksitleyici ortamda kloride çok hassastır. Düşük sıcaklıklarda kırılgandır. Oksitleyici ortamda kloride karşı hassastır. Düşük sıcaklıklarda kırılgandır C'lik ön ısıtmadan sonra tig kaynağı yapılabilir. 650 C'de tavlanır C'lik ön ısıtmadan sonra tig kaynağı yapılabilir C'de tavlanır. Karbondioksit ve kirlenmiş petrol kuyularında dişli boru yapımında kullanılır. Yüksek sıcaklık, susuz ortamlarda petrokimya endüstrisinde ısı değiştirgeçlerinde ve ısı reküperatörlerinde kullanılır. 446 Oksitlenme koşullarında 1050 C'ye kadar olan sıcak sülfirik atmosferde ısı oksidasyonuna dayanıklılığı iyidir. Düşük sıcaklıklarda kırılgandır C'lik ön ısıtmadan sonra kaynak yapılabilir. Yüksek sıcaklıkta susuz ortamlarda petrokimya endüstrisinde ısı değiştirgeçlerinde ve ısı reküperatörlerinde kullanılır. Sülfür gazlarına dayanımı yüksektir. 57

58 Malz. No Almanya DIN Fransa AFNOR X6Cr13 Z 8 C x7cr14 Z 8 C 13 FF PASLANMAZ ÇELİKLERİN ULUSLARARASI KARŞILIKLARI - I İngiltere BS İtalya UNI 403 S 17 X 6 Cr 13 Japonya JIS SUS 403 SUS 410 S SUS 429 İsveç SS Rusya GOST Ch X6CrAl13 Z 8 CA S 17 X 6 CrAl 13 SUS X12CrS13 Z 11 CF S 21 X 12 CrS 13 SUS X12Cr13 X10Cr13 GX12Cr13 GX8CrNi 13 GX7 CrNiMo 12-1 Z 10 C X6Cr17 Z 8 C S C 21 ANC 1A X 12 Cr 13 X 10 Cr 13 SUS Ch Ch 13L Z 12 CN 13 M 410 C 21 GX 12 Cr 13 SCS S S 18 X 8 Cr 17 SUS Ch X20Cr13 Z 20 C S 37 X 20 Cr 13 SUS 420 J Ch X15Cr13 Z 13 C S 29 - SUS 410 J GX20Cr14 Z 20 C 13 M X30Cr13 Z 30 C 13 Z 33 C 13 ANC 1 B; C 420 C C 29 - SCS 2-20 Ch 13L - A.B.D. AISI/SAE S CA S 45 (G) X 30 Cr 13 SUS 420 J Ch F X39Cr13 / X 38 Cr 13 Z 40 C 14 - X 40 Cr 14 SUS 420 J Ch X46Cr13 Z 44 C 14 Z 38 C 13 M (420 S 45) X 40 Cr Ch X17CrNi16-2 Z 15 CN S 29; 6 S80 X 16 CrNi 16 SUS Ch 17 N X14CrMoS17 Z 13 CF 17 - X 10 CrS 17 SUS 430 F F X6CrMo S 17 X 8 CrMo 17 SUS X105CrMo17 Z 100 CD SUS 440 C - (95 Ch 18) 440 C X 5 CrNi (X4 CrNi 18-10) Z 4 CN FF Z 5 CN Z 6 CN Z 7 CN S 11;304 S S S 17; LW 21 LWCF S 31 X 5 CrNi SUS Ch 18 N H 58

59 Malz. No Almanya DIN X4 CrNi (X 5 CrNi 18 12) X8 CrNiS 18-9 (X 10 CrNiS 18 9) X2CrNi GX2CrNiN 18-9 GX 5 CrNi G-X 6 CrNi 18 9 X10 CrNi 18-8 (X 12 CrNi 17 7) X2 CrNiN Fransa AFNOR Z 5 CN FF Z 8 CNF Z 1 CN Z 2 CN Z 3 CN M Z 3 CN Z 3 CN Z 3 CN FF Z 6 CN M Z 11 CN Z 11 CN Z 12 CN Z 3 CN Az Z 3 CN Az GX 10 CrNi 18-8 Z 10 CN 18.9 M X3CrNiMo 13-4 (X 4 CrNi 13 4) GX5CrNi 13-4 Z 4 CND 13.4 M Z 6 CN 13-4 Z 8 CD PASLANMAZ ÇELİKLERİN ULUSLARARASI KARŞILIKLARI - II İngiltere BS 305 S S S S S 11; LW 20 LWCF 20 S. 536 T C 12 LT S C 15 (LT 196) 301 S S 22 İtalya UNI X 7 CrNi X 8 CrNi Japonya JIS SUS 305 J1 SUS 305 İsveç SS Rusya GOST - 06 Ch 18 N 11 X 10 CrNiS SUS X 3 CrNi X 2 CrNi GX 2 CrNi SCS 19 SUS 304 L A.B.D. AISI/SAE Ch 18 N L - SCS Ch 18 N 9 L CF-8 X 12 CrNi SUS S 61 X 2 CrNiN SUS 304LN LN 302 C 25 ANC 3 A 425 C C 12 * GX 6 CrNi SCS 12 SCS 13 A SCS 5 SCS 6-10 Ch 18 N 9 L X3CrNiN S 26;302 S26 X 10 CrNi SUS X 5 CrNiMo (X 4 CrNiMo ) Z 3 CND Z 6 CND Z 6 CND FF Z 7 CND Z 7 CND S S S S S 33 X 5 CrNiMo SUS CA 6-NM 59

60 Malz. No Almanya DIN X 2 CrNiMo (X 2 CrNiMo ) GX 2 CrNiMoN X 2 CrNiMoN (X 2 CrNiMoN ) GX 5 CrNiMo Fransa AFNOR Z 2 CND Z 2 CND Z 3 CND Z 3 CND FF Z 3 CND Z 3 CND Z 3 CND M Z 3 CND Az PASLANMAZ ÇELİKLERİN ULUSLARARASI KARŞILIKLARI - III İngiltere BS 316 S S S S 31;316 S42 S. 537; 316 C 12 T. 75 S S S C 16 LT 196 ANC 4 B İtalya UNI X 2 CrNiMo G-X 2 CrNiMo Japonya JIS İsveç SS Rusya GOST A.B.D. AISI/SAE SUS 316 L L X 2 CrNiMoN SUS 316LN LN - SCS Ch 18N 10 G2S2M2L G-X 6 CrNiMo Z 3 CND Az 316 S 63 X 2 CrNiMoN SUS 316LN LN X 2 CrNiMo X 3 CrNiMo (X 5 CrNiMo ) X 2 CrNiMo (X 2 CrNiMo ) Z 3 CND Z 3 CND Z 6 CND Z 7 CND Z 2 CND Z 3 CND S 11;316 S S 14;316 S31 LW 22 LWCF S 19;316 S S 33 LW 23 LWCF 23 CF-8M X 2 CrNiMo SUS 316 L Ch 17N14M3 316 L X 5 CrNiMo X 8 CrNiMo SUS S 12 X 2 CrNiMo SUS 317 L L X 5 CrNiMo S 16 X 5 CrNiMo SUS X 3 CrNiMoN (X 4 CrNiMon ) X 2 CrNiMoN X 3 CrTİ 17 (X 6 CrTi 17) (Z 3 CND Az) Z 5 CND Az Z 3 CND Az (Z 2 CND Az) Z 3 CND Az - - SUS 329 J S 13 - SUS 329 J3L Z 4 CT 17 - X 6 CrTi 17 SUS 430LX - 08 Ch 17T X 3 CrNb 17 (X 6 CrNb 17) Z 4 CNb 17 - X 6 CrNb 17 SUS 430LX XM Ti

61 Malz. No Almanya DIN X 6 CrTi 12 (X 2 CrTi 12) Fransa AFNOR Z 3 CT 12 PASLANMAZ ÇELİKLERİN ULUSLARARASI KARŞILIKLARI - IV İngiltere BS LW S 19 İtalya UNI Japonya JIS İsveç SS Rusya GOST X 6 CrTi 12 SUH X 2 CrMoTi SUS X1 NiCrMoCuN Z 2 NCDU X 6 CrNiTi Z 6 CNT X 5 CrNiCuNb 16-4 (X 5 CrNicUnB 17 4) X 5 CrNiNb Z 7 CNU Z 7 CNU X 6 CrNiNb Z 6 CNNb GX 5 CrNiNb (G-X 5 CrNiNb 18 9) 321 S S 51 LW 24 LWCF S. 524 S S 31 2 S S. 143/144/145 S.525/ S S S 51 ANC 3 B X 6 CrNiTi SUS SCS 24 SUS Ch 18N 10T 08 Ch 18N 10T 09 Ch 18N 10T 12 Ch 18N 10T A.B.D. AISI/SAE UNS N X 6 CrNiTi Ch 18N 12T - X 6 CrNiNb X 6 CrNiNb X 8 CrNiNb SUS Ch 18 N 12 B Z 6 CNNb M 347 C 17 - SCS X 7 CrNiAl 17-7 Z 9 CNA S Ch 17 N 7 Ju X 6 CrNiMoTi Z 6 CNDT S S X 10 CrNiMoTi S 33 X 6 CrNiMoTi SUS 316Tİ X 6 CrNiMoTi SUS 316Tİ Ch 17 N 13 M2T 316 Tİ 10 Ch 17 N 13 M3T 08 Ch 17 N 13 M2T X 6 CrNiMoNb Z 6 CNDNb S 17 X 6 CrNiMoNb Ch 16 N 13 M2B (316 Cb) GX5 CrNiMoNb G-X 5 CrNiMoNb Z 4 CNDNb M 318 C 17 ANC 4 C GX6 CrNiMoNb 2011 SCS Tİ 61

62 Malz. No Almanya DIN Fransa AFNOR PASLANMAZ ÇELİKLERİN ULUSLARARASI KARŞILIKLARI - V İngiltere BS X 10 CrNiMoNb X 6 CrNiMoNb X 45 CrSi9-3 Z 45 CS S 45 X 45 CrSi 8 SUH 1-40 Ch 9 S 2 HNV X 10 CrAl 13 X 10 CrAlSi 13 İtalya UNI Japonya Z 13 C 13 - X 10 CrAl Ch 13 S Ju X 40 CrSiMo 10-2 Z 40 CSD SUH 3-40 Ch 10 S 2 M X 10 CrAl 18 X 10 CrAlSi 18 Z 12 CAS 18 - (X 8 Cr 17) SUH Ch 18 S Ju X 80 CrNiSi 20 Z 80 CNS S 65 X 80 CrSiNi 20 SUH HNV X 10 CrAl 24 X 10 CrAlSi X 15 CrNiSi X 12 CrNi X 12 CrNi X 7 CrNi Z 12 CAS 25 - (X 16 Cr 26) (SUH 446) (2322) - (446) Z 9 CN Z 17 CNS Z 15 CN Z 15 CN Z 20 CN GX 40 CrNiSi C 30 GX 35 CrNi X 15 CrNiSi X 15 CrNiSi Z 15 CNS Z 15 CNS JIS İsveç SS Rusya 309 S 24 X 16 CrNi SUH Ch 20 N 14 S X 6 CrNi SUS 309 S S SCH 13 A SCH 17 SCS 17 GOST - 40 Ch 24 N 12 SL S 25 X 16 CrNiSi SUH Ch 25 N 20 S X 12 CrNi Z 12 CN (X 6 CrNi 25 20) SUS 310 S S X 12 CrNi X 8 CrNi GX 40 CrNiSi X 12 NiCrSi X 12 NiCrSi Z 8 CN Z 12 CN Z 12 CN S S S S C C 45 X 6 CrNi (X 6 CrNi 25 20) GX 40 CrNi SUH 310 SUS 310 S SCH 21 SCH 22 A.B.D. AISI/SAE Ch 23 N S - - HK Z 20 NCS NA 17 - SUH

63 Malz. No Almanya DIN GX 40 NiCrSi X 53 CrMnNiN X 45 CrNiW X 10 NiCrAlTi X 10 NiCrAlTi X 12 CrNiTi 18-9 X 10 CrNiTi Fransa AFNOR Z 53 CMNS Az Z 53 CMN Az Z 35 CNWS Z 45 CNW Z 8 NC Z 10 NC PASLANMAZ ÇELİKLERİN ULUSLARARASI KARŞILIKLARI - VI İngiltere BS 330 C C C 40 İtalya UNI GX 50 NiCr S 54 X 53 CrMnNiN 21 9 Japonya JIS SCH 15 SCH 16 SUH 35 SUH 36 İsveç SS Rusya GOST A.B.D. AISI/SAE - 55 Ch 20 G 9 AN 4 EV 8 - X 45 CrNiW 18 9 SUH NA 15 (H) - NCF B 163 Z 6 CNT S 51 (X 6 CrNiTi 18.11) SUS 321 (2337) X 20 CrMoV X 20 CrMoNi Z 6 NCTDV B HR

64 BAZI PASLANMAZ ÇELİKLERİN TEKNİK ÖZELLİKLERİ - I ASTM Standardı L 304LN 309 / 309S EN Standardı / Sınıfı Östenitik Östenitik Östenitik Östenitik %0.2 Akma Dayanımı (MPa) Min 200 (tavlanmış) Max 500 (soğuk had.) Min 190 (tavlanmış) Max 500 (soğuk had.) Min 270 (tavlanmış) Min 230 (309) Min 210 (309S) Çekme Dayanımı (MPa) 500 (tavlanmış) 700 (soğuk had.) 470 (tavlanmış) 660 (soğuk had.) (309) (309S.) Sertlik (HRB) (309) / 192 (309S) Tavlama Sıcaklığı ( o C) Sıcak Şekil Verme Sıc. ( o C) Soğuk Şekil Verme Özelliği Çok iyi Çok iyi Çok iyi Çok iyi Talaşlı İmalat Özelliği Uygun takım ve soğutma ile Uygun takım ve soğutma ile Uygun takım ve soğutma ile Uygun takım ve soğutma ile ASTM Standardı 310 / 310S L 316Ti EN Standardı / Sınıfı Östenitik Östenitik Östenitik Östenitik %0.2 Akma Dayanımı (MPa) Min 230 (310) Min 210 (310S) Min 210 (tavlanmış) Max 500 (soğuk had.) Min 200 (tavlanmış) Max 450 (soğuk had.) Min 220 (tavlanmış) Max 700 (soğuk had.) Çekme Dayanımı (MPa) (310) (310S) 510 (tavlanmış) 610 (soğuk had.) 500 (tavlanmış) 600 (soğuk had.) (tavlanmış) Max 700 (soğuk had.) Sertlik (HRB) 223 (309) / 192 (310S) Tavlama Sıcaklığı ( o C) Sıcak Şekil Verme Sıc. ( o C) Soğuk Şekil Verme Özelliği Çok iyi Çok iyi Çok iyi Çok iyi Talaşlı İmalat Özelliği Uygun takım ve soğutma ile Uygun takım ve soğutma ile Uygun takım ve soğutma ile Uygun takım ve soğutma ile 64

65 BAZI PASLANMAZ ÇELİKLERİN TEKNİK ÖZELLİKLERİ - II ASTM Standardı EN Standardı Sınıfı Östenitik Ferritik Martenzitik Ferritik %0.2 Akma Dayanımı (MPa) Min 205 (Tavlanmış) Max 450 (Soğuk had.) Min 220 (Tavlanmış) Max 350 (Soğuk had.) 450 (Tavlanmış) Min 210 (tavlanmış) Çekme Dayanımı (MPa) 520 (Tavlanmış) 720 (Soğuk had.) 380 (Tavlanmış) 420 (Soğuk had.) (Tavlanmış) 1570 (Su verme sonrası) 930 (Su verme o C Meneviş) 750 (Su verme o C Meneviş) (tavlanmış) Sertlik (HRB) Tavlama Sıcaklığı ( o C) (Tavlanmış) (Su verme + Meneviş) (Su verme sıc.) (Tavlama sıc.) (Tavlanmış) (Ger. Gid.) Sıcak Şekil Verme Sıc. ( o C) Soğuk Şekil Verme Özelliği Çok iyi İyi - İyi Talaşlı İmalat Özelliği Uygun takım ve soğutma ile Yumuşak çeliklere benzer Tavlı iken yumuşak çelik gibi Yumuşak çeliklere benzer 65

66 DÖKME DEMİRLER Dökme demirler, %2 den fazla oranda karbon içeren demir-karbon alaşımlarıdır. Dökme demirin bileşiminde bulunan elementler çok önemlidir. Dökme demirin bileşiminde ana yapısı olan Demirden başka Karbon, Silisyum, Mangan, Fosfor ve Kükürt de bulunur. Bunlardan Kükürt, dökme demirin özelliklerinde zararlı etki gösterdiğinden, bileşimde bulunması pek istenmez. Fosforun faydası da belli miktara kadardır. Bunun da fazla miktarda olması, dökme demirin özellikleri bakımından zararlıdır. Bu iki element dışındaki Karbon, Silisyum ve Mangan dökme demirde bulunması zorunlu olan elementlerdir. Dökme demirlerin özellikleri alaşımın kimyasal bileşimlerine bağlıdır. Mekanik özelliklerini en fazla etkileyen iki element karbon ve silisyumdur. Karbon dökme demirde demirkarbür (sementit-fe 3 C) veya serbest (grafit) olarak bulunur. Grafitin oluşması, serbest karbonun çökelmesi veya demirkarbürdeki karbonun serbest hale dönüşmesi olayıdır. Dökme demirlerde grafitin oluşması %2 ve daha fazla karbon olmasına bağlıdır. Silisyum demirkarbür oluşumunu azaltır ve grafit oluşmasını artırıcı rol oynar. Grafitli dökme demirler grafitin yapısına göre çeşitlilik arz eder. - Beyaz dökme demir - Rozet Grafitli ( Temper ) dökme demir - Lamel Grafitli ( Gri ) dökme demir - Küresel Grafitli ( Sfero ) dökme demir * Beyaz Dökme Demir % Gri Dökme Demir % ** Küresel Grafitli Dökme Demir % *** Temper Dökme Demir % Karbon 1,80 3,60 2,50 4,00 3,00 4,00 2,00 3,00 Silisyum 0,50 1,90 1,00 3,00 1,80 2,80 1,00 1,80 Mangan 0,25 0,80 0,40 1,00 0,15 0,90 0,20 0,50 Fosfor 0,06 0,18 0,05 1,00 0,10 Max. 0,01 0,10 Kükürt 0,06 0,20 0,05 0,25 0,03 Max. 0,02 0,17 * Isıl işlem ile Temper Dökme Demire dönüştürülür. ** Bileşiminde 0,01 0,10 Magnezyum bulunmaktadır. *** Bileşiminde % 0,0005 0,0050 Bor ve % 0,0005 0,0150 Alüminyum bulunmaktadır. Karbon Dökme demirin bileşiminde bulunan karbon %2-4 arasındadır. Dökme demirin bileşimine ve soğuma hızına bağlı olarak serbest karbon veya bileşik karbon (karbür) halinde bulunur. Bileşiminde serbest karbon bulunması alaşımın grafitli olduğunu veya grafitleşmeyi artırıcı elementlerin bulunduğunu gösterir. Bileşik karbon bulunması ise alaşımın sementit (Fe 3 C) olduğunu veya karbürleştirici elementlerin olduğunu gösterir. Dökme demirin bileşimindeki karbonun fazla olması dökme demirin, normal sıcaklıkta bile kırılgan olmasına sebep olmaktadır. Silisyum Dökme demir bileşimindeki silisyum %0,50-3,50 arasında değişir. Silisyum dökme demirin katılaşmasında karbonun bileşik halden grafit halinde ayrılmasına yardım eder. Silisyumun % 3,50 den fazla bulunması alaşımın sert ve kırılgan olmasına sebep olur. Dökme demirlerden istenen özellik de bileşimindeki silisyum miktarının ayarlanması ile sağlanır. Mangan Dökme demirin içinde genel olarak %0,50-1,00 arasındadır. Karbonun demirle bileşik halde bulunmasına yardım ederek dökme demirin sert ve kırılgan olmasına sebep olur. Mangan, kükürdün olumsuz etkilerini gideren bir elementtir. Kükürt ile birleşir ve ManganSülfür (MnS) halinde cürufa karışır. Fosfor Dökme demir bileşiminde bulunan az miktardaki fosfor, serbest halde olmayıp demirle birleşmiş olarak Demir-Fosfür (Fe 3 P) halinde bulunur. Fosfor, dökme demirin akıcılığını artırır. Ayrıca karbonun grafit halinde ayrılmasını sağlar. Fosfor miktarı arttıkça dökme demirin sertliği artar, dayanımı azalır. 66

67 Kükürt Karbonun grafit halinde ayrışmasını güçleştirir. Dökme demirin bileşiminde DemirSülfür ve ManganSülfür halinde bulunur. Demir alaşımları içinde daima zararlı etkisi olan kükürt, esmer dökme demir bileşiminde %0.15 ten fazla bulunmamalıdır. Bileşiminde fazla kükürt olması dökme demirin sertliğini artırır ve akıcılığını azaltır. Bunun sonucu olarak da döküm parçalar gaz boşluklu olarak çıkar. BEYAZ DÖKME DEMİR Beyaz dökme demir, alaşım katılaştığında bileşimindeki karbon, sementit (demirkarbür-fe 3 C) halinde olan dökme demirdir. Kırılmış yüzeyi beyaz kristal görünüşlüdür ve çok serttir. Temper dökme demir üretiminde kullanılan beyaz dökme demirdeki karbon ve silisyum miktarları azdır. Bunun için yapıdaki karbon demirkarbür halindedir. Ancak beyaz dökme demir yapısındaki demir karbürler tam kalıcı ve dengeli halde bulunmaz. Katı haldeki dökme demire çeşitli yöntemlerle yapılan ısıl işlemler (Tavlama Temperleme) sonunda demir karbürler grafite dönüştürülebilir. TEMPER (ROZET GRAFİTLİ) DÖKME DEMİR Beyaz dökme demirden yapılan parçalara ısıl işlem uygulayarak Temper Dökme Demir elde edilmiştir. Isıl işlem yolu ile beyaz dökme demirin içindeki karbon, rozet gurupları haline getirilmektedir. Ayrıca oksitleyici bir ortam yardımı ile yüzeydeki karbon da kısmen indirgenmektedir. Temper dökme demir yapımında beyaz dökme demir kullanılması zorunludur. Yapısında bir miktar grafit bulunan dökme demir, ısıl işlem uygulansa bile temper dökme demir haline getirilemez. Çünkü grafitler şekil değiştirmez. Beyaz dökme demirde karbon perlit ve sementit (Fe 3 C) halindedir. Beyaz dökme demir, uygun sıcaklıklara kadar ısıtılarak yapısında bulunan sementit ve perlit parçalanır. Böylece serbest kalan karbon, çok yavaş soğuma hızı ile rozet gurubu haline geçer. Buna Temper Karbonu adı verilir. Seçilen kimyasal bileşim, katılaşma anında dokuda serbest grafit oluşumuna izin vermemelidir. Aksi halde oluşacak grafitlerin şekilleri tavlama ile değiştirilemez. Karbon miktarı mümkün olduğu kadar az olmalıdır. Karbon miktarı azaldıkça dekarbürizasyon kolaylaşır ve tavlama işlemi daha iyi netice verir. GRİ (LAMEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİR Gri Dökme Demirin bileşimindeki karbonun büyük bir kısmı, lamel grafit halindedir. Bu grafit lamelleri doku içinde boş bir hacim meydana getirerek dayanımı düşürürler. Gri dökme demirde grafitler keskin köşeli olduğundan gerilim yükselmesine sebebiyet verirler. Bir anlamda çentik etkisi yaratırlar. Malzemeye yapılacak yüklemelerde oluşabilecek çatlaklar önce bu kısımlardan başlar. Darbe ve zorlamaların etkisiyle bünyede oluşan iç gerilmeler, kolayca bütün kütleye dağılmaktadır. Bu nedenle de dökme demir kırılgan olmaktadır. Ayrıca döküm parçalar ölçüleri küçüldükçe ve kesitleri inceldikçe, dökümden sonra hızlı soğumadan dolayı sert ve kırılgan olmakta, işlenebilirlikleri zorlaşmaktadır. Grafitlerin yapıdaki şekli, sayısı ve büyüklüğü malzemenin mukavemetini önemli ölçüde etkiler. Grafitlerin ince tabakalı ve keskin köşeli olması iç gerilmelere sebep olur, bu bölgelerde kırılma ve çatlamalar meydana gelir. Grafitlerin lamel şekilli olması, mevcut yapının çekme mukavemeti değerini kgf/² den kgf/² ye düşürmektedir. Ayrıca lamel grafitli dökme demirler gevrek olduğundan uzama oranı da %0-3 civarındadır. SFERO (KÜRESEL GRAFİTLİ) DÖKME DEMİR İyi özelliklere sahip olan Küresel Grafitli (Sfero) Dökme Demirler, çelik dökümden daha ekonomik ve diğer dökme demirlere göre daha yüksek mukavemetlidir. Küresel grafitli dökme demirler, lamel grafitlerinin küreleştirilmesiyle elde edilir. Bu işlem için sıvı metale belli oranlarda ve yöntemlerle Mg ve Ce ilave edilir. Geliştirilen bazı Mg esaslı alaşımlar da ihtiyacı karşılamaktadır. Ancak küreselleştirmenin başarılı olması için ham malzemenin Kükürt miktarı %0,02 civarına düşürülmesi gerekir. Küresel grafitli dökme demirin mekanik özellikleri oldukça iyidir. Talaşlı imalat işçiliği kolaydır. Korozyona karşı dayanıklıdır. Küresel grafitli dökme demirler, bu önemli özellikleri nedeniyle otomotiv sanayinde en çok kullanılan dökme demir çeşididir. 67

68 Küresel grafitli dökme demirler ani sıcaklık değişimlerine iyi mukavemet gösterse de çatlamalar olabilir. Bu çatlamalar küresel grafitler tarafından malzeme içine ulaşmadan önlenir. Bu açıdan ısıl değişimlere maruz kalan yerlerde başarılıdırlar. Küresel grafitli dökme demirlerde sıcaklık arttıkça darbe dayanımı da artar. Ancak bileşimdeki C ve Si oranı arttıkça, aynı sıcaklıklarda darbe enerjileri azalma gösterir. Dökme Demirlerin Bazı Kullanım Alanları Temper Dökme Demir Lamel Grafitli Dökme Demir Küresel Grafitli Dökme Demir * Tarım Makineleri ve araçları * Motor bloğu * Motor taşıyıcı * Motor ve jeneratör parçaları * Fren diski * Şanzıman taşıyıcı * Zincir, çapa, kanca vb. * Kampana * Diferansiyel gövdesi ve çanı * Takım Tezgahları parçaları * Yağ pompalama çubuğu * Porya * Ev Eşyaları * Su pompası pervanesi * Kam mili * Motor transmisyon elemanları, direksiyon dişlileri * Denge parçası * Yardımcı şaft kayıcısı * Fittings, musluk, valf vb. * Krank kepi * Distribütör dişlisi * Manifold * Kompresör taşıyıcı * Vantilatör kasnağı * Egzost manifoldu * Fren diski * Ön aks taşıyıcısı * Su pompası gövdesi * Tekerlek poryası * Volan * Diferansiyel taşıyıcı TS 519 Çekme Dayanımı kg/ 2 Akma Sınırı kg/ 2 TS-519 BEYAZ TEMPER DÖKME DEMİRLER Kopma Uzaması % Sertlik HB Doku Özellikleri DDTB "Ferritik iç düzey+ temper karbon" DDTB Çekirdek dokusu "lamelli perlit+ temper karbon" DDTB Çekirdek dokusu "taneli perlit+ temper karbon" DDTB Çekirdek dokusu "ince taneli perlit+ temper karbon" DDTB DDTB-K Deney Parçasının çapı 12.'dir "Karbonsuzlaştırma derinliği az ve ısı işlemi uygulanan bir yapı + temper karbon" "Karbonsuzlaştırma derinliği çokve kaynak yapıldıktan sonra ısı işlemi gerektirmeyen bir yapı + temper karbon" 68

69 TS-552 LAMEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRLER / GENEL AMAÇLAR İÇİN DDL-15 DDL-20 DDL-25 DDL-30 DDL-35 Çekme Dayanımı N/ 2 min TİPİK ÖZELLİKLERİ Sertlik HB Mikroyapı Ferritic+Pearlitic Pearlitic+Ferritic Pearlitic (min %90) Pearlitic (100%) Pearlitic (ince) Kimyasal Kompozisyon (Orta et kalınlığı için) C : Si : Mn: S: 0.12 max P: 0.50 max C : Si : Mn: S: 0.12 max P: 0.40 max C : Si : Mn: S: 0.12 max P: 0.25 max C : Si : Mn: S: 0.10 max P: 0.20 max C : Si : Mn: S: 0.10 max P: 0.20 max ULUSLARARASI STANDARTLAR Türkiye EU Almanya USA UK Fransa İtalya Japonya TS 552 EN 1561 DIN 1691 ASTM A-4876 BS 1452 NF A UNI 5007 JIS G 5501 DDL-15 GJL 150 GG 15 Class 20 B Grade 150 Ft 15 D GG 15 FC 150 DDL-20 GJL 200 GG 20 Class 25 B Grade 220 Ft 20 D GG 20 FC 200 DDL-25 GJL 250 GG 25 Class 35 B Grade 250 Ft 25 D GG 25 FC 250 DDL-30 GJL 300 GG 30 Class 50 B Grade 300 Ft 30 D GG 30 FC 300 DDL-35 GJL 350 GG 35 Class 55 B Grade 350 Ft 35 D GG 35 FC

70 Çekme Dayanımı kg/ 2 min. TS-526 KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRLER / GENEL AMAÇLAR İÇİN Akma Sınırı kg/ 2 min. Kopma Uzama % min. Sertlik HB Çentik Dayanımı min. kg/cm 2 (20 o C) 3 deney ortalaması Bir deney DDK Daha çok ferritik DDK Ferritik / Perlitik DDK Perlitik / Ferritik DDK Daha çok Perlitik DDK Perlitik Doku DDK DDK Ferritik ULUSLARARASI STANDARTLAR Türkiye EU Almanya USA UK Fransa İtalya Japonya TS 526 EN 1563 DIN 1693 ASTM A-536 BS 2789 NF A UNI 5007 JIS G 5502 DDK-35.3 GJS LT GGG-35.3 FCD L DDK-40.3 GJS LT GGG Grade 370/17 FGS GS FCD L DDK-40 GJS GGG Grade 420/12 FGS GS FCD DDK-50 GJS GGG Grade 500/7 FGS GS FCD DDK-60 GJS GGG Grade 600/3 FGS GS FCD DDK-70 GJS GGG Grade 700/2 FGS GS FCD DDK-80 GJS800-2 GGG-80 FCD

71 SANAYİDE KULLANILAN MALZEME ADLARI Transmisyon St37, 1008, 1010 ve 1020 kalitelerinde genelde yuvarlak ve altıköşe halde bulunabilen, işlerken kaleme yapışan, çekme mukavemeti ve sertleşebilirliği düşük bir malzemedir. Transmisyon çelikleri çoğunlukla hidrolik ve pnömatik elemanlar, yüksek dayanım istenmeyen bağlantı elemanları ve darbeye, zorlamaya ve yüksek ısıya maruz kalmayan makine parçaları üretiminde kullanılır. Kaynak işlemi için gazaltı (MIG/MAG) kaynak yöntemi en uygunudur. Fakat genellikle bu malzemeden üretilen parçalar kaynaklı bağlantılarda kullanılmaz. Otomat 9SMnPb36 ve 9SMnPb28 malzeme kodlu(en yaygın kullanılan), işlenmesi çok kolay, güzel yüzey çıkaran, çoğunlukla yuvarlak ve altıköşe olarak bulunabilen seri üretim çelikleridir. Otomat çelikleri isimlerini minyatür parçaların seri üretimini yapabilen çok istasyonlu otomat tezgahlarından alır. Yumuşak ve çok kolay işlenebilir olmaları sayesinde transmisyondan üretilmesi problemli olan dişli ve formlu parçaların üretiminde kullanılırlar. Mekanik mukavemetleri transmisyondan düşük, fakat uzama katsayıları yüksek olduğu için zımba perçini, somunlu perçin, hidrolik yüksük gibi elemanlar bu malzemeden üretilir. İmalat Ç 1040, 1050 ve 1060 malzemelerdir. İmalat çelikleri adından da anlaşılacağı üzere üretimin çok geniş bir alanında kullanılır. Mekanik dayanımları ortalama değerde olduğu için çoğu makine elemanı ve kalıp plakaları bu malzemeden yapılır. Dişliler, caka bıçakları ve plastik kesme zımbaları gibi yerlerde de ısıl işlem gördükten sonra kullanılabilir. Kaynak konusunda platina ile aynı karakteristiğe sahiptir. İmalat çeliklerinde normal platina ya da transmisyon çeliklerinde kullanılan elektrotlar biraz farklıdır. Gaz altı kaynağı kullanılabilir. Fakat elektrot konusunda biraz sakıncaları vardır, aşırı sertleşme ve dolayısı ile kırılmalar görülür. Bu yüzden çelik malzemelerin kaynatılmasında kullanılan özel elektrotların kullanılması daha iyi sonuç verir. Ama kaynak yeri fazla ve süreklilik varsa gazaltı kaynağı tercih edilmelidir. Platina St kalitesinde, genellikle kalınlığı 20 ve yukarıdaki sac malzemelere verilen addır. Platina malzemeler genellikle darbe ve yüksek mukavemete maruz kalmayan makina yapı elemanlarının imalatında kullanılır. St kalitesi ortalama bir inşaat demirinden çok da üstün olmadığı için mekanik dayanım isteyen yerlerde kullanımı pek uygun değildir. Karbon oranı düşük olduğu için çok rahat kaynaklanabilir. Gazaltı kaynağı en iyi sonucu verir fakat elektrod kaynağı da kullanılabilir. Örneğin gemilerin dış cephe sacları bu malzemeden yapılır. Platina sac St 37, normal sac St 42 dir. St 37 de kaynak edilebilirlik, St 42 de ise işlenebilirlik daha iyidir. İnox Paslanmaz çelik. AISI normlarında 303, 304, 310, 316, 420 ve 430 kalitelerinde malzemelerin piyasadaki genel adıdır. Kaliteler paslanmaz malzemenin kimyasal ve mekanik direncini ifade eder. 71

72 MEKANİK TESTLER Sertlik Testi Sertlik genel anlamda, malzemenin plastik deformasyona karşı gösterdiği dirençtir. Batıcı uç genellikle sertleştirilmiş çelik, sinterlenmiş tungsten karbür veya elmas gibi sertliği test yapılacak malzemeninkinden daha yüksek olan bir malzemeden yapılmış bilye, piramit veya koni şeklindedir. Standart deneylerin çoğunda yük, batıcı ucu sertliği ölçülecek cismin yüzeyine dik doğrultuda belirli bir süre yavaş yavaş bastıracak şekilde uygulanır. Uygulanan yüke, meydana gelen izin yüzey alanına veya batma derinliğine göre bir sertlik sayısı hesaplanır. Testler parça kenarına yakın uygulanmamalı ve izler arasında en az iz çapının üç katı uzaklık bulunmalıdır. Test parçasının kalınlığı iz derinliğinin en az on katı olmalıdır. Sertlik değerleri ile çekme mukavemetleri arasında ilişki vardır. Sertlik deneyleri kolay uygulanabilir ve elde edilen bilgi kolay değerlendirilebilir. Gerek bu nedenlerle, gerekse tahribatsız deney olduğundan sertlik ölçme, üretimde kalite kontrol için sık sık kullanılır. Brinell Sertlik Testi : TS EN ISO Vickers Testi : TS EN ISO Rockwell Sertlik Testi : TS EN ISO Mikrosertlik Testi : ASTM E Shore Sertlik Testi : TS 9743 standardına göre yapılır. Rockwell : En yaygın olarak kullanılan sertlik ölçme yöntemidir. Rockwell sertlik deneyi, malzemenin sertliğinin bir ölçüsü olarak sabit yük altında malzeme üzerinde oluşturulan izin derinliğinin ölçülmesi esasına dayanır. Malzemenin cinsine göre ucu çok az yuvarlatılmış 120 lik konik elmas uç veya 1/16 ve 1/8 çapında çelik bilyeler kullanılır. Uygulanan yük ise 60, 100 veya 150 kg dır. Bu deney yapılırken numuneye önce 10 kg lık bir ön yük ardından geri kalan yük uygulanır. Bunun amacı, numune ile uç arasındaki kesin teması sağlamak ve ölçü düzenindeki boşlukları gidermek amacıyla uygulanır. Daha sonra esas yük uygulanır. Esas yük kaldırıldıktan sonra, küçük yük hala uygulanıyor iken sertlik doğrudan kadrandan okunur. Sertlik, esas yükün uygulanması ve bunu takiben kaldırılmasının neden olduğu batma derinliğindeki artışın bir fonksiyonudur. Oluşan izin derinliğindeki 0,002 'lik değişim, yaklaşık olarak 1 Rockwell değerine karşılık gelmektedir. Rockwell deneyi, bir kadranlı gösterge üzerinde doğrudan okumadan dolayı büyüklük veya batma derinliğinin ölçümüne dayalı tüm sertlik deneylerinin en hızlı olanıdır. Hassasiyet oldukça yüksektir. Deney cihazının hassasiyeti, her ölçümden önce sertliği bilinen standart sertlik bloğu ile kontrol edilmelidir. Bu blokların sertliği, muayene edilecek parçanın sertliğine mümkün olduğu kadar yakın olmalıdır. Brinell : Brinell sertlik testinde sertleştirilmiş çelik veya tungsten karbürden yapılmış bir bilya, sertliği ölçülecek numunenin yüzeyine bastırılır. Bilyanın yüzeyde oluşturduğu izin çapı ölçülür ve yükün, izin küresel alanına bölümü olan Brinell sertliği bir tablodan okunur. Muayene edilen parça iz derinliğinin en az 8 katı kalınlığında olmalıdır. İki iz merkezi arasındaki mesafe iz çapının 4, parça kenarından olan minimum uzaklık ise 2,5 katı olmalıdır. Brinell sertlik ölçüm yöntemi, daha çok parçanın çekirdek sertliğini tespit etmek için kullanılır. Çekirdek sertliği, malzemenin enine kesiti alındığında, yüzey ile merkez arasındaki bölgeden alınan sertlik değeridir. Bu nedenle yaklaşık bir çekme dayanımına karşılık gelir. Parça kesilmeden Brinell ölçümü yapılacak ise, iz derinliği fazla olduğundan, parça üzerindeki talaş payı dikkate alınarak ölçüm yöntemi belirlenmelidir. 72

73 DENEY YÜKÜ SEÇİM TABLOSU Bilya çapı D () F/D 2 Yük Derecesi (kp olarak) ,5 1,25 Uygulanan Yük (kg) ,5 31,25 2,5 187,5 62,5 31,25 15,625 7, ,5 1,25 Ölçülen Brinell sertliği için herhangi bir belirtme yoksa 10 bilya ve 3000kg yük kullanıldığı anlaşılır. Fakat sertlik değerinden sonra; HB 30 HB 30/5 : 10 bilya, 3000kg yük, : 5 bilya, 750kg yük, HB 2,5/5/20 : 5 bilya, 62,5kg yük, 20 sn yük uygulama süresi şeklinde belirtmeler yapılabilir. Yani sertlik değerinden sonra HB x/y/z şeklinde bir belirtme varsa, burada; x : yük derecesi y : bilya çapı z : yükün uygulanma süresini tanımlar. Vickers : Tepe açısı 136 o olan piramit şekilli elmas uç kullanılır. Normal olarak uygulanan yük 1-30kg arasında değişir, fakat hem daha düşük hem de daha yüksek yükler kullanılabilir. Elmas uçla sağlanan izin köşegenlerinin ortalama uzunluğu ölçülür ve sertlik değeri bir tablodan okunur. Sertlik, yükün izin piramitsel alanına bölümü olarak ölçülür. Çelikler için numunenin kalınlığı izin diagonalinin 1,2 katı olmalıdır. Komşu izlerin merkezleri arasındaki veya merkez ile herhangi bir kenar arasındaki minimum uzaklık izin diagonalinin 2,5 katı olmalıdır. Vickers sertlik deneyi hem sert hem de yumuşak malzemeler için kullanılır. Küçük batma derinliğinden dolayı malzemenin yüzey sertliğinin ölçülmesine uygundur. Özellikle nitrasyon yapılmış parçalarda kullanılır. Mikro Vickers: Bu deney, özellikle çok küçük numunelerin ve ince sacların sertliklerini ölçmede elverişlidir. Yüzeyi sertleştirilmiş parçalarda sert tabaka derinliği, dekarbürize derinliği veya elektrolitik olarak kaplanmış malzemelerin sertlikleri de bu deney ile tespit edilir. Ayrıca metalik alaşımlarda fazların sertliklerinin tespitinde, cam ve porselen gibi çok sert ve kırılgan malzemelerin sertliklerini ölçmede de kullanılabilir. Deney malzemesinin sertliğine göre seçilen uygun yükler için, batıcı ucun malzemeye girdiği derinlik hiç bir zaman 1 mikronu geçmez. Mikro Vickers sertlik cihazı çok hassas olup kontrolü otomatiktir. Diğer sertlik ölçme cihazlarından farklı olan yanı komple metal mikroskobunu ihtiva etmesidir. Knoop : Mikro sertlik ölçme yöntemidir. Bu deneyde tepe açısı 130º ve 172º 30 olan piramit şekilli elmas bir uç malzeme üzerine bastırılır. Uygulanan yük g dır. Vickers testinde olduğu gibi, izin köşegenlerinin ortalama uzunluğu ölçülür ve sertlik değeri bir tablodan okunur. Sertlik, yükün izin piramitsel alanına bölümü olarak ölçülür. Knoop sertlik testi daha çok cam ve seramik gibi gevrek malzemelerin sertliğinin ölçülmesinde kullanılır. 73

74 Shore : Bu yöntemde bir düşey tüp içinde düşürülen bir çekicin cisme çarpıp geri sıçraması ile ulaştığı yükseklik ölçülür. Batıcı uç olarak su verilmiş çelik bilya veya küresel elmas uç kullanılır ve bunlar düşen ağırlığın alt yüzeyine tutturulur. Metalin sertliği ile bu sıçrama yüksekliği orantılıdır. Bir bakıma sertliği, malzemenin elastikiyetine bağlı olarak ölçer. Metallerin sertliğini ölçmede yaygın kullanılan bir yöntem değildir. Lastiklerde kullanılan yöntemde ise lastiğin içine batmaya çalışan bir uç kullanılır. Ucun gerisinde bulunan yay lastiğin sertliğine göre gerilir ve yayın gerilmesine bağlı olarak lastiğin sertliği belirlenir. Shore sertlik testinde kullanılan batıcı uçların şekli aşağıda gösterilmiştir. En çok kullanılan yöntemlerden Shore A için uygulama yükü 822g, Shore D için ise 4536g dır. Bu yöntemin en önemli avantajı iz bırakmadan sertlik ölçme imkanı ve çok geniş bir yüzeyde sertlik dağılımını ölçebilme kolaylığı sağlamasıdır. 74

75 SERTLİK DÖNÜŞÜM TABLOSU - I Rockwell Rockwell Superficial Brinell Vickers Shore A B C 15-N 30-N 45-N HB HV HS 60 kg 100 kg 150 kg 15 kg 30 kg 45 kg 3000 kg 500 kg 10 kg 60 kg Yaklaşık Çekme Dayanımı Elmas Konik Uç 1/16" Çelik Bilya Elmas Konik Uç Elmas Konik Uç Elmas Konik Uç Elmas Konik Uç 10 Çelik Bilya 10 Çelik Bilya 136 o Elmas Piramit Uç Elmas Konik Uç MPa

76 SERTLİK DÖNÜŞÜM TABLOSU - II Rockwell Rockwell Superficial Brinell Vickers Shore A B C 15-N 30-N 45-N HB HV HS 60 kg 100 kg 150 kg 15 kg 30 kg 45 kg 3000 kg 500 kg 10 kg 60 kg Yaklaşık Çekme Dayanımı Elmas Konik Uç 1/16" Çelik Bilya Elmas Konik Uç Elmas Konik Uç Elmas Konik Uç Elmas Konik Uç 10 Çelik Bilya 10 Çelik Bilya 136 o Elmas Piramit Uç Elmas Konik Uç MPa

77 SERTLİK DÖNÜŞÜM TABLOSU - III Rockwell Rockwell Superficial Brinell Vickers Shore A B C 15-N 30-N 45-N HB HV HS 60 kg 100 kg 150 kg 15 kg 30 kg 45 kg 3000 kg 500 kg 10 kg 60 kg Yaklaşık Çekme Dayanımı Elmas Konik Uç 1/16" Çelik Bilya Elmas Konik Uç Elmas Konik Uç Elmas Konik Uç Elmas Konik Uç 10 Çelik Bilya 10 Çelik Bilya 136 o Elmas Piramit Uç Elmas Konik Uç MPa

78 SERTLİK DÖNÜŞÜM TABLOSU - IV Rockwell Rockwell Superficial Brinell Vickers Shore A B C 15-N 30-N 45-N HB HV HS 60 kg 100 kg 150 kg 15 kg 30 kg 45 kg 3000 kg 500 kg 10 kg 60 kg Yaklaşık Çekme Dayanımı Elmas Konik Uç 1/16" Çelik Bilya Elmas Konik Uç Elmas Konik Uç Elmas Konik Uç Elmas Konik Uç 10 Çelik Bilya 10 Çelik Bilya 136 o Elmas Piramit Uç Elmas Konik Uç MPa

79 YAYGIN KULLANILAN SERTLİK DENEYLERİ Metod Simge Batıcı Uç Deney Yükü Prensip Uygulama Brinell Rockwell HB, BSD 10, 5 veya 2,5 çaplı çelik veya tungsten karbür bilya Bilya çapına ve malzeme cinsine bağlı olarak 62,5kg dan 3000kg a kadar değişen yükler yaygın olarak kullanılır. Uygulanan yükün malzeme yüzeyinde oluşan izin alanına oranıdır. Birimi kg/ 2 dir. Dökme demirler, çelikler ve demir dışı alaşımlar. A C HRA HRC Tepe açısı 120 o olan elmas konik uç Çok sert malzemeler Yüksek mukavemetli çelikler D HRD 100 Yüksek mukavemetli çelikler B HRB 100 1/16 çapında F HRF 60 çelik bilya G HRG 150 E HRE 1/8 çapında çelik bilya 100 Batıcı ucun malzemeye batma derinliği Düşük ve orta karbonlu çelikler, pirinç ve bronz Çok yumuşak malzemeler, tavlanmış pirinç ve bakır Yumuşak malzemeler ve alüminyum Yumuşak malzemeler ve alüminyum 15N HR 15N 15 Rockwell C, A, B ve F nin Tepe açısı 120 o uygulanamadığı durumlarda, 30N HR 30N olan elmas konik 30 özellikle çok ince veya küçük uç numunelere uygulanır. Daha çok 45N HR 45N 45 jilet gibi ince sacların, yüzeyleri 15T HR 15T 15 az miktarda karbürize veya dekarbürize edilmiş veya 1/16 çapında 30T HR 30T 30 nitrasyonla yüzeyi sertleştirilmiş çelik bilya çeliklerin sertliklerini ölçmede 45T HR 45T 45 kullanılır. Vickers Tepe açısı 136 o 0,5-100kg HV, VSD olan elmas piramit uç Micro Vickers g Knoop (Micro Sertlik) KHN Tepe açıları 172 o 30 ve 130 o olan elmas piramit uç g Uygulanan yükün malzeme yüzeyinde oluşan izin alanına oranıdır. Birimi kg/ 2 dir. Uygulanan yükün malzeme yüzeyinde oluşan izin alanına oranıdır. Birimi kg/ 2 dir. Çok düşükten çok yüksek sertlikteki kalın ve ince numunelere uygulanır. Yüzey ve mikroyapısal bileşenlerin sertliğini ölçmede kullanılır. Yapıyı oluşturan bileşenler, nitrasyon yapılmış parçalar, elektrolitik olarak kaplanmış malzemeler, cam ve seramik gibi çok gevrek malzemeler. 79

80 Çekme Testi Çekme testi, malzemelerin ekseni doğrultusunda çekmeye zorlandığı zaman göstermiş olduğu davranışları belirlemek için yapılır. Mekanik özellikleri değerlendirme bakımından en faydalı test olup deney parçası kısa zamanda kopuncaya kadar çekilir. Test parçasına sabit hızlı eksenel çekme yükü uygulanır ve belirli uzamayı sağlamak için gerekli yük bağımlı değişken olarak ölçülür. Bir çekme testinin sonuçları yük-uzama eğrisi çizilerek gösterilir. Akma mukavemeti taşınabilecek en büyük yükün belirlenmesinde kullanılır. Bu mukavemet genellikle bir emniyet katsayısıyla bölünür. Çekme deneyinde gerilme-şekil değiştirme eğrisinin altında kalan alan, malzemenin kopmadan önce absorbe ettiği enerjiyi, bu da malzemenin tokluğunu belirler. Statik yüklemeye maruz kalabilecek bir malzemenin maksimum tasarım gerilimi çekme deneyi ile belirlenir. Malzemeye ait çekme testi için, aynı malzemeden kesilmiş ve aynı şartlarda ısıl işlem görmüş numune parçadan deney çubuğu çıkartılır. Çubuk çekme makinasına bağlanır ve kırılma meydana gelinceye kadar artan bir yüke maruz bırakılır. Çekme deneyi TS EN ISO standardında tanımlanmıştır. Çekme numunesi hazırlanması ise TS EN ISO 377 ve TS 138 EN de tanımlanmıştır (Küresel grafitli dökme demirler için TS 526 EN1563/1995; Lamel grafitli dökme demirler için TS 552 EN1561/1998). Numune Test Parçası 80

81 Yuvarlak kesitli parçalar için çekme numunesi : d 0 : Numune çapı D : Numunenin baş kısmının çapı = 1,2d 0 d 0 D L 0 : Ölçü uzunluğu = 5d 0 L c : İnceltilmiş kısmın uzunluğu = L 0 + d 0 L t : Toplam uzunluk h : Baş kısmın uzunluğu L 0 L c L t h Yassı malzemeler için çekme numunesi : a : Kalınlık b : Genişlik S 0 : Numunenin birim alanı = a x b B : Numunenin baş kısmının genişliği L 0 : Ölçü uzunluğu = 5,65 S 0 L c : İnceltilmiş kısmın uzunluğu = L 0 x b L t : Toplam uzunluk h : Baş kısmın uzunluğu a b L 0 L c L t h B 81

82 Elastik Def. Plastik Deformasyon Gerilme R m Çekme Dayanımı Üst Akma Noktası R eh Alt Akma Noktası R el Kopma Noktası Birim Uzama Akma Dayanımı Çekme Dayanımı Kopma Dayanımı Uzama : Malzemenin kalıcı şekil değişimi yapmaya başladığı gerilme değerine akma dayanımı denir. : Deney çubuğunun alanından hesaplanan, numunenin kırılmasına neden olan gerilmenin maksimum değeridir. : Kırılma (kopma) anında uygulanan yükün eğrinin altındaki alana bölünmesi ile bulunan gerilmedir. Kopma dayanımı, çekme dayanımından küçük görülmesine rağmen bu kesit daralması olayı sonucu olduğundan gerçekte durum böyle değildir. : Çekme deneyinin tamamlanmasından sonra deney çubuğunun boyundaki artışın ilk boya oranıdır. Uzama miktarı malzemenin süneklik ölçüsü olup, kesit daralması olarak ifade edilir ve malzemenin maruz kalabileceği plastik deformasyon miktarını gösterir. Bir malzemenin plastik şekil değiştirme esnasında enerji absorbe etme özelliğine tokluk denilir. Çekme eğrisi altında kalan alan malzeme tokluğunun bir ölçüsüdür. Tokluk malzemenin dayanımını ve sünekliğini beraber değerlendiren bir kavramdır. Bir malzemenin dayanımının yüksek olması veya çok sünek olması, o malzemenin enerji yutabilme kapasitesinin fazla olduğunu göstermez. Sünekliği yüksek olan malzemenin tokluğu, daha az sünek olan bir malzemeye göre düşük olabilir. Kopma uzaması ve kopma büzülmesi malzemelerin süneklik özelliklerinin bir ölçüsüdür. Kopmadan önce belirli bir uzama gösteren (bazı kaynaklar %5 kopma uzaması kabul etmektedir) malzemelere sünek malzeme, göstermeyen malzemelere gevrek malzeme denilmektedir. 82

83 Süreksiz Akma Gösteren Sünek Malzeme: Başlangıçta malzeme kuvvetle orantılı olarak uzamaktadır. Belirli bir noktada uzama artarken kuvvet artmamaktadır. Diyagramdaki zikzaklı bölgeye akma sınırı denir. Bu sınırda malzeme içinde büyük değişiklikler ve kaymalar olur. Akmanın ilk başladığı noktaya üst akma sınırı (R e H), zikzakların sona erdiği en düşük nokta alt akma sınırı (R e L) denir. Akma bölgesinden sonra diyagramda tekrar bir yükselme görülür. Gerilmenin en büyük değeri çekme dayanımı (R m ) dır. Çekme dayanımı noktasına kadar malzeme homojen uzar. Bu noktadan sonra ise kesiti daralarak (boyun verme) kopar. Çekme dayanımı, gevrek malzemeler için dayanım sınırıdır. Sürekli Akma Gösteren Gevrek Malzeme: Başlangıçta süreksiz akma gösteren sünek malzemelerde olduğu gibi birim şekil değiştirme kuvvetle orantılı olarak artmaktadır. Belirli bir noktada doğrusallık bozulmaktadır. Akma noktası göstermeyen malzemelerde belirli bir şekil değiştirmenin (ε p ) meydana geldiği nokta akma sınırı olarak alınır. Genellikle 0,002(%0,2) şekil değiştirmenin olduğu noktadan elastik bölgedeki doğruya paralel çizilir. Eğriyi kestiği nokta akma sınırı olarak alınır. Çekme deneyi sırasında elastik bölgede, uygulanan kuvvet bırakılırsa malzeme ilk haline geri döner. Malzeme üzerinde kalıcı deformasyon kalmaz. Ancak plastik deformasyon bölgesinde kuvvet bırakılırsa malzeme kuvvetin bırakıldığı noktadan elastik doğruya paralel şekilde geri döner. Malzeme üzerinde kalıcı deformasyon meydana gelir ve dislokasyon yoğunluğu artar, dayanım değerleri artar, sünekliği azalır (Şekil değiştirme sertleşmesi). Çekme deneyi sonucunda numunenin temsil ettiği malzemeye ait aşağıdaki mekanik özellikler bulunabilir: a. Elastiklik sınırı b. Rezilyans (Malzemenin birim hacminin elastik olarak absorbe ettiği enerji miktarı) c. Akma gerilmesi d. Çekme dayanımı e. Tokluk f. % uzama g. % kesit daralması 83

84 Çentik Darbe Testi (Charpy Testi) Metallerin özellikle gevrek kırılmaya uygun şartlardaki mekanik özellikleri hakkında bilgi edinmek ve numunenin dinamik bir zorlama altında kırılması için gerekli enerji miktarını (darbe direncini) belirlemek için yapılan testtir. Hatalı ısıl işlem veya başka nedenlerden doğan kırılganlığı çekme deneyi ile tespit etmek mümkün olamayabilir. Çentik darbe deneyi ile bu kırılganlık rahatlıkla gözlenebilir. Çentikli darbe deneyleri genellikle Charpy ve İzod darbe deneyi olarak iki türde yapılmaktadır. Bu deney arasındaki temel fark Charpy darbe deneyinde numune yatay olarak mesnetler arasına yerleştirilirken, İzod darbe deneyinde numune dikey olarak bir kavrama çenesine sıkıştırılır. Deneyde belirli ağırlıktaki bir çekiç belirli bir h 2 yüksekliğinden serbest olarak mesnet üzerine konmuş malzeme örneği üzerine düşürülür. Çekiç, yörüngesi üzerindeki örneği, zayıflatılmış kesitinden kırarak yoluna devam eder ve çarpma nedeniyle potansiyel enerjinin bir kısmını kaybettiğinden h 2 den küçük bir h 1 yüksekliğine çıkar. P ile çekicin ağırlığı, W ile malzemenin kırılması için harcanan iş gösterilirse; P h 2 = P h 1 +W W = P (h 2 h 1 ) Deney aletindeki özel bir düzenek ile W doğrudan doğruya ölçülür, birimi Joule dür. Charpy deney metodu TS EN standardında belirtilmiştir. Malzemenin mekanik özellikleri hakkında bilgi edinmek için yapılan darbe deneyinin sonuçlarını çentik açısı, sıcaklık, malzemenin bileşimi, haddeleme yönü, malzemenin üretim yöntemi ve mikroyapısı etkilemektedir. Genellikle bir malzemenin darbe direnci enerjisi ile sünekliği arasında bir ilişki vardır. Fazla süneklik göstermeyen malzemelerin (%1-2 in altında) darbe dirençleri de düşüktür. Malzemelerin darbe dayanımı sıcaklık karşısında da değişim göstermektedir. Darbe dayanımı sıcaklık düştükçe düşer. Darbe testinin farklı sıcaklılarda yapılmasıyla malzemenin geçiş sıcaklığı belirlenir. Geçiş sıcaklığı malzemenin sünek kırılmadan gevrek kırılmaya geçişin olduğu sıcaklıktır. Bu genellikle malzemede %50 gevrek %50 sünek kırılmanın olduğu noktadaki sıcaklık olarak bilinir. Bir malzemede geçiş sıcaklığının düşük olması istenir. Çünkü o malzemenin kullanıldığı ortam sıcaklığı çok düşük olabilir. Bu durumda oda sıcaklığında normal bir darbe (kırılma) direnci gösterse bile geçiş sıcaklığının altında kırılma riski önemli ölçüde artacaktır. 84

85 CİVATA ve SOMUNLAR İÇİN DAYANIM KALİTE GRUPLARI ve MEKANİK ÖZELLİKLERİ Kullanım Tarzı Çekme Dayanımı Akma Sınırı Uzama L 0 = 5 d 0 (min) Brinell Sertliği Çentik Darbe Dayanımı (min) Tanımlama Civata Somun MPa MPa % HB30 J 3.6 * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

86 DÖNÜŞÜM FAKTÖRLERİ Parametre Zaman Dönüşümler 1h = 60 dk = 3600 sn 1m = 10 2 cm = 10 3 Uzunluk Alan 1A o = m = 10-8 cm 1in = 2,54 cm = 25,4 1ft = 30,48 cm = 304,8 1m 2 = 10 4 cm 2 = m 2 = 1550 in 2 = 10,76 ft 2 1N = 0,102 kg Kuvvet 1kg = 2,204 lb = 9,81 N 1 lb = 4,448x10 5 dyne = 4,448 N 1N/m 2 (Pa) = 0,102x10-6 kg/ 2 = 145x10-6 lb/in 2 (psi) Gerilme 1kg/ 2 = 1422 lb/in 2 (psi) = 9,81x10 6 N/ 2 1 lb/in 2 (psi) = 7,04x10-4 kg/ 2 = 6,93x10 4 dyne/cm 2 1 ksi = 10 3 psi = 6,89x10 6 N/m 2 1N.m(J) = 0,102 kg.m = 10 7 erg (dyne.cm) Enerji 1N.m(J) = 0,239 cal = 2,78x10-7 KWh 1 lb.ft = 1,356 N.m(J) 1 J/sn(W) = 0,102 kg.m/sn Güç Sıcaklık 1 J/sn(W) = 10 7 erg/sn = 0,239 cal/sn 1 BG = 75 kg.m/sn = 550 lb.ft/sn = 746 W(J/sn) 1 lb.ft/sn = 1,356 W o C = (5/9)( o F-32) o C = K-273,15 SIK KULLANILAN MALZEMELERİN YOĞUNLUKLARI Sembol İsim Yoğunluk (gr/cm 3 ) Sembol İsim Yoğunluk (gr/cm 3 ) Al Alüminyum 2,70 Mo Molibden 10,22 Sb Antimon 6,69 Ni Nikel 8,91 Cu Bakır 8,90 Si Silisyum 2,33 B Bor 2,33 Ti Titanyum 4,51 Zn Çinko 7,13 V Vanadyum 6,12 Fe Demir 7,87 W Wolfram 19,27 Sn Kalay 7,29 Zr Zirkonyum 6,50 C Karbon 2,20 - Pirinç 8,50 Co Kobalt 8,90 - Dökme demir 7,25 Cr Krom 7,20 - Karbon çelikleri 7,85 Pb Kurşun 11,34 - Delrin 1,42 S Kükürt 2,07 - Polyamid 1,135 Mg Magnezyum 1,74 - Polietilen 0,95 Mn Mangan 7,43 - Teflon 2,13 86

87 Kaynaklar: 1- KOÇAK, Hakan , Takım Çelikleri El Kitabı 2- TOPBAŞ, M. Ali - Çeliklerin Isıl İşlemi 3- TOPBAŞ, M. Ali - Çelik ve Isıl İşlem Atlası 87