Mikroyapısal Görüntüleme ve Tanı

Transkript

1 Mikroyapısal Görüntüleme ve Tanı -Ek Ders Notları- Yrd. Doç. Dr. Enbiya Türedi Aralık 2012 Kaynak:

2 2 Malzeme: (16MnCr5) ötektoid-altı ısıl işlemsiz Büyütme: 500 : 1 Dağlayıcı: 3 % nital Numune yüzeyi: dik kesit Bulunanlar: Ferrit, Sorbit, Beynit (Zwischenstufe), Martenzit Malzeme: (35B2) ötektoid-altı ısıl işlemsiz Büyütme: 500 : 1 Dağlayıcı: 3 % nital Numune yüzeyi: dik kesit Bulunanlar: Ferrit, Perlit, Sorbit Malzeme: (41Cr4) ötektoid-altı ıslah edilmiş Büyütme: 500 : 1 Dağlayıcı: 3 % nital Numune yüzeyi: dik kesit Bulunanlar: Temperleme sonrası dönüşmüş martenzit (Martensitumwandlung) ve dönüşmüş beynit (Zwischenstufenumwandlung) yapısı Malzeme: (35B2) ötektoid-altı ısıl işlemsiz Büyütme: 500 : 1 Dağlayıcı: 3 % nital Numune yüzeyi: dik kesit Bulunanlar: Widmannstätten yapısı / dejenere ferrit perlit dönüşümü

3 3 Malzeme: (34CrNiMo6) ötektoid-altı ısıl işlemsiz Büyütme: 500 : 1 Dağlayıcı: 3 % nital Numune yüzeyi: dik kesit Bulunanlar: Üst beynit (obere Zwisch.), alt beynit (untere Zw.), martenzit Malzeme: (16MnCrB5) ötektoid-altı yüzey sertleştirilmiş (sementasyon) Büyütme: 1000 : 1 Dağlayıcı: 3 % nital Numune yüzeyi: dik kesit Bulunanlar: Martenzit, kalıntı östenit (Restaustenit) Malzeme: (115CrV3) ötektoid-üstü yumuşak tavlanmış Büyütme: 1000 : 1 Dağlayıcı: 3 % nital Numune yüzeyi: dik kesit Bulunanlar: Küresel perlit (ferritik matriste küresel karbürler (Eingeformter Perlit), sekonder sementit (tane sınırı sementiti) Malzeme: (140Cr2) ötektoid-üstü ısıl işlemsiz Büyütme: 500 : 1 Dağlayıcı: 3 % nital Numune yüzeyi: dik kesit Bulunanlar: Sorbit, Perlit, Sekonder sementit

4 4 Malzeme: (X5CrNi18-10) - östenitik ısıl işlemsiz Büyütme: 200 : 1 Dağlayıcı: Kral suyu Numune yüzeyi: uzunlamasına kesit Bulunanlar: Segregasyon satırlarında delta ferrit içeren östenitik yapı Malzeme: (32CrB4) ötektoid-altı yumuşak tavlanmış Büyütme: 1000 : 1 Dağlayıcı: 3 % nital Numune yüzeyi: dik kesit Bulunanlar: ferrit, küresel perlit (ferritik matriste küresel sementit) Malzeme: (X153CrMoV12) - ledeburitik yumuşak tavlanmış Büyütme: 1000 : 1 Dağlayıcı: 3 % nital Numune yüzeyi: dik kesit Bulunanlar: 100 % küreselleşmiş yumuşatma tavı yapısı ile primer karbürler / kromkarbürler. Malzeme: (90MnCrV8) ötektoid-üstü yumuşak tavlanmış Büyütme: 1000 : 1 Dağlayıcı: 3 % nital Numune yüzeyi: dik kesit Bulunanlar: Süreksiz/kesintili karbür ağı (Karbidnetzwerk) ve segregasyon

5 5 Isıl İşlemsiz Çeliklerin İçyapıları Hemen hemen hiç karbon içermeyen (% 0,01) ötektoid-altı çelik. Saf ferrit yapısı görülmektedir.

6 6 Isıl İşlemsiz Çeliklerin İçyapıları Yaklaşık % 0,10 karbon içeren düşük karbonlu ötektoid-altı bir çelik. Büyük oranda ferrit ve bir miktar perlitten oluşan bir içyapı.

7 7 Isıl İşlemsiz Çeliklerin İçyapıları % 0,4 karbonlu çelik. İçyapı %50 ferrit, %50 perlitten oluşmaktadır. Perlit kısmen lamelli ve diğer kısımları ise yoğun plakalı / ince lamelli (sorbit) oluşmuştur.

8 8 Isıl İşlemsiz Çeliklerin İçyapıları % 0,8 karbonlu ötektoid çelik. Lamelli perlit ve sorbit (ince lamelli perlit) yapısı. Görece yüksek karbon miktarından dolayı ferrit bulunmamaktadır.

9 9 Isıl İşlemsiz Çeliklerin İçyapıları % 1,2 karbonlu ötektoid-üstü çelik. Lamelli perlit ve sorbit yapısı. Yüksek karbon içeriği nedeniyle ilaveten ikincil sementit de mevcuttur. Sementit tane sınırlarında bir ağ şeklinde bulunmaktadır.

10 10 Isıl İşlemsiz Çeliklerin İçyapıları Sıcak şekillendirme sonrası çok hızlı soğutulmuş ötektoid-altı çelik. Yapı martenzit ve alt-beynit fazlarından oluşmaktadır. Numune iğneli yapıya iyi bir örnektir.

11 11 Isıl İşlemsiz Çeliklerin İçyapıları Sıcak şekillendirme sonrası çok hızlı soğutulmuş ötektoid-altı çelik. Beynitik bir yapı oluşmuştur. Buradaki beynit üst beynit yapısıdır. İçyapı ferritik bir matriste paralel yönlenmiş taneli yapısıyla tanınmaktadır.

12 12 Yumuşak Tavlanmış Çeliklerin Yapıları Ötektoid-altı bir çelikte iyi küreselleşmiş yumuşak tavlama yapısı. Perlit %100 küreselleşmiştir.

13 13 Yumuşak Tavlanmış Çeliklerin Yapıları Ötektoid-altı bir çelikte kötü yumuşak tavlama yapısı. Perlitin sadece küçük bir kısmı küreselleşmiştir, çoğunluğu lamelar formdadır.

14 14 Yumuşak Tavlanmış Çeliklerin Yapıları Ötektoid-üstü bir çelikte başarılı bir yumuşatma tavlaması yapısı. Güçlü bir sementit ağı ise halen vardır.

15 15 Gerilim Giderme Uygulanmış Çeliklerin Yapısı Perlit + Sorbit ile az miktarda ferritten oluşan bir içyapı. Çelik gerilim giderilmiş haldedir. Yapıda sadece az miktarda başlangıç aşamasında bir küreselleşme söz konusudur.

16 16 Gerilim Giderme Uygulanmış Çeliklerin Yapısı Perlit + sorbit ile az miktarda ferritten oluşan içyapı. Çelikte bir miktar yüksek sıcaklıkta gerilim giderme tavlaması uygulanmıştır. Yapı çok daha bariz bir küreselleşme eğilimi göstermektedir.

17 17 Gerilim Giderme Uygulanmış Çeliklerin Yapısı Güçlü bir küreselleşme gözlenen beynit yapısı. Çelik daha yüksek sıcaklıklarda gerilim giderme tavlamasına maruz bırakılmıştır. Gerilim gidermede beynit, ferrit-perlit yapısından daha hızlı küreselleşir ve hemen hemen yumuşak tavlanmış yapı gibidir.

18 18 Islah Edilmiş Çeliklerin Yapısı Kusursuz bir ısıl işlem görmüş çelik yapısı. Ferrit içermeyen bir ıslah yapısı. Soğutma hızı ve sertleştirme sıcaklığı doğru seçilmiş.

19 19 Islah Edilmiş Çeliklerin Yapısı Büyük bir kısmı üst beynit olan bir ıslah edilmiş yapı. Isıl işlemdeki bu hatalı durum sertleştirme sıcaklığından su vermede düşük bir soğutma hızı seçildiğinde meydana gelir.

20 20 Islah Edilmiş Çeliklerin Yapısı Büyük oranda ferrit içeren bir ıslah edilmiş çelik yapısı. Bu hata sertleştirme sıcaklığında yetersiz bekleme süresi veya östenitleştirme sıcaklığının düşük seçilmesi nedeniyle meydana gelir. Su vermede yavaşlama nedenli ön-ötektoid ferrit çökelmesi de olasıdır.

21 21 Östenitik Çeliklerin Yapısı Karbür çökeltisi içermeyen ve delta-ferrit bulunmayan östenitik yapı. Ortalama bir tane boyutu söz konusudur.

22 22 Östenitik Çeliklerin Yapısı Tane içinde ve tane sınırlarında karbür çökeltileri olan östenitik yapı. Delta-ferrit içermemekte.

23 23 Östenitik Çeliklerin Yapısı Uzunlamasına kesit Çok miktarda delta-ferrit içeren östenitik yapı. Delta-ferritin numune yüzeyinden ayrılmaması için dağlama hafif miktarda yapılmıştır.

24 24 Yüzey Dekarbürizasyonunun Türleri Ötektoid-altı ve ısıl işlemsiz bir çelikte yüzey dekarbürizasyonu. Yüzeyde esas yapıya kıyasla çok miktarda ferrit bulunmaktadır.

25 25 Yüzey Dekarbürizasyonunun Türleri Yumuşak tavlanmış ötektoid-altı bir çelikte yüzey dekarbürizasyonu. Yüzey dekarbürizasyonu burada karbür yoğunluğundaki azalmayla tanınmaktadır.

26 26 Yüzey Dekarbürizasyonunun Türleri Yumuşak tavlanmış ötektoid-üstü bir çelikte yüzey dekarbürizasyonu. Yüzey dekarbürizasyonu burada lamelar perlit içeren bir bölgenin oluşması şeklindedir. Bu çeliklerde karbür yoğunluğunda bir azalma meydana gelmekle birlikte çoğunlukla her iki dekarbürizasyon türünün bir kombinasyonu olarak karşımıza çıkar.

27 27 Yüzey Dekarbürizasyonunun Türleri Islah edilmiş durumundaki bir numune yüzey dekarbürizasyonu. Orijinal yapı bir ıslah yapısıdır ve dekarbürizasyon nedeniyle yüzey yapısı beynite ve karbon kaybının çok olduğu yerlerde de kısmen ferrite dönüşmüştür.

28 28 Yüzey Dekarbürizasyonunun Türleri Yüksek alaşımlı krom çeliklerinde dağlama sonrası yüzey dekarbürizasyonu açık renkli bir kuşak şeklinde görünmektedir. Dekarbürizasyon bölgesinde karbon azalması nedeniyle kimyasal direnç artmakta ve böylece daha zayıf bir dağlanabilirlik ortaya çıkmaktadır.

29 29 Karbonsuzlaşma ve Tane Sınırı Oksidasyonu 0,02 mm derinliğinde tane sınırı oksidasyonu.

30 30 Karbonsuzlaşma ve Tane Sınırı Oksidasyonu Ötektoid-altı bir çelikte şiddetli bir karbonsuzlaşma (yüzeyde sıfır karbon).

31 31 Karbonsuzlaşma ve Tane Sınırı Oksidasyonu Ötektoid-altı bir çelikte şiddetli karbonsuzlaşma. Karbon çelik yüzeyinden neredeyse tamamen çekilmiştir.

32 32 Karbonsuzlaşma ve Tane Sınırı Oksidasyonu Ötektoid-üstü bir çelikte şiddetli karbonsuzlaşma ve yüzeyde kolonsal tane oluşumu.

33 33 Karbonsuzlaşma ve Tane Sınırı Oksidasyonu Ötektoid-üstü bir çelikte şiddetli karbonsuzlaşma. Karbon çelik yüzeyinden neredeyse tamamen çekilmiştir.

34 34 Karbonsuzlaşma ve Tane Sınırı Oksidasyonu Oluşmuş ince bir yüzey katmanında düşük karbonsuzlaşma ve tane sınırı oksidasyonu.

35 Nitrasyon Bölgesi 35 Numunede yaklaşık 0,30 mm kalınlıkta nitrasyon tabakası mevcuttur. Mikronaltı seviyedeki nitrür çökeltileri nedeniyle nitrürlenmiş bölge hızlı dağlanmaktadır ve bu nedenle koyu bir şerit halinde görünmektedir. Yüzeyde demir-nitrür esaslı bir beyaz tabaka bulunmaktadır.

36 Nitrasyon Bölgesi 36 Yaklaşık 15 µm kalınlığında bağlantı tabakası (çökelti tabakası). Bu bağlantı tabakası çok yüksek bir sertliğe sahiptir ve parçanın aşınma özelliklerini iyi yönde geliştirir. Hemen altındaki difüzyon tabakası da serttir ve bağlantı tabakası için daha tok ve destekleyici nitelikte bir alt-tabakayı meydana getirir.

37 Çeşitli Metalik Olmayan Kalıntılar 37 Uzunlamasına kesit Satırlanma şeklinde sülfür kalıntıları.

38 Çeşitli Metalik Olmayan Kalıntılar 38 Uzunlamasına kesit Çözünmüş alüminyum oksit formunda oksit kalıntıları.

39 Çeşitli Metalik Olmayan Kalıntılar 39 Uzunlamasına kesit Çubuksu silikat formunda oksit kalıntıları.

40 Çeşitli Metalik Olmayan Kalıntılar 40 Uzunlamasına kesit Küresel şekilli oksit kalıntıları.

41 Çeşitli Metalik Olmayan Kalıntılar 41 Titanyum karbür (titanyum karbo-nitrür) portakala çalan rengiyle tanınır.

42 Çeşitli Metalik Olmayan Kalıntılar 42 Uzunlamasına kesit Titanyum karbür (titanyum karbo-nitrür) portakala çalan rengiyle tanınır.

43 Çeşitli Metalik Olmayan Kalıntılar/Çökeltiler 43 Dökme demirde lamel grafitler.

44 Çeşitli Metalik Olmayan Kalıntılar/Çökeltiler 44 Dökme demirde küresel (sfero) grafitler.

45 Çeşitli Metalik Olmayan Kalıntılar 45 Mangan sülfür ve demir sülfür karışımı Demir sülfür kirli sarımtırak rengiyle tanınır.

46 46 Çelikte Segregasyonlar Uzunlamasına kesit Ötektoid-altı ısıl işlemsiz bir çelikte büyük segregasyon satırları. Ferrit ve perlit satırlar halinde yan yana bulunmaktadır.

47 47 Çelikte Segregasyonlar Uzunlamasına kesit Yumuşatma tavlaması uygulanmış takım çeliğinde büyük segregasyon satırları. Segregasyon satırlarında yüksek karbür yoğunluğu bulunmaktadır ve bu yüzden daha koyu renkte görünmektedir.

48 48 Çelikte Segregasyonlar Uzunlamasına kesit Islah edilmiş takım çeliğinde büyük segregasyon satırları. Segregasyon satırlarında yüksek karbür yoğunluğu bulunmaktadır ve bu yüzden daha koyu renkte görünmektedir.

49 49 Çelikte Segregasyonlar Parçanın merkezi bölgesinde bulutsu segregasyon çökeltileri. Segrege olmuş bölgeler daha yüksek bir karbür yoğunluğu göstermektedir.

50 50 Çelikte Segregasyonlar Uzunlamasına kesit Parça merkezinde şiddetli segregasyon satırları. Bu tür segregasyonlar şiddetli bir iç segregasyondan kaynaklanmaktadır. İç segregasyon satırlarının yanında sıklıkla segregasyon kaybı olan bölgeler de vardır.

51 Yüksek Alaşımlı Çeliklerde Primer Karbürler 51 Yüksek alaşımlı takım çeliklerinde yapıda kısmen izole olmuş primer (birincil) karbürlere rastlanabilir. Bunlar segregasyon bölgelerinde bulunur.

52 Yüksek Alaşımlı Çeliklerde Primer Karbürler 52 Uzunlamasına kesit Yüksek alaşımlı sıcak-iş ve soğuk-iş takım çeliklerinde segregasyon bölgelerinde ve dendritlerde devasa primer karbürler bulunabilir.

53 Yüksek Alaşımlı Çeliklerde Primer Karbürler 53 Uzunlamasına kesit Yüksek alaşımlı takım çeliklerinde izole olmuş primer karbürler hemen hemen daima segregasyon satırlarında çökelirler.

54 Yüksek Alaşımlı Çeliklerde Primer Karbürler 54 Yüksek alaşımlı takım çeliğinde iç segregasyon bölgesinde primer karbür birikimi.

55 55 Özel Fazlar ve Yapılar Ferritik-östenitik yapıda büyük miktarda Sigma fazı. Sigma fazı burada mavimsi-gri renkte dağlanmıştır. Ferrit sadece zayıf kararmıştır. Östenit ise beyaz, aydınlık görünümdedir.

56 56 Özel Fazlar ve Yapılar Widmanstaetten yapısı. Ferrit ve perlitin tarağın dişleri gibi birbiri içerisine girdiği bir dejenere ferrit-perlit yapısıdır.

57 57 Özel Fazlar ve Yapılar Ağ yapısı şeklinde ferrit taneleri. Soğuma hızının şiddetli bir şekilde yükselmesiyle önötektoid ferrit çökelmesinin erkenden sonlanmasıyla oluşur. Yapı ferrit ağı ve sorbitten meydana gelmektedir.

58 58 Özel Fazlar ve Yapılar Yüksek alaşımlı takım çeliklerinde karbür çökeltileri çoğunlukla tane sınırlarında meydana gelmektedir. Alaşım elementlerindeki yüksek oranlar/miktarlar nedeniyle bu çelikler %0,8 C miktarının altında bile ötektoid-üstü niteliktedir ve ikincil sementitler oluşur.

59 59 Özel Fazlar ve Yapılar Dendritik yapı. Katılaşmada belirli bir soğuma hızına bağlı olarak ortaya çıkan primer yapıdır.

60 60 Özel Fazlar ve Yapılar Ledeburit ötektiği. %10 W ve %10 Co içeren yüksek alaşımlı bir takım çeliğinde ötektik (ledeburit) yapısı.

61 Tavlamada Yapının Yeniden Oluşması 61 Isıl işlem parametresindeki yanlışlık (çok yüksek sıcaklık) nedeniyle bu numunede yapı küreselleşmemiş, bunun yerine soğutma sırasında kısmen yeniden oluşmuştur. Bu yapıda martenzit, beynit ve sorbit bulunmaktadır.

62 Tavlamada Yapının Yeniden Oluşması 62 Isıl işlem parametresindeki yanlışlık (çok yüksek sıcaklık) nedeniyle bu numunede yapı tam olarak küreselleşmemiş, kısmen yeniden oluşmuştur. Yapıda perlitte kısmen yeniden oluşum görünmektedir.

63 Tavlamada Yapının Yeniden Oluşması 63 Tavlama sıcaklığının biraz yüksek seçilmesiyle ilişkili olarak yüzeyde dekarbürizasyon nedeniyle yüzey yapısı kısmen yeniden dönüşmüştür. Tavlanmış yapıda karışım söz konusu, sorbit, beynit ve biraz martenzit.