makale tane sınırlarında karbür çökelmesi meydana gelmektedir. Tane sınırlarında karbür oluşumu Şekil 4'te verilmiştir.

Transkript

1

2

3 makale Ostenitik çeliklerde yavaş soğutma veya temperleme işlemi karbürlerin çökelmesine neden olur. Karbür çökelme bölgeleri genel olarak tane sınırlarıdır. Karbür çökelmesi, çeliğin C sıcaklıkları arasında ısıtılmasıyla oluşmaktadır. Genellikle döküm parçalar olarak kullanılan ostenitik manganezli çeliklerin, döküm sıcaklığından kalıp içersinde soğumaları sırasında, çok aşırı karbür çökelmesi olayı meydana gelir. Aşırı karbürlü yapı düşük darbe mukavemeti özelliği gösterir. Şekil 2. Yürütüş Paletleri Şekil 3. Kepçe Dişleri tane sınırlarında karbür çökelmesi meydana gelmektedir. Tane sınırlarında karbür oluşumu Şekil 4'te verilmiştir. Yukarıda açıklanan karbür çökelmesi olayı, karbürlerin katı eriyik içerisine alınması ve daha sonra su verme suretiyle önlenir. Bu işlem, çeliğin ostenit fazının homojenleşmesini sağladığı sıcaklığa kadar ısıtılması ve bunu takiben çok hızlı soğutulması(su verilmesi) kademelerinde oluşur. Çok küçük parçalar için havada soğutma, çeliğe arzulanan yapıyı vermek için yeterli olur. Ostenitik manganlı çeliklerde karbürün olumsuz etkilerini bertaraf etmek amacı ile yüksek mangan içerikli Hadfield çeliği (Fe%1.2 C%13 Mn) geliştirilmiştir [9,10] Yüksek mangan etkisi ile Şekil 6'da görülebileceği gibi ostenitik faz bölgesi oda sıcaklığına kadar yapısını korumakta ve faz diyagramı oda sıcaklığına kadar açılım göstermektedir. Bu durum ne soğuma ne de ısıtma işlemi esnasında ostenitik yapı içerisinde ikinci faz oluşumu görülmemektedir. Bu nedenle katı eriyik içine alma (solüsyona alma) işlemi dönüşüm olmadığından bir miktar tane kabalaşmasını ortada bırakmaktadır. Ancak bu durumun çeliğin tokluğuna herhangi bir kötü etkisi yoktur. Katı eriyik oturma işlemi bunun aksine ostenitik Mn' lı çeliklerin tokluğunu büyük ölçüde artırır. Bu gelişme, yavaş soğuma durumunda çok fazla karbür çökelmesinin meydana geldiği büyük boyutlu parçalar için çok daha belirgindir. Şekil 5'te Fe-C denge diyagramı gösterilmektedir. Burada ostenit bölge 723 C'nin üzerinde oluştuğundan soğuma sırasında ya da ısıtmada dengesizlik olması halinde çatlama Şekil 4. Ostenitik Mangan Çeliğinin Isıl İşlem Sonrası Tane Sınırlarında Karbür Oluşumu Anayapı ostenit ve tane sınırlarında koyu renkli karbürler görülmektedir. Yalnız ostenitik çelikler için uygulanan bu yöntem, gerçekte bir homojenleştirme tavlamasını veya bazı hallerde bir yeniden kristalleştirme tavlamasını içerir. 16 Mühendis ve Makina Cilt : 49 Sayı: 578 Şekil 5. Fe-c Denge Faz Diyagramı

4

5 makale alma) işlemi dönüşüm olmadığından bir miktar tane kabalaşmasını ortada bırakmaktadır. Ancak bu durum çeliğin tokluğuna herhangi bir kötü etkisi yoktur. Katı eriyik oturma işlemi bunun aksine ostenitik Mn' lı çeliklerin tokluğunu büyük ölçüde artırır. Bu gelişme, yavaş soğuma durumunda çok fazla karbür çökelmesinin meydana geldiği büyük boyutlu parçalar için çok daha belirgindir. Döküm yoluyla elde edilen kepçe dişleri, çalışma şartlarına da bağlı olarak bazılarında yüzeyinde çatlak meydana gelmektedir. Çatlak gözle görülebilir bir oluşum göstermektedir (Şekil 11). Şekil 10. Kepçe Dişinde Meydana Gelen Çatlak Çatlakların oluşumunun asıl nedeni, döküm sonrası kepçe dişlerine uygulanan ısıl işlem esnasında, soğuma hızının doğru seçilmemesinden kaynaklanmaktadır. Yani, istenilen iç yapının Şekil 11'deki gibi olmayıp Şekil 4'deki gibi olmasındandır. Bu durum üretim şartlarına bağlı olarak istenilen malzeme özelliklerinin elde edilemediği ve uygulamada yetersiz olduğu çalışma ortamlarında alternatif Hadfield çeliği geliştirilmiştir KAYNAKÇA Şekil 11. Hadfield Çeliğinin İç Yapısı 7. Karbürlü numunenin üç noktadan eğme sonucunda yüzeylerinde çatlaklar oluşturduğu ve karbürlerin tane sınır mukavemetini düşürdüğü olarak değerlendirilmiştir. SONUÇLAR Ostenitik mangan çelikleri üstün mekanik özelliklere sahip olmasından dolayı abraziv aşınmalı çalışma ortamlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Yapı oC sıcaklıklardan ani soğutulduklarına iç yapıda karbür oluşumu engellenir. Buna karşın düşük soğuma hızlarında ise karbür oluşumu teşvik edilmiş olur ve aşınma direnci düşüktür. Ostenitik manganlı çeliklerde karbürün olumsuz etkilerini bertaraf etmek amacı ile yüksek mangan içerikli Hadfield çeliği geliştirilmiştir. Yüksek mangan etkisi ile Şekil 6'da görülebileceği gibi ostenitik faz bölgesi oda sıcaklığına kadar yapısını korumakta ve faz diyagramı oda sıcaklığına kadar açılım göstermektedir. Bu durum ne soğuma ne de ısıtma işlemi esnasında ostenitik yapı içerisinde ikinci faz oluşumu görülmemektedir. Bu nedenle katı eriyik içine alma(solüsyona 18 Mühendis ve Makina Cilt : 49 Sayı: E. Koç, Makina Elemanları Cilt I, Nobel Kitabevi, E. Koç, Makina Elemanları Cilt II, Nobel Kitabevi J. E.. Shigley, Mechanical Engineering Design, McGrawHill, Inc B.J. Hamrock, B., Jacobson, S.,R., Schmid, Fundamentals of Machine Elements, MacGraw-Hill, Inc M. Akkurt, Makina Elemanları I-II, Birsen Yayınevi, K. Elalem, D., Y., Li, Variations in Wear Loss With Respect to Load and Ssliding Speed İnder Dry Sand/Rubber-Wheel Abrasion Condition: a Modeling Study, Wear Volume 250, Issues 1-12, October 2001, Pages P. Rama Rao, V.V. Kutambarao, Development in Austenitic Steels Containing Manganese, International Materials Reviews Volume 34, Issue 2, 1989, Pages S.B. Sant, R.W. Smith, A Study of Work-Hardening Behaviour of Uustenitic Manganese Steels, J. Mater. Sci. 22 (1987), pp R.W. Smith, A. DeMonte, W. B. F. Mackay, Development of High-Manganese Steels for Heavy Duty Cast-to-Shape Applications, Journal of Materials Processing Technology Volumes , 10 November 2004, Pages T. Jing, F. Zhang, The Work-Hardening Behavior of Medium Manganese Steel Inder Impact Abrasive Wear Condition, Materials Letters, Volume 31, Issues 3-6, June 1997, Pages S.W. Kim, U.J. Lee, S.W. Han, D.K. Kim, K. Ogi, Heat[11] S.W. Kim, U.J. Lee, S.W. Han, D.K. Kim, K. Ogi, Heat Treatment and Wear Characteristics of Al/SiCp Composites Fabricated by Duplex Process. Composites, Part B: Engineering 2003;34(8): M.D. Salvador, V. Amigó, N. Martinez, D.J. Busquets, Microstructure and Mechanical Behaviour of AlSiMg Alloys Reinforced With TiAl Intermetallics, Journal of Materials Processing Technology 2003; : ASM Handbook, Heat treating, ASM International, v4,1997. K. Onaran., Malzeme Bilimi, Çaglayan Basımevi, 1985, Istanbul.