Faz dönüşümünün gelişmesi, çekirdeklenme ve büyüme olarak adlandırılan iki farklı safhada meydana gelir.

Transkript

1 1

2 Faz dönüşümlerinin çoğu ani olarak gerçekleşmediğinden, reaksiyon gelişiminin zamana bağlı, yani dönüşüm hızına bağlı olarak gelişen yapısal özelliklerini dikkate almak gerekir. Malzemelerin, özellikle metal ve alaşımların işlenebilmesi için mikroyapıyı değiştirmeye yönelik olarak uygulanan çeşitli faz dönüşümleri pratikte önemli bir yer tutmaktadır. 2

3 Faz dönüşümünün gelişmesi, çekirdeklenme ve büyüme olarak adlandırılan iki farklı safhada meydana gelir. Çekirdeklenme safhasında yaklaşık olarak birkaç yüz atomdan oluşan ve büyüyebilme yeteneği bulunan yeni faza ait çekirdekler veya parçacıklar meydana gelir. Büyüme safhasında, bu çekirdeklenen yeni faz parçacıkları büyüyerek önceki fazın bir kısmı veya tamamının zamanla yok olmasına neden olurlar. 3

4 Dönüşümün zamana bağlı olarak değişimi, genelde dönüşümün kinetiği olarak isimlendirilir. 4

5 Dengeli soğuma dışındaki durumlarda dönüşüm sıcaklığı faz, diyagramında belirtilen dönüşüm sıcaklıklarından daha düşük değerler almakta, bu durum ısıtma halinde ise denge halindeki dönüşüm sıcaklığı daha yüksek değerlere çıkmaktadır. Bu durum soğutma koşullarında süper soğuma, ısıtma koşullarında da süper ısınma olarak adlandırılır ve bunların dereceleri ısıtma veya soğutma işlemlerindeki hıza bağlı olarak değişmektedir. 5

6 6

7 Sabit sıcaklığı sağlayan koşullar izotermal olarak tanımlandığından, Şekil te yer alan diyagramlara izotermal dönüşüm diyagramı veya zamansıcaklık- dönüşüm (ZSD) diyagramı adı verilmiştir. 7

8 Ötektoid sıcaklığın hemen altındaki sıcaklıkdaki dönüşümlerde, hem α-ferrit hem de sementit (Fe 3 C) fazları için kalın tabakalar elde edilir ve bu görünüme sahip faza kaba perlit adı verilmiştir. Bu yapının oluştuğu bölge Şekil teki dönüşüm tamamlanma çizgisinin sağ üst tarafında yer alır. Dönüşüm veya reaksiyon sıcaklığının düşürülmesiyle birlikte, karbonun yayınma hızı da düşer ve elde edilen faz tabakaları giderek daha ince hale gelir. Bu şekilde oluşan ince ferrit ve sementit tabakalı yapıya ince perlit adı verilmiştir. 8

9 9

10 Ostenit bölgesine girene kadar ısıtılarak ostenitlenen demir-karbon alaşımları çok hızlı bir şekilde düşük sıcaklıklara soğutulursa (su verme) martenzit adı verilen bir başka mikroyapı bileşeni meydana gelir. Martenzit, ostenit fazından yayınmasız dönüşüm sonucunda meydana gelen, tek fazlı ve denge dışı koşullarda oluşmuş bir yapı özelliğine sahiptir. 10

11 11

12 Martenzitik dönüşümü tanımlayan çizgilerin yatay ve doğrusal karakterde olması martenzitik dönüşümün zamandan bağımsız olduğunu ve sadece alaşımın ani olarak soğutulduğu sıcaklığın bir fonksiyonu olduğunu işaret etmektedir. Bu türde gerçekleşen reaksiyonlara atermal dönüşüm (ısıl olmayan anlamında) adı verilmektedir. Bileşiminde karbonun ana alaşım elementi olarak yer aldığı çelik grubuna basit karbonlu çelikler adı verilir. Yeterli seviyede olmak kaydıyla karbonun dışında kalan elementleri bileşimlerinde bulunduran çeliklere ise alaşımlı çelikler denilir. 12

13 Reaksiyonun başlama ve bitişini gösteren düzeltilmiş eğriler sürekli soğumada dönüşüm (SSD) diyagramı olarak isimlendirilmektedir. 13

14 Martenzitin dışındakiler, sementit ve ferrit fazlarının her ikisini birlikte içeren çift fazlı yapılar olup değişik mikroyapı-mekanik özellik ilişkilerinin elde edilmesine olanak sağlamaktadır. 14

15 15

16 Küresel sementitte birim hacim başına sementit-ferrit faz sınırı daha az bulunduğundan, buna bağlı olarak plastik deformasyon da daha az kısıtlanır, sonuç olarak bu yapının daha yumuşak ve zayıf malzeme özellikleri sergilemesi beklenmelidir. Hatta çelikler söz konusu olduğunda ferrit ve sementitin birlikte bulunduğu en yumuşak ve düşük dayanımlı yapının küresel sementit olduğunu söylemek mümkündür. Temperleme işlemi sırasında uygulanan tavlama, yayınma mekanizmalarını çalıştırarak martenzit yapının aşağıdaki reaksiyona göre temperlenmiş martenzite dönüşmesini sağlar: 16

17 17