DEMİR DIŞI DÜŞÜK SICAKLIK METAL ve ALAŞIMLARI DOÇ. DR. MUZAFFER ZEREN 2008 1
. Sarı prinç diye de anılan a+b princinin mikroyapısı. b(beta) fazı ~ 45 wt% Zn, a(alpha) fazı ~ 30 wt% Zn içerir. 2
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ Alüminyumun iyi olan bir çok özelliklerinin yanı sıra döküm ve mekanik özellikleri zayıftır. Kötü olan bu özelliklerin iyileştirilmesi amacıyla alüminyuma ilave alaşım elementleri katılmaktadır. Alaşımların kullanma yerlerine göre seçimlerinin yapılabilmesi açısından, alaşım elementlerinin alüminyum üzerindeki etkileri bilinmelidir. 3
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ BAKIR Alüminyuma ilave edilen temel alaşım elementlerindendir. % 1-12 oranında katılırlar. Alaşımdaki bakır miktarı arttıkça alaşımın akıcılığı, çekme dayanımı ve sertliği artar. Bakır iç büzülmeleri azaltır, alaşımın işlenebilme kabiliyetini artırır. Fakat sıcak yırtılmaya karşı mukavemeti azalttığından dökümü zorlaştırır. Dövme alaşımlarda bakır %3-5 oranlarında kullanılır. %5 ten fazla kullanıldığı takdirde malzemenin mekanik olarak işlenebilmesi güçleşir. Ayrıca elektrik iletkenliğini ve korozyon direncini azaltır. Döküm alaşımlarda ise %12 ye kadar kullanılabilirse de, genellikle %10 dan fazlası kullanılmaz. 4
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ SİLİSYUM Alüminyuma %20 ye kadar ilave edilebilir. Özellikle bir miktar Mg ilavesiyle ısıl işlem uygulanabilen Al-Si alaşımları meydana getirirler. Bu alaşımların çekme mukavemetleri yüksek olmayıp 13.6-15.4 Kg/mm² arasında değişir. Korozyon dirençleri, ısıl ve elektrik iletkenlikleri yüksek, genleşmeleri düşüktür. 5
%5 e kadar Si içeren alaşımlar ince ve karışık parçaların imalinde kullanılırlar. 6
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ SİLİSYUM Bu alaşımların korozyon direnci yüksek fakat işlenebilmesi zordur. Döküm alaşımlarda %12 ye kadar Si alaşımın akıcılığını ve yüksek sıcaklık dayanımını artırır. 7
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ MAGNEZYUM Magnezyum ilavesi bir curuflaşma meydana getirdiği için alüminyum alaşımlarının dökümünü zorlaştırır. Bunu önlemek için malzemeye berilyum ilave edilir. Özel dökümlerde tekrar ergitme esnasında dikkatli olmak gerekir. Çünkü malzeme oksitlenme ve Mg kaybetme eğilimindedir. 8
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ MAGNEZYUM Oluşan oksitleri gidermek için sisteme klor gazı verilir. %8 Mg içeren alüminyum alaşımlarının korozyon dirençleri yüksek ve anodik oksidasyon özellikleri iyidir. 9
Şekil 5. Al-Si alaşımına Mg ilavesinin mekanik özelliklere etkisi 10
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ MANGAN Mangan tane küçültücü bir rol oynar. Alaşımın korozyon direncini azaltmadan çekme mukavemetini artırır. Bakır ve silisyum alaşımlarına ilave edildiği zaman yüksek sıcaklıkta dökülen dökümün mukavemetini artırır. Manganın demirle birleşmesine engel olmak gerekir. Aksi takdirde oluşan büyük tanecikler alaşımın mukavemetini düşürür. Manganın ısıl işleme bir etkisi yoktur. Al-Mn alaşımları ısıl işlem uygulanamayan alaşımlardandır. Mangan alaşımın ergime noktasını yükseltir. 11
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ ÇİNKO Çinko bazı alüminyum alaşımlarında istenmeyen yabancı eleman olarak bulunur. Artan çinko miktarlarında alaşımın akıcılığı artmakla beraber yüksek sıcaklık dayanımı azalır. Soğuma esnasında büyük çekilmeler meydana gelir. 12
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ ÇİNKO İyi bir neticeye ulaşmak için dökümün hızlı soğutulması ve büyük çıkıcılar kullanılması gerekir. Çinko ilavesiyle bütün alüminyum alaşımlarının haddelenebilme kabiliyeti iyileşir. Özellikle magnezyumla beraber ilave edilirse haddelenme kabiliyetini artırdığı gibi yüksek çekme ve darbe mukavemeti de sağlar. 13
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ TİTANYUM Alüminyum alaşımlarında tane küçültücü bir etki gösterir. % 0.05-0.2 sınırları arasında ilave edilirler. Basınçlı döküm alaşımlarına Ti ilavesi zararlıdır. Çünkü Ti İlavesi akışkanlığı azaltır, bu durum ise döküm sırasında zorluk çıkartır. Basınçlı dökümlerde soğuma çabuk olduğundan küçük taneler kendiliğinden oluşur.titanyum çekme mukavemetiyle sünekliliği artırır, ısı iletkenliğini ise azaltır. Endüstride Ti Bor ile beraber kullanılır. 14
Al-Si ALAŞIMLARINA Ti ETKİSİ 15
Al-Si ALAŞIMLARINA Ti ETKİSİ 16
Al-Si ALAŞIMLARINA Ti ETKİSİ 17
Al-Si ALAŞIMLARINA Ti ETKİSİ 18
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ DEMİR Al-Fe alaşımları pek kullanılmazlar. Demir, alüminyum alaşımlarında empürite olarak bulunup, miktarı farklılık gösterir. Demir bazı uygulamalarda mukavemeti, yüksek sıcaklıklarda sertliği artırma gibi alaşım özelliklerini iyileştirici özelliğe sahiptir. 19
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ DEMİR Ayrıca sürekli döküm kalıplarının sıcak çatlamaya olan direncini artırır. Bazen de çekilmeleri azaltmak için demir ilave edilir. Demirin bir başka özelliği de tane küçültücü olmasıdır. Bununla beraber yüksek silisyumlu alaşımlarda demir miktarının fazla oluşu kaba kristalli ve gevrek bir yapıya neden olur.. 20
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ NİKEL Nikel alüminyum alaşımlarına yüksek olmayan yüzdelerde katıldığı takdirde tıpkı bakır gibi dayanım ve sertliği artırır. Alaşıma parlaklık ve yansıtıcılık vererek yüzey kalitesini yükseltir. Yüksek demir yüzdelerinin olumsuz etkilerini dengeler. Genellikle yüksek sıcaklıklarda, yüksek dayanım ve sertlik istenen alaşımlara katılır. Alaşımlardaki nikel miktarı % 0.5-3.0 arasında değişir. 21
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ KALAY Metal ergidikten sonra ilavesi oldukça kolaydır. Bakır ve nikelle kullanıldığı zaman çok dayanıklı bir alaşım meydana getirir. Alüminyum alaşımlarında kalay düşük ve yüksek sıcaklıklarda dayanımı düşürür. Alaşım içindeki miktarı %0.5-1.0 arasında olduğunda gevrekliği artırır ve alüminyuma göre daha katodik olduğundan korozyon direncini olumsuz yönde etkiler. Kalayın alüminyum içindeki erirliği çok düşüktür. Yatak olarak kullanılan alüminyum alaşımlarının en önemli bileşenlerinden biriside kalaydır. Basınçlı döküm alaşımlarında kalaya çok az rastlanır.. 22
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ KURŞUN Özellikle kalay ve bizmut ile kullanıldığında alaşımın işlenebilme kabiliyetini artırır. %0.5 den aşağı miktarlarda ilave edilir. Alüminyuma göre daha katodik olduğundan alaşımının korozyon direncini düşürür. Alüminyum içerisindeki çözünürlüğü çok düşürür. 23
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ KROM Genellikle % 0.1-0.6 oranlarında ilave edilir. Tane küçültücü rol oynar. Titanyumla beraber kullanılır. Al-Zn-Mg alaşımlarına, korozyon direncini artırmak ve gerilim çatlaklarını azaltmak için ilave edilir. Kromun alüminyum içindeki çözünürlüğü çok düşüktür. 24
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ KROM Burada ikinci faz çökelmesi görülmez. Bu nedenle Al-Cr alaşımlarına ısıl işlem uygulanamaz. Bünyede oluşan Cr-Al bileşikleri yüksek sıcaklıklarda mukavemeti artırıp, malzemeyi korozyona dayanıklı hale getirir. Krom da mangan gibi alaşımın ergime sıcaklığını yükseltir. 25
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ BOR Genellikle % 0.01 oranında kullanılır. Titanyumla beraber iyi bir tane küçültücüsüdür. Bor kullanılmadığı zaman titanyumun tane küçültme etkisi, tekrar ergitme esnasında azalır. Titanyum gibi bor da çekme mukavemetini ve sünekliliği artırır. 26
SUNİ ÇEKİRDEKLEŞTİRİCİLER Genellikle döküm metallerde mümkün olduğu kadar küçük bir tane boyutuna ulaşmak arzu edilir, çünkü küçük tane boyutu metal dökümlerin mekanik özeliklerini önemli derecede geliştirir. Sıvı metale aşılayıcıların (=heterojen çekirdek) ilavesi ile önemli bir tane inceltmeye ulaşılabilir. Bu aşılayıcılar sıvı içine uygun bir şekilde üniform olarak dağıtılarak katılırlar ve bunlar çekirdeklendirici rolü oynayarak tüm dökümde çekirdeklenme hızınını arttırırlar. Aluminyum alaşımlarında, örneğin potasyumflorid tuzları şeklinde Ti ve B katılır. Bu tuzun ayrışmasıyla birbirleri ile ve Al ile reaksiyona giren elemental Ti ve B oluşur. 27
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ BERİLYUM Yüksek magnezyumlu (%4 ve daha fazla) döküm alaşımlarında curuflaşmayı azaltmak ve ergitme esnasında magnezyumun yanarak kaybolmasını önlemek için berilyum ilave edilir. 28
ALUMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ Temel ısıl işlem sembolleri harflerden ibarettir. Temel ısıl işlemlerin alt bölümleri varsa harfleri izleyen sayılarla gösterilir. Bu sayılar basamaklar temel işlemlerin sıralarına göre düzenlenir,fakat sadece ürün karakteristiklerini büyük çapta etkileyen işlemler belirtilir. Aynı alaşıma karakteristikleri değiştiren farklı bir işlem sırası uygulandığı taktirde ısıl işlem sembolüne yeni basamaklar eklenir. 29
O SEMBOLÜ Sadece hadde ürünleri için geçerli olup, bu ürünlerin en yumuşak ısıl işlemine karşılık gelir. Tavlanmış, yeniden kristalize edilmiş malzemeyi gösterir. O ısıl işlem işareti verilen malzemelerde soğuk işlem etkileri görülmez.. 30
ALAŞIM ELEMENTLERİN ETKİSİ F SEMBOLÜ Fabrika imalat şartlarını gösterir. Sertleşme veya ısıl işlem miktarı kontrol edilemeyen halleri belirler. Hadde ürünleri için mekanik özellik sınırları yoktur. Döküm alaşımlar için ise F ısıl işlem işareti alaşımın döküm sonrası koşulları gösterir. 31
H SEMBOLU Soğuk işlemle sertleştirilmiş gerilimlere sahip malzemeyi gösterir. Bu ısıl işlem yalnız hadde ürünleri için geçerlidir. Dayanımları deformasyon esnasındaki sertleşmeyle artan ve deformasyondan sonra kısmi yumuşama için ısıl işlem uygulanan veya uygulanamayan ürünleri belirler. H sembolünü daima iki veya daha çok sayısal basamak izler. 32
H ISIL İŞLMELERİNİN ALT GÖSTERİMLERİ H harfini izleyen ilk basamak özel bir temel işlemleri belirler. -H1: Yalnız deformasyon sertleşmesine uğramış malzemeleri gösterir. İstenen mekanik özellikler sadece deformasyon sertleşmesi ile sağlanan ve sonra ısıl işlem uygulanmayan ürünleri belirtir. Bu sembolü izleyen sayı deformasyonla sertleşmenin derecesini gösterir. 33
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ T sembolu (-O), (-F), (-H) ısıl işlemleri dışında dengeli ısıl işlemler sağlamak üzere ısıl işlemlerden geçirilmiş malzemeyi gösterir. Isıl işlemden sonra deformasyonla sertleştirilen veya sertleştirilemeyen ürünler için geçerlidir. T den sonra daima bir veya birkaç basamak gelir. 34
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ T Isıl işleminin Alt Gösterimleri -T den sonra gelen 1-10 arası sayılar aşağıdaki temel işlem sıralarını belirler: T1: Yüksek sıcaklıkta bir şekillendirme işleminden soğutulup oldukça dengeli bir duruma yaşlandırılmış malzemeyi gösterir. Döküm veya ekstrüzyon gibi yüksek sıcaklıkta bir şekillendirme işleminden sonra soğutma hızları dayanım yükselmesi sağlar. 35
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ T2: Tavlanmış malzemeyi gösterir. Boyutsal kararlılık ve şekillendirme özelliklerini yükseltmek üzere tavlanan ürünler için kullanılır. Yalnız dökme ürünleri için geçerlidir.. 36
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ T3: Katı çözeltiye alma ısıl işleminden sonra soğuk işlenmiş malzemeyi belirtir. Sadece döküm ürünler için geçerlidir. Dayanımı arttırmak üzere soğuk işenmiş veya haddelenmiş ürünler için kullanılır.. 37
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ T4: Katı çözeltiye alma işleminden geçirilmiş ve oldukça kararlı bir durumda bekletilmiş malzemeyi gösterir. Katı çözeltiye alma işleminden sonra soğuk işlenmeyen veya haddelenmiş ürünler için kullanılır. 38
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ T5: Yüksek sıcaklıkta bir şekillendirme işleminden sonra suni yaşlanmayı belirtmek için kullanılır. Döküm veya ekstrüzyon gibi yüksek sıcaklıkta bir şekillendirme işleminden sonra soğutup mekanik özellikleri, boyutsal kararlılığı veya her ikisini birden arttırmak için suni yaşlandırılan ürünler için kullanılır.. 39
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ T6: Katı çözeltiye alma ısıl işleminden sonra suni yaşlanmayı belirtmek için kullanılır. T6 işareti verilen malzemelere katı çözeltiye alma ısıl işleminden sonra soğuk işlem yapılmaz. Malzemede levha haline getirme veya doğrultma işlem etkileri varsa bunlar belirtilmez. Dövme ve dökme ürünler için uygulanır. 40
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ T7: Katı ergiyik işleminden sonra özel bir karakteristiğin kontrolü için azami dayanımın ötesine dengelenmiş olan ürünler için kullanılır. 41
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ T8: Katı çözeltiye alma işleminden geçirilmiş, sonra soğuk işlenmiş ve daha sonrada suni yaşlanmış malzemeyi belirtir. Dayanımı arttırmak için soğuk işlenmiş malzemede, soğuk işlem etkilerinin şartnamelerde dikkate alındığı ürünler için kullanılır. 42
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ T9: Katı çözeltiye alma ısıl işleminden sonra suni yaşlandırma ve daha sonrada soğuk işlem yapılmayı belirler. Dayanımı arttırmak üzere soğuk işlenen ürünler için kullanılır. 43
ALÜMİNYUM VE ALAŞIMLARINDA ISIL İŞLEMLER T10: Yüksek sıcaklıkta bir şekillendirme işleminden sonra suni yaşlanmayı ve daha sonrada soğuk işlenmeyi belirtir. Döküm veya ekstrüzyon gibi yüksek sıcaklıkta bir şekillendirme işleminden sonra soğutulup suni yaşlandırılan ve daha sonra da dayanımı daha çok arttırmak üzere soğuk işlenen ürünler için kullanılır. 44
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN ESASI Alüminyum ile ısıl işlem sonucunda sertleşen alüminyum alaşımları arasında farklılık vardır. alüminyum tavlandıktan sonra mukavemetini bir miktar kaybeder ve yalnız soğuk şekil değiştirme neticesinde sertleşir. Buna karşılık sertleşen alüminyum alaşımları, belirli sıcaklıklarda belli zaman bekletilerek mukavemeti ve sertliği yükseltilebilir. Bu bekletmeye yaşlandırma ve bu olaya da yaşlanma/çökelme sertleşmesi denir. 45
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN ESASI Yaşlandırma belirli sıcaklıkta yapılırsa suni yaşlandırma oda sıcaklığında yapılırsa doğal yaşlandırma adını alır.. 46
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN ESASI Bir alüminyum alaşımının ısıl işlemle sertleştirilmesi 4 kademede incelenir 1. Önceden belirlenen bir sıcaklığa kadar ısıtma. 2. Belirlenen bir sürede bu sıcaklıkta bekletme. 3. Düşük bir sıcaklığa hızla su verme. 4. Su vermeye takiben, önceden belirlenmiş bir sıcaklıkta bir süre bekletme ve sonrası yavaş soğutma. 47
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN ESASI. 48
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARINDA ÇÖKELME SERTLEŞMESİ MEKANİZMASI. 49
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARINDA ÇÖKELME SERTLEŞMESİ MEKANİZMASI 50
. 51
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ. 52
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ. 53
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ. 54
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN GÖSTERİLİŞİ. 55
ÇÖZELTİYE ALMA İŞLEMİ Çözeltiye alma işlemi de kendi arasında da belirli kademeleri çerir. 1. Önceden Belirlenen Bir Sıcaklığa Kadar Isıtma 2. Belirli Bir Süre Bekletme 3. Su Verme 4. Suni yaşlandırma işlemi 56
Önceden Belirlenen Bir Sıcaklığa Kadar Isıtma Bu işlemin amacı düşük sıcaklıklarda alüminyum içindeki etkisi az, buna karşılık yüksek sıcaklıklarda fazla olan alaşım elemanlarının etkisini, alaşımı yüksek sıcaklıklara çıkarmak suretiyle artırmaktadır. 57
Önceden Belirlenen Bir Sıcaklığa Kadar Isıtma A) Bu işlemin yapıldığı sıcaklık hassasiyetle seçilmelidir. Çünkü çözünebilen elemanlar alüminyum içinde katı ergiyik halinde kalmalıdır. Çok düşük sıcaklıklarda yeterli mukavemet elde edilemeyeceği gibi çok yüksek sıcaklıklarda çözünebilen elemanların ergime tehlikesi mevcuttur. 58
Önceden Belirlenen Bir Sıcaklığa Kadar Isıtma Bu nedenle mevcut alaşım elemanlarının içinde en düşük ergime sıcaklığına sahip olan elementin ergime sıcaklığının altında bir sıcaklık derecesi seçilmelidir. Bu alaşımlarda küçük bir sıcaklık artışı malzemenin ergimesine sebep olur. 59
Önceden Belirlenen Bir Sıcaklığa Kadar Isıtma B) Isıtma hızı çok önemlidir. Genellikle orta hızlı bir ısıtma tavsiye edilir. Şayet yavaş ısıtma uygulanırsa, çözünebilen elemanların difüzyonu fazla olur. Aynı zamanda büyük tanelerin oluşma eğilimi gösterir. Malzeme soğuk şekil değiştirmeye tabi tutulmuş ise tane büyümesine, engel olmak için ısıtma hızı yeter derecede yüksek olmalıdır 60
Belirli Bir Süre Bekletme Bunun yanında bekletme süresi de büyük önem taşımaktadır. Bekletme süresi, malzemenin çıkarıldığı sıcaklığa, tavlama şekline, malzemenin cinsine ve buna benzer faktörlere bağlı olarak değişir. Uzun bir süre bekletme tane büyümesine, difüzyonun artmasına ve renk dönüşümüne neden olur. 61
Belirli Bir Süre Bekletme Sıcaklıkta bekletme süresinin ölçülmesine, malzemenin en soğuk kısmının istenilen minimum sıcaklık değerine varıldığında başlanır. Tablolar bu esasa göre tesbit edilir. 62
Belirli Bir Süre Bekletme Bekletme süresi alaşımın cinsine bağlı olarak, ince parçalarda 10 dakikadan başlar ve kalın parçalarda 12 saate kadar çıkar. Kalın parçalar için itibari olarak kesitteki kalınlığın her 1,5 cm si için 1 saat bekleme süresi kabul edilir. 63
Belirli Bir Süre Bekletme Bekletme süresi bütün çözünebilen elemanların katı ergiyik haline geçebilmelerini sağlayacak kadar uzun seçilir. Kısaltılmış bir bekleme süresinin etkileri kötü olduğu gibi fazla bekletmede de oksidasyon tehlikesi artar. 64
Belirli Bir Süre Bekletme. 65
Belirli Bir Süre Bekletme. 66
Su Verme Çözünebilen elemanların katı ergiyik haline geçmelerinden sonra yeniden çökelmelerine engel olmak veya geciktirmek amacıyla malzemeye su vermek gerekir. Üç farklı su verme metodu mevcuttur. Bu üç metot, istenen özelliklere ve gösterdikleri kolaylıklara göre kullanılır. 67
Su Verme Soğuk Suda Su Verme Alaşımlara soğuk su banyolarında su verilir. Sıcaklık değişimi 100C geçmemesi için yeterli hacimde su bulundurulmamalıdır. Böyle bir su verme şekli çok etkilidir. 68
Su Verme Sıcak Suda Su Verme Büyük ve kalın kesitli dökme parçalara 75-900 C de hatta kaynar suda su verilir. Bu tip su verme, distorsiyonu minimum kılar ve eşit olmayan sıcaklık dağılışından doğan çatlama tehlikesi önlenmiş olur. Su vermede kullanılan suyun sıcaklığı malzemenin korozyon mukavemetine büyük ölçüde etki eder. Dövme alaşımlarda, bu tip su verme yöntemi kullanılır. Kalın kesitli parçaların korozyon mukavemeti ince kesitli parçalarda olduğu kadar kritik değildir.. 69
Su Verme Püskürterek Su Verme Yüksek hızla su püskürtülerek su verme yöntemi, levhalar ve geniş yüzeyli parçalara tatbik edilir. Bu tip su verme distorsiyonu azaltır ve su vermeden dolayı olan çatlamayı önler. 2017 ve 2024 alaşımları için korozyon mukavemetini azalttığından kullanılmaz. 70
DÜŞÜK MUKAVEMET VE SEBEPLERİ 1. Kısa sürede bekletme veya düşük sıcaklıkta tavlama 2. Fırından su banyosuna geç nakletme 3. Yavaş su verme 4. Aşırı ısıtma 5. Yüksek sıcaklıkta oksitlenme. 71
Taneler Arası Korozyon Bu korozyon tuzlu atmosferde uzun süre bekletmekten ileri gelir. Tanelerarası korozyon, çekme mukavemetini ve yüzde uzamayı düşürür. 72
Aşırı Tavlama Ötektik ergimesi, tane sınırı ergimesine sebep olur, mukavemeti azaltır. 73
FAZLA DEFORMASYON VE SEBEPLERİ 1. Fırında ısıtılmanın homojen olmaması nedeniyle, parça yüzeyinin çeşitli noktalarının farklı sıcaklıklarda bulunması 2. Isıtma periyodu esnasında parçanın iyi yerleştirilmemiş olması 3. Çok sert bir su verme ortamı kullanılması. 74
% UZAMANIN DÜŞÜK OLMASI VE SEBEPLERİ: 1. Aşırı tavlama 2. Yüksek sıcaklıkta oksitlenme 3. Su vermeden sonra fazla sertleşme 4. Hatalı işleme. 75
SUNİ YAŞLANMA OLAYI 76
SUNİ YAŞLANMA OLAYI 77
SUNİ YAŞLANMA OLAYI 78
Hardness [HBN] SUNİ YAŞLANMA OLAYI 110 100 90 80 70 60 150 C 180 C 200 C 50 0 2 4 6 8 10 Aging time [hour] 79
SUNİ YAŞLANMA OLAYI Ayrıntılı incelemeler yaşlanma sertleşmesini şu şekilde açıklamaktadır: Aşırı doymuş atomlar belli kristal düzlemleri boyunca toplanma eğilimi gösterirler. Bu ergiyikteki Cu atomlarını toplanması (eriyen atomlar) diğer taraftan Cu yoğunluğunu azaltır, daha az aşırı doymuş ve dolayısıyla daha kararlı bir kristal yapısı oluşturur. 80
SUNİ YAŞLANMA OLAYI Bu durumdaki bakır atomları henüz fark edilecek bir faz yapmamışlardır. Dislokasyon hareketinin bu düzensiz alanlardan geçmesi zordur. Bu sebeple metal sertleşir dolayısıyla gerilmeler altında deformasyona daha dayanıklı olur. Bölgesel toplama olayı uzun süre devam ederse hakiki bir çökelme ve aşırı yaşlanma veya yumuşama olur. 81
SUNİ YAŞLANMA OLAYI Aşırı doymuş bir katı fazdan zaman ve sıcaklığın etkisi ile yani bir fazın meydana gelmesi olayına teknolojide yaşlanma olayı denilmektedir. Bu durum katı-hal reaksiyonları vasıtasıyla gerçekleştirilebilir. Aslında esas olarak yaşlanma olayı da bir katı-hal reaksiyonudur. 82
SUNİ YAŞLANMA OLAYI Yaşlanma Teorisi Yaşlanma olayını izah eden bir çok teori ortaya atılmış olmasına rağmen bunlardan en tutarlısı 1935 yılında Wassermann ve Weert tarafından ortaya atılmıştır. Bu iki araştırmacı teorilerini Al-Cu alaşımını X-ışını ile inceledikten sonra ortaya atmışlardır. Bu incelemelerde Wasserman ve Weert Al-Cu denge diyagramından görülen fazı ya da CuAl 2 a benzeyen bir faz belirlediler 83
SUNİ YAŞLANMA OLAYI Çok küçük partiküllerden ibaret olan bu faz aynı fazı gibi fakat, matriks ile fazı arasında bir kompozisyondaydı. Bu faza geçiş fazı (geçiş latisi) adını verip ile gösterdiler.yaptıkları açıklamada da dengeli çökeltinin ancak bu geçiş latisinin gelişip büyümesi ile meydana geldiğini belirttiler 84
SUNİ YAŞLANMA OLAYI 1938 de Preston ve Guinier birbirlerinden habersiz olarak transmisyon latis çökelmesinin bir önceki kademesini buldular. Diffüze olmuş değişmelerin matriks bölgesinde olduğunu gösterdiler. Çözünen atomlar, çözücü atomlardan boyut yönünden önemli miktarda farklı ise matriks latisi distarsiona uğrar. Fakat yeni ve kesin olmayan kristal yapıları bu kademede de zenginleşen bölgelerde birleşemez. Bu bölgelerde BUINIER- PRESTON ya da GP zonu denir 85
SUNİ YAŞLANMA OLAYI Şekil 14. Eriyen atomun eriten kafesinde yarattığı kafes distorsiyonu. Uyumsuz bir çökelti, kendisini kuşatan matrisin kristal yapısı ile ilişkili değildir (a). Çökelti ve matrisin kristal yapıları arasında sürekli bir ilişki olduğunda uyumlu bir çökelti oluşur (b). 86
SUNİ YAŞLANMA OLAYI Yaşlanma Sertleşmesini Doğuran Sebepler 87
SUNİ YAŞLANMA OLAYI Bir malzemenin yaşlanabilmesi için alaşım denge diyagramında aşağıdaki durumlardan birinin bulunması gerekmektedir 1. Denge diyagramından bulunmalıdır. yatık bir soludüs 2. Kritik sıcaklık altında katı ergiyik karışım aralığı olmalıdır. 3. Yüksek sıcaklıklarda eriyen ara fazlı katı ergiyik olmalıdır. 4. Çöken faz ile matriks arasında bir koheransın yani latis benzerliğinin bulunması gerekir. 5. Çökelecek olan ikincil fazı oluşturacak olan geçiş latisinin meydana gelmesi gerekmektedir 88
SUNİ YAŞLANMA OLAYI Yaşlanma sertleşmesini doğrudan asıl sebepleri şu iki madde altında toplanabilir. Çökelen gayet küçük tanecikler, tane içerisinde ve özellikle tane sınırlarında toplanıp, kaymaya ve deformasyona mani olmak için bir ağ teşkil ederler Matrikse nazaran daha küçük olan yeralan atomları basınç altındaki, bölgelere, daha büyük olan yer alan atomları ise gerilim altındaki bölgelere yayınarak farklı bir atmosfer yaratırlar. Bu yapı dislokasyonların hareketini önler 89
SUNİ YAŞLANMA OLAYI Yaşlanmaya Etki Eden Faktörler A) Sıcaklık (Sıcaklık arttıkça yaşlanma süresi kısalır. Yani sıcaklık yaşlanma oranını artırır.) B) Tane Sınırları (Çökelme tane sınırlarında olur.) C) Bileşim D) Soğuk İşlem (Soğuk işlem varlığı yaşlanma oranını arttırır.) E) Zaman 90
SUNİ YAŞLANMA OLAYI Şekil 16 Yaşlanmanın malzemenin mikro yapısına etkisi. 91
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARI ALÜMİNYUM-SİLİSYUM ALAŞIMLARI Alüminyum ile bir veya daha fazla metalin beraber ergitilmesi sonucu elde edilen alaşımlarda özellikler çeşitli yönlerden alüminyuma nazaran iyileşmiş olur. Bu özellikler; dökülebilirlik, mekanik mukavemet, kimyasal stabilite, işlenebilme, ısıl genleşme, ısıl iletkenlik, ısıya mukavemet olarak sıralanabilir 92
Al-Si ALAŞIMLARI SİLİSYUMUN ETKİSİ Bakırdan sonra alüminyum alaşımlarında kullanılan en önemli alaşım elementi silisyumdur. Silisyum sıvı alüminyumun akışkanlığını arttırır. Silisyumun ilavesi ile alaşımın mukavemeti de artar. Magnezyum ile karıştırıldığında çekme mukavemeti çok yüksek değildir ve 13,6 15,4 kg/mm 2 arasında değişir. 93
Al-Si ALAŞIMLARI %5 Silisyumlu malzeme ince, karmaşık şekilli ve işlenebilme kabiliyeti az, korozyon direnci yüksek olan parçalarda kullanılmaktadır. %5 den fazla silisyum içeren alaşımlarda ise iri köşeli olan silisyum kristallerinin oluşumu önlemek amacı ile sıvı halde sodyum ile karıştırıp modifiye edilmesi en önemli işlemdir. %13 silisyumlu alaşımlarda ise korozyona karşı direnci ve termal şok direnci Al Cu alaşımından daha fazla olduğundan denizcilik ve otomotiv endüstrisinde kullanılır. 94
Al-Si ALAŞIMLARI Dövme alaşımlarında silisyumun olması ile suni yaşlandırmadan sonra mukavemet artışı sağlanabilir. %13 silisyum içeren alaşımlarda demir miktarı %1,5 a kadar ulaşabilir, bu da kırılgan ve iri kristal yapılı alaşım meydana getirmektedir. Diğer bir önemli özelliği ise ısı iletiminin Al Si alaşımlarında düşük olmasıdır 95
Al-Si ALAŞIMLARI Fiziksel özellikleri : Atom numarası : 14 Atom Ağırlığı : 28,0855 Yoğunluk : 2,329 g/cm3 Molar Hacim : 10 cm3 Erime Noktası : 1410,0 C Kristal Yapısı : Kübik Yüzey Merkezli Bulunuş tarihi : 1823 96
Al-Si ALAŞIMLARI Silisyum miktarı %7 12 aralığında olan Al Si alaşımları yüksek mukavemet gerektiren yüksek sıcaklıkta aşınma direnci istenen uygulamalarda kullanılır. Mekanik özellikler, alaşımın bileşiminden çok silisyum içeren fazın şekli ve dağılımına bağlıdır. Küçük ve yuvarlak primer faz (veya ötektik yapı) yüksek mukavemet ve süneklik verir. İğne şeklindeki silisyumlu faz çekme mukavemeti arttırmakla beraber süneklik, darbe ve yorulma mukavemetini düşürür. 97
Al-Si ALAŞIMLARI Silisyum ilavesi ile akışkanlık ve korozyon direnci artar. Tane küçültme ve modifikasyon işlemleri ile iyi işlenebilme sağlanabilir. Ayrıca sıcak yırtılma eğilimini azaltır. Silisyum ve bakır beraberce alaşımlandırma amacı ile kullanılabilir 98
Al-Si ALAŞIMLARI Bu amaçla geliştirilen %6 Si, %5 Cu alaşımının kaynak kabiliyeti iyidir. %9 Si, %4 Cu alaşımı ise sızdırmazlık isteyen yerlerde tercih edilirler. Al Si alaşımlarında da Fe ve Mg varsa süneklik düşer. Bu alaşım sisteminde musaade edilen empürite element yüzdeleri %0,5 Zn, % 0,6 Cu, %1,3 Fe, %0,3 Mg dır. Silisyum, alaşım hazırlamada Al - %13 22 Si ön alaşımı şeklinde ilave edilir. Özel bazı piston alaşımları %25 e varan silisyum içerirler. 99
Al-Si ALAŞIMLARI Alaşım Elementi Olarak Silisyum Alüminyum döküm alaşımlarında ana alaşım elementlerinin başında silisyum gelir. Silisyum alüminyuma alaşımlama ile getirdiği etkiler şu şekilde sıralanabilir. Ergimiş metalin akışkanlığını yükseltir. Çok karmaşık ve birbirine nazaran çok farklı kesitleri olan parçalarda daha iyi metal akışını ve iyi dolmayı sağlar Dış büzülmeyi azaltır. Dökümün mukavemetli olmasını sağlar. Magnezyumla beraber Alüminyumu alaşımladıkları zaman elde edilen alaşımın ısıl işlenebilme olanağı vardır. Isıl genleşme katsayısını küçültür. Sertliği arttırır. İşlenebilme özelliğini alüminyuma göre zorlaştırır. Kaynak olabilme yeteneğini artırır. Katılaşma büzülmesini azaltır. Elektrik iletkenliğini azaltır. Sünekliliği plastik şekil değiştirmeyi azaltır. Kırılganlık yaratır. 100
Al-Si ALAŞIMLARI Al-Si ALAŞIMLARINDA KATILAŞMA MEKANİZMALARI Alüminyum silisyum alaşımları genel olarak döküm alaşımı olarak kullanılan alaşımlardır. Alüminyum silisyum denge diyagramına bakıldığında alüminyum silisyum ötektiğinin yaklaşık %12 Si olduğu görülmektedir. Ötektik bileşimin altında silisyum içeren alüminyum alaşımları ötektikaltı (hipoötektik) bu bileşimin üzerinde silisyum içerenler ise ötektiküstü (hiperötektik) alaşımlar olarak adlandırılmaktadır 101
Al-Si ALAŞIMLARI 102
Al-Si ALAŞIMLARI Şekil 14. Değişik oranlarda Si içeren Al-Si alaşımlarının mikroyapıları 103