GAZİ ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ MEM-317 MALZEME KARAKTERİZASYONU KIRIK YÜZEYLERİN İNCELENMESİ Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI ANKARA 2012
KIRIK YÜZEYLERİN İNCELENMESİ Kırık yüzey incelemesi malzeme kalitesini belirlemede kullanılan önemli bir metottur. Ancak, kırma işlemi iyi kontrol edilmelidir. Bunun için çeşitli darbe deney cihazları vardır. Bazı metaller belirli sıcaklık aralıklarında kırılmaya karşı daha hassastır. Bu nedenle malzeme değişik sıcaklık aralıklarında kırılarak muayeneye tabi tutulur. Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 2
Kırma işlemi ile aşağıdaki özellikler belirlenir: Kırılma ve çatlama nedenlerinin tespiti, Darbe dayanım özelliklerinin belirlenmesi, Numune bileşiminin belirlenmesi, İnklüzyon uzantılarının gözlenmesi, Grafitleşme derecesini tespiti, Tane ebadının belirlenmesi, Sertleşme derinliğinin tespiti, Kompozit malzemelerde matris-takviye elamanı ara yüzey durumunun belirlenmesi, Yüksek ısıdan dolayı oluşan bozulmaların gözlenmesi, Kalite kontrolü. Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 3
Kırılma ve Çatlak Oluşum Nedenleri Çatlama veya kırılmanın sebeplerini belirlemek için numuneler kırılarak incelenir. Makro inceleme ile; Yorulma, korozyon, gerilme gibi etkilerden kaynaklanan kırılma türleri ile numunelerin gevrek veya süneklikleri hakkında da bilgi sahibi olunabilir. Gevrek kırılmada yüzeyler genellikle düz ve parlak, sünek kırılan numunelerde boyunlaşma görülür, girintili ve çıkıntılı yüzey, daha mat bir görünüm sergiler. Yorulma kırılmasında ise kırılmanın başlangıcı, çatlağın büyüme aşamaları, yorulma çizgileri ile kademe kademe tespit edilir ve nihayet parlak bir görünüm veren küçük bir alandaki kırık yüzey elde edilir. Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 4
Metalik malzemelerin kırılması genel olarak iki ana grupta değerlendirilebilir Sünek Kırılma Sünek kopma veya kırılmalar büyük miktarda plastik deformasyon oluşarak gerçekleşir. Makroskopik Özellikler Yavaş çatlak ilerlemesi Çatlak ilerleme hızı 10 ft /s Kararlı çatlak büyümesi Girintili çıkıntılı bir kırılma yüzeyi Mat kırılma yüzeyi gözlenir. Kaba ve pürüzlü bir yüzey meydana gelir. Koni-çanak oluşur. Boyun verme gerçekleşir. Gevrek Kırılma Gevrek kopma veya kırılmalar plastik deformasyon olmaksızın gerçekleşir. Makroskopik Özellikler Hızlı çatlak ilerlemesi Çatlak ilerleme hızı 1000 ft /s Kararsız çatlak büyümesi Düz bir kırılma yüzeyi Parlak kırılma yüzeyi gözlenir. Düzgün bir yüzey meydana gelir. Chevron izleri ve radyal izler gözlenir. Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 5
Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 6
Çekme numunesinde sünek (üstte) ve gevrek (altta) kırılma örnekleri Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 7
Sünek ve Gevrek Kırılma Örneği Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 8
Sünek ve Gevrek Kırılma Örneği Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 9
Sünek ve Gevrek Kırılma Örneği Düşük C lu Çelik Sünek Kırılma (Koni-Çanak tipi) Gri Dökme Demir Gevrek Kırılma Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 10
Sünek Kırılma Yüzeylerinin Mikroskobik İncelenmesi Sünek kırılma yüzeyleri tarama elektron mikroskobu ile incelendiğinde yüzeylerinin çukurcuklar (dimples) içerdiği gözlenir. Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 11
Sünek Kırılma Yüzeylerinin Mikroskobik İncelenmesi a b Sünek kırılma yüzeyleri tarama elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri; a) inklüzyon içermeyen bir çeliğin kırık yüzey görünümü, b) inklüzyonlu bir çeliğin kırık yüzey görünümü Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 12
Sünek Kırılma da Koni Çanak (Cup-and-Cone) Oluşumu Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 13
Sünek Kırılma da Koni Çanak (Cup-and-Cone) Oluşumu Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 14
Gevrek Kırılmada Chevron izleri Radyal hatlar Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 15
Gevrek Kırılma Yüzeylerinin Mikroskobik İncelenmesi Transgranular Kırılma Intergranular Kırılma Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 16
Gevrek Kırılma Yüzeylerinin Mikroskobik İncelenmesi Intergranular gevrek kırılma yüzeyi tarama elektron mikroskobu resmi Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 17
Gevrek Kırılma Yüzeylerinin Mikroskobik İncelenmesi Transgranular Kırılma Intergranular Kırılma A- Transgranular Kırılma: Çatlak tane içlerinden geçmek suretiyle ilerler. Kırılma yüzeyi, tanelerin ayrılma yüzeylerinin farklı oryantasyonlarda olmaları nedeniyle yönlü bir tekstüre sahiptir. B- Intergranular Kırılma: Çatlak tane sınırları boyunca ilerler. Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 18
Yorulma Kırılması Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 19
Yorulma Kırılması Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 20
Yorulma Kırılması Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 21
Yorulma Kırılması 2024-T3 alümünyum alaşımınının kırılma yüzeyinde yorulma çizgileri. Ok yönü çatlakğın ilerleme yönünü göstermektedir. Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 22
Kaynak dikişinde tanelerarası (intergranular) çatlak ilerleyişi, X 100 Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 23
Ç 1040 çeliğinin dolgu kaynağı sırasında oluşan hidrojen çatlağı X4.5 Düşük alaşımlı çelikte kaynak dikişinin altında oluşan çatlağın görünümü X8 Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 24
SAW kaynağında katılaşma çatlağı İki pasolu kaynakta güvercin kanadı olarak bilinen çatlağın görünümü X4.5 SAW kaynağında katılaşma çatlağı İki pasolu kaynakta tipik merkez çatlağı Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 25
Tane Ebadı ve Sertleşme Derinliği Takım çeliği gibi yüksek martenzitik çeliklerin östenit öncesi tane ebatları kırık yüzey yardımı ile belirlenebilir. Takım çeliklerinin ve yüzey sertleştirme işlemi yapılmış çeliklerin sertlik derinlikleri kırık numune yüzeyinin incelenmesi ile belirlenebilir. Sertleştirme işlemi sırasında kırılan çelik kalıp malzemesinin görünümü. Çil bölgesi dağlanmış ve kırık yüzeylerde net bir şekilde görülmektedir Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 26
Çelik numunede buhardan kaynaklanan tanelerarası korozyonun kırık yüzey görünümü. X 6 Büyük çelik bir malzemede gevrek kırılma örneği Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 27
Kimyasal Kompozisyon Kırık yüzeylerin incelemesi ile malzemelerin bileşimi hakkında kabaca bilgi sahibi olunabilir. Renk, yoğunluk gibi faktörlerden yararlanılır. Demir esaslı malzemeler için kırık yüzey görünümü aşağıda verilmiştir: Malzeme Kırık yüzey görünümü Gri dökme demir Kaba taneler, gri renkli Temper dökme demir İnce tane, siyah renkte Hadde demir parlak gri Fiber şeklinde taneler, Düşük karbonlu çelik İnce tane, parlak gri Takım çeliği Çok ince tane yapısı (ipeksi), parlak gri Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 28
Metallerin Kırılmasında Temel Mekanizmalar-Özet Transgranular Transgranular Intergranular Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 29
Aşağıdaki resimlerde görülen malzemelerin kırılma türü nedir? Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Volkan KILIÇLI 30