XII ÇELKLERN KAYNAK KABLYET

XII ÇELKLERN KAYNAK KABLYET Kaynakta çeliin maruz kaldıı ısının etkisi sonucu malzemede çou zaman devamlı deimeler meydana gelir. Bir çelik, geni önlemler almayı gerektirmeden ve bu deimeler kaynaklı konstrüksiyonda sakıncalar yaratmadan kaynak edilebiliyorsa bu çelik iyi kaynak kabiliyetli olarak tanımlanır. Buna karılık normal bir kaynak ilemi malzemede, konstrüksiyondan beklenenleri ciddi tehlikeye sokacak ekilde deimelere yol açar veya kaynak ilemi sırasında veya bu ilemden hemen sonra, çatlaklar gibi malzeme kusurları meydana getirirse özel önlemlerin alınması veya bazı kaynak öncesi ve/veya kaynak sonrası ilemleri gerektirir. Böyle çeliklere de sınırlı kaynak kabiliyetli çelikler denir. Aslında «kaynaklanamaz» çelik diye bir malzeme yoktur. Doru metalürjik koulların yerine getirilmesi artıyla her çelik kaynaklanabilir. Ancak bu koullar bazen o kadar çapraık olabilir ki bunların pratikte uygulanması rasyonel olmaz. Çelii yerel olarak etkileyen çabuk ısınma ve souma olayları bakımından kaynak ilemi, çelik üzerinde termik ok etkisi veya böyle etkilerin bir serisi olarak tanımlanabilir. Çeliin buna dayanma kabiliyetine kaynak kabiliyet derecesi denir. Bu kavramların sınırlanma ve tarifinde güçlük çekiliyorsa da bunlar artık teknik terimler arasına girmi, bununla da kalmayıp, sadece ana malzeme ile sınırlı kalmadan kaynak balantısının ve kaynaklı konstrüksiyonun özelliklerini bütünlükleri içinde kapsayan baka kavramların gelimesine de yol açmıtır. Böylece de kaynak balantısının «fonksiyon stabilitesi» ve çeliin «kaynak emniyeti»nden söz eder olunmutur. Bu arada kaynak kabiliyeti de aaıdaki gibi sınıflandırılmıtır: 1) Kaynak ilemi ile ilgili teknolojik kaynak kabiliyeti. Bunda ergime ve sair (örnein basınçla) yollarla birlemelerin gerçekleme koulları aranır. 2) Metalürjik kaynak kabiliyeti: kaynak ilemiyle meydana gelen fiziksel ve kimyasal deimelerle ilgilidir. 3) Konstrüktif kaynak kabiliyeti: burada konstrüksiyonun çatlamaya hassasiyetini tesbit etmek üzere onun global özellikleri tarif edilir. lk ikisinde kaynak kabiliyeti deneyleri, birlemeler ve kaynak koullarını yansıtan deney parçaları üzerinde ve kaynak ileminden; baımsız olmak üzere üç yönde yürütülür. Sonuncusunda ise ve çentik etkisine hassasiyet aratırılır. Kaynak kabiliyeti deneylerinin ayrıntılarına geçmeden önce batan beri söylenenlerin ııında bu kavramla ilgili faktörleri özetleyelim: 1. Kaynak dikii boyunca katılama çatlaı (sıcak çatlak) tehlikesi (ek. 37'de «u» ve «t»). 2. Kaynak dikiinde genilemesine büzülme (çekme) çatlaı (souma çatlaı) tehlikesi (ek. 37'de «g» ve «dg»). 3. Ana metal ve dikiin sertleme eilimi, yani kaynaklı birlemenin en çok ısınan kısmının souma sırasında austenitin transformasyonuna karı koyması. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 1

4. Ana metalde ve dikite kaynak gerilmelerinden ileri gelen genel gevrek kırılma tehlikesi. 5. Isıya maruz kalmı belli bölgelerde yalanma gevreklemesi tehlikesi. Kaynaklama sırasında kritik bir sıcaklıa kadar (200-400 C) ısınan ve aynı zamanda kaynak gerilmeleri yüzünden plastik olarak ekil deitiren bölgelerde çeliin, ve bazen de dikiin, yalanma gevreklemesinin önemi tartıma konusu olmutur. Kimi metalürjist evvelce gördüümüz gibi bunun üzerinde çok dururken bakaları bunu önemsemezler. Ancak, bir çeliin sadece bir kaynak ilemi ile gevreklemeye hassas olamayacaı hemen belirtilmelidir. Her çeliin az veya çok gevrekleme eilimi vardır. Kaynak sadece bu eilimi artırabilir. Yalanmaya çok hassas bir çelik, kaynaklanmadan dahi gevrekleecektir. Buna karılık nispeten yalanmaya hassas olmayan bir çelikte bunun hızlanması kaynaktan hemen sonra ortaya çıkmayabilir. Bu konu üzerinde fazla durmayacaız. Buna karılık büyük önemi nedeniyle evvelce özetlediimiz çatlama bahsini biraz genileteceiz. 1. KAYNAKTA SICAK ÇATLAK : TARF, ETK FAKTÖRLER Sıcak çatlak, kaynak eylemi esnasında yüksek sıcaklıkta kaynak metalinde ve ana metalin ısıdan etkilenmi bölgesinde meydana gelen malzeme ayrılmalarıdır. Kristalleme ve yüksek sıcaklıktan itibaren soumada, metalin ekil deitirme miktarı, ekil deitirebilme olanaını atıı zaman vaki olur. Yüksek sıcaklıkta kaynak malzemesinin kristallemesi sırasında meydana çıkan çatlaa kristalleme çatlaı adı yerilir. Poligonlama çatlaı, buna karılık, poligonlama eyleminin sonucu olarak hasıl olur. Genellikle yüksek sıcaklıkta meydana gelen çatlaa sıcak çatlak denir. Kaynakta sıcak çatlama kaynak malzemesinde «fiilî kristalleme fasılası»nda ve solidus sıcaklıının altında, ve ısı geçi bölgesinde meydana çıkar. Metalürjik etkenler arasında alaımın kimyasal bileimi, katılama koullan ve alçak sıcaklıkta ergiyen tane sınır tabakalarının mevcut olup olmaması zikredilir. Kaynak banyosu, likidus sıcaklıını aarak kristallemeye balar. Kristalleme merkezinden itibaren dendritler teekkül edip bunlar alçalan sıcaklıkla birlikte geliirler. Katılama süreci içinde öyle bir hale varılır ki bunda bir katı, bir de ergimi faz aynı anda yan yana bulunur. Solidus sıcaklıına yaklatıkça sistemde ergimi faz devamlı ekilde azalır öyle ki sonunda kristaller sadece ince bir bakiye ergimi tabaka ile çevrili kalır. Souma ilerleyince bu bakiye ergimi kısım da katılaır. Kristalleme çatlaı solidus sıcaklıının üstünde vaki. olur. Kristalleri çevreleyen bakiye ergimi faz bireysel kristallerin: balarını o derece zayıflatır ki souma esnasında malzemede hasıl olan gerilmeler ibu çatlaı meydana getirirler. Yüksek alaımlı bir kaynak malzemesinde solidus sıcaklıı ile kaynak malzemesinin çatlamaya meyli arasında bir balılık vardır. Solidus sıcaklıı ne kadar aaı olursa kaynak malzemesinin sıcak çatlamaya meyli o kadar fazla olur. En fazla katılama fasılasını haiz alaımlar sıcak çatlaa en hassas olanlardır. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 2

«Fiilî kristalleme fasılası», içinde çabuk ergiyen ötektiin tane sınırlarında katılatıı kristalleme fasılasının her bir kısmı olarak anlaılır. Düük sıcaklıkta ergiyen ötektik veren ilâve ve alaım elementleri genellikle tane sınır tabakasının var olma domenini (alanını) geniletir ve solidus sıcaklıını düürür. Kükürtün etkisi manganez ilavesiyle zayıflatılabilir. Manganezin aksine olarak karbon, ek. 61'de görüldüü gibi, sıcak çatlama meylini artırır. Mamafih, kolay eriyen ötektik meydana getiren elementlerin ilâvesiyle kaynak malzemesinin sıcak çatlama eilimi azaltılabilir. Ergime banyosu kristallemesinin balangıç durumunda bireysel kristaller, gerilme etkisi altında serbestçe hareket edebilirler. Dendritler arası ıboluklar ergimi fazla dolu olup bu haliyle sıcak çatlak meydana getiremezler. Daha ileri soumada kaynak dikiinin sıcak çatlamaya hassasiyeti, kolay ergiyen ötektiin kristaller arası boluklardaki miktarına balıdır. Bu dahi, bu ötektikleri meydana getiren elementlerin oranlarıyla tespit edilir. Bu elementlerin miktarı az olursa alçak sıcaklıkta ergiyen tane sınır tabakası teekkül edemez, dolayısiyle sıcak çatlama hasıl olmaz. Bu ayırıcı bilekenlerin daha yüksek oranı, tane sınırına balı alçak sıcaklıkta ergiyen ötektikleri yıınca sıcak çatlaa neden olur: kristaller arasında ba, çekme gerilmeleriyle kopar. Younluk daha da artacak olursa ötektik geri kalan sıvı faz nedeniyle ayrılmalar meydana getirir. Ayrıca ötektik geri kalan sıvı primer dokuyu etkiler, dendritli katılamayı önler. Belirli bir yön almamı, incelmi doku, kristaller arası sıcak çatlamaya daha büyük mukavemet arzeder. Bu, özellikle austenitik çeliklerin kaynak malzemesinde görülür. Keza alçak sıcaklıkta ergiyen ötektiklerin ekil ve daılıı kristalleen sıvının çatlaa karı tutumunu tayin eder. Sıcak çatlak oluması tehlikesi özellikle kaynak malzemesinin, geri kalan sıvıda belirli bir yön almı tane sınır tabakasının hâkim olduu kaba dendritler eklinde katılaması halinde meydana çıkar. Keza kaba taneli kaynak malzemesinin alçak sıcaklıkta ergiyen tane sınır tabakalarından oluan ana metal ile kullanılması halinde de kaynak malzemesinde sıcak çatlak KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 3

hasıl olabilir. Bu teorik mülâhazalar pratik olarak öyle özetlenebilir : A KATILAMA DOKUSU Ergime banyosunun katılaması ne kadar çabuk olursa olsun anî deildir ve ana metalden ayrılma yüzeyinden itibaren austenitik tane olumasıyla balar. Austenitik taneler, ergimi bölgenin merkezine doru uzayarak tedricî olarak geliir ve aynı zamanda basaltik dendrit bir doku oluur. (ek. 62). Dendritlerin yönü souma yönünü takibeder. Ergimi bölge ısısının çok az kısmının çevreye intikal ettiini, esas kısmının ana metalden daıldıını hatırlatalım. Katılama hızı dendritlerin boyutlarını, ve buradan da, miktarını tayin eder: bu hız yava olduunda iri taneler hasıl olur; hız yüksek olduunda dendritler hem daha ince hem daha çok olur. E bileimde, ergimi bölgenin mekanik özellikleri dokunun incelii oranında yükselir. Katılama hızı ise esas itibariyle aaıdaki faktörlere balıdır : parçaların kalınlıı: kalınlık ne kadar fazla ise souma o kadar çabuk olur; Kaynak yöntemi: verilen ısı (heat imput) ne kadar fazla ise katılama o kadar yava olur. Bu konuda klasik yöntemler öyle sıralanırlar : Otomatik tozaltı kaynaında katılama yava ve dendritli doku çok kaba olur. Gerçekten sistemin gücü yüksek olup hızlı ilerlemeye ramen verilen ısı çok fazladır. Oksi-asetilen kaynaında ısı menbaı ark'a nazaran çok daha az güçlü olmasına ramen ilerleme yava olduundan parçayı fazlaca ısıtır. Sonuç, olarak katılama nispeten yava ve dendritli doku, hayli kaba olur. El ile ark kaynaında verilen ısı elektrodun çapı, akım iddeti ve ilerleme hızına balı olarak çok geni sınırlar içinde deiir. Paso ne kadar kalın olursa souma o kadar yava olur. Genellikle, elde edilen dendritli doku ilk iki yönteme göre daha incedir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 4

Ergime banyosu üzerine asal gazın soutucu etkisi nedeniyle TIG yönteminde elde edilen dokular daha da ince olur. B ELEMENT TOPLANMALARI (SEGREGASYON) Saflıı bozan maddeler (kükürt ve fosfor) sıvı metalde erir fakat katı metalde erimezler. Ergimi bölgenin katılaması sırasında bu maddeler sonda katılaan sıvı içinde younlaır ve 900 C civarında katılama sıcaklıını haiz sülfür ve fosfürler tekil ederek demirle kimyasal reaksiyona girerler. Souma sırasında ergimi bölge, 1400 C civarında katılama fasılasını aınca yine de dendritlerin çevresinde az çok sürekli ve saflıı bozan maddelerle az çok yüklü sıvı kabuklar kalır. Bu kabuklar, ısa 900 C'ın altına dümedikçe sıvı halde kalırlar. Saflıı bozan maddelerin tanelerin çevresine yürümeleri olayına «segregasyon» denir. E miktarda madde halinde dendritler ne kadar iri, yani çevrelerinin toplam yüzeyi ne kadar az olursa, olay o kadar belirli olur. Segregasyon ergimi bölgenin mekanik özelliklerine zarar verir ve bundan özellikle kırılganlık etkilenir. Kaynakta kullanılan metaller daima saf olmakla beraber saflıı bozan maddeler ana metalden ergimi bölgeye geçer ve bu geçi miktarı karıma oranına balı olur (tozaltı kaynaında bu karıma % 60-70'i bulur). Segregasyon dorudan doruya ergimi bölgenin mekanik özelliklerine zarar vermekle kalmayıp ayrıca çok daha aır bir sakıncanın nedenini oluturur : sıcak çatlaklar. C SICAK ÇATLAKLAR Kaynak ilemi daima, katılama sırasında meydana gelen ve souma devam ettikçe artan kuvvetli iç gerilmeleri de beraberinde getirir. 900 C'a kadar sıvı kabukların mevcut olması birleme yerinin dayanma yüzeyini azaltır ve katılama tam olarak bitmedikçe kırılma ihtimallerini ortaya çıkarır. Bu itibarla katılamanın baından 900 C'a kadar bir kırılganlık fasılası mevcut olup ibu fasıla içinde çatlaklar görmek tehlikesi, segregasyon olayının yaygınlıı oranında fazla olur. Bu fasıla içinde meydana gelen çatlaklara «sıcak çatlak» denir. Karbon oranının, tıpkı saflıı bozan maddeler gibi, bu çatlakları tevik edici etkisini yukarda görünütük (ek. 61). Bunu, el ark kaynaını esas alarak, birkaç yumuak çelik bileiminin kaynak kabiliyeti ile teyid edelim. I II III IV C = 0,24-0,27 C = 0,22-0,24 C = 0,20-0,22 C = 0,20 S = 0,06 S = 0,05 S = 0,05 S = 0,04 p = 0,07 P = 0,05 P = 0,05 P = 0,04 Çok fena Çok az iyi yi Çok iyi KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 5

Bu çelikler St 42 ilâ St 50 tipindendir. IV'ün kaynak kabiliyeti çok iyi olup düük kaliteli elektrodla bite kaynak edilebilir. Buna karılık I tipindeki çelik için yüksek nitelikli elektrod elzemdir zira aksi halde sıcak çatlaklar hasıl olabilir. I tipi çelie otomatik tozaltı kaynaı hiç bir zaman uygulanmamalıdır. Kaynak ilemi ile ilgili teknolojik etkenler, gördüümüz gibi kaynak yöntemi, kaynak hızı, kaynak akım iddeti, kaynak sırası, ön ısıtma gibi kaynak malzemesinde çatlak ihtimalini etkileyen faktörlerdir. ek. 63, kaynak hızının sıcak çatlama eilimine etkisini gösterir (Sutyren'e göre) (Deney 12 mm. kalınlıında 30XGSA çelii üzerinde, 180-200A'de el ark kaynaı ile yapılmıtır). Konstrüktif faktörler, ezcümle kaynak birlemesinin ekil, tip ve ölçüleri, kaynak azı hazırlıı, diki ekli v.s., bilhassa konstrüksiyonun gerilme durumunu etkilerler. ek. 64, karbon oranına balı olarak çatlama eilimi üzerinde diki ekil katsayısının etkisini gösterir (Ostrowskaja'ya göre). D SOUK ÇATLAKLAR Souk çatlaklar, kimyasal bileim, kaynak sırasında sıcaklıın etkileri, malzemede metalürjik, teknolojik ve konstrüktif faktörler nedeniyle gevrekleme hasıl olduunda meydana gelir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 6

Kaynak malzemesinin ve ana metalin özellikleri, saç kalınlıı, saçların haddelenme dokuları, çentik mevcudiyetine göre bunlar kaynak malzemesinde ergime çizgisinin yakınında ısı geçi bölgesinde (dikie 2 mm'ye kadar yakınlıkta) uzunlamasına ve enine çatlaklar halinde ortaya çıkarlar; nispeten düük sıcaklıklarda (bazen oda sıcaklıı veya daha aaı) daha çok çeliin bileimine göre az veya çok sürebilen austenit deimesinin son fazında meydana gelirler. Çatlakların ekli gerilmelerin yön ve büyüklüüne balıdır. Gerilme komponentlerinin ayrıca büyük olması halinde her iki türlü çatlak görülür. Sertlemeye hassas çeliklerde çatlakların meydana geldii sıcaklık 120 C veya daha azdır. Bunlar kaynaktan hemen sonra ve bazen de uzun zaman sonra (24 saate kadar veya daha fazla) görülebilirler. Titaniumlu alaımlarda çou zaman çatlak, kristal olumasının özelliine göre haftalar veya aylar sonra meydana gelir. Kaynak malzemesi ile ana metalin aynı bileimde olması ve kaynak malzemesinin diki içinde souk çatlamaya zayıf mukavemetli bir doku arzetmesi halinde çatlaın daima kaynak malzemesinde ortaya çıkacaı saptanmıtır. Kaynak malzemesi ana metalden daha alçak alaımlı ise çatlak, ısı geçi bölgesinde KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 7

meydana gelir. Ergime çizgisi üzerinde ba gösteren çatlak ısı geçi bölgesine doru geliir. Yüksek mukavemetli çeliklerin kaynaında alçak alaımlı kaynak çubuu kullanıldıında ısı geçi bölgesinde çatlaa sık rastlanır. Prochorow, souk çatlak kavramının tanımlamasını öyle yapıyor : «Kaynakta souk çatlak, kimyasal bileimi nedeniyle ve kaynakta sıcaklıktan etkilenmesiyle çeliin bir gevrek kristaller arası tahribe uraması olayıdır». Bu tarife uygun olarak souk çatlak oluması üzerinde en önemli etkenler metalin dokusunun durumu, gerilmelerin büyüklüü ve daılıı, metalde bulunan hidrojen miktarı olmaktadır. Souk çatlaın meydana gelmesi için gerekli koullar, metalin özellikle tane sınırlarında düük ekil deitirme kabiliyeti, kaynakta ve faz deiiminde homogen olmayan soumadan ötürü metalin önemli miktarda ekil deitirmesi, ve yine kaynak dikii bölgesinde belirli bir doku durumu ile malzeme özelliinden ibarettir. Souk çatlaın hareket noktası mikroçatlak olup bunun teekkül ve gelimesi için ana malzeme-kaynak malzemesi sınırında uygun koullar meydana gelmitir. Bu koullar tane sınırlarının kısmî ergime ve karıması, saflıı bozan maddelerden yana zenginleme, bir heterogen dokunun martensit plâketleri, ara kademe dokuları, geri kalan austenit meydana gelmesi olarak sıralanabilir. Isınma ve souma ile bir ferrit austenit deimesi geçiren çeliklerin iyi kaynaklanabilir olmaları için bunların, austenitik durumdan itibaren souyan kısımlarının, kullanılan kaynak koullarına uyan bir souma hızı ile sertleecei bir bileimde olmamaları gerekir: Aynı ey kaynak metali için de geçerlidir. Bir kaynaklı birlemede sert doku (martensit) oluması gevreklemeye neden olur. Martensit oluacak olursa hidrojenin gevrekleme üzerindeki etkisi çok kesin olur. Malzeme özelliklen nedeniyle gevrek kırılmadan çekinildii hallerde kaynak ilemi, çatlakların yukarda söylediimiz gibi meydana geldii 125-100 C'ın altındaki sıcaklıkların üstünde bir sıcaklıkta yürütülür. 2. KAYNAK KABLYET BAKIMINDAN ÇALIMA SICAKLII LE ISIL LEMN ÖNEM Kaynaklamada çalıma sıcaklıı deyiminden kaynak ilemi sırasında altına inilmemesinin gerektii ve ancak nihaî soumada altına inilebilecek sıcaklık anlaılır. Çalıma sıcaklıı kaide olarak ön ısıtma sıcaklıına tekabül ederse de bu on ısıtmanın yapılmadıı hallerde daha düük sıcaklıkları, örnein oda sıcaklıını da içine alır. Bir çeliin kaynak kabiliyeti genel olarak çalıma sıcaklıı ve birçok hallerde de nihaî bir ısıl ilem olanaklarına sıkıca balıdır. Ferrit austenit deimeli çelikler için uygun çalıma sıcaklıı, aaıda özetlenecek olan Jominy sertleebilme deneyi ile tayin edilebilir. Burada kaynak koulları birlemede martensit KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 8

olumasını önleyecek ekilde seçilecektir. Gevrek kırılma deneyinde yüksek geçi sıcaklıını haiz ferritik çeliklerde çalıma sıcaklıı geçi sıcaklıından yüksek seçilirse tatmin edici bir kaynak kabiliyeti elde edilir. Bununla beraber parça kaynaktan sonra geçi sıcaklıının altında sourken gevrek kırılma tehlikesi yine belirir. Bu nedenle kaynaktan hemen sonra bir gerilim giderme tavı bu sakıncayı azaltır. Austenitik çeliklerde çalıma sıcaklıı genel olarak sorun yaratmaz. Kaynak için en elverili sıcaklık çok kez oda sıcaklııdır. Yükseltilmi bir çalıma sıcaklıı (ön ısıtma) tek baına her zaman belli çelik cinslerinin kaynak kabiliyetini salamaya yetmez. Zor kaynaklar için çou kez bir ısıl ilem ön kouldur. Bu nedenle bir malzemenin kaynak kabiliyetine, aynı zamanda, gerekli ısıl ilem dolayısiyle istenmeyen özellik deimelerine uramaması gerei açısından da karar verilmelidir. Örnein austenit dolgu taıyan malzemenin gerilim giderme tavlaması sırasında karbür çökelmesi ve sigma fazının ortaya çıkması dolayısiyle austenitik paslanmaz dolguda korozyona mukavemetin azalması gösterilebilir. Nihaî ısıl ilem (parça yüksek sıcaklıkta iken dorudan doruya ve arada soutma olmadan bir ısıl ileme, çou zaman gerilim giderme tavına tabi tutulur) ile müteakip ısıl ilem (bu ısıl ileme ancak parça souduktan sonra giriilir) arasında tefrik yapılır. Nihaî ısıl ilem yalnız kaynak gerilmelerini gidermekte kullanılmaz. Sertleebilir ana metallerde bu ilemle deime bölgelerinde martensit oluması tehlikesini gideren bir doku deimesi elde edilir. Nihaî ısıl ilemden farklı olarak müteakip ısıl ilem ele alınabilir ve ısıl ilem balamadan önce, kaynaklanmı parça çalıma sıcaklıından soumaya terkedilebilir. Her iki ısıl ilemde de bazı doku deiiklikleri meydana çıkabilir; örnein bir tavlama gevreklemesi eklinde beliren ve kaynaklı konstrüksiyonu fonksiyon bakımından ie yaramaz hale getiren deiiklikler. Aaıda göreceimiz kaynak balantı deney tiplerinin ısıl ilemleri bir nevi kaynak kabiliyeti testi olarak kabul edilebilir. Tamamen veya kısmen havada sertleen, alçak alaımlı ıslâh çelikleri ve belli bazı yüksek alaımlı çelikler nihaî ısıl ilem gerektiren büyük bir çelik grubunu tekil ederler. Kaide olarak 550 C ile 700 C arasındaki sıcaklık alanında yeniden ısıtarak yapılan ısıl ilem yerine, uygun düerse kaynaklı konstrüksiyon, çalıma sıcaklıından itibaren soutma yapılmaksızın ıslâh veya normalize edilebilir. Bir çeliin sertlemesini, parça veya ingot ölçüsünde büyük ve dendrit ölçüsünde tali bir kimyasal segregasyon takip eder. Bu itibarla dökümden çıkan alaımlı çelikler, alaım elementlerinin varlıı nedeniyle bir dendritik mikrosegregasyon arzedip devamlı soumada bunların deimesi farklı diyagramlara göre olur; deime en saf dendritler içi bölgelerden balayıp alaım elementlerinden yana zenginlemi, ve dolayısiyle daha fazla su alabilen dendritler arası bölgelerde son bulur. Yüksek sıcaklıkta bir homogenletirme tavı alaım elementlerinin yayılması (difüzyonu) sonucuna götürür. Dendritler içi bölgeler bu elementlerden yana zenginleir, dendritler arası bölgeler de fakirleir. Dendritik mikrosegregasyon alaımlı dökme çeliklerin su alma kabiliyetini azaltır. 20 saat süreli 1175 C'ta bir homogenletirme tavı mikrosegregasyon düzeyini azaltıp Jominy KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 9

sertleebilirliini artırır. Yukarda, yayılmakta olan çatlaın tepesinde sınırlı yerel elastikliin bulunması kouluyla kırılmanın vaki olduu malzemeler için ibu kırılmaya lineer elastik kırılma mekaniinin uygulanabildiinden söz ettik. Kırılmadan önce sınırlı plastiklik gerei, laboratuvar deneylerinde yumuak çelikte görülmemekte olup daha ciddi akma koulları altında deiik bir kırılma mekanii yaklaımına gidilmitir. Bu yaklaım, bir çatlaın tepesinde akmanın, çatlak boyu artmadan tepede bitien çatlak yüzeylerinin ayrılmasına müsaade etmesi esasına dayanır. Bu ayrılmaya «çatlak ucu açılma miktarı» (COD Crack Opening Displacement) adı verilip bunun, sadece malzeme, sıcaklık, ekil deitirme derecesi ve triaksialite (üç eksenlilik) ye balı, kırılmanın balamasında bir kritik deeri haiz olduu ileri sürülmütür ki bu, daha önce gördüümüz CTOD (Critical Tearing Opening Displacement) «Kritik çatlak ucu açılma miktarı»ndan bakası deildir. Kaynak sırasında çeliklerin davranıının bilinmesi ve dolayısiyle de bunların kaynak kabiliyetinin deerlendirilmesinin, kaynak ilemlerinin zorunlu kıldıı ısıl devrelerin etkisi altında, sürekli soumada dönüüm (transformasyon) diyagramlarının çizilmesinden geçtii artık kabul edilmitir. Kaynak kabiliyetinin balıca kriterlerinden biri de soukta, çatlamaya hassasiyet olmaktadır. Sürekli soumada dönüüm diyagramları sıcaklık alanlarıyla çeliklerin, austenitik halden itibaren belli souma kanunlarına göre bir sürekli souma sırasında, uradıkları deiimlerin tabiatı üzerinde bilgi verir. Kaynaın ısıl devreleri çok yüksek, az çok ergimeye yakın sıcaklıklarda kısa austenitlemelerle nitelenir. Bu itibarla bu ısıl devreler için özellikle saptanmı diyagramlara ve bu yönde yöntemlere gereksinme kendini göstermitir. Bunun için, bir kaynak dikiinin etkisi altında olan dönüümler aratırılmı: kaynak dikii çekilecek levhaya bir termoelektrik çift balanmı öyle ki çiftin kaydedici ucu, kaynak sırasında IEB de bulunacak ekilde tertiplenmi. Tetkik edilecek çelikten yapılmı silindirik bir deney parçası, tatlı geçili olarak bir mesnet saçına oturtulmu. Bu saçın deney parçasıyla aynı çelikten olması gerekmiyor. Bir kaynak dikiinin etkisiyle deney parçasının uradıı ısıl devrenin, dolu saç üzerine çekilmi bir diki altında, aynı mesafelerde ölçülebilen devrenin aynı olduunu tecrübe gösteriyor. Isıl analiz durumunda, deney parçasının dibine delik delinip termo-elektrik çiftin ucu buraya yerletirilir. Sonuçların kullanılmasını kolaylatırmak için bunlar sıcaklık - souma süresi koordinatları halinde toplanmılardır (ek. 65). Bu gösterili ekli, souma süresinin fonksiyonu olarak dikiin altında azami sertlii veren çizimle tamamlanmıtır.. ekil 65'de ele alınmı çelik Fransız AFNOR E 36 çelii olup bileimi öyledir : C = 0,17; Mn = 1,40; Si = 0,45; Al = 0,063; S - 0,026; P = 0,027. Çekme karakteristikleri de öyledir. R m (kopma) = 533 N/mm 2 R e (elastik sınır) = 328 N/mm 2 A (uzama) % = 31,8 KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 10

KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 11

Her kaynak koulu (enerji, kalınlık, ve gerekirse balangıç sıcaklıı), dikey çizgi üzerinde bir souma süresine varır ve bu süreden de tekabül eden dönüüm sıcaklıkları, bu dönüümlerin tabiatları ve diki altında elde edilmi azami sertlik okunur. Örnein 15 mm. kalınlıkta bir saç üzerine çekilmi 15000 J/cm lik bir diki için 800 ile 500 arasında souma süresi olarak 10 saniye mertebesinde bir süre kaydedilir ve 'bunun için de kısmen martensitik bir dönüüm elde edilir; bu dönüüm, diki altında 345 Vickers mertebesinde bir azami sertlie götürür. Soukta çatlama erilerinin çizilmesi aaıdaki mülahazalara dayanmaktadır. Bildiimiz gibi soukta çatlamanın üç ana etkeni vardır: a) Su verme. Bu, genellikle martensitik olup meydana çıkması bir yandan çeliin transformasyon karakteristikleri, öbür yandan da kaynak ileminin ısıl koulları (ortaya konan enerji, ilk sıcaklık ve kalınlık) na balıdır. b) Hidrojen. Ergimi metalde batan itibaren erimi olup IEB'ye doru yayılır; etkisi, ergimi metal içindeki oranına, IEB' ye doru yayılma koullarına (ergimi metal-ana metal'in birbirlerine göre su alma kabiliyeti) ve ısıl koullara (ön ve son ısıtma) balıdır. c) Zorlamalar. Bunlar souma sırasında ortaya çıkıp hidrojenin yürümesini ve dolayısiyle bunun, kırılganlatırılmanın çatlakların balamasına neden olan çentikler düzeyinde toplanmasını kolaylatırırlar. Soumada transformasyon, ısıl homogensizlik ve özellikle kaynaklı parçanın tespiti, zorlamaları douran nedenlerdir. Bir çeliin soukta çatlamaya hassasiyetini nicel olarak deerlendirmek için, bu deiikliklerin etkileri ayrı ayrı tetkik edilip bunlar sayısal olarak saptanabilmelidir. Böyle bir yaklaım, geçme deney parçası yöntemiyle gerçekletirilmitir. Prensip olarak yöntem, parçaya, bir kaynak dikiinin çekilmesinden hemen sonra, bütün deney süresince sabit tutulan bir zorlama uygulayıp bu zorlamanın etkisiyle bir çatlaın hasıl olup olmadıını saptamaktan ibarettir. Böylece, bir kaynak koulunu ifade eden her souma süresi için bir çatlama zorlaması saptanıp bir çatlama zorlaması - souma süresi erisi elde edilir. Hidrojen tarafından hasıl edilen çatlamayı tevik etmek için önceden çentik açılmı bir deney parçası kullanılır öyle ki çentik, IEB'de bulunur. Bu koullarda çatlama, vaki olursa, çentik dibinden balar- Geçme deney parçasının boyutları (ek. 66), IIS/IIW - 447-73 tavsiye föyüne uygun olup kullanılan apareyaj, ematik olarak ek. 67'de gösterilmitir. Souk deney sonuçlarının çatlama zorlamasının alçak olduunu göstermesi halinde, ön ve son ısıtmalara (bavurulur. Mesnet saçı, kaynaktan önce öngörülen sıcaklıa çıkarılıp zorlamanın uygulanması sırasında bu sıcaklıkta tutulur; genellikle böylece zorlama saptanır ve belli bir kaynak koulu için, çatlamadan kaçınma olanaını salayan sıcaklık ve tutma süresi koulları aranır. Zorlama - souma süresi (veya kalınlık saptanmısa, enerji) koordinatları halinde gösterilen çatlama erileri, her mümkün olduu zaman, tekabül eden transformasyon (dönüüm) diyagramı (ek. 65) ile ilintili olarak okunmalıdır (ek. 68). Böylece uranılan dönüümlerin KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 12

tabiatı ve özellikle kritik martensitik sürenin pozisyonu hakkında bilgi veren ek. 65'e dönüldüünde bunun manası daha iyi anlaılır; çatlama erileri üst 'bölümde, eer vaki olmusa, kırılma erileriyle tamamlanmıtır. Bunlara, souma süresine göre kaynak dikii altında azami sertlik erisi de eklenmitir. Çatlamadan kaçınma olanaını salayan kaynak koullarını önceden görmek için, kaynaklı parçanın tespit derecesini belirten bir zorlama deeri saptanmalıdır. Önemli tespit durumunda ana metalin, veya daha yumuaksa ergimi metalin elastikiyet sınırını seçmek faydalı olur. Böylece saptanmı zorlama için, çatlama zorlamasının bu deerden yüksek olduu souma süresi okunur. Örnek. E 36 için (ek. 68), önemli bir tespit durumunda zorlama deeri olarak 328 N/mm 2 kabul edilecektir; her türlü çatlamadan kaçınmak için gerekli souma süresi 6 saniyeden fazla olacaktır. Daha az sıkı bir tespit durumunda zorlama azaltılabilir; bu da daha kısa bir souma süresine götürür. Ön ve son ısıtma durumunda sonuçlar, geliigüzel saptanmı bir zorlama ve gösterilen kaynak koulu için, ek. 69'da görülen tipte bir diyagram üzerinde görülür. Bunda, kullanılan elektrodun örtü tipi, kaynak enerjisi (kj/cm), deneme kalınlıı, deneme zorlaması yazılıdır. Böylece bu tipte diyagramlardan, verilmi bir kullanma durumu için, en pratik sıcaklık - tutma süresi tertibi bulunabilir. KAYNAK KABLYET DENEYLER Kaynak ilemi ile ilgili teknolojik kaynak kabiliyeti deneyleri, metalin ergimedeki durumunu tetkik etmek ve dekapan kullanmak-, ön ısıtma, ara tampon tabakası çekme («yalama») v.s. gibi bazı yollara bavurarak veya vurmayarak birletirmenin mümkün olup KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 13

olmadıını aratırmak amacını güder. Birlemeler üzerindeki deneyler, birleme kırılıp ergimi bölge dokusunun göz veya basit mercekle tetkikinden ibarettir. Böylece, kristallemenin durumu ile birlikte tokluk kusurlarının (boluklar, yabancı madde girmeleri) bulunup bulunmadıı görülür. Kaynak koullarını yansıtan deneme parçaları üzerindeki deneylerde kaynaın devamına bir saç eklenir ve aynı anda birletirilir. Sondan bundan deney parçası çıkarılıp kırılır ve dokusuna bakılır. Kaynak ileminden baımsız deneyler bir nevi ergiyebilme deneyleri olup bunlara özellikle havacılık endüstrisinde önem verilir. Mükemmel ekilde ayarlanmı bir oksi-asetilen alevi ile ince (1 ilâ 2 mm.) bir çelik plâka üzerinde meydana getirilmi bir ergime çizgisinin katılaması sakin ve yüzeyi temiz olup ters taraftan kabarmalar hasıl eden gaz neretmeyecektir. Woirin'in teknolojik kaynak kabiliyeti deneyinde saç kalınlıına balı olarak çöküntü deliklerinin boyutları ile çöküntünün süresi göz önüne alınır. Buradan çıkan sonuçlar öyle özetlenir : 2 mm kalınlıa kadar saçlarda, çöküntü deliinin çapı ne kadar büyük olursa kaynak kabiliyeti o kadar iyidir; KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 14

2 mm.den kalın saçlarda çöküntü deliinin çapının anlamı yoktur; zira viskozite olayı deneyde nispeten daha önemli olmaktadır; çöküntü süresi ne kadar uzun olursa saçın kaynak kabiliyeti o kadar iyidir. Metalürjik kaynak kabiliyeti deneylen kaynaın ısıl devresinin etkisiyle ana metalde meydana gelen fiziko-imik deimelerin tetkikini amaçlar. Birlemeler üzerindeki deneyler sıcakta ve soukta, uç uca (birletirmelerde statik veya dinamik mekanik deneylerden ibarettir: çekme, makaslama, eme, kırılganlık, sertlik, derin çekme deneyleri. artnameler yükler ve deney çubuklarının ekil ve boyutlarını verir. Kaynak artlarını yansıtan parçalar üzerindeki deneylerin en önemlisi evvelce sözünü ettiimiz diki altı tabakalarının sertlik deneyidir (ek. 38 a ve b). Burada dikie dikey bir kesit alınıp Vickers mikrosertlii ile (10 kg. yük altında) ana metalin deime bölgesinde sertlik daılıları tespit edilir. Bu bölgenin herhangi bir noktasında sertlik 350 Wickers veya 330 Brinell'i geçecek olursa bu sertlii azaltıcı mutad tedbirlere bavurulur (ön ısıtma, elektrod çapının artırılması v.s.). Bazı ülkelerde, bir çelik cinsinin kaynak kabiliyeti deneyi olarak, karbürlerin çökelmesini meydana koyan, birleme üzerinde korozyon deneyi kabul edilir. Kaynak ileminden baımsız deneylerin en önemlisi Jominy testi olup bu test çeliklerin sertleme kabiliyetini saptamakta genellikle kullanılan bir yöntemdir ve kaynak kabiliyetinin tetkikinde de devreye girer. Bir çelik parçasının kalın kesitli olması halinde bunun bir ince kesitli çelik gibi hızlı soutulması, «acı su verme» ile mümkün olamamaktadır. Bu itibarla kalın kesitli parça, göbee kadar tam olarak sertleemeyecektir; oysa ki ince kesitlisi üniform olarak martensitik olacaktır. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 15

Bu güçlüün arkası, bir ölçüde, çelie alaım elementleri eklenmesiyle alınmaktadır. Böylece bildiimiz gibi, kritik dönüüm derecesi azaltılır ve yaa daldırılma ile homogen bir martensitik doku elde edilmesi mümkün olur. Bu, alaımlandırmanın en önemli ilevlerinden biri olmakla birlikte, niteliklerini deerlendirme kusuru nedeniyle çeliklerin yanlı kullanılmalarını önlemek amacıyla, tespit edilmi mekanik niteliklerin geçerli olduu azami çapın ya da «tayin edici kesit» in saptanması gerekmitir. Bu kesit aıldıında, kesit içinde niteliklerin yeknesak (uniform) olmaları beklenemez : göbein sertlemesi tamamlanmamıtır. Jominy deneyinde bir standard deney parçası (ek. 70 A) austenit alanına ısıtılır (1100 C) ve bir çerçeve içinde yerine oturtulur ve önceden hazırlanmı, 25 C lık su fıskıyesiyle su verilir (ek. 70 A ve B). Böylece çubuk boyunca deiik souma dereceleri elde edilir. Soumadan sonra 0,4 mm derinlikte bir «düzlük», çubuun bir yanı boyunca freze edilir ve her milimetrede bir bu düzlük üzerinde sertlik tayini yapılır. Sonuçlar, ek. 71'deki gibi grafik haline getirilir. Bu eriler, bir nikel-krom çeliinin sertleme derinliinin aynı karbon oranlı saf karbon çeliininkine göre daha fazla olduunu; krom - molibden çeliinde bu derinliin, nikel - krom çeliininkinden de fazla olduunu gösterir. Bu Jominy deneyine ilerde yine temas edeceiz. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 16

Konstrüktif kaynak kabiliyeti deneyleri kaynaın gerek çatlamaya gerekse de çentik etkisine hassasiyetini belirleme amacını güderler ve çeliin kalınlık ve cinsine göre çeitli ekiller arzederler. nce saçlar bahis konusu olduunda deneyler serbest veya mekanik yolla tespit edilmi deneme parçaları üzerinde yürütülür. Kalın saçlarda ise deneme parçaları kendi kendilerini tespit etmi durumda olurlar. Sıcak çatlama eilimini etkileyen çok sayıda faktörün bulunması nedeniyle kaynak malzemesi ile geçi bölgesi denenmeli ve konstrüktif ve teknolojik faktörlerin etkisi saptanmalıdır. SERBEST SAÇLAR ÜZERNDE ÇATLAMA DENEYLER Bunların en basiti 1 ilâ 2 mm kalınlıkta iki saç parçasını oksiasetilen üfleci ile haçvari kaynak edip (ek. 72) fazla ısınmı bölgede bir çatlak meydana getirmek üzere alterne emelere tabi tutmaktan ibarettir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 17

Focker deneyi'nde (ek. 73) yine üfleçle, kenardan balamak üzere merkeze doru bir ergitme battı çekilir. Focke - Wulf deneyi, öncekinden daha etkili olup burada bir köeden hareket ederek saçın kenar ortasına gelinir. Basit gibi görülen bu deney çatlama hassasiyetini belirtmek için çok ciddi bir tecrübe tekil eder (ek. 74). Kaynak kabiliyeti sınırında krom-molibdenli bazı çeliklerin kolaylıkla kaynaklanamaz çelik karakterlerini arz ettikleri görülür. Krupp deneyi'nde 1,2 mm lik-saç, açı kaynaı suretiyle (ek. 75) tespit edilmi oluyor, yani serbestçe ekil deitiremez hale geliyor; çatlaklar özellikle saçın tersinde meydana çıkar. Bu son deneyler Krupp fabrikalarına yüksek mukavemetli kaynaklanabilir çelikler meydana getirme olanaını salamıtır. Bu deneylerde çatlaın uzunluu, ana ve kaynak metallerinin çatlama eiliminin bir birimi olur. TESPT EDLM SAÇLAR ÜZERNDE ÇATLAMA DENEYLER Bollenraht-Cornelius deneyi özel bir sıkıtırma (tespit) tertibatlıyla tespit edilmi iki plaka arasında bir kaynaklı birleme vücuda getirmekten ibaret (ek. 76) olup ince saçlara uygulanır. Souma sırasında çatlak hasıl olursa çelik, kaynaklanamaz olarak tanımlanır. Çatlaklar görülür halde deilse deney bir radyolojik muayene veya, daha basit olarak, menevi renginden kendini belli eden sıcakta çatlamı bölgeleri meydana çıkaracak bir çekme veya eme deneyi ile tamamlanır. Halka deneyi (ek. 77) yine ince saçlara uygulanır. Burada dı saç dört tarafından çepeçevre ve iç yuvarlak saç da ortasından tespit edilmitir. Bunlar 75 mm çapında bir daire KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 18

çevresinde uç uca kaynak edilip yukardaki gibi çatlaın meydana gelip gelmediine bakılır. R.D. (Research Department) deneyi, kalın kesitli ve tespit edilmi saçlar üzerinde ark kaynaı sırasında çatlama eilimini belirler. 300x150 mm kenarlı (ve deiik kalınlıkta) ve 150 mm uzunluunda bir köe kırmasını haiz deneme parçaları özel bir tertibatla tespit edilmitir (ek. 78). Sıkma vidalarıyla yanal uzamalar önlenmi olup kuvvetli tespit kamaları pelemeye karı koyar. Temas halindeki yüzler, souma çekmesinde etkili bir sıkıtırma tesis etmek için mükemmelen tesviye edilmi olmalıdır. Deney parçaları montaja yerletirildikten sonra kaynak azının dibine ilk bir paso çekilir ve soumaya bırakılır. Sonra, her paso arasında soutma yapılarak, ilem, kaynak azı dolana kadar tekrarlanır. lem bittikten sonra deney parçası montaj içinde iki üç gün bırakılır. Çatlak ba göstermemise çıkarılır ve genilemesi ne kesitler alınarak gerek ergimi bölgede, gerekse KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 19

birleme bölgesinde mikro çatlaklar aranır. Çeliin mükemmel kaynak kabiliyeti hiçbir çatlaın bulunmamasıyla belirlenir. Pellini deneyi'nde 16,25 mm (41/64") kenarlı kare kesitli çubuklar yan yana dizilip iki uçlarından sıkıtırılır ve ortadan bir paso çekilir ve montaj içinde soumaya terkedilir. O'Neill deneyi'nde, birbiri üzerine 25 mm boyunca bindirilmi ve bir mengeneye sıkıtırılmı halde iki saç 1, 2, 3, 4 sırasını takibederek kaynak edilir (açı kaynaı), 4 No.lu diki tam soumadan sonra çekilir (ek. 79). Deney koullarını daha da aırlatırmak için deneme plâkaları üzerine bakır plâkalar koyarak souma hızı üzerine etki yapılabilir. Sonra I, II, III ve IV'den kesitler alınarak mikro çatlakların olup olmadıına bakılır. Svnnden-Reeve deneyi'nde denenecek çeliin cinsinden kalın bir B plâkası çok kalın bir A plâkasına civatalarla tespit edilir (ek. 80), sonra denenecek C plâkası dört civata ile B plâkası üzerine tespit edilir. Önce üç açı kaynaı yapılır ve sistem tam soumaya terk edilir. Bundan sonra da dördüncü açının kaynaı yapılır. Tespit edilmi açı kaynaı deneyi (ek. 81) Bu deneyde dikey olarak konulan saç, bir tarafından bayraklarla takviye edilerek kuvvetlice kaynak edilir. Böylece tespit edilen dikey saçın öbür köesine, tespit kaynakları tam olarak souduktan sonra diki çekilir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 20

Ya «terletme» (penetran sıvılar) veya dikey saçın üstünden açılacak bir delikten hidrolik basınç uygulayarak dikide çatlak aranır. KEND KENDN TESPT ETM SAÇLAR ÜZERNDE ÇATLAMA DENEYLER Bu deneyler çok kalın saçları ilgilendirdiinden ekil deimeleri çok az olur, dolayısıyla saçlar kendi kendilerini tespit etmi sayılır. H eklinde kaynak deneyi. Basit olmakla birlikte artları aır olan bu deneyde dört tane kalın saç önce AA' ve BB' dikileri çekilerek (ek. 82) tespit edilir, tam soumadan sonra da enine CC, dikii çekilir. Dairesel kaynak deneyi (Ring Test). Bu deney daha çok kaynak metalinin çatlamaya hassasiyetini meydana koymak için uygulanır. 115 mm. çap ve 25 mm kalınlıkta bir disk eklindeki deney parçasına X eklinde kaynak azı açılıp 254 mm kenarlı dört köe bir plâkanın ortasına yerletirilir. Dairesel kaynaın yapılmasından sonra kaynak kısmı parlatılıp kimyasal olarak boyanarak çatlak aranır. (ek. 83). KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 21

Aynı fikirle yürütülen Steinberger deneyi'nde 12 mm kalınlıkta ve 50 mm kenarlı bir kare plâkaya 25 mm çap üzerinde 4,7 mm derinlikte dairesel bir oluk açılır. (ek. 84). Bu oluk bir atomik hidrojen üfleci veya argonlu bir üfleçle doldurulur. Keza bazik örtülü elektrod da kullanılabilir. Yıılan kaynak metali parlatılıp yine kimyasal olarak boyanarak çatlak aranır. Bu deney havacılık endüstrisinde kaynak telinin seçiminde kullanılmıtır. Amerikan bahriyesinin (N.R.L.) deneyi.. Ergimi kaynak metali ile ana metalin çatlama eilimini aratırma amacını güden bu deneyde (ek. 85) kaynak azının sonunda 25 mm çapında bir delik bulunur. Bu deneyde artların aırlıı kaynak azı kenarlarını açıp bu deliin çapını deitirerek artırılabilir. Kantz deneyi, 50 mm çapında iki çubuk üzerinde icra edilir. ek. 86' da gösterilen sıraya göre 1, 2 ve 3 dikileri çekilir. Ancak müteakip dikii çekmeden önce bir öncekinin tamamen souması beklenir. Sonra çubuklar çevrilip 4 dikii çekilir. Souduktan sonra da çubuklardan kesitler alınarak çatlak aranır. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 22

ÇENTE HASSASYET DENEYLER Dutilleul deneyi. --12 mm kalınlıkta saç üzerine arkla iki bakır gayt arasında 2-3 mm nüfuziyetli bir diki çekilir. Yıılmı bu kaynaktan çıkarılan özel ekilli deneme çubukları rezilyans (kırılganlık) ve eme deneylerine tabi tutulur. (ek. 87). Rezilyans deneme çubukları 8x6x55 mm boyutlu paralel kenarlı parçalar olup çentiin pozisyon ve derinliinin, yöntemin hassasiyeti üzerinde büyük etkisi olduunu Dutilleul göstermitir. Gerçekten, tamamen ergimi bölge içindeki 1 mm'lik bir çentik, biri kaynaklanabilir, dieri kaynaklanamaz iki tip 50 kg/mm 2 'lik çelii tefrik etmek imkânını verir (ek. 88). Klâsik UF (10x10 kare kesitli), SRA ve SRC (sırasıyla ek. 88 a ve 88 b) deneme çubuklarıyla elde edilen sonuçlar öyledir: KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 23

K, ana metalin kaynaksız rezilyansı K', kaynaklı deney çubuunun rezilyansı Çelik UF den.çubuu SRA den. çubuu SRC den. çubuu 50 kg/mm 2 K Kaynaklanabilir Kaynaklanamaz kgm 2 cm 9.68 5.72 K kgm 2 cm 8.32 4.69 K K 0.86 0.82 K kgm 2 cm 11.33 6.30 K kgm 2 cm 6.22 2.71 K K 0.55 0.43 K kgm 2 cm 9.34 6.82 K kgm 2 cm 2.99 1.16 K K 0.32 0.17 Schnadt-Fisco deneyi. Çentik etkisini belirleyen konstrüktif kaynak kabiliyeti deneyleri arasında Schnadt deneyi, moleküler ayrılma kırıklarını tane kayma kırıklarından ayırdetme imkânını verir. 1 ilâ 40 mm kalınlıkta, 80-130 mm genilik 170-200 mm boyda iki levha, aralık mastariyle 1-4 mm aralıklı olarak (ek. 90) Fisco tespit âletinde (ek. 89) sıkıtırılır. I, Y veya U kaynak azı açılır. ki parça, herbiri 50 mm kadar uzunlukta 3-4 pasoluk dikiler halinde kaynak edilir. Her pasodan sonra parçaların 0 C'm altına souması beklenir. Biti krateri doldurulmaz ve kaynak ileminin bitiminden sonra sistem Fisco âletinde, 10 dakikadan bir kaç güne kadar uzayan bir süre balı olarak bırakılır. Sonra çıkarılıp çekiç veya preste kırılır ve çıplak gözle çatlaın durumuna bakılır. Kaynak metalindeki çatlaklar çou zaman böylece görülebilirse de bazen flüoresan sıvılar, magnetik ve radyografik yöntemlere de bavurulur. 10x10 kare ve 8x10 dikdörtgen kesitli darbe deneme çubuklarında çentiin mukabil tarafında 5 mm derinlikte dairesel bir oluk bulunur (ek. 91). Normal Charpy veya UF çubuunda çentik derinlii 5 mm olup yükseklik/genilik oranı 5/10'dur; Mesnager çubuunda KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 24

bu oran 8/10'dur. Schnadt çubuklarında ise bu oran 3/10 olup koherasi çubuunda çentiin dibi açısal, rezilasi çubuunda yuvarlaktır. 8 mm'lik çentiksiz çubua da dinasite çubuu adı verilir. Bu üç çubuun verdikleri ve kgm/cm 2 olarak ifade edilen deerler, denenen çeliin kırılganlık derecesini tarif eden bir darbe diyagramının çizilmesine imkân verir. K, 2 kgm/cm 2 den küçükse moleküler ayrılma kırılması bahis konusudur (parlak taneli kırık); K, 8 kgm/cm 2 yi geçerse, kırılma kayma suretiyle hasıl olur ve kırık da mat tanelidir. Lehight deneyi. Amerika'da kalın saçlar üzerine yaygın olan bu deneyde, kenardan x mesafesine kadar bir sıra testere kesii meydana getirmek suretiyle deneme parçasının kenarlarının tespit derecesi deitirilmektedir. Yaklaık 200x300 mm ölçüsünde saçın ortasına, ekil ve boyutları ek. 92'de gösterilen U kaynak azı freze edilir. Bunun uzunluu saçın kalınlıına göre deiir. 25 mm' den ince saçlarda bu uzunluk 90 mm, 25 mm ve daha kalın saçlarda ise 140 mm olur. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 25

Bu kaynak azına bir diki çekilip göz veya sair usullerle çatlak aranır. Amerikan aratırıcılarına göre % 0,30'u geçmeyen karbonlu çeliklerde, çatlaklar, eer hasıl olursa, ergimi bölgede sınırlanırlar; halbuki yüksek karbonlu veya çatlamaya hassas özel çeliklerde çatlaklar deime bölgesinde balayıp ergimi bölgeye uzanırlar. Aynı prensibe dayanan sair deneylerden Houldcroft deneyleri (ek. 93 A ve B), MWTU deneyi (ek. 94) ve boru deneyi (ek. 95) zikredilir. Brown-Boveri deneyi. Çatlama deney parçası, kalınlıkları, kullanma kalınlıına tekabül eden, yüzleri mükemmel ekilde tesviye edilmi ve ortalarından geçen bir sıkma cıvatası ile birletirilmi plakalardan oluur (ek. 98). Bu plâkaların sayı ve ölçüleri deneycinin seçimine bırakılmıtır. Plâkalar arasındaki ayırım çizgisi bir çatlama balangıcı tekil eder. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 26

Böylece meydana gelen deney parçasının dört yüzüne uzunlamasına, yarı çapı 2 ilâ 5 mm olan yuvarlak dipli ve bazen de köeli oluklar açılır. Yuvarlak dipli oluklara, oluk yarı çapına tekabül eden çapta elektrodla bir paso, köeli oluklara da birkaç pasolu dikiler çekilir. Elektrod, tabiî olarak, ana metalin cinsine uygun olacaktır. Plâkaların birleme yerleri ile alt tabakada hasıl olabilecek çatlaklar aranır. Koullan aır olan Brown-Boveri deneyi önceleri austenitik çeliklerin çatlamaya hassasiyetlerini belirlemek amacı ile uygulanmı, sonradan bu deney sair çelik çeitlerine de temil edilmitir. Deney parçası blokunu deiik tipte austenitik çelikten plâkalarla tekil etmek suretiyle, tek bir deneyle, seçilen çelie en uygun elektrodu meydana çıkarma imkânı elde edilir. DITAN ZORLAMALI DENEYLER Bunlardan en çok kullanılanları Murex ve RBS (deiik Murex) deneyleri olup (sırasıyla ek. 97 ve 98, a ve b) bunlarda kanatlardan biri sabit tutulup dieri, kaynak baladıktan sonra ark s,tabil hali alır almaz belirli bir açısal hızda muayyen miktarda döndürülür. Murex deneyinde bu miktar 30 'dir. Kaynak bitene kadar bu 30 'ye eriilmemise, kaynaktan sonra da döndürmeye devam edilir ve çatlaklar incelemeye tabi tutulur. SÜNEKLK GEÇ SICAKLII Süneklik geçi sıcaklıı (ductility transition) bir kaynak kabiliyeti kavramından çok, çeliin bir kalite kriteridir. Bununla beraber bazı idare ve teekküller buna ait deneyleri artnamelere ithal edip elektrod veya ana metali kalite bakımından belirlemek üzere belirli bir sıcaklıkta elde edilecek rezilyansı tespit etmilerdir. Çevre sıcaklıının devamlılık arzeden bir kanuna göre azalması halinde çeliklerin kırılganlıının arttıı bilinir. Belirli bir sıcaklıkta metal sünek halden kırılgan hale geçer. Bu sıcaklıa süneklik geçi sıcaklıı adi verilir. Altına geçildiinde çeliin tehlikeli ekilde kırılgan olduu bu sıcaklıın bilinmesinin önemi aikârdır. Alçak sıcaklıklarda rezilyans-sıcaklık erilerinin çizilmesi, iki tane rezilyansın hızlı deime bölgesini meydana çıkarabilir. Adi sıcaklıklar civarında bulunan bunlardan biri «kırılma geçii» (fracture transition) adı ile bilinip damarlı veya karıık bir kırılmadan taneli bir kırılmaya KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 27

geçii belirler. Alçak sıcaklıklarda bulunan bir dieri de «kırılganlık geçi sıcaklıı» olarak adlandırılıp plastik deformasyonlu yüksek kırılma enerjisinden deformasyonsuz zayıf bir kırılma enerjisine anî geçii belirler. Çatlamanın ilerlemesine balı birinci geçi, S eklinde sürekli bir sıcaklık-rezilyans erisi veren kapalı V eklinde çentikli darbe deneme çubuu ile kolaylıkla meydana çıkarılabilir. Buna mukabil UF deneme çubuu, darbe enerjisi deerlerinin önemli bir daılıı ile «kırılganlık geçii» alanını daha iyi belirler gibidir. Bu itibarla süneklik geçi sıcaklıı'nın tarifi esas itibariyle darbe deney çubuunun ekline balıdır. Kırılgan olarak bilinen malzemeler (örnein su verilmi çelikler) tane kaymasına ciddi mukavemet arzederler. Tatbik edilen yük arttıkça ekil deimeler (deformasyonlar) çok yüksek bir çekme gerilmesinden itibaren balar ve kopma da önemsiz bir kaymadan sonra vaki olur. Gerçekten kırılgan malzemelerin uzaması çok azdır. Son derece kırılgan bir malzeme plastik kaymalara, hiçbir deformasyona müsaade etmeyecek kadar büyük mukavemet arzeder ve yük artınca çekme gerilmelerinin etkisiyle ve kısımların moleküler balarının kopmasıyla doruca kopma vaki olur. Bu takdirde elastik sınırla kopma yükü birbirine karıır. Buna karılık fevkalâde sünek bir malzemede kopma doruca, 45 'deki düzlemlerde teetsel gerilmelerin etkisiyle meydana gelir ve çok bariz deformasyon hasıl olur. Daha genel olarak, orta süneklikte bir malzemede her iki tür zorlama, kırılmadan sorumlu olur. Sonuç olarak denebilir ki deformasyonlar önlenebilse daha yüksek kopma yüklerine eriilebilinir. Bununla beraber bu deformasyonların vazgeçilmez faydaları olduunu da kaydedelim. Gerçekten her konstrüksiyonda, kuvvet hatlarının younlamaya meylettii noktalar kaçınılmaz ekilde mevcuttur; malzeme sünekse, en çok zorlanan noktalar, bir kez elastik sınıra vardıklarında, plastik olarak geverler ve böylece gerilmelere bütün mukavemet kesitine üniform olarak daılma imkânını verirler. Aksi halde, yani süneklik yoksa, en büyük zorlamalara maruz noktalar, deformasyon yoluyla serbest kalma yerine, komu kesitler yardıma gelmeden kopmaya giderler. Düük sıcaklıklarda büzülme, kristal ebekelerini rijitletirir ve plastik kaymaların balamasını önler. Baka deyimle deformasyonların harekete geçmesi için gerekli makaslama gerilmesinin deerini artırır ve dolayısıyla elastik sınırla kopma yükünü yükseltir. Fevkalâde düük sıcaklıklarda kırılma doruca moleküler baların kopmasıyla vaki olur ve bu halde elastik sınır kopma mukavemetine eittir. Çentikler, konstrüksiyonlarda üç eksenli zorlamalar meydana getirirler. Genel olarak çentik diye kuvvet hattı younlamasını gerçekletiren her türlü sebebe denir. - anî kesit veya rijitlik deimeleri, - ekil deitirebilir bölgeler içinde sert noktalar, - kaynak hataları ve genellikle homogensizlik halleri KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 28

bunlardan bazılarıdır. Örnein V eklinde boaz açılmı bir çubuk alalım (ek. 99). Buna eksen yönünde bir çekme yükü (F) uygulayalım. Kuvvet hatları üniform olarak daılmaz, çentiin dibinde bunlar çokça younlaır. Çentiin bulunduu kesitte (s) σ 1, gerilmesi ortalama olarak F/s deerine eitse de çentiin dibinde bu deer kf/s olur. «Younlama faktörü k», çentiin derinlii ve keskinlii oranında yüksek olur; 10 ve daha fazlaya çıkabilir. Bu uzunlamasına yükün altında çentiin bulunduu kesit enine büzülmeye meyledecekse de kuvvet hatlarının geçmedii çentik kenarları buna mani olur ve σ l 'e dikey bir radyal σ r gerilmesi hasıl eder. Bu σ r, «çevresel» diye adlandıracaımız ve ilk ikisine dikey bir baka σ p gerilmesini meydana çıkarır. Bunu gözönüne getirebilmek için içten basınca maruz bir kap düünelim; bu basınç, bilindii gibi kabın kalınlıına dikey bir çekme hali hasıl eder. Sonuç olarak görülür ki çentikler her türlü, hatta tek eksenli, zorlamayı üç eksenli zorlama haline getirir. Bu üç eksenli halle, deformasyonların esas sebebi olan makaslama gerilmesinin deeri düer öyleki malzeme moleküler baların kopmasıyla kırılma haline hazırlanmı olur. ALÇAK SICAKLIK, ÇENTKLER VE SAR OLUMSUZ FAKTÖRLERN MÜTEREK ETKLER Pratikte, çentiklerin meydana getirdikleri bu üç eksenlilik, bunlar çok derin ve keskin oldukları zaman dahi, hiç bir zaman ekenarlı deildir öyle ki, sünek malzemeler bahis konusu olduunda makaslama zorlaması daima plastik deformasyonu balatabilecek deerleri muhafaza eder. Çekme suretiyle, normal sıcaklıkta, artan derinlikte çentikleri haiz bir seri silindirik deney çubuu kopartılacak olursa, çentikli kesite irca edilmi kopma yükünün tedricen arttıı ve uzamanın azalarak gittii görülür. Mamafih sadece çentik etkisiyle moleküler ba kopması kırılmasına erimek mümkün deildir. Çentik etkisine alçak sıcaklıınki eklenecek olursa gevrek kırılmayı deneysel olarak gerçekletirmek kolaylaır. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 29

Çentiksiz çubuklarda sadece souun etkisiyle gevrek kırılma elde edebilmek için -200 C civarına inmek gerekir. Çentikli çubuklarda ise çentik ne kadar derin ve keskin olursa o kadar daha az soua ihtiyaç olur. Buna ek olarak tanelerin büyümesi, su verme, yourulma (souk çekme v.s.) ve yalanma gibi malzemenin sünekliini bozabilen etkenlerin de bulunması, koulları o kadar aırlatırır. Bu faktörlerin varlıı ile gevrek kırılma daha kolay elde edilir. imdi yine süneklik geçi sıcaklıı konusuna dönelim. «d», çubuun sünek kısmı; «f», gevrek kısmı olsun. Sıcaklıın fonksiyonu olarak sünek kısmın toplam kesite oranının erisi ek. 100'de görülür. T 1 'nin üstünde kırılma sünektir. T f 'in altında kırılma gevrektir. T 1 - T f fasılasında kırık kısmen sünek, kısmen gevrek görülür. Bütün çentikli deneme çubukları bu geçi olayını arzederse de sınır sıcaklıklar, aynı bir çelikte, deneme tipi (çekme, eme, rezilyans v.s.), çubuun geometrisi (boyutları ve çentik tipi), ele alınan kriter (kırıın görünüü, kırılma yükü, eme açısı, çentik dibinin büzülmesi) ne göre deiirler. Bunu yukarda da görmütük. imdi, geçi sıcaklıı için bazı mümkün tarifleri verelim: Kırılganlık geçi sıcaklıı Charpy V rezilyansının azalmaya baladıı sıcaklık (geçi fasılasının üst sınırı); Charp V rezilyansının asgarî deerine vardıı sıcaklık (geçi fasılasının en sol tarafı); Geçi fasılasının orta sıcaklıı; Charpy V deney çubuunun yarı sünek yarı gevrek görünüm arzettii sıcaklık; Charpy V rezilyansının belirli bir düzeyden geçtii sıcaklık (örnein 3 daj/cm 2 ); Charpy V deney çubuunda çentik dibinde büzülmenin % 1 deerinden geçtii sıcaklık vs. olarak tarif edilir. Kabul edilen tarife göre aynı çelikte geçi sıcaklıı çok büyük, örnein -50 ilâ +70 C gibi farklar arzedebilir. En çok kullanılan tarif de udur: Charpy, V rezilyansının 3,5 daj/cm 2 deerinden geçtii sıcaklık. Çeliklerin bileimine giren elementler bu geçi sıcaklıını farklı ekilde etkilerler. Karbonla fosfor onu adi sıcaklıklara doru kaydırmaya meylederler. % 0,20'ye kadar silisyum geçi sıcaklıını düürmeye meyleder, sonra bu sıcaklık silisyum younlukları ile birlikte yükselir. Özel elementler arasında sadece nikelle titanium geçi sıcaklıı üzerinde olumlu etki yapar; krom, molibden, vanadium bu hususta ters etki icra eder. Alüminyum, % 0,04'e kadar çok düük oranlarda olumlu etki yapar. Bu itibarla çeliklerin alçak sıcaklıklarda durumunu düzeltmek için bavurulacak çareler öyle özetlenebilir : Karbon oranını sınırlamak; gerçekten bu oran ne kadar düük olursa geçi sıcaklıı o kadar alçak olur. Soukta kullanmalar için bu oranı azami % 0,20'de sınırlamak uygundur. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 30

Mn/C oranını artırmak; bu oran arttıkça geçi sıcaklıı düer. Karbon oranı sınırlandırıldıına göre alçak sıcaklıklarda Mn/C oranı 2,5-3 den yukarı olmalıdır. Çelii dezokside etmek : durulmu (kaime) çelik efervesan çelikten daha elverilidir. Alüminyumla durulma silisyumla durulmadan daha etkilidir. Dokuyu inceltmek: mikrografik doku ne kadar ince olursa geçi sıcaklıı da o kadar düük olur. Orta kalınlıkta, C % 0,20 ve Mn 0,60, alüminyumla durulmu ve iyi normalize edilmi «ince taneli» bir yumuak çelik saç -50 C'a kadar kullanılabilir. Daha düük sıcaklıklar için nikel içeren çeliklere bavurulur. Halen % 3,5-5 ve 9 nikelli çelikler, tavlı halde, sırasıyla -100, -150 ve -196 C'a kadar kullanılabilmektedir. Krom-nikelli austenitik çeliklerin bu yönde dayanmaları daha iyi olup salt sıfıra yakın sıcaklıklarda, soukta gevreklemeyen alüminyum tavsiye edilir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, 1985 31