SEMENTASYON

Benzer belgeler
BÖLÜM 3 DİFÜZYON (YAYINIM)

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

YÜZEY SERTLEŞTİRME İŞLEMLERİ. (Konu Devamı)

1. Giriş 2. Yayınma Mekanizmaları 3. Kararlı Karasız Yayınma 4. Yayınmayı etkileyen faktörler 5. Yarı iletkenlerde yayınma 6. Diğer yayınma yolları

Yüzey Sertleştirme 1

İTÜ Elektrik Elektronik Fakültesi MAL 201 Malzeme Bilimi Ders Notları. Difüzyon (Yayınım)

Difüzyon (Atomsal Yayınım)

YÜZEY SERTLEŞTİRME İŞLEMLERİ

MMT440 Çeliklerin Isıl İşlemi 2 Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik

Ç l e i l k i l k e l r e e e Uyg u a l na n n n Yüz ü ey e y Ser Se tle l ş e t ş ir i me e İ şl ş e l m l r e i

BÖLÜM 9 - DİFÜZYON. Difüzyon nasıl oluşur? Neden önemlidir? Difüzyon hızı nasıl tahmin edilebilir?

Bölüm 5: Yayınma (Difüzyon)

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

Boya eklenmesi Kısmen karışma Homojenleşme

Isıl işlem, katı haldeki metal ve alaşımlarına belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine uygulanan

MALZEME BİLİMİ. Difüzyon

KAPLAMA TEKNİKLERİ DERS NOTLARI

TERMOKİMYASAL YÜZEY KAPLAMA (BORLAMA)

T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI MEGEP (MESLEKİ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ) METAL TEKNOLOJİSİ YÜZEY SERTLEŞTRİME 2

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

ÇÖKELME SERTLEŞTİRMESİ

Faz dönüşümleri: mikroyapı oluşumu, faz dönüşüm kinetiği

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

Malzemelerin Yüzey İşlemi MEM4043 / bahar. termokimyasal işlemler. Prof. Dr. Gökhan Orhan

Tozların Şekillendirilmesi ve Sinterleme. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY.

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Mekanizma ve etkileyen faktörler Difüzyon

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Temel kavramlar Demir-Karbon Denge Diyagramı

Pik (Ham) Demir Üretimi

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Bölüm 15 Kimyasal Denge. Denge Kavramı

Metallerde Özel Kırılganlıklar HASAR ANALİZİ

Yüzey Sertleştirme Yöntemleri

MALZEMELERİN MUKAVEMETİNİ ARTIRICI İŞLEMLER

DENEYİN ADI: Çeliklerin Isıl İşlemi. AMACI: Çeliklerde ısıl işlem yoluyla mikroyapı ve mekanik özelliklerin değişiminin öğretilmesi.

ÇEVRE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ KODLU TEMEL ĠġLEMLER-1 LABORATUVAR DERSĠ DENEY FÖYÜ

GİP 121- GEMİ YAPI MALZEMELERİ 8. HAFTA

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 11 Yüksek sıcaklığa dayanıklı çelikler. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

YÜZEY SERTLEŞTİRME YÖNTEMLERİ

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Demir-Karbon Denge Diyagramı

Adsorpsiyon. Kimyasal Temel İşlemler

MALZEME BİLGİSİ DERS 11 DR. FATİH AY.

Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 1

Burada a, b, c ve d katsayılar olup genelde birer tamsayıdır. Benzer şekilde 25 o C de hidrojen ve oksijen gazlarından suyun oluşumu; H 2 O (s)

Mikroyapısal Görüntüleme ve Tanı

Konu: Çelik Elde Edilmesi, Isıl İşlem ve Uygulamaları

TAMGA ENDÜSTRİYEL KONTROL SİSTEMLERİ LTD.ŞTİ., ENERJİ YÖNETİMİNDE SINIRSIZ ÇÖZÜMLER SUNAR. HOŞGELDİNİZ

MMT440 Çeliklerin Isıl İşlemi 1 Isıl İşlem Yöntemlerinin Sınıflandırılması ve Tanımlanması

Ekstrüzyon ve Ejeksiyon Vida-Kovanlarının İmalatında Kullanılan Çeliklerinin Seçimi ve Mukayesesi

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

Sıcaklık (Temperature):

Faz ( denge) diyagramları

Paslanmaz Çeliklerin. kaynak edilmesi. Özlem Karaman Metalurji ve Malzeme Mühendisi Kaynak Mühendisi

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

şeklinde, katı ( ) fazın ağırlık oranı ise; şeklinde hesaplanır.

ÇÖKELME SERTLEŞTİRMESİ HOŞGELDİNİZ

BÖHLER W300. Sıcak iş Çeliklerinin Başlıca Özelliklerinin Karşılaştırılması

Malzeme Bilgisi. Madde ve Özellikleri

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

5 Prof. Dr. Hatem Akbulut, Prof. Dr. Uğur Şen, Yrd. Doç. Dr. M. Oğuz Güler

HİDROKARBONLAR ve ALKANLAR. Kimya Ders Notu

DERSĐN SORUMLUSU : PROF.DR ĐNCĐ MORGĐL

CERRAHİ İĞNE ALAŞIMLARI. Microbiologist KADİR GÜRBÜZ

ÇELİKLERİN KOROZYONU Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

İçindekiler. 1 )Difüzyonun Tanımı. 2 )Difüzyon Mekanizmaları. 3 )Fick Kanunları. 4 )Difüzyona Etki Eden Faktörler

İÇERİK. Amaç Yanma Dizel motorlardan kaynaklanan emisyonlar Dizel motor kaynaklı emisyonların insan ve çevre sağlığına etkileri Sonuç

ÇELİKLERİN ISIL İŞLEMLERİ. (Devamı)

ÇELİĞİN ISIL İŞLEMLERİ

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar

Konu: Yüksek Hassasiyetli Yağ Keçelerinin Takviye Bilezik Kalıplarının Üretiminde Kullanılan Takım Çelikleri ve Üretim Prosesleri

2+ 2- Mg SO 4. (NH 4 ) 2 SO 4 (amonyum sülfat) bileşiğini katyon ve anyonlara ayıralım.

Demirin Kristal Yapıları

BÖHLER W303 OSMANLI ALAŞIMLI ÇELİKLER SAN. VE TİC. LTD. ŞTİ. Sıcak iş Çeliklerinin Başlıca Özelliklerinin Karşılaştırılması

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

STOKİYOMETRİ. Kimyasal Tepkimelerde Kütle İlişkisi

KTÜ, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

Faz kavramı. Kristal yapılı malzemelerin iç yapılarında homojen ve belirli özellikler gösteren bölgelere faz (phase) adı verilir.

Kaynak yöntemleri ile birleştirilen bir malzemenin kaynak bölgesinin mikroyapısı incelendiğinde iki ana bölgenin var olduğu görülecektir:

Çimento Fazları ve Hidratasyonu Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

HSS alanında etkinlik

Serüveni 3. ÜNİTE KİMYASAL TÜRLER ARASI ETKİLEŞİM GÜÇLÜ ETKİLEŞİM. o İYONİK BAĞ o KOVALENT BAĞ o METALİK BAĞ

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 2 Çelik üretimi. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

YTÜMAKiNE * A305teyim.com

Eksi (-) işareti atomların düşük yoğunluğa doğru akışından dolayı gelmekte. Konsantrasyon gradyanı varsa yayınma ile bir madde akışı olur.

3. MALZEME PROFİLLERİ (MATERİALS PROFİLES) 3.1. METAL VE ALAŞIMLAR. Karbon çelikleri (carbon steels)

1. AMAÇ Çeliklerde ısıl işlem yoluyla mikroyapı ve mekanik özelliklerin değişiminin incelenmesi

Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

Karbonmonoksit (CO) Oluşumu

BÖHLER W302. Sıcak iş Çeliklerinin Başlıca Özelliklerinin Karşılaştırılması

CYACUP SİYANÜRLÜ BAKIR KAPLAMA BANYOSU ARIZA TABLOSU

YAZILI SINAV SORU ÖRNEKLERİ KİMYA

JOMINY DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

maddelere saf maddeler denir

MMT440 Çeliklerin Isıl İşlemi 2 Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik

Örneğin; İki hidrojen (H) uyla, bir oksijen (O) u birleşerek hidrojen ve oksijenden tamamen farklı olan su (H 2

Dislokasyon hareketi sonucu oluşan plastik deformasyon süreci kayma olarak adlandırılır.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Transkript:

SEMENTASYON Amaç: Düşük karbonlu (%C<0,2) çeliklerin yüzeylerinde karbon oranını yükselterek sertleşebilir bir bileşime çekmek ve ardından malzemenin sadece yüzeyine sertleştirme işlemi uygulamaktır. Elde edilen özellik: Yüzeyi sert (aşınmaya dayanıklı) iç kısımları ise sünek bir malzeme elde edilir. Ayrıca yüzey katmanı sayesinde yorulma dayanımı da iyi bir malzeme elde edilir. En önemli kullanım yeri: Dişliler

Sementasyon işlemine uygun çelikler: Sementasyon Çelikleri Karbon oranı %0,2 değerinin altındadır. Dolayısıyla su verme ve meneviş işlemleriyle bu çeliklerde kayda değer bir dayanç ve sertlik artışı elde edilemez. Asal ve kalite çeliği grubuna girerler. Đnce taneli malzemelerdir.

SEMENTASYON ĐŞLEMĐ (Karbonlama, Karbürizasyon) Düşük karbonlu çeliklerin yüzey bölgesinin difüzyonla karbonca zenginleştirilmesi ve sertleşebilir hale gelen malzemenin suverme+meneviş ile sertleştirilmesi Sementasyon= Yüzeyden C Yayındırma+Suverme+Meneviş Ferrit içerisinde karbonun çözünürlüğü azdır. Ayrıca düşük sıcaklıklarda difüzyon hızı çok düşük olduğundan karbonun kolayca nüfuz edebileceği östenitik sahaya kadar çelik ısıtılır.

DĐFÜZYON (YAYINMA) Metal ya da alaşımları, ısıtıldıklarında iki tarz atomsal hareket görülür. Bunlardan ilki, atomların yerleri değişmeksizin yaptıkları titreşim; ikincisi ise atomların yerlerinin değişmesiyle meydana gelen difüzyon olayıdır. Difüzyon için önce atomun çevresi ile bağları kopar,sonra atomlararası boşluklardan geçer (en az bir kafes parametresi kadar yol alması gerekir) ve yeni konumda çevresi ile tekrar bağ kurar. Difüzyon tek tip atom içeren arı metallerde de olur, buna öz difüzyon yada özyayınım denir.

DĐFÜZYON Đki nokta arasında difüzyon oluşabilmesi için genel olarak itici güç, bu iki nokta arasındaki konsantrasyon farkıdır. Eğer konsantrasyon farkı (dc/dx) sıfırdan farklı bir değerde ise, bir difüzyon hızı mevcuttur ve bir noktadan diğerine madde transferinden söz edilebilir. Sıfıra eşit ise konsantrasyon değişmesi yoktur, bu durumda her iki yöne de aynı hızda difüzyon gerçekleşir yani denge durumu söz konusudur.. J= - q D ( c/ x) J: yayınan madde miktarı(atom/m 2 ) q: kesit alanı (m 2 ) D: yayınma katsayısı (m 2 /s) c: konsantrasyon (g/m 2 ) x: uzunluk (m)

FICK Kanunu Đkinci Fick Kanunu söz konusu malzemedeki yayınma katsayısı ve konsantrasyon gradyentinin değişim hızı bilindiğinde malzemedeki konsantrasyon değişiminin zamana göre nasıl azaldığını gösterir. t: zaman ( c/ t) = D ( 2 c/ x 2 ) Bu bağıntılar içerisindeki D (yayınma katsayısını) hesaplamak için de: D=D 0 e -Q/RT Formülünden yararlanılabilir. (D 0 :yayınım sabiti,q:aktivasyon enerjisi, R:gaz sabiti, T:Sıcaklık)

Yayınma Derinliğinin inin Hesaplanması Karbon dağılımı ise sementasyon süresine bağlı olarak değişir. Đkinci Fick kanununun geliştirilmesiyle: C(x,t)=Co+(Cs -Co)(1-erf (x/2 Dt)) Bu formüllerdeki erf (x/2 Dt) ifadesi Gauss hata integralidir ve değerleri bir tabloyla verilmiştir. Bu tablodan yararlanılarak ulaşılan sonuçlar bize belirli bir C konsantrasyonuna ulaşmak için mesafe ve zaman arasında bir bağıntının olduğunu ve örneğin iki kat nüfuz derinliğine ulaşmamız için dört kat sementasyon süresine ihtiyaç olduğunu gösterir.

KARBON VERĐCĐ ORTAMLAR Katı Ortam (Kutu Sementasyonu) Sıvı Ortam (Tuz Banyoları) Gaz Ortam

KATI KARBON VERĐCĐ ORTAMDA SEMENTASYON Katı karbon verici maddeler meşe kömürü, kok ve linyit, deri, kösele, tırnak ve boynuz taşlarıdır. Bu maddelerin daha etkili karbon verebilmeleri için gaz oluşumunu teşvik eden baryumkarbonat (BaCO 3 ) veya sodyumkarbonat (Na 2 CO 3 ) ile karıştırılmaları gerekir. Semente edilecek parçalar karbon verici maddelerle özel olarak hazırlanmış çelik kutuların içine konulur. Sementasyon kutusuna yerleştirilen parçaların, kutuya ve eğer birden fazla parça mevcutsa diğer parçalara temas etmemesine özen gösterilmelidir.

Đşlem 850-930 C arasında gerçekleştirilir. Ortamda Aktifleştirici Yoksa CO 2 +C 2CO 2CO CO 2 +C (boudouard reaksiyonu) Ortamda Aktifleştirici Varsa BaCO 3 BaO + CO 2 CO 2 + C 2CO

SIVI ORTAMDA SEMENTASYON Sıvı sementasyon işlemi tuz banyoları (sodyum siyanür (NaCN),potasyum siyanür (KCN), kalsiyum siyanür (Ca(CN) 2 ))içerisinde,katı ortama göre daha kısa sürelerde, fakat aynı derecede yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilir. Aktifleştirilmiş banyolarda, aktifleştirici olarak genellikle baryumklorür kullanılır.

Bu yöntemde sementasyon reaksiyonları: 2NaCN+ O 2 2NaCNO 4NaCNO 2NaCN+ Na 2 CO 3 + CO+ 2N 3Fe+ 2CO Fe 3 C+ CO 2 Đlk reaksiyon siyanür tuzu ile havanın ara yüzeyinde oluşur. Diğer iki reaksiyon ise, tuz banyosu ile çelik arasında meydana gelir. 900-950 C banyo sıcaklığında ve nispeten düşük siyanür oranı içeren banyo uygulamalarında hedef sementasyon iken, daha yüksek siyanür oranlarında ve 750-850 C banyo sıcaklığında gerçekleşen işlemler, sonuçları bakımından karbonitrürasyon olarak nitelendirilir.

GAZ ORTAMDA SEMENTASYONU Gaz sementasyonu işlemleri, yüzey kalitesinin korunabilmesi ve işlem temizliği yanında, hem kontrol edilebilirliği hem de tekrarlanabilirliği bakımından büyük endüstriyel uygulamalarda tercih edilir. Karbon verici gaz ortamı doğalgaz, metan, etan, propan, havagazı, azot vb. olabilir. Prensip olarak 4 farklı gaz üretme yöntemi vardır: 1. Sementasyon sıvısının fırın içine damlatılması:sıvı fırın içinde buharlaşabileceği bir tabaka üzerine damlatılır. 2. Gaz üreten bir cihaz yardımıyla fırına gaz gönderilmesi:gaz ekzotermik yanma ile üretilir. 3. Gaz ve havanın doğrudan girişi:sementasyonu gerçekleştirecek gaz,ortamdaki hava+gaz reaksiyonuyla oluşur. 4. Bir vakum fırınında sementasyon:ortama sadece hidrokarbon girişine izin verilir.

Đşleme hidrokarbon girdiği için, aynı anda birkaç reaksiyon cereyan eder: 2CO C+ CO 2 Reaksiyona ilave olarak, örneğin metanın ayrışma reaksiyonu: CH 4 C+ 2H 2 Ve su-gaz reaksiyonu : CO+ H 2 C+ H 2 O

Sementasyon Sonrası Sertleştirme Teknikleri

Nitrasyon

Nitrasyon Metalin uygun bir sıcaklık ( ferritik çelikler için AC 1 ) altında tutarak katı metal yüzeyine azotun geçirilmesidir. Gaz nitrasyonunda sıcak metal yüzeyine üflenen amonyak gazı ayrışır ve azot atomları yüzeyden içeriye doğru difüze olurlar. 2NH 3 2 [N] Fe + 3H 2 Nitrasyon sıcaklığı bütün çelikler için 495-565 C arasındadır.

Amaç Yüksek yüzey sertliği kazanmak Aşınma dayanımını arttırmak Yorulma dayanımını arttırmak Korozyona dayanımı arttırmak Nitrasyon sıcaklığına kadar olan sıcaklıklarda yüzey dayancı

Nitrasyona uygun çelikler Al içeren düşük alaşımlı Orta karbonlu, Cr içeren düşük alaşımlı çelikler (4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700 ve 9800) % 5 Cr içeren sıcak-iş kalıp çelikleri. (H11, H12, H13) Düşük karbonlu Cr içeren düşük alaşımlı çelikler (3300, 8600 ve 9300) Havada sertleştirilmiş takım çelikleri.(a-2, A-6, D-2, D-3 ve S-7) Hız çelikleri ( M-2 ve M-4 ) Nitronik paslanmaz çelikler (30, 40, 50 ve 60) Ferritik ve martenzitik paslanmaz çelikler ( 400 ve 500) 200 ve 300 serilerinin östenitik paslanmaz çelikleri Çökeltme sertleştirmesi yapılmış paslanmaz çelikler. (13-8 PH, 15-5 PH, 17-4 PH, 17-7 PH, AM350)

Tuz Banyosunda Nitrasyon Ticari olarak kullanılan nitrasyon banyoları, potasyum ve sodyum tuzlarının karışımından oluşmaktadır. Karışım içerisinde ağırlıkça %60-70 oranında bulunan sodyum tuzlarının %96,5 i NaCN, %2,5 Na 2 CO 3 ve %0,5 NaCNO içerir. Potasyum tuzu ise %96KCN, %0.6 K 2 CO 3, %0,75 K 2 CNO ve %0,5 KCl den oluşur. Bu tuz banyosu için banyo sıcaklığı 565 C dir.

Su verilmiş ve menevişlenmiş 4140 çeliğinin nitrasyon işlemlerinden sonraki mikroyapısı a) Yoğun nitrür tabaka (beyaz tabaka) difüzyon az. b) Difüzyon bölgesi geniş. Beyaz tabaka yok.