4. TEMPER DÖKME DEMİR

4. TEMPER DÖKME DEMİR Temper dökme demir, tamamen grafitsiz sert ve kırılgan beyaz dökme demirin temperleme tabir edilen ısıl işlem ile karbürlerinin parçalanması sonucu oluşan, yüksek mukavemetli, sünek iyi işlenebilme özelliğine sahip mikroyapısı ferrit ve temper karbonundan meydana gelen dökme demir tipidir. Gerçekte temper (veya Malleable) dökme demir adı, hem hem ferritik hem de perlitik matriksli olanları kapsamaktadır. Ancak uygulamada temper döküm daha çok ferritik olanlar için kullanılmaktadırlar. Başlıca beyaz ortalı ve siyah ortalı olmak üzere iki tip ferritik dökme demir vardır. Ortası beyaz olanlar önceleri daha çok Avrupa da ortası siyah olanlar ise Amerika da üretilmektedir. Bu iki tipin birbirine olan başlıca ayrıcalığı; temper karbonu şeklinin biraz değişik oluşu ve genellikle ortası beyaz olanın bir miktar bileşik karbon içermesidir.bu fark bileşimden ve üretim yöntemlerindeki değişiklikten ileri gelmektedir. Fakat Avrupa da da günümüzde, üstün özellikleri nedeniyle daha çok ortası temper döküm demir üretilmektedir. Bir üçüncü tip olarak, perlitik matriksli siyah ortalı temper dökme demir verilebilir. Ortası beyaz temper dökme demir, beyaz dökme demirin oksitleyici bir ortamda tavlanması ile elde edilir. Dekarbürüzasyon esasına dayanan bu yöntemde, karbonun tümü sementit (Fe 3 C) halinde bulunan beyaz dökme demirden parçalar, demir oksitle kaplanarak uzun süre yüksek sıcaklıkta tutulur. Parça yüzeyinin devamlı dekarbürüze olması, bünyedeki sementitin parçalanmasına ve karbonun difüzyon yolu ile yüzeye doğru yayılmasına neden olur. Bu sırada bir kısım rozet şekilli temper karbonlar oluşur. Parça yüzeyi tamamen ferritik olup içeri doğru temper karbonu içeren perlitik ve ferritik matriks mevcuttur. Bu tür temperleme işlemi, meydana gelen yapının üniform olmayışından, ancak belirli kalınlıklar için pratik ve ekonomik olabilmektedir. Beyaz dökme demir yapısı elde etmek için perlitlerin parçalanması yani ferritleşme kademesi bastırılır, bu ise kritik sıcaklıktan hızlı soğumayla geçmek şeklinde gerçekleştirilir. Ortası siyah temper döküm ise, beyaz dökme demirin nötr bir ortamda tavlanmasıyla (temperlenmesiyle) elde edilir. Temperlenecek iş parçaları, nemi önceden giderilmiş kuma gömülü durumda kutulara yerleştirilir. Kutuların hava alabilecek yerleri şamot çamuru ile sıvandıktan sonra, parçanın kesit kalınlığı ve uygulanan yönteme göre iki ila altı gün arasında değişen bir tavlamaya tabi tutulur. Bu işlem, grafit çekirdeklenmesi, birinci ve ikinci grafitleşmesi kademeleri olarak başlıca üç kademede gerçekleştirilir. Üçüncü kademede A 1 dönüşüm sıcaklığında geçiş hızına göre yapı; ferritik, ferritik + perlitik veya perlitik olabilir. Temper dökme demir türlerinin üretimi şematik olarak Tablo 4.1 de gösterilmektedi r 3. Tablo 4.1: Değişik tür temper dökme demirlerin üretiminin şematik gösterilişi 3. 30

Temper dökme demir üretiminde kullanılan beyaz dökme demir kaba bileşimleri Tablo 4.2 de verilmektedir. Tablo 4.2: Isıl işlem ile temper döküm haline getirilebilen beyaz dökme demirlerin tipik kimyasal bileşimi 3. 4.1. Döküm Özellikleri 4.1.1. Çekilme Boşluğu Oluşumu ve Beslenmesi Beyaz olarak katılaşan dökme demirde katılaşmadaki çekilme %3-6 arasındadır. Beyaz dökme demirin iki kademeli katılaşması çekilme boşluğunun beslenmesini zorlaştırır. Sıcaklık 1343 C ın altına düşünce primer ostenit dendritlerinin oluşumu ile katılaşma başlar ve 1105-1127 C arasındaki ötektik katılaşması ile son bulur. Genellikle beslenmemiş çekilme boşlukları katılaşma modeline bağlı olarak dendritler arasında oluşur Bu durum, sıvı metalin besleyiciden döküme geçişinin dendrit iskeleti nedeniyle zorlaşması sonucu olur; beslenmeyi iyileştirmek için daha dik bir sıcaklık gradyantının sağlanması gerekir ki bu amaçla çil kullanılabilir (Şekil 4.1). Şekil 4.1: Beyaz dökme demirin dendritik katılaşması sonucu oluşan beslenme probleminin şematik gösterilişi 3 a) Dendritlerin meydana getirdiği engeller sıvı metalin çıkıcıdan döküme geçişini önlemektedir ve çekilme boşluğu oluşmaktadır. b) Çil kullanarak yönlenmiş katılaşma sağlanmaya çalışılmış ve çekilme boşluğu bölgesi çıkıcıya doğru kaydırılmıştır, ancak çil yeterli olmamıştır. c) Yeterli çil ile çekilme boşluğu bölgesi tamamen çıkıcının içinde kalmıştır. 31

Sıcaklık gradyanından başka, parça dizaynı üzerindeki ayarlamalarla da beslenme problemlerine çözüm getirilebilir 3. 4.1.2. Metal Akışkanlığı Döküm teknolojisi açısından önemli bir özellik olan metal akışkanlığı, bileşim ve sıcaklık kontrolü ile büyük ölçüde ayarlanabilir. Akışkanlığın spiral uzunluğu ölçüleriyle bileşim faktörüne bağlı olarak değişimi şekil 4.2 de verilmektedir. Şekil 4.2: Beyaz dökme demirde döküm sıcaklığı ve bileşime bağlı olarak (cm) cinsinden akışkanlığın değişimi 3. Bileşim faktöründen başka, ergitme pratiği ve diğer değişkenler akışkanlık değerinde değişmelere neden olabilir. Genellikle 1.6 mm den biraz daha ince kesitli küçük parçalar, yüksek sıcaklık ve nispeten yüksek karbon ve silisyum şartlarında kolayca dökülebilirler 3. 4.1.3. Döküm Sıcaklığı ve Döküm Pratiği Beyaz dökme demirler için döküm sıcaklığı genel olarak (kalıpta 1427 C ile 1538 C) arasında değişir. Ortalama olarak 1480 C alınabilen bir sıcaklık değeri, gri dökme demirler için olandan bir hayli yüksektir; çünkü gri dökme demirler 1260 C ın altında dökülebilirler. Bu farklılık beyaz dökme demirler için, kalıp ve maça kumunda daha yüksek sıcak mukavemeti gerektirir, dolayısıyla genellikle sentetik kum karışımları kullanılır. Temper dökümler, bazen birkaç yüz kg ağırlıkta olmasına rağmen ~23 kg dan hafif parçalardır. Kesit kalınlıkları ise nispeten incedir (genellikle (< 5 cm). çoğu kez kesit kalınlıkları 0.48 ile 3,8 cm arasındadır. Beyaz dökme demirin sıcak yırtılmaya meyilli oluşu, özellikle iç maçalarda çok iyi dağılabilirlik özelliği gerektirir. Sıcak yırtılma, özellikle katılaşma kademesinin sonunda oluşan kırık veya çatlaktır ve sıcaklık gradyanına uygun bir büzülmenin engellendiği durumda görülür. Büzülmenin engellenmesi sonucu meydana gelen gerilimler, en zayıf bölgelerde (en sıcak bölgeler) çatlak oluştururlar. Sıcak yırtılmayı önlemek için çeşitli dizayn değişikleri ile önlemler alınabilir. Beyaz dökümün kırılganlık özelliği nedeniyle düşey yolukları ve diğer kısımlar 32

kıvrılarak ayrılır. Daha sonra yapılacak taşlama ve temizleme tavdan sonra azalan metal sertliği nedeniyle daha kolay ve daha ucuz olur; keza yüzey temizleme işlemi de tavdan sonraya bırakılır 3. 4.2. Tavlama (Beyaz Dökme Demirin Isıl İşlemi) Temper dökme demir için uygulanan tavlama ısıl işlemine (temperleme veya maleabilizasyon) adı verilir. Zira bu tav, sert ve kırılgan olan beyaz dökme demiri temper dökme demir haline getirmektedir. Temperleme veya tavlama prensipleri her iki cins (beyaz ve siyah) temper döküm için aynıdır. Tek ayrıcalık beyaz olanda dekarbürizasyonun grafitleşmeyle aynı anda oluşudur ve burada grafitleşme için gerektiğinden biraz daha fazla sıcaklık uygulayarak dekarbürüzasyon kolaylaştırılmaktadır 3. 4.2.1. Beyaz Temper Dökme Demir Bu tip temper döküm için tavlamanın amacı demir karbürlerin parçalanması ve yoğun bir dekarbürüzasyonun oluşmasıdır. Tavlamdaki reaksiyonlar katı, sıvı veya gaz ortamda gerçekleşebilir. Teorik açıdan bu tür ortam sınıflandırmasının önemi yoktur. Çünkü bahis konusu bütün kimyasal reaksiyonlar gaz fazında oluşabilmektedir. Dolayısıyla aşağıdaki açıklamalar da yalnız gaz ortam için yapılmıştır. Belirli sıcaklıktaki kimyasal dengelerin göz önüne alınması, aşağıdaki reaksiyonun bütün temperleme işlemi için temel anlamdaki önemini ortaya koyar: CO 2 + C CO (1) Teorik olarak kapalı ve hava dolu bir ortamda bulunan bir beyaz dökme demir göz önüne alındığında, mevcut oksijen beyaz dökme demir karbonu ile aşağıdaki şekilde reaksiyona girecektir: C + O 2 CO 2 (2) CO + O 2 2CO 2 (2 ) Oksitlenme sonucu oluşan CO 2, bir dekarbürüzan olarak görev yapacaktır. (1) nolu reaksiyon verilen sıcaklıkta sağa doğru gittiğinden, (3) ve (4) nolu reaksiyonlar ana metali oksitlemeden dekarbürüzasyona neden olurlar. FeO + CO Fe + CO 2 (3) Diğer yandan dekarbürüzan bileşiklerinin yoğunluğu, reaksiyon süresi ile azalmaktadır. Giderek azalan CO 2 sonucu, belirli uzun bir süre sonra bütün sistem denge durumuna gelecektir. Dekarbürizasyonu devam ettirmek için atmosfere hava yollayarak rejenere etmek gerekir, bu suretle (1), (2) ve (2 ) reaksiyonlarının tam oluşması sağlanabilir. Ancak hava göndermekle aktif bileşenlerin kısmi basınçları azalacak ve bunun sonucu reaksiyon hızı da yavaşlayacaktır. Ayrıca su buharının mevcudiyeti de dekarbürüzasyonu kolaylaştırıcı etki gösterir. CO + H 2 O CO 2 +H 2 (4) C + H 2 O CO + H 2 (5) 33

Bütün bu reaksiyonlar, gazlarla demir karbür arasında bir dengeyi sağlamak için CO ve CO 2 arasında sabit bir ilişkinin mevcut olması gerektiğini göstermektedir. Ayrıca dekarbürüzasyon bir yüzey işlemi olduğundan yüzey, dekarbürüzan atmosferle tam esas temas halinde olmalıdır ve uygun bir dekarbürüzan için gerekli süre kesit kalınlığına göre ayarlanmalıdır (Şekil 4.3). Şekil 4.3: Ortalama cidar kalınlığına göre gerekli tavlama zamanı 3. Günümüzde uygulanan tavlama yöntemleri verilen kaide ve prensipleri takip eder. Gerekli atmosferi sağlamak için su buharı ile doymuş hava, tav fırını içine gönderilir. Atmosferin kısmi kontrolü fırına gönderilen hacminin ayarlanmasıyla yapılabilir. Tipik bir atmosfer bileşimi aşağıda verilmektedir: % 8 CO 2 % 25 CO % 25 H 2 % 15 H 2 O % 26 N 2 % 1 CH 4 Her ne kadar belirtilen bu yöntem bugünkü teknoloji açsından optimum olmakla beraber, başka yöntemler veya gaz bileşimleri de kullanılabilir. Örneğin dekarbürüzan ortamda tavlama, parçanın fırın içinde hematit cevherine sarılmasıyla elde edilebilir. Fırında istendiği şekilde beyaz temper döküm elde etmek için gerekli dönüşüm ve dekarbürüzasyon olayları için gerekli ısıtma süresi ve temper sıcaklığı bir eksen sisteminde gösterilebilir (Şekil 4.4). Temper süresi parça kalınlığına bağlı olarak 60-90 saat arasında değişir. Düşük silisyum oranlarında ve gerekli grafitleşme için bu süre 110 saate kadar uzanabilir 3. 4.2.2. Siyah Temper Dökme Demir Siyah temper dökme demir tamamen inert bir tavlama atmosferine gerek gösterir; bu gereksinme üretilecek dökme demirin ferritik veya perlitik olmasına bağlı değildir. Fırın atmosferinde herhangi bir oksitleyici element bulunmamalıdır. Gerekli atmosfer bileşimine bir örnek verilmektedir: % 98 N2 % 1 CO % 1 H 2 34

Şekil 4.4: Ortası beyaz temper döküm için, temperleme sıcaklık-zaman eğrisi 3. Özel olarak dizayn edilmiş ve sızdırmazlık sağlanmış küçük fırınlarda, özel koruyucu atmosfer kaynağı gerekmeden işlem yapılabilir. C + O 2 CO 2 reaksiyonu ile oluşan (CO 2 ) yüksek sıcaklıkta CO ya dönüşerek dekarbürüzasyonu önleyici redükleyici şartı oluşturur. Böylece her ne kadar yüzeyde bir dekarbürüzasyon önlenemiyorsa da dekarbürize olan kısım o kadar azdır ki buna normal olarak müsaade edilebilir. Tavlama için gerekli sıcaklık beyaz temper dökme demir için olandan biraz daha düşüktür. Nötr ortam değişik şekillerde sağlanabilir. Yaygın uygulamada temperlenecek iş parçaları nemi önceden giderilmiş kuma gömülü halde metal kutulara yerleştirilir. Kutuların hava alabilen yerleri şamot çamuru ile sıvanır. Temperlenecek parçanın fırına konulmasından 950 C sıcaklığa erişmesine kadar geçen 10 saatlik sürede grafit çekirdekleri oluşur; bu sıcaklıkta ~ 1-2 gün tutulan parçada masif demir karbürler (sementitler) parçalanır (İlk grafitleşme kademesi). Bu ilk grafitleşme kademesi için gereken süre; daha önce oluşan grafit çekirdek sayısı, sementitin ostenitteki erirliği ve karbonun yayınma hızı ile ilgilidir. Bu kademeden sonraki kademede (ikinci grafitleşme kademesi) soğuma hızının, ostenitin ferrit ve grafit haline dönüşmesi için gerekli süreyi sağlayacak mertebede olması gerekir. Özellikle 750 C ile 650 ºC arasında yavaş soğutulmalıdır. 650 C tan sonraki soğutma kademesinde, soğutma hızına göre yapı ferritik, ferritik + perlitik veya perlitik olabilir 3 (Şekil 4.5). Şekil 4.5: Ortası siyah temper döküm için temperleme sıcaklığı zaman eğrisi 3. 35

4.2.2.1. İlk Grafitleşme Kademesi (Primer Grafitleşme) Perlit ve sementitten oluşan beyaz dökme demir, kritik sıcaklığın (720-740 C) üstüne ısıtıldığında perlit, ostenite dönüşmekte ve sementit durumunu muhafaza etmektedir. Bu sıcaklığın üstüne ısıtılmağa devam edildiğinde sementit, ostenit içinde erimeye başlar ve bu olay, ostenitin doymuşluğa erişmesine kadar devam eder. Ostenit doymuşluğa eriştiğinde temper karbonu nodül veya rozet şeklinde çökelmeye başlar; bunun sonucu ostenitin karbon içeriği azalır ve ostenit içinde yeniden sementiti çözünebilir. Bu olay, yeterli tav sıcaklığı (~950 C) ve süresinde, bütün yapının doymuş ostenit ve serbest grafitten oluşmasına kadar devam eder ve ilk grafitleşme kademesi son bulur. Gerçekte bu ilk grafitleşme kademesi iki kısımdan oluşmaktadır. Yüksek sıcaklıkta bekletmenin hemen başlangıcında grafitlerin çekirdeklenmesi meydana gelir ve bunu takiben serbest grafit, çekirdekler üzerine çökelir. İlk grafitleşme kademesinin bitişiyle beraber, döküm parçası 740 C kritik sıcaklığının hemen üstüne mümkün olduğunca hızlı bir şekilde soğutulmalıdır. Bu grafitleşme kademesinde temper rozetlerinin büyümesi, karbürlerin parçalanması ile doğru orantılıdır. Gerekli süre; büyük ölçüde çekirdek sayısının, karbür eriğinin ve bu kademe sıcaklığındaki karbonun yayınma hızının fonksiyonudur. İlk grafitleşme kademesi için gerekli sürenin beyaz dökme demirdeki Si % si ve sıcaklık ilişkisi şekil 4.6 da verilmektedir. Şekil 4.6: Beyaz dökme demirde tav sıcaklığı ile silisyum % si arasındaki ilişkinin ve birinci grafitleşme kademesi için gerekli sürenin şematik gösterilişi 3. Şekil 4.6 dan da görüldüğü gibi ilk grafitleşme kademesi için gerekli süre silisyum oranı ve sıcaklığa doğrudan bağımlıdır. Diğer bileşim elementleri de ilk grafitleşme kademesinin hızını ve tamamlanma derecesini değiştirebilirler. Krom, molibden veya manganez gibi karbürleri stabl yapan elementler ilk grafitleşme kademesini geciktirebilir veya tamamlanmasını engelleyebilir. Örneğin % 0.03 den fazla krom zararlı olacaktır, manganez miktarının ise kükürt miktarı ile uygun bir dengeye (% Mn=1.7X %S + 0.15) sahip olması gerekir. Fazla manganez karbürleri stabl hale getirici rol oynarken az manganez ise kükürt ün karbürleri stabl hale getirmesine sebep olur. İlk grafitleşme kademesi özellikle grafit çekirdeklenmesi tarafından etkilenir; yeterli sayıda çekirdeğin meydana gelmesiyle kolaylıkla oluşur 3. 36

4.2.2.2. İkinci Grafitleşme Kademesi (Sekonder Grafitleşme) Bu kademe, kritik sıcaklık aralığından, ostenitin hemen hemen tamamen ferrit + grafite dönüşebileceği kadar yavaş bir hızla soğutulması şeklinde gerçekleştirilir. Bu grafit primer grafit nodülleri üzerine çökelir. İdeal yapı ferrit + grafit rozetlerinden oluşan bir yapı şeklindedir. Oldukça hızlı bir soğutma çelikteki gibi perlit oluşumuna, su verme ise martensitin meydana gelmesine neden olur. Genellikle uygulanan soğuma hızları 1.7 C/saat ile 17 C/saat arasında değişmektedir. Yüksek silisyum içeriğinde ve yeterli temper nodüllerinin bulunması halinde daha yüksek soğuma hızları da başarılı olabilir. Soğuma esnasında oluşan perlit; ferrit ve grafite ayrışır. İlk grafitleşme kademesini etkileyen bir çok faktör ikinci grafitleşme kademesinde etkiler; ancak bu kademe ile ilgili bilgiler nispeten azdır. Yeterli sayıda grafit nodülü bulunduğu takdirde ikinci grafitleşme kademesinin de kolaylıkla gerçekleşeceği açıktır 3. 4.2.2.3. Çekirdeklenme Isıl işlemin ilk safhasının başarılı olması, büyük ölçüde grafitin çekirdeklenmesine bağlıdır. Yeter derecede çekirdek oluştuğu takdirde ısıl işlemin geri kalan kısmı istenen şekilde tamamlanabilmektedir. Isıtma esnasında, allotropik dönüşüm sıcaklık aralığı aşıldığında, perlit tamamen ostenite dönüşür; yüksek bekletme sıcaklığına erişildiğinde yapı karbonca doymuş ostenit, erimemiş iri karbürler ve grafit çekirdeklerinden oluşmuştur. Çekirdekler ilk önce perlit içinde, demir karbür ve ostenit arayüzeylerinde ve metalik olmayan enklüzyon bölgelerinde oluşur. Grafitin çekirdeklenmesini etkileyen başlıca faktörler aşağıda verilmektedir 3 : a- Isıtma: Hızlı ısıtma, olaşacak çekirdek sayısını azaltır. b- Kesit boyutu: İnce kesitlerde daha çok çekirdek oluşur. c- Kimyasal bileşim: Yüksek silisyum % si ve uygun manganez ve kükürt dengesi çekirdeklenmeyi artırıcı rol oynar. d- Ön ısıl işlem: Dökme demirin 315 ile 650 C ta ~ 20 saat süre tutulması şeklinde ön ısıl işlem daha sonraki temperlemede çekirdeklenmeyi arttırıcı rol oynar. e- Ön su verme: Temperlemedeki çekirdeklenmeyi en fazla arttırıcı etki, ostenit fazına kadar ısıtıp su verme ile elde edilebilir. f- % 25 in üzerinde FeO içeren curuflar, temperlemede çekirdek oluşumu önemli oranda azaltır. g- Şarjdaki çelik çekirdeklenmeyi azaltır; grafit içeren malzemelerin ise arttırıcı yönde etkisi vardır. h- Kupol da veya elektrik fırınında ergitmenin oksitleyici şartlar altında oluşu çekirdeklenmeyi azaltır. 4.2.2.4. Nodül (Rozet) Sayısının Kontrolü Isıl işlem esnasında oluşan grafit nodül veya rozet sayısının çok önemli oluşu nedeniyle, bu değişkenin ölçülmesi için değişik yöntemler kullanılmaktadır. Düşük sayıda nodül (birim alan veya hacim başına az grafit) mekanik özellikleri optimum değerlerin altına düşürür ve tavlamanın ikinci kademesi uzun difüzyon mesafeleri nedeniyle gereksiz uzar. Çok fazla nodül sayısı da istenmez, çünkü bu durumda, grafit taneleri orijinal primer sementit sınırlarını takip eden bir konfigürasyona sahip olacaklardır. Nodül sayısının kontrolü tamamen tavlanmış bir numune üstünde yapılır. En basit yollardan biri, mikroskop altında X100 büyütmede görüş altındaki nodüllerin sayılmasıdır; bu sayı ya olduğu gibi veya görüş alanına bölünerek mm 2 deki nodül sayısı olarak kullanılır. 37

Genellikle 5 ile 10 değişik alanda satılan nodül sayısı mm 2 de birkaç taneden 150 ve fazlası arasında değişebilir. Şekil 4.7 de verilen grafik sayesinde mm 2 deki nodül sayısı mm 3 de 2000 ile 4200 nodül tam olarak tavlanabilen temper dökümler için karakteristik değerler alınabilir; mm 3 de 3000 nodülden daha azı oluşursa tavlama hızı (ikinci kademede) maksimum hızdan daha az olur; mm 2 de yaklaşık olarak 100 nodül uygun bir değer olmaktadır. Grafit nodüllerinin sayısı gibi boyutu dağılımı ve şekli de değişebilir 3. Şekil 4.7: Schwartz yöntemine göre mm 3 deki grafit nodülleri ile mm 2 deki nodül sayısı arasındaki ilişki 3. 4.2.3. Perlitik Temper Dökme Demir Kullanımı giderek artan diğer temper dökme demir türü de perlitik temper dökme demiredir. Bu tip temper dökümlerde daha yüksek mukavemet ve aşınma direnci uygun tokluk özelliği ile birlikte bulunur. İsminden de anlaşılacağı gibi matriks yapısı perlit (küreleştirilmiş perlit veya temperlenmiş martensit) ve temper karbonundan oluşur. Perlitik temper dökme demir, ya 1) Standart siyah ferritik temper dökme demire uygulanan kontrollü ısıl işlem ile, yada 2) Manganez, molibden ve krom gibi katı durumdaki grafitleşmeyi önleyen alaşım elementleri ilavesiyle üretilir veya 3 cü yol birinci kademedeki tavlamadan sonra havada soğutma ve bunu takiben gerekli özellikleri kazanmak için uygun tavlama yolu ile de perlitik temper dökme demir üretilebilir. Birinci yöntemde, ferritik temper dökme demir kritik sıcaklığın hemen üstüne ısıtılır ve havada veya suda soğutulur; ani soğutulmuş bu dökme demir daha sonra tavlanarak istenen sertlik ve çekme özelliklerini kazanır. İkinci yöntemle üretilen perlitik dökme demirler, normal temperleme çevrimi süresinde perlitin parçalanması önlemek için %0.5 ile 0.9 manganez içerirler. Temperleme çevrimi ise şekil 4.8 deki gibi değiştirilebilir. Bu tür bir çevrim sonunda matriks lamelli değil, daha çok kümelenmiş yapı da olacaktır. Nihayet üçüncü yöntemde ise dönüşüm sıcaklığından hızlı soğutma yoluyla ferrit yerine perlit oluşumuna yol açmaktadır. Perlitik temper dökme demirlerde (Şekil 4.9), perlit miktarı, bileşik karbon yüzdesi, küreleşme derecesi veya temperlenmiş martensit sertliği büyük oranda değişik olabilir, buna bağlı olarak özelliklerinde değişeceği açıktır. Perlitik temper dökümlerde, perlitik veya temperlenmiş martensitik matriks yüksek aşınma direncini sağlamak amacıyla su verilerek 55-62 HRC sertliğe eriştirilebilir. Alevle veya endüksiyonla yüzey sertleştirilebilmesi de perlitik temper dökümlerin dişlilerle krank şaftlarda ve kam şaftlarda kullanılmasının başlıca nedeni olmaktadır 3. 38

Şekil 4.8: Küreleştirilmiş (spheroidized) temper döküm için tavlama çevrimi 3. Temper dökümler bazen % 0.25 ile 1.25 oranlarında bakır ve % 0.25 e varan molibdenle alaşımlandırılarak daha yüksek mukavemet ve korozyon direnci kazanırlar. Bu özel temper malzemesi, tam tavlanmış durumda ilave mukavemet ve korozyon direnci gerektiğinde kullanılır. Şekil 4.10 temper dökme demirler için tipik mikroyapılar verilmektedir 3. Şekil 4.9: Perlitik temper dökme demir mikroyapısı (X500) 3. 4.3. Temper Dökme Demirlerin Sınıflandırılması Temper dökme demirlerin Türk Standartlar Enstitüsü TSE ye göre sınıflandırılması Tablo 4.3 de verilmektedir. BTD işareti Beyaz temper dökme demir, STD işareti Siyah temper dökme demir anlamına gelmektedir. BTD ve STD işaretlerini takip eden sayılar ise kg/mm 2 cinsinden minimum çekme mukavemetini gösterir. 39

Şekil 4.10: Temper dökme demirler için tipik mikroyapılar a) Ferritik matriks içinde grafit rozetleri, X100. b) Ferit + perlitik matriks içinde grafit rozetleri, X100 3. Tablo 4.3: Beyaz ve siyah temper dökme demirin özellikleri 3. 40

Alman DIN normundaki temper dökme demirlerin sınıflandırılması aynen TSE deki gibi olup yalnız işaretleri GTW ve GTS olarak verilmektedir. Daha öncede belirtildiği gibi, özellikle dekarbürüze edilmiş + tavlanmış temper dökme demirde (beyaz) yapı kesit kalınlığına bağlı olrak değişmektedir (Şekil 4.11). Yüzey bölgesinin yapısı, tavlama işlemi süresi ve tavlama atmosferi bileşimi ile etkilenmektedir. Temperleme sonucu oluşan yapılar Tablo 4.3 de değişik sınıf beyaz ve siyah ortalı temper dökme demirler için verilmektedir 3. Şekil 4.11: Beyaz temper dökme demir için kama numunesi üzerindeki değişik mikro yapılar 3. Siyah temper dökümde ise yapı, bütün kesit boyunca, kalınlığa bağlı olmadan ve yüzey dahil olmak üzere, üniform bir görünüş arzeder. Her iki tip temper dökme demirin değişik sınıflarına ait mekanik özellikleri Tablo 4.3 de verilmiştir. Ayrıca ASTM standardı A.220 ye göre ortası siyah temper dökme demirin sınıflandırılması ise Tablo 4.4 de verilmektedir. Tablo 4.4: ASTM standardı A.220 ye göre ferritik ve perlitik temper dökme demir mekanik özellikleri 3. 41