-
1
Dokuz Eyll niversitesi
Mhendislik Fakltesi
Metalurji ve Malzeme Mhendislii Blm
Isl lemler Dersi
Deney Raporu
Grup No:
Deney Tarihi:
Deney Kodu:
Deneyin Ad: Jominy Sertleebilirlik Testi
DENEYN AMACI:
eliin, sertleebilirlik zelliini ve ierdii alam elemanlarnn
sertleme derinliini
(sertleebilirlii) nasl etkilediini belirlemektir.
TEORK BLGLER:
A. FAZ VE FAZ DYAGRAMLARI
1. GR
Faz, bir sistemin homojen fiziksel ve kimyasal zellikler gsteren
paras olarak tanmlanabilir. Her
saf malzeme bir faz olarak dnlebildii gibi her kat, sv ve gaz
zelti de faz olarak
deerlendirilebilir. Belirli bir sistemin faz yapsnn kontrol
edilmesine ait bilginin birou, ksaca faz
diyagramlar veya denge diyagramlar olarak da isimlendirilen
grafikler yardmyla elde edilir. Faz
diyagramlarn etkileyen ve kontrol edilebilen d parametre scaklk,
basn ve kimyasal bileim olup,
faz diyagramlar bunlarn eitli kombinasyonlarnn birinin dierine
gre izilmesiyle belirlenir. kili faz
diyagramlar alamlarn bulunduklar scaklkta ve sahip olduklar
kimyasal bileimde iyaplarnda
hangi fazlar denge halinde bulundurduunu, bu fazlarn hangi
oranlarda mikro yapya daldn ve
fazlarn kimyasal bileimleri hakkndaki bilgileri veren
haritalardr. [1]
2. DEMR KARBON FAZ DYAGRAMI
Tm ikili alam sistemleri iinde en nemli yeri demir-karbon alam
sistemi tutmaktadr. Teknolojik
adan nemli yere sahip olan tm toplumlar, esas olarak
demir-karbon alam olan dkme demir ve
elikleri ana yapsal malzeme olarak kullanlmlardr. [1]
Demir-karbon faz diyagramnn bir blm ekil 1de verilmitir. Saf
demir stlmas srasnda
ergimeden nce iki defa kristal yap deiikliine urar. Oda
scaklklarnda demir, -demiri veya ferrit
adn almakta olup hacim merkezli kbik (HMK) kristal yapya
sahiptir. Ferrit 912Cnin zerine
kldnda yzey merkezli kbik (YMK) yapya sahip -demirine veya
ostenit fazna dnr. [1]
-
2
Kimyasal bileimin belirtildii yatay eksen, sadece arlka % 6,67 C
miktarna kadar uzanmaktadr.
Bu karbon miktarnda bir metaller aras bileik olan demir karbr
veya daha yaygn olarak kullanlan
ismiyle sementit (Fe3C) oluur ve demir-sementit faz diyagramnn
sa tarafndaki dey eksenle temsil
edilir. [1]
Isnma srasnda iki ayr kat faz ayn anda sv faza dnrse, bu durum
malzeme biliminde tektik
reaksiyon adn alr (tektik kolayca ergiyen anlamndadr).
Demir-sementit sisteminde tektik reaksiyon
yledir: [1]
+ Fe3C Sv
Isnma srasnda iki kat faz, farkl tek bir kat faza dnrse de, bu
dnme tektoid reaksiyon ad
verilir. Demir-sementit sisteminde tektoid reaksiyon yledir:
[1]
(a. % 0,022 C) + Fe3C (a. % 6,67 C) (a. % 0,76 C)
ekil 1: Demir-karbon faz diyagram. [1]
-
3
Demir-karbon faz diyagram zerinde baz scaklk izgileri
tanmlamalar mevcuttur. ekil 2de
gsterilen bu izgilerden A1 scakl, tektoid reaksiyon scakln
belirtmektedir. A3 scakl, tektoid
alt eliklerde tam ostenit alanna gei scakln belirtmekte olup, bu
scaklk karbon oranna gre
deimektedir. Acm scakl ise, tektoid st eliklerde tam ostenit
alanna gei scakln belirtmekte
olup, yine ayn ekilde, karbon oranna gre bu scaklk da
deimektedir.
ekil 2: A1, A3 ve Acm scaklk izgilerini gsteren demir-karbon faz
diyagram.
B. ISIL LEMLER
1. GR
Metal ve alamlardan yaplm olan mamullerin iyap ve zelliklerini
ngrld ekilde
deitirmek iin, scaklk etkisiyle uygulanan srece sl ilem denir.
Isl ilem, teknikte, metal ve
alamlarn zelliklerini deitirmek iin uygulanan en yaygn yntemdir.
Isl ilem teorisi metal biliminin
bir parasdr. Metal biliminin temel grevi, metal ve alamlarn
iyaps ile mekanik zellikleri
arasndaki ba kurmaktr. Istma ve soutma periyotlarnda metalik
malzemenin iyaps deiir ve bu
deiim fiziki, kimyasal ve mekanik zelliklerin deiimine yol aar.
Bunun sonucunda, metalden
retilmi olan mamullerin alma esnasnda davran etkilenir. [2]
-
4
2. ELKLERDE ISIL LEMLER SONUCU OLUAN FAZLAR
Faz dnmlerinin ou ani olarak gereklemediinden, reaksiyon
geliiminin zamana bal, yani
dnm hzna bal olarak gelien yapsal zelliklerini dikkate almak
gerekir. Malzemelerin, zellikle
metal ve alamlarn ilenebilmesi iin mikro yapy deitirmeye ynelik
olarak uygulanan eitli faz
dnmleri pratikte nemli bir yer tutmaktadr. Faz dnmnn gelimesi,
ekirdeklenme ve byme
olarak adlandrlan iki farkl safhada meydana gelir. ekirdeklenme
safhasnda yaklak olarak birka yz
atomdan oluan ve byyebilme yetenei bulunan yeni faza ait
ekirdekler veya paracklar meydana
gelir. Byyebilme yetenei, kritik yarap (r*) ile aklanr. Kritik
yarap geebilen ekirdekler
byyebilirken, geemeyenler ise zamanla yok olurlar. Byme
safhasnda, bu ekirdeklenen yeni faz
paracklar byyerek nceki fazn bir ksm veya tamamnn zamanla yok
olmasna neden olurlar. [1]
eliklerde ostenitin soutulmasyla, souma hzna bal olarak farkl
faz ortaya kar. Bu fazlar;
perlit, martenzit ve beynittir. [3]
a. Perlit Oluumu
Perlit, grece yava souma hzlar ile yaklak 700C 400C aralnda
olmak zere, yksek
scaklklarda, tektoid bir reaksiyon ile ostenitten oluur. % 0,8 C
ieren homojen -kark kristal
(ostenit), % 0,02 C ieren -kark kristaline (ferrit) ve % 6,67 C
ieren demir karbre (Fe3C-sementit),
bir heterojen karm olarak paralanr. Bu paralanma srasnda
karbonun yaynmas byk bir etken
olduu iin, perlit oluumu hem scakla hem de zamana baldr. Perlit
oluumu prensip olarak
ekirdeklenme ve kristal bymesi ile gerekleir. [3]
Perlitteki sementit ve ferrit kristalleri lamel eklinde
geliirler ve lameller aras uzaklk, karbonun
yaynma katsaysna baldr; den scaklk ile karbonun yaynma katsays
azalacandan, lameller aras
uzaklk da azalr. rnein; yaklak 700Cde kaba lamelli perlit,
600Cde ince lamelli perlit, 500Cde
ok ince lamelli perlit oluur. [3]
Sabit scakl salayan koullar izotermal olarak tanmlandndan, ekil
3te yer alan diyagramlara
zotermal Dnm Diyagram veya Zaman-Scaklk-Dnm
(Time-Temperature-Transformation,
TTT) diyagram ad verilmitir. [1]
-
5
ekil 3: tektoid demir-karbon alamna ait TTT diyagram (ABCD
izgisiyle ifade edilen bir
izotermal sl ilem uygulamas). [1]
elik, perlit oluumuna zaman tannmayacak ekilde, daha hzl
soutulursa, ostenit kristali ferrit ve
perlite paralanmaya zaman bulamayacandan, perlit oluumu
gereklemez. Bylesi bir durumda
yaynmaya ve dnm iin zamana frsat verilmeyen daha dk scaklklarda
farkl bir dnm
mekanizmas ortaya kar; ostenit, martenzite dnr. [3]
b. Martenzit Oluumu
Ostenitin alt soumas ile eer alt kritik souma hzna ulalabilirse,
perlitin yannda, dokuda yeni bir
faz daha oluur; bu faza martenzit ad verilmitir. Souma hz daha
da artrlp, st kritik souma hz
alrsa, dokuda hibir oranda perlit olumadan, btnyle martenzit
ortaya kmaktadr. Dokunun
tmyle martenzit olmas iin, ince kesitli alamsz eliklerde suda
ani soutma gerekmektedir. Alaml
eliklerde ise, suda ani soutmaya ihtiya duyulmaz; bu eliklerde,
ostenit scaklnda tavlama sonras,
yada soutma ile martenzit doku elde edilebilir. Tam martenzit
yapya ulaabilmek iin, ostenitletirme
scakln doru semek olduka nemlidir. Ostenitletirme scaklnn,
martenzit doku oluumuna
etkisini salayabilmek amacyla genellikle 20Clik scaklk
aralklarnda tavlama yaplr; rnein 830C
850C scaklklar aralnda sertletirme (ostenitletirme) tavlamas
yaplp, daha sonra ani souma
ilemi uygulanr. [3]
-
6
TTT diyagramnda, martenzit dnm tanmlayan izgilerin yatay ve
dorusal karakterde olmas
martenzit dnmn zamandan bamsz olduunu ve sadece alamn ani olarak
soutulduu scakln
bir fonksiyonu olduunu iaret etmektedir. Bu trde gerekleen
reaksiyonlara atermal dnm (sl
olmayan anlamnda) ad verilmektedir. [1]
Martenzit dnmler sadece demir esasl malzemelerde gereklemeyip,
ayn zamanda pek ok demir
d metal alamlarnda, metal esasl kompozit malzemelerde ve hatta
kristal yapsna sahip seramiklerde
ve yksek polimerik malzemelerde de gereklemektedir. [3]
ekil 4: tektoid bileime sahip bir demir-karbon alamnn TTT
diyagram ( O, ostenit; B, beynit; M,
martenzit; P, perlit). [1]
c. Beynit Oluumu
Ostenitin grece yava soutulmas ile yaynma olacak ekilde ve
tektoid tepkimeye izin verilerek
perlit ve hzl soutulmas ile yaynma olmadan katlanma mekanizmas
ile martenzit olutuu
aklanmt. 1930 ylnda perlit ve martenzit arasnda yeni bir dnm
kademesi bulunmu ve bu
dnm kademesi, ara kademe eklinde ve elde edilen doku da beynit
olarak tanmlanmtr. [3]
-
7
Ostenitin beynite dnm olduka karmak olup, bir yandan karbon ve
alam elemanlarna, dier
yandan ise souma hz ile beynitin oluum scaklna baldr. Baka bir
anlatm ile beynitin oluumunda
hem martenzit oluumundaki gibi katlanma mekanizmas ve hem de
perlitin oluumundaki gibi yaynma
mekanizmas birlikte gereklemektedir. Bylece beynitin oluumunda
farkl dnm mekanizmalarnn
bir arada bulunmas mmkn olmaktadr. Beynit, perlit dokusuna
benzer ekilde, ferrit ve karbrlerden
(sementit) elde edilmektedir. Ancak beynitteki ferritin ve
karbrlerin ekli, bykl ve dokudaki
dalmlar, perlittekine gre olduka farkldr. Beynitteki doku,
perlitteki gibi tek dzen halinde olmayp,
pek ok farkl beynit yap trleri eklinde grlmektedir. [3]
Yksek scaklklarda oluan doku, st beynit veya taneli beynit
olarak adlandrlr. st beynitte ferrit
kristalleri plaka eklinde olup, doku martenzite benzemektedir.
Daha dk scaklklarda oluan beynit
ise, alt beynit veya inesel beynit olarak tanmlanmaktadr.
Beynitin oluum scakl ne denli dkse,
karbonun yaynma hz da o denli dk olmakta ve bylece karbr
taneleri o denli ince (kk) olarak
ortaya kmaktadr; bunun sonucunda da sertlik ykselmektedir.
[3]
ekil 5: Souma srasnda ostenitin zlmesiyle oluabilecek faz
dnmleri (dz izgili oklar
yaynmal dnmleri, kesikli oklar ise yaynmasz dnm ifade etmekte).
[1]
-
8
Demir-karbon alamlarnda grlen mikro yaplar ve bunlara ait
mekanik zellikler ksaca yle
tanmlanabilir:
Tablo 1: Demir-karbon alamlarnda grlen mikro yaplar ve mekanik
zellikler. [1]
Mikroyap Bileeni Bulunan Fazlar Fazlarn Dzeni Mekanik
zellikler
Kaba perlit ferrit + Fe3C
Nispeten kaln ve birbirini
tekrarlayan ferrit ve Fe3C
tabakalar.
Kresel sementit yapdan
daha sert ve dayankl ancak
onun kadar snek deil.
nce perlit ferrit + Fe3C
Nispeten ince ve birbirini
tekrarlayan ferrit ve Fe3C
tabakalar.
Kaba perlitten daha sert ve
dayankl fakat kaba perlit
kadar snek deil.
Beynit ferrit + Fe3C
ferrit matris faz iinde
ok kk ve uzam
durumda Fe3C paracklar.
Sertlik ve dayanm ince
perlitten daha fazla, sertlik
martenzitten daha dk
fakat sneklik martenzitten
daha fazla.
Martenzit
HMT, tek faz,
tetragonal nemsi yapdaki taneler. ok sert ve gevrek.
Temperlenmi
Martenzit ferrit + Fe3C
ferrit matris faz iinde
ok kk ve kresel Fe3C
paracklar.
Martenzit kadar olmasa da
sert ve dayankl ancak
martenzitten daha snek.
3. SERTLETRME LEM
elik sertletirilmek istenirse, ostenitin dengesiz dnmnden
faydalanlarak, mikro yapdaki
beynit, martenzit gibi fazlar ksmen veya tamamen oluturmak
gerekmektedir. eliklerde sertletirme
uygulamas, elie ait TTT diyagram gz nne alnarak yaplmaldr.
elikten istenilen sertlik bilinmeli,
bu sertlii verecek mikroyap, osteniti uygun bir ekilde dntrerek
elde edilmelidir. eliklerde
maksimum sertlii elde etmek iin, yapda martenzit oluturmak
gerekir; bunun iin de elii ostenit
blgesinden ani olarak (genellikle suda) soutarak yapy martenzite
dntrmek gerekir. [4]
a. Su Verme
Su verme ilemi, eliin ostenit blgesine stlp, yeterli sre
bekletildikten sonra uygun bir hzda
soutularak yapda martenzit oluturmak suretiyle sertliinin
artrlmas ilemidir. elikte nemli
miktarda sertleme elde edebilmek iin elikteki karbon miktarnn en
az % 0,25 civarnda olmas gerekir.
-
9
Karbon miktar arttka, su verme neticesi sertlik artar. Bu art
tektoid noktasndan sonra azalmaya
balar. Bunun nedeni yapda kalan artk-ostenitin nemli miktarlara
ulamasdr. Su verme iin yaplan
ostenitleme, tektoid-alt elikler iin A3n 30C 50C zerinde yaplr.
Yap tamamen ostenite
dntkten sonra, kritik souma hznn zerinde soutularak martenzit
oluturulur. Yalnz karbon
miktar arttka, yapda artk-ostenit faz olumaya balar. Dolaysyla
tektoid-st eliklerde ostenitleme
A1 dorusunun 30C 50C stnde stma suretiyle yaplarak,
artk-ostenitin art engellenebilir. [4]
Ostenitlenen eliin tam sertleebilmesi iin, souma hznn, kritik
souma hzndan byk olmas
gerekir. Neticede yapda martenzit oluur. Kritik souma hz, TTT
diyagram erilerini kesmeksizin,
martenzit blgesine gemek iin gerekli souma hz olmaktadr. Kritik
souma hznn zerinde bir hzla
soutmak iin elik genellikle suya atlr; bu nedenle bu ileme su
verme ilemi denilmektedir. Bu ekilde
soutma sonucu elik parann tm kesitinde martenzit olumas sz
konusu deildir. Yzeyden itibaren
belirli bir derinlie kadar martenzit oluur; bu derinlik su alma
derinlii olarak adlandrlr ve
sertleebilirliin bir ls olmaktadr. [4]
b. Grossmann Sertleebilirlik Testi
Grossmanna gre sertleebilirliin saptanmas iin farkl aplarda olan
ok sayda silindirik elik
ubuk numuneler belli bir soutma ortamnda sertletirilirler.
Metalografik muayene sonucu
merkezinde % 50 martenzit oluan ubuk rnek seilir ve bunun ap,
genellikle kritik ap (D0) olarak
gsterilir. [5]
Farkl soutma ortamnda saptanm soutma iddetlerine H-faktrleri ad
verilir. [5]
Tablo 2: H (Soutma iddeti) Deerleri. [5]
Kartrma
Su verme iddeti katsays H, soutma ortam
Ya Su Tuz
Yok 0,25 0,30 0,90 1,00 2,00
Yumuak 0,30 0,35 1,00 1,10
2,00 2,20
Orta 0,35 0,40 1,20 1,30
yi 0,40 0,50 1,40 1,50
Kuvvetli 0,50 0,80 1,60 2,00
iddetli 0,80 -1,10 4,00 5,00
-
10
D0 deeri, soutma ortamnn H-katsaysnn uygun deeri kullanlarak
ideal apa (Di) evrilebilir. Di,
yzeyin sonsuz hzda soutulmas halinde, merkezinde %50 martenzit
oluan ubuun ideal ap olarak
tarif edilir. Di deeri eliin sertleebilirliinin ls olup, soutma
ortamndan bamszdr. Pratikte Di
deerleri, eitli soutma ortamnda su verilmi ubuklarn D0
deerlerini saptamak iin kullanlr. [5]
c. Jominy (Utan Su Verme) Deneyi
Grossmann yntemi en doru sonu veren bir yntem olmasna ramen,
yksek maliyetinden tr
gnmzde ok az miktarda kullanlmaktadr. Gnmzde en yaygn kullanlan
sertleebilirlik deneyi
Jominy tarafndan gelitirilmitir. Bu yntemde 25 milimetre apnda
ve 100 milimetre uzunluunda
silindirik bir ubuk kullanlr. Numune sertleme scaklna stlr ve bu
scaklkta genellikle 20 dakika
tutulur. Numunenin bir ucunun yzeyi su pskrtlerek soutulur.
Dolaysyla ubuun boyunca su
verilmi utan itibaren souma hz kademeli olarak azalr. ubuk
souduunda, ubuun eksenine paralel
ve ucundan itibaren 0,4 milimetre derinliinden balamak zere,
talama ile iki paralel kesme yzey elde
edilir. Bu yzeyler parlatldktan sonra, yass ubuk boyunca
sertlikleri llr. Bu sertlik deerleri ve su
verilmi utan itibaren olan edeer mesafeleri bir diyagram zerinde
belirtilir. Bunlara Jominy etileri
ad verilir. [5]
ekil 6: Jominy deney parasnn (a) su verme srasndaki durumu, (b)
silindirik yzeyde talanarak
dzletirilmi blgenin yaplan sertlik deneyleri sonrasndaki durumu.
[1]
-
11
Su verilen utan itibaren 50 milimetre mesafe boyunca belli
aralklarda RSD-C sertlik lmleri
gerekletirilir. lk 12,8 milimetrede sertlik lmleri 1,6 milimetre
mesafede bir adet olacak ekilde;
sonraki 38,4 milimetrede ise, sertlik lmleri her 3,2 milimetre
mesafede bir adet olacak ekilde
gerekletirilir. [1]
d. eliklerin Sertleebilme Erileri
eliklere ait tipik bir sertleebilme erisi (Jominy erisi) ekil
7de verilmitir. Su verilen ucu en hzl
ekilde souttuu iin, burada neredeyse % 100 martenzit dnm
salanabilir ve sertlik de en yksek
deerini alr. Soutulan utan uzaklatka, souma hz da azalr, bu
ekilde grld gibi, martenzit
orannn dmesine dolaysyla sertliin azalmasna neden olur. Souma
hznn azalmasyla, karbon
yaynmas iin daha fazla zaman salanr. Bundan dolay, daha yumuak
olan perlitin meydana gelmesi
iin imkn tannm olur. Bylece mikroyap perlit, beynit ve martenzit
karmndan oluur ve sertlik
der. Yumuak perlitin iyapdaki oran, souma hz azaldka veya su
verme yzeyinden uzaklatka
artar. Bu, doal olarak sertliin daha da dmesine neden olur. Bu
durumda yzeyden uzaklap i
blgelere gidildike, yksek sertlik deerlerini koruyabilen
elikler, sertleebilme kabiliyeti yksek
elikler olarak nitelendirilir. Bunun tersi olarak, sertlik
deerleri yzeyden uzaklatka nemli oranda
azalan elikler de sertleebilme kabiliyeti dk elikler snfna
girer. Ayrca her bir eliin kendine ait
bir sertleebilme erisi vardr. [1]
ekil 7: Bir elie ait RSD-C sertlik deerinin, su verilen yzeyden
uzaklatka deiimini veren tipik
bir sertleebilme erisi. [1]
Jominy deney parasnda, su verme yzeyine uzaklk ile srekli
soumadaki dnm arasnda bir
iliki kurulabilir. rnein ekil 8deki tektoid elie ait srekli
soumada dnm (CCT) diyagramnn
zerine drt deiik Jominy konumundaki souma erileri izilmi ve
bunlarn her birine karlk olarak
elde edilen mikro yaplar belirtilmitir. [1]
-
12
ekil 8: tektoid eliin sertleebilme ve srekli soumadaki dnm (CCT)
diyagram verileri
arasndaki iliki. [1]
-
13
DENEYN YAPILII:
1. Aama: Istma lemi
Sertleebilirlii tespit edilecek malzeme 100 milimetre boy ve 25
milimetre apnda hazrladktan
sonra bu malzemenin sertletirilmesi iin tavsiye edilen
sertletirme scaklna stlr. Paralarn
tamamen ostenit yapda olmas iin kritik scakln zerine stlrlar.
Istma ilemi, hcre frnda veya
tuz banyosunda yaplabilir (Frn scaklk ayar, tavsiye edilen
scaklk aralnn st snrnda olmal ve
stmada para yzeyinde konsantrasyon deimesi olmamaldr). Parada
homojen scaklk dalm
salayabilmek iin, para yzeyi ilem scaklna ulatktan sonra, en az
yarm saat bekletilmelidir.
2. Aama: Ani Soutma lemi
Istma ilemi tamamlanm malzeme frndan alnarak, vakit geirilmeden
Jominy test cihazna
yerletirilir. Numune, yalnzca alt yzeyden soutulacak ve parann
kenarlarna su sramayacak ekilde,
su ile soutulur. Soutma ilemi, numune para el ile rahat
tutulabilecek ekilde souyana kadar devam
eder.
3. Aama: lme lemleri
Para souduktan sonra silindirik yzeyi boyunca, 3 milimetre
geniliinde (yaklak 0,4 milimetre
derinliinde) talanr. Soutulan aln yzeyinden itibaren 50
milimetre mesafe boyunca belirli aralklarda
(ilk 12,8 milimetrede sertlik lmleri her 1,6 milimetre mesafede
bir olacak ekilde; sonraki 38,4
milimetrede ise, sertlik lmleri her 3,2 milimetre mesafede bir
adet olacak ekilde) sertlik deerleri,
Rockwell-C yntemine gre llr. lmlerde 20 HRCnin altndaki sertlik
deerleri dikkate alnmaz.
4. Aama: Erinin izilmesi
Belli aralklarla llerek bulunan bu sertlik deerleri ile mesafe
arasnda bir eri izilir. Jominy
erisinden yararlanarak; bu malzemeden yaplan paralarn boyutlarna
bal olarak sertletirme sonras
kesitinde meydana gelen sertlik dalmnn ne olacann tespiti ve
eliin su verme kabiliyetinin tayini
yaplabilmektedir.
STENENLER:
1. AISI / SAE 1040 (malat elikleri)
Alamsz eliklerdir. erdikleri yksek oranda karbon miktarndan
dolay karbon elikleri olarak da
bilinirler. Sertleebilirlikleri ierdikleri karbon miktarna
paralel olarak artarken tokluklar ise karbon
miktar ile ters orantldr. Tat, motor, makine ve aparat yapmnda
orta zorlamal paralarda, cer
kancalar, dililer, miller ve kalp setlerinde kullanlr. Ayn
zamanda yzey sertletirmeye uygun bir
malzemedir.
-
14
SAE 1040 eliinin kimyasal birleimi, mekanik zellikleri, sl ilem
tr ve scaklklar srasyla
Tablo 3, Tablo 4 ve Tablo 5te verilmitir:
Tablo 3: SAE 1040 eliinin kimyasal birleimi.
C Si Mn P (max.) S (max.) Cr Mo N Fe
0,45-0,55 0,25-0,35 0,60-0,90 0,040 0,050 - - - Kalan
Tablo 4: SAE 1040 eliinin mekanik zellikleri.
ekme Mukavemeti 620 MPa
Akma Mukavemeti 415 MPa
Bulk Modl 140 GPa
Kayma Modl 80 GPa
Elastisite Modl 190-210 GPa
Poisson Oran 0.27-0.30
Sertlik, Brinell 201
Tablo 5: SAE 1040 elii sl ilem tr ve scaklklar.
elik Tr
Isl lem Tr ve Scaklklar (C)
Su Verme Scakl (C) Temperleme Scakl (C)
SAE 1040
810 650
765 650
765 500
735 650
735 500
810 (Tam Tavlama)
2. AISI / SAE 4140 (Islah elikleri)
Islah ilemi, sonucunda elik paraya yksek tokluk zelliinin
kazandrlaca nce bir sertletirme ve
arkasndan menevileme ilemlerinin btn olarak tarif edilir.
Kimyasal bileimleri karbon miktar
bakmndan sertletirilmeye elverili olan ve slah ilemi sonunda
belirli ykler altnda yksek tokluk
zellii gsteren alaml yap elikleridir. ndksiyon edilebilirlii
iyidir. Krank mili, krank kollar, aks
mili ve kovan gibi sneklii yksek olan paralarda, otomobil ve uak
yapmnda, dili ve ark yapmnda,
-
15
inaat ve ziraat makinalarnda, takm tezghlarnda, cvata, somun ve
saplama gibi benzeri paralarda
kullanlr. Ayn zamanda yzey sertletirmeye uygun bir malzemedir.
Yksek tokluk zellii gsteren bir
eliktir.
SAE 4140 eliinin kimyasal birleimi, mekanik zellikleri, sl ilem
tr ve scaklklar srasyla
Tablo 6, Tablo 7 ve Tablo 8de verilmitir:
Tablo 6: SAE 4140 eliinin kimyasal birleimi.
C Si Mn P (max.) S (max.) Cr Mo V Fe
0,38-0,45 0,15-0,40 0,50-0,80 0,035 0,035 0,90-1,20 0,15-0,30 -
Kalan
Tablo 7: SAE 4140 eliinin mekanik zellikleri.
ekme Mukavemeti 655 MPa
Akma Mukavemeti 415 MPa
Bulk Modl 140 GPa
Kayma Modl 80 GPa
Elastisite Modl 190-210 GPa
Poisson Oran 0.27-0.30
Sertlik, Brinell 197
Tablo 8: SAE 4140 elii sl ilem tr ve scaklklar.
elik Tr
Isl lem Tr ve Scaklklar (C)
Su Verme Scakl (C) Temperleme Scakl (C)
SAE 4140
810 650
765 650
765 500
735 650
735 500
810 (Tam Tavlama)
-
16
3. Jominy Deneyinde Elde Edilen Veriler ve Bu Verilerden izilen
Jominy Erileri
Tablo 9: Deney sonucu SAE 1040 ve SAE 4140 eliklerine ait
veriler.
SAE 1040
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Mesafe (mm) 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25
Sertlik (HRC) 56,5 51,5 36 30 27 24 20,5 18,5 16,5 15
No 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Mesafe (mm) 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Sertlik (HRC) 14 13,5 13 11,5 10,8 10 9,8 10,9 10,8 10,5
SAE 4140
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Mesafe (mm) 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25
Sertlik (HRC) 56 54,5 54 48,3 46,5 45,8 44,8 43,5 43 40,5
No 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Mesafe (mm) 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Sertlik (HRC) 36,5 33,5 31,5 31 29,5 29 28,5 27,5 27,2 27
ekil 9: Deney sonucu elde edilen verilerden izilen Jominy
erileri.
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Ser
tlik
(H
RC
)
Su verilen utan itibaren mesafe (mm)
Jominy Erileri
SAE 1040 SAE 4140
-
17
eliklerin sertlik deerleri ierdikleri karbon oran ve alam
elementleri oranna bal olarak
deimektedir. Grafik incelendiinde SAE 1040 ve SAE 4140 elikleri
ayn karbon oranna sahip
olduklarndan ilk bata elde edilen sertlik deerleri birbirine
yakndr. Ancak su verilen utan mesafe deeri
arttka SAE 1040 eliinin sertlik deeri, SAE 4140 eliine oranla
daha hzl bir d gstermektedir.
Sertleebilirlik perlit ve beynit dnmlerinin ne kadar ge baladyla
ilgili bir durumdur. Perlit ve
beynit dnm ne kadar geciktirilmise sertleebilirlik o derece
yksektir demektir. Alam elementi
perlit ve beynit dnmlerini geciktirir, yani TTT diyagramlarnda
burun noktasn saa doru kaydrr.
SAE 1040 elii sade karbon, SAE 4140 elii ise krom-molibden elii
olduundan, SAE 4140 eliinin
sertleebilirlik kabiliyeti daha yksektir.
SONU VE YORUM:
elie, kullanm amacna uygun olarak sertlik kazandrlmas srasyla
ostenitleme, su verme ve
temperleme ilemleriyle salanmaktadr. elie uygulanan bu sl ilemin
elie istenen sertlik deerini
vermesi asndan yapnn tamamnn martenzite dntrlmesinin nemi byktr.
Yani su verme
ileminde martenzite dnm srasnda perlit ve beynit olumamal,
perlit ve beynit dnmleri ge
balamaldr. eliin sertleebilirliinin belirlenmesi iin martenzit
dnmnn hangi derinlie kadar
gerekletii belirlenmelidir. Bunun belirlenmesi iin ise Jominy
deneyi sertleme kabiliyeti belirlenecek
elikten yaplm standart bir numuneye uygulanr. Deney sonucunda
elde edilen sertlik deerleriyle
jominy erisi oluturulur ve bu eriden hangi derinlikte hangi
sertliin elde edildii belirlenir. Eer eliin
sertlik deeri derinlik arttka hzl bir d gstermiyorsa
sertleebilirlii yksektir demektir.
KAYNAKLAR:
[1] CALLISTER, WILLIAM D., Malzeme Bilimi ve Mhendislii, 8.
baskdan eviri, Nobel, Ankara,
Trkiye, 2013, s. 281-450.
[2] NOVIKOV, ILYA I., Metallerin Isl lem Teorisi, 1. baskdan
eviri, Nobel, Ankara, Trkiye,
2012, s. 1-2.
[3] KARAASLAN, A., Mhendislik Alamlar iin Faz Diyagramlar, 1.
bask, Literatr, stanbul,
Trkiye, 2010, s. 169-268.
[4] NEL, K., AKSOY, T., Metalik Malzemeler, Dokuz Eyll
niversitesi Mhendislik-Mimarlk
Fakltesi Basm nitesi, zmir, Trkiye, 1985, s. 35-109.
[5] THELNING, K. E., elik ve Isl lemi Bofors El Kitab, 1.
baskdan eviri, Hakan Ofset, stanbul,
Trkiye, 1984, s. 128-175.
-
18
HAZIRLAYANLAR: