Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

6. MUKAVEMETLEND İ RME MEKAN İ ZMALARI. 6.2. TANE SINIRLARI DEFORMASYON Bir ç ok kristalli kitlede taneler arasındaki sınırlar, sadece birka ç atomik.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "6. MUKAVEMETLEND İ RME MEKAN İ ZMALARI. 6.2. TANE SINIRLARI DEFORMASYON Bir ç ok kristalli kitlede taneler arasındaki sınırlar, sadece birka ç atomik."— Sunum transkripti:

1 6. MUKAVEMETLEND İ RME MEKAN İ ZMALARI

2 6.2. TANE SINIRLARI DEFORMASYON Bir ç ok kristalli kitlede taneler arasındaki sınırlar, sadece birka ç atomik yarı ç ap mesafede olan dağınık kafes b ö lgesidir. Genel durumda kristalografik y ö nlenim, aniden bir taneden en yakın karşı tane sınırına ge ç erek değişir. Basit y ü ksek a ç ılı tane sınırı, bitişik kristaller arasında keyfi uygunsuzluk b ö lgesini g ö sterir. Sınırın her bir kenarında tanelerarası y ö nlenimdeki farklar azaldığı i ç in tanedeki düzen durumu artar. Y ö nlenim farklılığının ç arprazındaki d ü ş ü k a ç ılı taneli sınırlar, i ç in sınır 1 o ’ den daha k üçü k olabilir (bak b ö l ü m 6.4) sınır dislokasyonların d ü zenli dizilişiyle oluşur.

3 Şekil 6.1.

4 Şekil 6.1a ’ da b ü y ü k a ç ılı tane sınırındaki yapı şematik olarak g ö sterilir. Her iki taneye ait olan birka ç atomla ç oğu hi ç birine ait olmayan organize edilmemiş yapıya dikkat edilmelidir. Her iki taneye ait olan o atomlara ç akışma alanları denir. Bu tane sınırı yapısı tane sınırı dislokasyonlarını i ç erir (Şekil 6.1b). Bunlar b ü y ü k dislokasyonlar ü reten hareketli dislokasyonlar değildir.

5 Bu dislokasyonların ana rol ü bir adım veya tane sınırı ç ıkıntıları oluşturmak ü zere sınırda birlikte grup oluşturmasıdır. Tane sınırlarının yanlış y ö nlendirilmiş a ç ısı arttığı i ç in çıkıntı yoğunluğu artar. Tane sınırı ç ıkıntıları etkin dislokasyon kaynaklarıdır.

6 Büyük-açılı tane sınırları bir miktar yüksek yüzey enerji sınırlarıdır. Örneğin bakırdaki bir tane sınırı yaklaşık 600 mJ m -2 arayüzey enerjisine sahip iken ikiz sınır enerjisi sadece 25 mJ m-2 dir. Yüksek enerjileri yüzünden tane sınırları difüzyon faz dönüşümleri ve çökelme reaksiyonları gibi katı durum reaksiyonları için tercihli alanlar olarak çalışır.

7 Tane sınırının y ü ksek enerjisi, genellikle tane i ç indekinden daha ç ok sınırda daha y ü ksek konsantrasyona sahip çö z ü nen atomlara sebep olur. Bu, impurite segregasyonu y ü z ü nden oluşan etkiden dolayı, ö zellikler ü zerinde tane sınırlarının sadece mekanik etkisini ayırmayı zorlaştırır.

8 Saf bir kristal gerilmeyle deforme edildiği zaman, o; deformasyonun büyük bölümü için tek kayma düzlemi üzerinde deforme olmak için ve genişlemelerin yeraldığı kafes dönüşümü ile yönlenimi değiştirmek için genellikle serbesttir. Ancak çok kristalli bir numunede bireysel taneler tek eksenli gerilme sistemine, numune gerilmeyle deforme edildiği zaman maruz kalmazlar. Çoklu bir kristalde süreklilik sağlanmalıdır. Öyle ki deforme olan kristaller arasındaki sınırlar sağlam kalmaya devam eder.

9 Her ne kadar her tane bir bütün olarak numunenin deformasyonu ile uyum içinde homojen bir şekilde deforme olmaya çalışsa da sürekliliğin empoze ettiği zorlamalar komşu taneler arasında ve her tane içinde deformasyonda büyük farklara sebep olur. Kaba- taneli alüminyumdaki deformasyon çalışmaları tane sınırı yakınındaki şekil değiştirmenin, genellikle tane merkezindeki şekil değiştirmeden belirgin şekilde farklı olduğunu göstermiştir.

10 Her ne kadar şekil değiştirme sınırlarda sürse de bu bölgede dik bir şekil değiştirme gradyenti varolabilir. Tane boyutu azaldığı ve şekildeğiştirme arttığı için deformasyon daha homojen bir hale gelir. Tane sınırlarının yüklediği zorlamalar yüzünden kayma birçok sistem üzerinde hatta düşük şekil değiştirmelerde meydana gelir. Ayrıca bu, tane sınırına yakın bölgelerde sıkı olmayan paket düzlemlerinde kaymaya sebep olur.

11 Çok kristalli alüminyumdaki kayma {1 0 0}, {1 1 0} ve {1 1 3} düzlemlerinde gözlenmiştir. Farklı kayma sistemlerinin aynı tanenin bitişik bölgelerinde çalışabildiği gerçeği deformasyon bandlarının oluşumuna sebep olan kompleks kafes dönüşlerine sebep olur. Daha fazla kayma sistemi genellikle tane sınırına yakın yerde tane merkezinden daha yüksek olacaktır. Tane çapı azaltıldığı için tane sınırlarının etkilerinin çoğu tane merkezinde hissedilecektir. Bu yüzden ince tane boyutlu metalin şekil değiştirme sertleşmesi kaba taneli polikristal yığılmasından daha büyük olacaktır.

12 Von Mises kayma ile genel şekil değişimine uğrayacak bir kristal için beş bağımsız kayma sisteminin gerektiğini göstermiştir. Bu keyfi deformasyonun 6 bileşenli bir şekli değiştirme tensörü ile belirtildiği gerçeğinden ortaya çıkar. Fakat sabit hacim gerçeği yüzünden sadece 5 bağımsız şekil değiştirme bileşeni vardır.

13 5 bağımsız kayma sistemini elinde bulundurmayan kristaller, her ne kadar ikizlenme veya uygun tercihli yönlenimlerin olduğu şartlarda küçük plastik uzamalar elde edilebilse de, çoklu kristal şeklinde asla sünek değillerdir. Kübik metaller genel yüksek süneklikleri hesaba katılırsa bu gereksinimi kolaylıkla karşılarlar.

14 Hegzagonal sıkı paket ve diğer düşük simetri metaller bu gereksinimi karşılamazlar ve çok kristalize şekilde oda sıcaklığında düşük sünekliğe sahiptirler. Çok kristalli Zn ve Mg seçili bir sıcaklıkta faal hale gelebilen temel olmayan kaymada sünek hale dönüşebilir ve kayma sistemleri sayısını en az 5’ e yükseltir.

15 Tek kristallerdekinden ziyade çoklu kristallerde daha kompleks deformasyon şekillerine sebep olan süreklilik için meseleler, Ashby’ nin çoklu kristal deformasyonu için dislokasyon modeli öncülük etmiştir (Şekil 6.2). Tek kristallerde olduğu gibi, karşılaşan ve birbirini sıkıştıran statik olarak depolanan dislokasyonlar ve bir kristalde üniform olmayan gerilimin sonucu olarak oluşturulan geometrik olarak zorunlu dislokasyonlar arasında ayrım yapılmıştır.

16 Ashby ’ nin modelinde, ç oklu kristal onu par ç a tanelere ayırarak ve Schmid Kanununa g ö re her kaymaya m ü saade ederek (Şekil 6.2b) deforme edilir. Bu proses statik olarak depolanmış dislokasyonları oluşturur. Ancak bu ü st ü ste binmeleri oluşturur ve tanelerarasını boşaltır. Şimdi bu d ö n ü şte alınır ve taneler yeniden tam bir araya gelene kadar uygun geometrik olarak zorunlu dislokasyonların girişi ile d ü zeltilir. Yeniden bir araya gelmiş ç oklu kristal şekil 6.2d ’ de g ö sterilir.

17 Şekil 6.2.

18 Kaynama noktasının yaklaşık yarısının üzerindeki sıcaklıklarda deformasyon; tane sınırları boyunca kayma ile meydana gelebilir. Tane sınırı kayması; sıcaklığın artması ve sünmede olduğu gibi azalan şekil değiştirme hızıyla daha belirginleşir. Tane sınır bölgesinde deformasyonun kısıtlanması başlıca yüksek sıcaklık bozulma kaynaklarından biridir. İmpuriteler tane sınırlarında segrege olmaya meylettikleri için, tanelerarası kırılma kompozisyondan güçlü bir şekilde etkilenir.

19 Tane sınırı kayması belirgin hale geldiği zaman ayırt etmenin kaba bir yolu eşit kohezif sıcaklık iledir. Bu sıcaklığın üzerinde tane sınırı bölgesi tane içinden daha zayıftır ve mukavemet tane boyutunu artması ile artar. Eşit kohezif sıcaklığın altında tane sınırı bölgesi tane içinden daha kuvvetlidir ve mukavemet tane boyutunun azalması (artan tane sınırı alanı) ile artar.

20 Bu bölümde tartışılan mukavemetlenme mekanizmaları dislokasyonların korunumlu hareketlerini engeller. Genel olarak konuşulan onların 0.5 Tm sıcaklığın altındaki sıcaklıklarda faal olduklarıdır. Burada Tm, Kelvin cinsinden kaynama sıcaklığıdır.

21 6.3. TANE SINIRI MUKAVEMETLENMESİ Tane sınırının mekanik mukavemetlenmesi için direk delil, sistematik bir şekilde değiştirilen boyuna tane sınır arasında yönlenim farklılığı olan iki kristal üzerindeki deneylerden elde edilmiştir. İkili kristallerin akma gerilmeleri tane sınırında yanlış yönlenimin artmasıyla lineer bir şekilde azalmıştır ve yanlış yönlenim açısının sıfıra ekstrapolasyonu tek kristallinin akma gerilmesine yakın bir değer verir.

22 Bu sonu ç lar basit tane sınırının k üçü k doğal bir mukavemete sahip olduğunu ve tanelerdeki kaymaya karşı karşılıklı engellemelerden ortaya ç ıkan tane sınırları y ü z ü nden mukavemetlenmeyi doğrular.

23 Tek kristallerin gerilme şekil değiştirme eğrisinden bir ç ok kristallinin gerilme-şekil değiştirme eğrisini hesaplamak i ç in bazı girişimlerde bulunulmuştur. B ö l ü m 4 ’ te tek kristallinin kararlı kayma gerilmesini ş ö yle bulmuştuk: 6.1

24 6.5. AKMA NOKTASI İŞLEMİ Pekçok metal özellikle düşük karbonlu çelikler elastik bölgeden gerilme-şekil değiştirme eğrisinde bir akma noktası üreten plastik bölgeye kadar deformasyonda lokalize, heterojen bir geçiş tipi gösterir. Elastik davranıştan plastik davranışa kademeli geçişli akma eğrisine sahip olmadan ziyade, şekil 6.8’ dekine benzer yük-uzama eğrisine sahiptir

25 Şekil 6.8

26 Yük, elastik şekil değiştirmeyle muntazaman akar, ani bir şekilde düşer, yaklaşık sabit bir yük değerinde dalgalanır ve sonra ilerleyen şekil değiştirmeyle artar. Ani düşüşün meydana geldiği yüke üst akma noktası denir. Sabit yüke alt akma noktası denir ve sabit yüklemeden sonra meydana gelen uzamaya akma noktası uzaması denir. Akma noktası uzaması boyunca meydana gelen deformasyon heterojendir.

27 Akma noktasının üstünde deforme olan metalin farklı kayma bandları çoğunlukla gözle rahatça görülebilir. Bir gerilme konsantrasyonunda toka gibi görünür ve bandların formasyonu ile uyuşan yük, alt akma noktasının altına düşer. Sonra bandlar, akma noktası uzamasına sebep olarak numunenin boyunca yayılır.

28 Genel durumda bazı bandlar bazı gerilme konsantrasyon noktalarında oluşacaktır. Bu bandlar genellikle çekme eksenine 45o’ dedir. Genellikle Luders bantları Hartman çizgileri veya germe şekil değiştirmeleri denir ve deformasyonun bu tipi bazen Picberk etkisi olarak tanımlanır.

29 Lüders bandları oluşturulduğu zaman akma noktası uzaması esnasında akma eğrisi yeni Lüders bandlarının oluşumuna uyan her girinti ile düzensiz olacaktır. Lüder bandları numunenin test bölümünün giriş uzunluklarını örtecek kadar genişledikten sonra, akma genel şekildeki şekil değiştirme ile artacaktır. Bu akma noktası uzamasının sonunu işaret eder.

30 Akma noktası olayı ilk olarak düşük karbonlu çeliklerde bulunmuştur. % 10’ un üzerindeki kesin alt ve üst akma noktası ve akma noktası uzaması uygun şartlar altında bu metalden elde edilmiştir. Yakın geçmişte akma noktası genel bir fenomen olarak kabul edilmekteydi, çünkü çok sayıda metal ve alaşımda gözlenmiştir.

31 Ayrıca demir ve çelikte akma noktaları; polikristalize molibden, titanyum ve alüminyum alaşımlarında ve tek demir kristallerinde, kadmiyum çinko, alfa ve beta pirinç ve alüminyumda gözlenmiştir. Genellikle akma noktası küçük dokulararası veya ikame impuritelerle birleştirilebilir.

32 Örneğin gösterilmiştir ki düşük karbon çeliğinden ıslak- hidrojen işlemi ile karbon ve azotun tamamen giderilmesi, akma noktasını ortadan kaldıracaktır. Ancak her iki elementin yaklaşık %0.001 kadarına akma noktasını yeniden görmek için ihtiyaç duyulur.

33 Deneysel faktörlerin sayısı keskin üst akma noktasına erişimi etkiler. Keskin üst akma noktası elastik olarak rijid deney cihazının kullanımı, numunenin çok dikkatle eksenel hizalanması, gerilme konsantrasyonlarından bağımsız numunelerin kullanımı, yüksek yükleme hızı ve sıklık alt ortam sıcaklıklarında deney yapma ile teşvik edilir.

34 Eğer gerilme konsantrasyonlarından dikkatlice kaçınma esnasında; ilk Lüders bandı test numunesinin ortasında oluşacak şekilde yapılırsa, üst akma noktası alt akma noktasının kabaca iki katı olabilir. Ancak alt akma noktasından % daha büyük üst akma noktasını elde etmek daha geneldir.

35 Genel akmanın başlangıcı ortalama dislokasyon kaynaklarının malzemenin tam hacmi boyunca kayma bandları oluşturabildiği yerdeki gerilmelerde meydana gelebilir. Böylece genel akma gerilmeleri şöyle ifade edilir. 6.18

36 Buradakidislokasyon kaynaklarını çalıştıracak gerilme ve kaynaklardan oluşan dislokasyon hareketlerine karşı bütün engellerin toplam etkisini gösteren sürtünme gerilmeleridir. Eğer gerilmeler kaynakları çalıştıracak kadar yüksekse o zaman başlangıç akma gerilmesi yüksektir. Dislokasyon davranışı açısından akma noktası fenomeninin açıklaması başlangıç olarak dislokasyon kaynaklarının, çözünen atom etkileşimleri tarafından bloke edildiği veya bağlandığı fikrinden ortaya çıkar

37 Bu hareketin açıklaması dislokasyon teorisinin ilk zaferlerinden biridir. Demirdeki karbon ve azot atomları bir pozitif kenar dislokasyonunda ekstra atom düzleminin hemen aşağısında minimum enerji pozisyonuna kolayca difüze olur. Elastik etkileşim o kadar güçlüdür ki impurite atmosferi kolayca tamamen doymuş hale gelir ve dislokasyon çekirdeğinde atom dizilişine yoğunlaşır.

38 6.6. ŞEKİL DEĞİŞTİRME YAŞLANMASI Şekil değiştirme yaşlanması genellikle akma noktası fenomeni ile ilgili bir davranış tipidir ve bu işlemde malzemenin mukavemeti artırılır ve sünekliği soğuk işlemden sonra nispeten düşük bir sıcaklıkta ısıtmada azaltılır. Bu düşünce en iyi düşük karbonlu çeliğin akma eğrisi üzerinde şekil değiştirme yaşlanmasının etkisini tanımlayan Şekil 6.9 düşünülerek gösterilebilir.

39 Şekil 6.9

40 Şekil 6.9’ daki A Bölgesi X noktasına göre bir şekil de ğ işimine göre akma noktası uzaması boyunca plastik olarak şekil de ğ iştiren düşük karbonlu çeli ğ in gerilme- şekil de ğ iştirme e ğ risini gösterir. Daha sonra yük kaldırılır ve hissedilir bir gecikme veya herhangi bir ısıl işlem olmaksızın yeniden test edilir (B Bölgesi).

41 Yeniden yükleme üzerinde akma noktasının meydana gelmedi ğ ine dikkat et. Çünkü dislokasyonlar karbon ve azot atmosferinden ayrılmışlardır. Şimdi numunenin Y noktasına kadar şekil de ğ iştirdi ğ ini ve yükünün boşaltıldı ğ ını düşün. E ğ er 400 o K gibi yaşlanma sıcaklı ğ ında birkaç saat veya oda sıcaklı ğ ında birkaç gün yaşlanmadan sonra yeniden yüklenirse akma noktası yeniden görünecektir.

42 Üstelik akma noktası Y’ den Z’ ye yaşlanma işlemi ile artırılacaktır. Akma noktasının yeniden görünmesi dislokasyonlar sıkıca tutunurken dokulararası yeni atmosferi oluşturacak yaşlanma peryodu esnasında dislokasyonlardaki karbon ve azot atomlarının difüzyonu yüzündendir.

43 Bu mekanizma için destek yaşlanmada akma noktasının nüksetmesi için aktivasyon enerjisinin α demirdeki C’ un difüzyonu için gereken aktivasyon enerjisi ile tam uyum içinde olması gerçeğinde bulunabilir.

44 Azot, demirin şekil de ğ iştirme yaşlanmasında karbondan daha önemli rol oynar çünkü daha yüksek eriyebilirli ğ e sahiptir ve yavaş so ğ uma esnasında daha az tam çökelmeye sebep olur. Pratik bakış açısından derin çekme çeli ğ indeki şekil de ğ iştirme yaşlanmasını bertaraf etmek önemlidir çünkü akma noktasının yeniden görünmesi yüzey işaretleri veya yerel heterojen deformasyon yüzünden oluşan germe şekil de ğ iştirmeleri ile ikili zorluklara yol açabilir

45 Şekil de ğ iştirme sertleşmesini kontrol etmek için stabil karbür ve nitrürleri oluşturarak çözeltinin dışında dokulararası bölümü alacak ilave elementler ile çözeltideki daha büyük karbon ve azot miktarı genellikle daha caziptir. Alüminyum, titanyum, vanadyum, kolombiyum ve bor bu amaçla ilave edilirler.

46 Şekil değiştirme yaşlanması üzerinde kontrol belirli bir miktar başarılırken tamamen şekil değiştirme yaşlanmasına uğramayan klasik düşük karbon çeliği yoktur. Bu problemdeki genel endüstriyel çözüm metali X noktasında hadde tesviyesi veya yüzey germe (skin-pass) haddelemesi ile deforme etmek veya yaşlanmadan önce derhal kullanmaktır. Haddelemeyle oluşan lokal plastik deformasyon uygun yeni dislokasyonlar oluşturur, öyle ki sonraki plastik akış akma noktası olmadan meydana gelir.

47 Şekil de ğ iştirme sertleşmesinin vukuu, metallerde oldukça genel bir fenomendir. Akma noktasının dönüşüne ve yaşlanmadan sonra akma gerilmelerindeki artışa ilaveten, şekil de ğ iştirme sertleşmesi süneklikte azalmaya ve düşük şekil de ğ iştirme hızı hassasiyet de ğ erine sebep olur. Şekil de ğ iştirme yaşlanması gerilme şekil de ğ iştirme e ğ risinde tırtıklanma olayı ile ilgilidir. (sürekli ve tekrarlanan akmalar).

48 Bu dinamik şekil değiştirme-yaşlanma davranışına (6-10) Portevin-Lecatelier etkisi denir. Çözünen atomlar onları yakalayacak ve tutacak şekilde dislokasyonların hızından daha yüksek hızda numune içinde difüze olabilirler. Bu yüzden yükleme artmalıdır ve dislokasyonlar çözünen atomlardan ayrılabildikleri zaman bir yük düşüşü vardır. Bu proses gerilme şekil değiştirme eğrisinde tırtıklanmalara sebep olarak çok defa meydana gelir.

49 Dinamik şekil değiştirme yaşlanmasıyalnızca tırtıklı gerilme-şekil değiştirme eğrisine sebep olabilen bir fenomen değildir. Deformasyon veya martenzitik dönüşüm destekli gerilme esnasında meydana gelen mekanik ikizlenme aynı etkiyi üretecektir.

50 Sade karbonlu çelik için sürekli akma o K bölgesinde meydana gelir. Bu sıcaklık bölgesi aynı zamanda çeliklerin minimum şekil değiştirme hızı gösterdikleri bölgedir. Bütün bu gerçekler mavi gevrekliğin ayrı bir fenomen olmadığına fakat şekil değiştirme yaşlanmasının hemen hızlandırıldığı gerçeğine işaret eder.

51 Şekil değiştirme yaşlanması fenomeni düşük karbonlu çeliklerde meydana gelen su verme yaşlanması olarak bilinen prosesden ayrılmalıdır. Su verme yaşlanması ferritte maksimum karbon ve azot çözünebilirliği sıcaklığından su vermede meydana gelen tam çökelme sertleşmesinin bir tipidir. Oda sıcaklığı veya birazcık üzerindeki müteakip yaşlanma alüminyum alaşımlarında olduğu gibi sertlikte ve akma gerilmelerinde bir artışa neden olur.

52 6.7. KATI ERİYİK MUKAVEMETLENMESİ Çözücü atom kafesinde katı çözelti içine atomların girişi istisnasız saf metalden daha güçlü bir alaşım üretir. Katı çözeltilerin iki tipi vardır. E ğ er çözünen ve çözücü atomlar yaklaşık olarak aynı boyuttalarsa çözünen atomlar çözücü atomların kristal kafesinde kafes noktalarını işgal edecektir. Buna yeralan katı eriyik denir.

53 Eğer çözünen atomlar çözen atomlardan çok küçük ise çözücü kafeste dokulararası pozisyonları işgal edecektir. Karbon azot oksijen, hidrojen ve bor çoğunlukla (tanelerarası) arayer katı çözeltileri oluşturan elementlerdir.

54 Yeralan katı çözeltilere e ğ ilimi kontrol eden faktörler en çok Hume-Rothery çalışmasında meydana çıkarılmıştır. E ğ er iki atomun boyutu, yaklaşık olarak kafes parametresi tarafından gösterildi ğ i için % 15’ ten daha az farklıysa boyut faktörü katı eriyik oluşumu için uygundur. Boyut faktörü % 15’ ten daha büyük oldu ğ u zaman katı çözünebilirli ğ in kapsamı genellikle % 1’ den daha aza sınırlanır.

55 Elektromotor serilerinden ayrı düşen metaller intermetalik bileşik oluşturmaya yönelirken bir di ğ erine güçlü kimyasal afiniteye sahip olmayan metaller, katı çözelti oluşturmaya yönelirler. Çözen ve çözünenin nisbi valansları önemlidir. Daha düşük valanslı bir çözücüde daha yüksek valanslı bir metalin çözünebilirli ğ i tersine durumdan daha büyüktür.

56 Bu relatif valans etkisi, elektron-atom oranı açısından bilinen bir büyüklükte makul kılınabilir. Belirli çözücü metaller için, çözünebilirlik sınırı yaklaşık olarak farklı valanslı çözünen atomların elektron-atom oranı ile aynı değerde meydana gelir. Sonuç olarak, çözeltinin bütün alanında tam katı çözünebilirlik için çözünen ve çözücü atomlar aynı kristal yapıya sahip olmalıdır.

57 Katı çözelti sertleşmesinin sebepleri hakkında temel bilginin kazanımı yavaş bir işlem olmaktadır. Katı çözelti ilavelerinin sebep oldu ğ u sertlik artışı hakkındaki ilk çalışmalar göstermiştir ki sertlik artışı çözünen ve çözücü atomların boyutundaki fark ile veya çözünen ilavesinin sebep oldu ğ u kafes parametresinin de ğ işimi ile direk olarak de ğ işir.

58 Ancak açıktır ki, boyut faktörü tek başına katı çözelti sertleşmesini açıklayamaz. Data ilişkisindeki bir gelişme çözünen ve çözücünün relatif valansları kafes parametre distorsiyonuna ilavesi düşünüldü ğ ü zaman sonuçlanır. Valansın önemi Şekil 6.11’ de gösterilir.

59 Burada sabit kafes parametreli bakır alaşımlarının akma gerilmeleri elektron-atom oranına göre çizilmiştir. İleri sonuçlar göstermiştir ki; eşit tane boyutlu, kafes parametreli ve elektron atom oranlı alaşımlar aynı başlangıç akma gerilmelerine sahiptir. Fakat akma eğrisi daha büyük şekil değiştirmelerde farklıdır.

60 Şekil 6.11

61 Çözünen ilavelerin ola ğ an sonucu akma gerilmesinin bir bütün olarak gerilme şekil de ğ iştirme e ğ risinin seviyesinin yükselmesidir. (Şekil 6.12). Bölüm 6.5’ te gösterildi ğ i gibi çözünen atomlar ço ğ unlukla akma noktası etkisi yaratırlar. Katı çözelti alaşım ilaveleri başlangıç gerilme-şekil de ğ iştirme e ğ risini etkiledi ğ i için çözüne atomları σ i dislokasyon hareketine karşı sürtünme direnci üzerinde sabit dislokasyondakinden daha fazla etkiye sahip oldu ğ u çıkarımına varırız.

62 Çözünen atomlar relatif mukavemetlenme etkisine göre ikiye ayrılırlar. Yeralan atomlar gibi küresel distorsiyon üreten çözünen atomlar yaklaşık relatif mukavemetlenmeye sahip iken; küresel olmayan distorsiyonlar üreten atomlar en çok arayer atomları gibi her birim için kendi kayma modüllerinin yaklaşık üç katı nisbi mukavemetlenme etksine sahiptir.

63 Çözünen atomlar dislokasyonlarla aşağıdaki mekanizmalar ile etkileşime girebilir: •Elastik etkileşim •Modül etkileşimi •İstifleme hatası etkileşimi •Elektriksel etkileşim •Kısa-mesafeli etkileşim •Uzun-mesafeli etkileşim

64 Şekil 6.12

65 6.12. MARTENZİT MUKAVEMETLENMESİ Ç eliğe su vermede, dif ü zyonsuz kayma tipi d ö n ü ş ü m ü ile ö stenitten martenzite d ö n ü ş ü m m ü hendislik malzemelerinde kullanılan en yaygın mukavemetlenme proseslerinden biridir. Her ne kadar martenzitik d ö n ü ş ü mler ç ok sayıda metalurjik sistemde meydana gelse de sadece demir ve karbon temelli alaşımlar bu kadar bariz mukavemetlenme etkisini g ö sterir.

66 Şekil 6.26 martenzit sertliğinin karbon i ç eriği ile nasıl değiştiğini g ö sterir ve demir ve sementitin birleşim dağılımının başarılması ile mukavemetlenmenin derecesini kıyaslar.

67 Yüksek mukavemetli martenzit, bu yapıdaki dislokasyon hareketine karşı çok sayıda güçlü bariyerler içerir. Sistemin karmaşıklı ğ ı büyük uyuşmazlık ve sertleşme mekanizmasının çok sayıda olmasına imkan verir. Fakat görünen o ki martenzitin yüksek mukavemete iki ana yardımı vardır. Kellt ve Nuttig TEM yardımıyla su verilmiş Fe-C alaşımlarında iki yapıyı tanımlamışlardır.

68 Klasik martenzit, bir yapı düzlemi ve levhalar içinde her biri 0.1  m kalınlıktaki paralel ikizleri olan bir iç yapıya sahiptir. Martenzit yapının di ğ er tipi yüksek deforme olmuş metalinkine kıyasla mm -2 yüksek dislokasyon yo ğ unlu ğ u içeren blok martenzittir. Bu yüzden martenzitin yüksek mukavemetli bölümü; ince ikiz yapı veya yüksek dislokasyon yo ğ unlu ğ u tarafından üretilen kaymaya karşı etkin olan bariyerlerden kaynaklanır.

69

70 Martenzit mukavemetine ikinci önemli katkı karbon atomlarından gelir. Şekil 6.26 martenzitin sertli ğ inin % 0.4’ ün altındaki karbon içeri ğ ine karşı çok hassa oldu ğ unu gösterir. Su vermede östenitten ferrite hızlı dönüşümde, demirdeki karbonun eriyebilirli ğ i ile büyük oranda azaltılır. Karbon atomları ferrit kafesinin şeklini de ğ iştirir ve bu şekil de ğ işimi oda sıcaklı ğ ında difüzyon ile karbon atomlarının yeniden da ğ ılımı ile hafifletilebilir.

71 Bir sonuç dislokasyonlar ve karbon atomları arasında kurulan güçlü ba ğ dır. Biz zaten bunun dislokasyon hareketini sınırladı ğ ını görmüştük. Di ğ er bir sonuç {1 0 0} düzlemlerinde karbon atomu kümelerinin oluşumudur. Bu önceki bölümde tartışılan alüminyumun yaşlanma ile sertleşmesiyle ilgili GP bölgelerine çok benzerdir.

72 Martenzitteki bariyerlerin mukavemetlenmeye katkısı temel olarak karbon i ç eriğinden bağımsızken, karbon atom k ü melenmesi ve dislokasyon etkileşimleri yoluyla mukavemetlenme karbon i ç eriği ile neredeyse lineer şekilde artar.

73 Büyük ilgi alanı termal mekanik proseslerin gelişimi olmaktadır. Bu proseslerde martenzit öncelikle plastik deformasyonla mukavemetlendirilmiş östenitik matristen oluşturulur. Bu işleme ausforming-ösoluşumu denir. Östenitin plastik deformasyonu perlit veya baynite dönüşmeksizin başarılmalıdır. Bu yüzden zaman-sıcaklık dönüşüm (TTT) e ğ risinde stabil östenit bölgeye sahip alaşım çeli ğ i ile çalışmak gereklidir. (Şekil 6.27).

74 Çelik % 50’ den fazla miktarda haddelenerek deforme edilir ve sonra martenzit oluşturmak üzere Ms’ nin altına su verilir. Verilen ir alaşım için deformasyon sıcaklı ğ ı ve deformasyon miktarı temel de ğ işkenlerdir. En yüksek mukavemetler dönüşümün meydana gelmedi ğ i en düşük sıcaklık ve en büyük olası deformasyon ile başarılır. Ausformed martenzitin dislokasyon yo ğ unlu ğ u çok yüksektir (10 11 mm -2 ) ve dislokasyonlar genellikle üniform şekilde da ğ ılırlar.

75 Çö kelme; dislokasyon ç arpımı ve iğneleme i ç in alanlar sağlayan çö keltilerle basit su verilmiş martenzitten daha ö nemlidir. Bu mukavemetlenme mekanizmalarının sonucu olarak ausformed ç elikler % 40 ’ tan 20 ’ ye değişen alan azalmalarında 2-3- GPa olan ç ok y ü ksek akma mukavemetlerine sahip olabilir.

76

77

78


"6. MUKAVEMETLEND İ RME MEKAN İ ZMALARI. 6.2. TANE SINIRLARI DEFORMASYON Bir ç ok kristalli kitlede taneler arasındaki sınırlar, sadece birka ç atomik." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları