MALZEME VE İMALAT TEKNOLOJİLERİ

Dersimizin MALZEME bölümü ile ilgili konu başlıkları: ( 4 Hafta = 3 Dersimizin MALZEME bölümü ile ilgili konu başlıkları: ( 4 Hafta = 3. / 4. / 5. ve 6. haftalar) 1. Giriş 2. Malzemelerin yapısı 3. Malzeme özellikleri 4. Mühendislik malzeme çeşitleri 5. Korozyon Mühendislik malzeme çeşitleri Metaller Demir esaslı Çelik ve Dökme demirler Demir dışı Alüminyum alaşımları Bakır alaşımları Magnezyun alaşımları Çinko alaşımları vb. Seramikler Polimerler Kompozitler Giriş Tanımı Sınıflandırılması Malzeme seçimi Malzemelerin yapısı Giriş Atom yapısı Atomik bağlar Kristal yapılar Kristal yapı kusurları Yayınma Faz diyagramları Malzeme özellikleri Giriş Mekanik özellikler Fiziksel özellikler Teknolojik özellikler Isıl işlemler Korozyon

Giriş Tanımı Sözlük anlamı; Bir şey yapmak için kullanılan maddelerdir. Genel anlamda; gereksinim duyulan maddelerin tümüne malzeme denir. Her meslek gurubunun malzemesi aynı değildir. Örneğin, tekstil sektörünün malzemeden anlayacağı kumaş v.b. dir. Genel olarak mühendislik sektörünün malzemeden anlayacağı mühendislik ürünlerinin yapılabilmesi için gerekli katı maddelerdir. İnsanlık tarihinin her döneminin malzeme çeşitleri farklı olabilmiştir. Teknolojideki gelişmelere paralel gereken ihtiyaçlara göre malzeme dünyası ilerlemeler kaydetmiştir.

Mühendislikte Malzemenin Önemi: Bir Makine Mühendisi; genel bir bakış açısıyla düşünüldüğünde, Makine mühendisliğini ilgilendiren ürünlerin ( burada üründen anlaşılması gereken tek parçadan oluşan veya çok sayıda parçadan oluşan sistemler bütünü olmalıdır. ) TASARIMI, tasarımların gerçekleştirilmesi için İMALATI ve kullanımı gerçekleşen ürünlerin BAKIM-ONARIMI konularının biri veya tümünde aynı anda görevlendirilebilecektir. Bu tasarım problemlerine örnek olarak aktarma organına ait bir dişli, bir bina yapısı, bir petrol rafineri ünitesi ya da bir entegre devre verilebilir. Malzeme bilimcileri ve mühendisleri ise, görevleri gereği zaten malzemeleri araştıran ve tasarlayan uzmanlardır. Çoğu zaman, bir malzeme problemi mevcut binlerce malzeme içinden doğru olanı seçme işlemidir. Genellikle, nihai karar birkaç kritere göre verilir. İlk önce gerekli malzeme özelliklerinin belirlenmesi için servis (çalışma) koşullarının tanımlanması gerekir. Ancak istenen bütün özelliklere tam olarak sahip olan bir malzemenin bulunması nadir olarak karşılaşılan bir durumdur.

Bu nedenle, bazen bir özelliğin sağlanması açısından diğerlerinden bir parça ödün verilmesi gerekebilir. Bu duruma klasik bir örnek, dayanım ve sünekliktir. Genellikle, yüksek dayanıma sahip olan malzemelerin sünekliği sınırlıdır. Bu gibi durumlarda, bazı özellikler adına diğer bazı özelliklerden bir miktar ödün verilmesi gerekli olabilir. Malzeme özelliklerinin servis şartlarında bozulma olasılığının da göz önüne alınması gerekir. Örneğin, yüksek sıcaklıklara ve korozif ortamlara maruz kalan malzemelerin mekanik dayanımlarında ciddi bir düşüş meydana gelebilir. Son olarak, göz önüne alınması gerekenler arasında belki de en öne çıkan maliyet olacaktır. Nihai ürünün maliyeti, kullanımı açısından oldukça belirleyici olmaktadır. Bir malzeme en uygun özelliklere sahip olmakla birlikte, kullanılması mümkün olmayacak derecede pahalı olabilir. Dolayısıyla, bu durumda da bazı ödünlerin verilmesi kaçınılmaz olacaktır. İmalatçı için malzeme? Dökümcü / PŞV / Talaşlı imalatçı / Kaynakçı Malzemeye istenen şeklin verilmesi için gerçekleştirilen işlemlerin gerçekleştirilebilme kabiliyetleri ( Teknolojik özellikleri ) ve parçanın maliyeti de mühendislikte önemlidir. Bir bilim adamı ya da mühendisin, malzemelerin çeşitli özellikleri ve bunların yapıyla olan ilişkilerinin yanında işlem veya üretim tekniklerine de aşina olması, bu kriterlere göre makul seçimler yapma konusunda daha yeterli ve güvenli olmasını sağlayacaktır.

Bakım – Onarımcı için malzeme? Aşınması/Hasar oluşma ömrü/onarım özellikleri Sonuç olarak: Üretim prosesi - İç yapı – Özellikler – Performans İlişkisi mühendislikte malzeme konusunda yeterli bilgi seviyesi için ilk çerçevedir. MALZEMELERİN SINIFLANDIRILMASI Katı malzemeler, geleneksel olarak metaller, seramikler ve polimerler olarak üç ana kategoriye ayrılır. Bu sınıflandırma esas olarak kimyasal bileşime ve atom yapısına göre yapılır ve malzemelerin çoğu bu üç farklı gruptan birine dâhildir. Bunun yanında, iki ya da daha fazla malzemenin birlikte kullanılması sonucu oluşturulan kompozit (karma) malzemeler de vardır. Bu kısımda bu malzeme sınıfları ve temel özellikleri kısaca anlatılacaktır. Diğer bir grup ise, yarıiletkenler, biyomalzemeler, akıllımalzemeler ve nano malzemeler gibi, ileri teknoloji uygulamalarında kullanılır ve ileri malzemeler olarak adlandırılır.

Farklılığın nedenleri ve Malzeme Seçimi (Malzemelerinin Özellikleri): Aynı amaç için farklı malzemeden ürünler kullanılmaktadır. Örneğin, meşrubatların piyasaya sunulmasında metal kutular, cam (seramik) şişeler ve plastik şişeler. Neden? ….. Tasarımda, İmalatta ve satışta avantajlı olmak için uygun malzeme kullanımı öncelikli önem arz eder. Uygun malzeme kullanımına karar verebilmek için malzeme özellikleri bilgisinden yararlanılır. Bu nedenle, malzeme özelliklerinin neler olduğu sorusuna cevap aranmalıdır. Katı malzemelerin neredeyse bütün önemli özellikleri; mekanik, elektrik, ısıl, manyetik, optik ve bozulma ile ilgili olmak üzere altı farklı kategori altında toplanabilir. Özelliklerin sınıflandırılmasında farklı bir usul ise, Mekanik özellikler, Fiziksel özellikler ve teknolojik özelliklerdir. Bunların içeriği ……….. Özelliklerin farklılığı yapı farklılıkları sonucudur. Bundan dolayı, Malzeme bilimi dersi içeriği yapı ve özellikler üzerine kurulmuştur.

MALZEME SEÇİMİNİN ÖNEMİ Günümüzde 70.000 demir esaslı malzeme (özellikle çelik) olmak üzere 100.000’den fazla kullanılan geniş bir malzeme spektrumu vardır. Kullanılan her bir malzemeyi ayrı ayrı saydığımızda bir traktörde 15-20 bin, bir otomobilde 20-25 bin, bir tankta 40 bin, bir uçakta 100 bin ve bir denizaltıda 120 bin adet malzeme bulunmaktadır. Çok sayıda malzemenin bir araya getirildiği bu karmaşık sistemlerin her biri önemli görevleri yerine getirmektedir. Dolayısıyla bu malzemelerin doğru ve bulundukları yerdeki şartlara uygun seçilmesi çok önemlidir. Aksi takdirde çalışma sırasında sistemin söz konusu parçası kırılıp can ve mal kaybına sebep olabilir. Malzemelerin yapısı Giriş Atom yapısı Atomik bağlar Kristal yapılar Kristal yapı kusurları Yayınma Faz diyagramları

Malzemenin yapısı farklı düzeylerde düşünülebilir Malzemenin yapısı farklı düzeylerde düşünülebilir. Bunların hepsi de son ürünün özelliklerini doğrudan etkiler. En küçük düzeyde, malzemeyi meydana getiren bireysel atomların yapısı söz konusudur. Atom çekirdeğini kuşatan elektronların dizilişi malzemenin; elektrik, manyetik, termal, optik davranışları ile beraber korozyon direncini de etkilemektedir. Gerek protonlarda gerekse elektronlarda elektrik yükleri vardır. Protonlar pozitif (+), nötronlar yüksüz ve elektronlar ise negatif (-) elektriksel yüklüdür. Çekirdeğin pozitif, elektronların negatif yüklü oluşu ( zıt yönler arası çekim oluşur ) çekirdek ile elektronlar arası çekim oluşturur. Bu çekim nedeniyle, elektronlar çekirdek etrafında hareket halinde olurlar ve bir arada tutulurlar. Atomik Yapı Her atom proton ve nötronları barındıran bir çekirdek ile bu çekirdek etrafında hareket halindeki elektronlardan oluşmaktadır.

Valans elektronları, en dış yörüngede bulunan elektronlar olduğu belirtilmelidir. Bu elektronlar çok önemli olup, atom ve molekül kümelerini oluşturmak için atomlar arasında bağların oluşmasını sağlar. Ayrıca, katıların fiziksel ve kimyasal özellikleri bu valans elektronlarına bağlıdır. Dahası, bazı atomlar “kararlı elektron dizilişlerine” sahiptirler yani, en dış enerji seviyesi veya valans elektron yörüngesi tamamen dolmuştur. Neon, argon ve kriptonda olduğu gibi, kararlı atomlar normal olarak, en dış yörüngelerinde sadece s ve p seviyelerinin toplam 8 elektron tarafından işgal edilmiştir. Burada helyum istisnai olarak sadece 1s alt enerji seviyesinde 2 elektron bulundurur. Bu elementler (Ne, Ar, Kr ve He) soy gazlardır ve kimyasal olarak aktif değildir. Valans yörüngeleri dolmamış diğer elementlerin atomları elektron alarak veya vererek yüklü iyon oluşturmak veya diğer atomlarla elektron paylaşarak kararlı elektron yapılarını oluşturur. Bu özellik, katılarda kimyasal reaksiyonların ve ayrıca atom bağlarının temelini oluşturur. BAĞ KUVVETLERİ VE ENERJİLERİ Malzemelerin birçok fiziksel özelliklerinin anlaşılması atomları bir arada tutan atomlar arası kuvvetleriyle ilişkili olduğundan bunların bilinmesi oldukça önemlidir. Atomlar arası bağ oluşumu, sonsuz uzaklıktan birbirlerine belirli bir mesafeye yaklaştırılan yalıtılmış iki atom arasındaki etkileşim dikkate alınarak açıklanabilir. Ara mesafe çok büyük olduğunda, atomlar birbiri üzerine etki edemeyecek kadar uzakta oldukları için, aralarındaki etkileşimler ihmal edilebilir. Ancak, mesafe küçüldükçe, yani atomlar birbirine yaklaştıkça birbirleri üzerine kuvvet uygularlar.

Bağ enerjisi: iki atomu birbirinden ayırmak için gerekli enerjidir Bağ enerjisi: iki atomu birbirinden ayırmak için gerekli enerjidir. Bağ enerjisi değeri artışı malzemenin Elastisite Modülünü (Rijitliği) ve ergime sıcaklık değerinin yüksek olması sonucunu verir. Bağ enerjisinin büyüklüğü ve enerjinin atomlar arası mesafeyle değişimi, atomlar arası bağ tipine bağlı olarak malzemeden malzemeye değişir.

İyonik Bağ Metal ve Ametal elementlerin oluşturduğu bileşiklerde oluşur. Bir atomdan diğerine elektron aktarımı ile oluşur. Metal element atomları valans elektronlarını Ametal elementlerin atomlarına kolayca verir. Yani, metaller kimyasal olaylar sırasında elektron vermeye yatkın olduklarından elektron vererek pozitif (+), Ametaller ise elektron almaya yatkın olduklarından elektron alarak negatif (-) yük kazanırlar. Bu şekilde oluşan zıt yükler birbirini büyük bir kuvvetle çeker. Bağ enerjileri yüksek olur. Yöne bağlı değildir. Seramikler iyonik bağlı malzemedir. Bu bağın özellikleri; sert ve gevrek, elektrik ve ısı iletmezdir.

Metan (CH4) molekülünde kovalent bağın şematik gösterimi. Kovalent bağda, komşu iki atom elektronlarını (valans) ortaklaşa kullanmak suretiyle kararlı elektron yapılarını oluşturdukları varsayılmaktadır. Kovalent bağ yöne bağlıdır, diğer bir ifadeyle, elektronun paylaşıldığı iki atom arasında, sadece bir yönde bağ oluşumu söz konusudur. Birçok metalik olmayan (H2, Cl2, F2 gibi) temel moleküllerin yanı sıra, CH4, H2O, HNO3 ve HF gibi farklı atomlardan oluşan moleküller kovalent bağ yapısındadır. Ayrıca, elmas (karbon), silisyum ve germanyum gibi doğal katılarda ve periyodik tablonun sağ tarafında yer alan elementlerin oluşturduğu galyum arsenik (GaAs), indiyum antimuan (InSb) ve silisyum karbür (SiC) gibi bileşiklerde de bu tip (kovalent) bağ yapısı bulunur. Kovalent bağlar, çok sert ve ergime sıcaklığı çok yüksek olan (>3550°C) elmasta olduğu gibi çok kuvvetli veya 270°C civarında ergiyen bizmutda olduğu gibi, zayıf da olabilir.

Temel yapısı karbon atomlarından oluşan uzun zincir yapısındaki polimerik malzemeler de kovalent bağ tipine sahiptir.

Metalik Bağ

İKİNCİL VEYA VAN DER WAALS BAĞLAR İkincil, van der Waals veya fiziksel bağlar, birincil veya kimyasal bağlara nispeten daha zayıftırlar ve bunların bağ enerjileri 10 kJ/mol (0,1 eV/atom) mertebesindedir. İkincil bağlar neredeyse bütün atom ve moleküllerde bulunur, ancak daha önce ele alınan birincil bağlar nedeniyle, bunların (ikincil bağlar) varlığının anlaşılması güçtür. İkincil bağ kuvvetleri atomsal veya moleküle ait dipollerden kaynaklanır. Esas itibarıyla, bir atomun veya molekülün pozitif ve negatif kutbu arasındaki mesafeden dolayı her zaman bir elektriksel dipol oluşumu söz konusudur. İkincil bağ, Şekil 2.12’de görüleceği gibi, dipolün pozitif ve negatif kutbu arasındaki Kulomb çekim kuvveti sonucu oluşur.

Maddenin Makro Yapısı Atomlar ve moleküller; maddenin daha çok makro yapısının, yapı bloklarıdır. Malzemeler katılaşırken, tabakaları birleştirmeye ve sıkıca sarmaya yönelirler ve kendilerini aşağıdaki iki yapıdan birine göre dizerler: –Kristal –Kristal Olmayan

Amorf yapı: Atomların bir düzene bağlı olmadan yani düzensiz bir şekilde rasgele dizilmesi halidir (Mesela camda, kömürde olduğu gibi). Bu tür yapıdaki malzemeler gaz, sıvı ve katı halde olabilir. a) Gazlar: Akıcıdır, atomlarındaki veya moleküllerindeki düzenlerden gayrı ve atomlar arasında ve de moleküller arasında bir düzen vardır ve bunlarda hareket birbirlerinden tamamen bağımsızdır. Bulundukları yerlere göre genişler veya sıkışırlar. b) Sıvılar: Gazlar gibi akıcıdır, düzenli bir yapı yoktur, ancak gazlardan farklılıkları ve kristalin yapı ile de bazı benzerlikleri vardır. Katılaşma halinde hacimlerinde bir büyüme meydana gelir. Yapılarında bir düzenden söz edilebilir. Atomlar arasındaki uzaklıklar yaklaşık olarak eşittir. c) Camlar: Kristalin bir yapıya sahip olmayan aşırı soğutulmuş ve katı hale dönüştürülmüş özel bir durum olarak camlara bakılabilir, fakat aşırı soğutulan her sıvı da cam olmaz. Aşırı soğuma altında organik veya inorganik camlarda yarı bir düzende sıvı karakteristiği kaybolur ve kristalin yapısı olmayan katı oluşur.

Kristalin yapı: Atomların üç boyutlu uzayda belirli bir geometrik düzene göre, tekrarlı karakterde dizilmeleri halidir (Mesela bütün metal ve alaşımlarında olduğu gibi). Atomlar, atomsal ölçekte uzun mesafelerde tekrar eden düzenli bir yapı oluştururlar. Yani, katılaşma sırasında atomlar, en yakın komşu atomlara bağlanırken, üç boyutta tekrar eden bir düzenin içinde yerlerini alırlar. Normal katılaşma koşullarında, bütün metallerde, seramik malzemelerin çoğunda ve polimerlerin bir kısmında kristal yapı oluşur.

Kristal yapılarda bulunan atomsal düzen, yapının bir grup atomdan oluşan küçük bir birimin tekrar etmesi ile oluştuğuna işaret eder. Bu açıdan kristal yapıları tanımlamak ve anlatmak için, birim hücre olarak adlandırılan, kristalin tekrar eden bu en küçük öğesinin kullanılması kolaylık sağlar. Birim hücre kristal yapıyı oluşturan temel yapı taşıdır, geometrisi ve içerdiği atomların konumları kristal yapıyı tanımlar ve temsil eder. Birim hücre, bir eksen takımında (x, y, z eksenleri), eksenler üzerindeki a, b, c atom uzaklıkları (kafes parametresi) ve eksenler arasındaki β, α, γ açıları ile belirlenir. (a) Kristal Kafes (b) Birim Hücre

KRİSTAL YAPI KUSURLARI Bu bölüme kadar, açıkça ifade edilmese bile kristal malzemelerde, atomsal ölçekte mükemmel bir düzenin bulunduğu varsayımı yapılmıştır. Ancak, gerçekte böyle bir mükemmel kristal yoktur ve bütün kristallerde çeşitli türden çok sayıda kusur bulunur. Bu kusurların varlığı, malzemelerin birçok özelliğinde önemli değişiklikler meydana getirir. Bununla birlikte, kusur olarak adlandırılsalar da, malzeme özelliklerini her zaman olumsuz yönde etkilemezler, aksine takip eden bölümlerde ayrıntılı bir şekilde gösterileceği üzere, malzemelerin bazı özelliklerinin iyileştirilmesi için, genellikle malzemelere kontrollü bir şekilde, bilerek eklenirler. Kristal yapı kusuru kavramı bir veya daha fazla boyutu atom çapı mertebesinde olan kafes düzensizlikleri için kullanılır. Bu kusurlar genellikle geometrilerine ya da boyutlarına göre sınıflandırılır.

Noktasal Kusurlar Atomun bulunması gerekirken boş kalan atomsal boşluk (boşyer) veya diğer bir ifadeyle boş kafes noktaları en basit noktasal kusurlardır Atomsal boşluk bütün kristal malzemelerde bulunur ve aslında bu kusurların bulunmadığı bir malzemenin üretilmesi imkânsızdır.

DİSLOKASYONLAR—ÇİZGİSEL KUSURLAR Dislokasyonlar, çevrelerindeki bazı atomların kristal içindeki düzene bir miktar aykırı olarak konumlandıkları çizgisel veya tek boyutlu kusurlardır. Bir kristalin içerisinde sona eren bir ek (ilave) düzlem veya ek yarı düzlem bulunduğu Şekil’de dislokasyon türlerinden biri olan kenar dislokasyon şematik olarak gösterilmiştir.

Dislokasyonlar, soğuk işlem Plastik Şekil Verme yöntemleri ve Talaşlı İmalat yöntemleri için önemlidir.

YÜZEYSEL KUSURLARI Yüzeysel kusurları, farklı kristal yapılara veya farklı kristal yönlenmelere sahip bölgeleri ayıran iki boyutlu sınırlardır. Malzemelerin dış yüzeyleri, tane sınırları, faz sınırları, ikiz sınırları ve dizi hataları düzlemsel kusurları oluşturur. Atomlar tane sınırlarında birbirleriyle daha düzensiz olarak bağ yaptıkları için (bağ açılarının farklı ve bağ mesafelerinin uzun olması gibi) yüzey enerjisine benzer şekilde, arayüz ya da tane sınırı enerjisi söz konusudur. Bu enerjinin büyüklüğü, yönlenme farkının mertebesine bağlıdır ve büyük açılı sınırlar için daha fazladır. Tane sınırı enerjisinden dolayı, tane sınırları iç kısımlara göre kimyasal olarak tepkimeye daha kolay girer. Bunun dışında, tane sınırlarının yüksek enerjili olmasından dolayı empürite atomları genellikle tane sınırı bölgelerine yerleşir.

HACİM KUSURLARI Bütün katılarda, imalat ya da üretim aşamaları sırasında oluşan gözenekler, çatlaklar, yabancı katışkılar ve diğer fazlar gibi buraya kadar anlatılanlara göre çok daha büyük olan kusurlar da bulunur. Bu kusurlardan bazıları mekanik özellikleri etkiler. Çinko Bakır Pirinç YAYINMA Difüzyon (basit tanım): Atomların sıcaklığa bağlı olarak hareket etmesi olayı. Difüzyon (geniş tanım): Atom transferi yoluyla malzeme içinde kütle taşınması. İstisna: Homojen malzemelerde aynı atomların yer değişimi-self difüzyon (Genelde kütle taşınması görülmez)

Difüzyon Neden Çalışılmalı-Bilinmeli? Özellikleri yükseltmek için malzemeler sıkça ısıl işleme maruz bırakılır. Isıl işlemde atomik difüzyon meydana gelir. Duruma bağlı olarak yüksek veya düşük difüzyon hızları istenir. Isıl işlem sıcaklığı ve süresi, ısıtma veya soğutma hızları difüzyonun fiziksel olarak incelenmesi ile tespit edilebilir. Dolayısıyla: Difüzyon kanunlarının anlaşılması ile: -Isıl işlemlerin anlaşılması -Karbürizasyon, dekarbürizasyon, nitrasyon ve tavlama anlaşılması -Serviste kalma süresi ve koşullarının anlaşılması (sürünme vs.) -Yüksek sıcaklıkta iletkenlik korunması -Fazlar arasında bağ oluşumu (difüzyon bağı-kompozitlerde) Difüzyon Yaklaşımları 1. Atomsal yaklaşım: Atomların hareket mekanizmaları incelenir. (çökelme, segregasyon, mikroyapı değişiminin anlaşılması). 2. Fiziksel yaklaşım: Yayınma hızı öçülebilir parametrelerle tanımlanır. (Karbürizasyon, nitrürleme, temperleme, homojenleştirmenin anlaşılması)

Malzemelere ait işlemlerde önemli olan reaksiyon ve süreçlerin çoğu, belirli bir katı içinde (genellikle mikroskobik düzeyde) veya bir sıvı, gaz ya da bir başka katı fazdan malzeme içine doğru gerçekleşen kütle transferine dayanır. Bu olaylar tamamen atomsal hareketlerle, malzemenin bir yerden başka yere taşınması olan yayınma ( difüzyon ) ile gerçekleşir. Yayınma olayı, bir yüzeylerinden birbirlerine sıkı bir şekilde temas ettirilmiş iki farklı metal (bakır ve nikel) çubuktan oluşan bir yayınma çifti yardımıyla açıklanabilir. Bu durum, nikel-bakır çifti için, arayüzey boyunca atomların konum ve konsantrasyonlarını içeren Şekil’de şematik olarak gösterilmiştir. Söz konusu bakır-nikel yayınma çifti, her iki metalin ergime sıcaklının altındaki bir sıcaklıkta, uzunca bir süre ısıtılmasından ve arkasından oda sıcaklığına soğutulmasından sonra yapılacak bir kimyasal analiz, Şekil’dekine benzer, yani arayüzden uzak bölgelerde saf bakır ve nikelin bulunduğu ve bu bölgelerin arasında, nikel ve bakır atomlarının bir arada bulunduğu bir alaşım bölgesinin varlığını ortaya çıkarır.

Her iki metalin konsantrasyonları Şekil’de görüleceği gibi mesafeyle değiştiği ve buradan, bakır atomlarının nikel içerisine, nikelin de bakırın içerisine doğru yayındığı anlaşılır. Bir metale ait atomun diğerinin içerisine yayınmasıyla gerçekleşen bu olaya birbirinde yayınma veya empürite yayınması denir. (a) Isıl işlem (yüksek-sıcaklıkta) öncesindeki bakır-nikel yayınma çifti. (b) Yayınma çiftinde bakır (kırmızı daire) ve nikel (mavi daire) atomlarının konumuna ait şematik gösterimi. (c) Bakır ve nikel konsantrasyonunun kesit içerisinde mesafeyle değişimi (a) Isıl işlem (yüksek-sıcaklıkta) sonrası bakır-nikel yayınma çiftinde alaşımlanmış bölgenin oluşumu. (b) Yayınma çiftinde bakır (kırmızı daire) ve nikel (mavi daire) atomlarının konumuna ait şematik gösterimi. (c) Bakır ve nikel konsantrasyonunun kesit içerisinde mesafeyle değişimi

Yanda yüzey sertleştirme işlemi uygulanmış bir çelik dişlinin fotoğrafı görülmektedir. Yüksek sıcaklıkta yapılan ısıl işlem sırasında, dişlinin içinde bulunduğu ortamdaki karbon yüzeyden içeri yayınarak yüzey tabakasının sertleşmesi sağlanmıştır. Kesitin alındığı kısımda sertleştirilmiş olan yüzey tabakası koyu tonda görülmektedir. Karbon miktarının yükselmesi, sertliğin artmasını ve bu da dişlinin aşınma direncinin iyileşmesini sağlamaktadır. Ayrıca, sertleştirilmiş yüzey tabakasında oluşan basma artık gerilmeleri dişlinin çalışma sırasında yorulma hasarına olan direncini de arttırmaktadır.

Yüzeyleri sertleştirilmiş dişliler, otomobillerde, dişlinin hemen altındaki fotoğraftakine benzer aktarma organlarında kullanılmaktadır.

FAZ DİYAGRAMLARI Alaşımların mekanik özellikleri ile sahip oldukları iç yapıları arasında kuvvetli bir ilişki söz konusudur. Ayrıca iç yapı oluşumunun da alaşımın faz diyagramı özellikleri ile doğrudan ilişkili olması nedeniyle alaşım sistemlerine ait faz diyagramlarının anlaşılması çok önemlidir. Denge ( Faz ) diyagramları sıcaklık ve kompozisyona ( Alaşımın kimyasal bileşimi ) bağlı olarak hangi faz veya fazların dengede olacağını belirtir. Ayrıca faz diyagramları alaşımlara ait ergitme, döküm, kristalleşme ve ısıl işlemleri gibi diğer olaylara ait çok değerli bilgiler sunmaktadır. Faz, bir sistemin homojen fiziksel ve kimyasal özellikler gösteren parçası ( bölgesi ) olarak tanımlanabilir.