Fe/C ve Fe/Fe3C Faz diyagramı

Demir Sementit Faz diyagramı Sementit; demir karbon faz diyagramında metallerarası bir bileşiktir. Pratikte Fe-C diagramında sementite kadar olan bölge önemlidir. Sementit; % 6.67 C konsantrasyonuna sahiptir. Atom ağrılıkları dikkate alındığında; Fe:56, C:12.

Atom ağrılıkları dikkate alındığında; Fe:56, C:12.

Fe/Fe3C Faz diyagramı Tötektik Tötektoid Fe3C: Sementit  : Ferrit Sıcaklık (oC) Tötektik 1148oC Tötektoid Fe3C: Sementit  : Ferrit : Ostenit : Delta demir %C: ağırlık olarak

Demir Sementit Faz diyagramı Sementit : Fe3C Ferrit :  Perlit :  + Fe3C Ostenit:  Delta demir:  Ledeburit. +S S +S  (ostenit) Tötektik 1148oC Tötektoid Ledeburit Perlit Dökme demir Çelik %C: ağırlık olarak

Çelik ve Dökme demir Çelik (steel): %2 ye kadar C içeren demir alaşımına verilen isimdir. Dökme Demir (cast iron) : %2 oranından daha fazla C içeren demir esaslı malzemelere verilen isimdir. Pratikte C oranı en fazla % 4.3 kadar olur.

Çelik Çeliklerde ötektoid bileşim: % 0.8 C Ötektoit çelik; % 0.8 C içeren çeliğe ötektoit çelik adı verilir. Ötektoit altı çelikler (C oranı < % 0.8 %), otektoid bileşimden daha az C içeren çelikler. Ötektoid üstü çelikler (C oranı > % 0.8) otektoid bileşimden daha fazla C içeren çelikler.

Ötektoid altı ve Ötektoid üstü Çeliklerde Ötektoid reaksiyon

I II III  I II III     +           Perlit +Fe3C   1  + 1   2 2   1  3 3     4 2 4 Sementit  Perlit +Fe3C    5 3 5 Perlit Perlit  Otektoit Bileşim

Çelik Perlit: Ötektoit reaksiyon sonrası -Fe (ferrit) ve Fe3C (sementit) tarafından oluşturulan özel yapıya verilen isimdir.  (ferrit) taneleri (Açık renk) Sementit taneleri (Koyu renk)

C miktarı % 0.8  %100 perlitik yapı (ötektoit çelik). C miktarı sıfıra doğru azaldıkça, perlit azalır, ferrit (-Fe) artar. C miktarı % 0.8 in üzerinde arttıkça, perlit miktarı azalır, sementit miktarı artar.

 γ +Fe3C +   + Perlit Perlit +Fe3C %100 Perlit  Otektoit Bileşim

Dökme demir C içeriği %2 den daha fazla olan (pratik olarak %4.3 e kadar) Demir-karbon alaşımıdır. Sıvı fazdan katılaşması sırasında soğuma hızlarına bağlı olarak farklı iç yapılara sahip olabilir. Hızlı soğuma: Beyaz dökme demir. Yavaş soğuma: Kır dökme demir (ferritik, ferritik/perlitik, perlitik). Temper dökme demir: BDDin tavlanması ile. Küresel dökme demir: Mg, Ce gibi grafiti küreselleştiren alaşım elementleri katılması ile.

Beyaz DD Katılaşma sırasında soğuma hızı yüksek tutulursa Beyaz DD elde edilir. Bu yapıda sementit baskındır dolayısıyla sert ve gevrektir.

Beyaz DD S  +S S+Fe3C    +Fe3C  +Fe3C Sıvı Ötektik reaksiyonda: Sıvı  ledeburit iç yapı (+Fe3C) 1 S 2   +S 1 S+Fe3C  2  Ötektik öncesi   3 +Fe3C Ledeburit 3 Ötektik  Ötektik Fe3C  4 Dönüşmüş Ledeburit +Fe3C 4 Ötektoit Perlit Dökme demir Ötektik Fe3C

Kır dökme demir Sıvı fazdan çok yavaş soğuma ile karbon difüzyonla bir araya toplanarak lamelli bir yapı oluşturur. Ferritik kır dökme demir : Çok yavaş soğuma hızı:. Ferritik-perlitik kır dökme demir : Biraz daha hızlı olması durumunda. Perlitik kır dökme demir: Daha hızlı olması durumunda. oluşur. Perlit oranı arttıkça dayanım artar. Tüm durumlarda süneklik çok kötüdür. Lamelli yapıda keskin uçların oluşturduğu çentik etkisi nedeniyle mekanik özellikler çok kötüdür.

Grafit Lameller Ferritik DD Perlitik DD  Ferritik-Perlitik DD Perlit Artan Soğuma Hızı

Grafitin dayanımı Demirin yanında ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Dolayısıyla grafit bölgeler boşluk gibi davranır. Bir de keskin köşelerin oluşturduğu çentik etkisi ilave olunca yapı çok gevrek-kırılgan davranır. Dolayısı ile kır DD ler genelde basmaya karşı zorlanan parçalarda kullanılır. Çekme zorlanmaları olan yerlerde kullanılmaz. Lameller

Temper ve Küresel grafitli DD Lamellerin mekanik özelliklere olumsuz etkisini ortadan kaldırmak amacıyla grafitlerdeki keskin kenarlar ortadan kaldırmak amacıyla bazı işlemlere tabi tutulur.

Temper Dökme Demir (TDD) Temper DD: Hızlı soğuma ile elde edilen Beyaz dökme demir yaklaşık 950oC de uzun süre (48 saat) tavlanır. Bu şekilde sementit yapı içerisindeki kararsız karbon bir araya toplanarak temper grafiti denilen topak halinde yapılar meydana getirir. Bu yapıda süneklik %10 a kadar artabilir. Soğuma hızına göre 3 farklı TDD elde edilebilir Ferritik Temper Dökme Demir, Ferritik-perlitik Temper Dökme Demir, Perlitik Temper Dökme Demir.

Ferritik-Perlitik TDD Temper grafiti Ferritik TDD Perlitik TDD  Perlit Ferritik-Perlitik TDD Artan Soğuma Hızı

Küresel Dökme Demir (KDD) Eriyik DD içerisinde Mg ve Ce gibi grafitleri küreselleştiren alaşım elementleri katılır. Bu şekilde oluşan grafitler küresel şekillidir ve süneklik %20 lere kadar artar. Soğuma hızına göre 3 farklı KDD elde edilebilir Ferritik küresel dökme demir, Ferritik-perlitik küresel dökme demir, Perlitik küresel dökme demir.

Ferritik-Perlitik KDD Küresel grafit Perlitik KDD Ferritik KDD  Perlit Ferritik-Perlitik KDD Artan Soğuma Hızı