Demir-Karbon Denge Diyağramı

1. Çeliğin sertliğini artırır ( karbon oranı % 0,8 'e kadar ), KARBONUN ETKİSİ Teknolojinin temel elemanı demir ve karbon olan günümüz teknolojisinin en önemli alaşımı çeliğin mekanik özelliklerinin geliştirilebilmesi son derece önemlidir. Karbonun yapıdaki miktarı ve dağılımı çeliğin mekanik özeliklerini belirler. Karbonun demire kazandırdığı özellikler şunlardır; 1. Çeliğin sertliğini artırır ( karbon oranı % 0,8 'e kadar ), 2. Çeliğin dayanımını artırır ve 3. Yapıda grafit halde bulunması durumunda, aşınma direncini artırır. Özellikle düşük ve orta miktarda karbon ihtiva eden çelikler (karbon oranı % 0,2 - 0,8 arasında), her türlü şekillendirme yöntemi ile işlenebilir. Bu çelikler, soğuk ve sıcak dövülebilir, çekilebilir, preslenebilir ve her türlü talaşlı imalat yöntemleri ile şekillendirilebilir. Düşük karbonlu çelik, makine imalat sektörün en önemli malzemesidir. Şekillendirilmeleri zor olan yüksek karbonlu çelikler (karbon oranı % 1-1,7 arasında) ise yüksek mukavemete sahiptir ve takım çeliklerinin yapımında kullanılır.

DEMİR KARBON İKİLİLERİ 7,8 g/cm3 yoğunluğunda ve 60 HB sertliğinde olan saf demirin akma sınırı; 100 N/mm2, çekme mukavemeti; 200 N/mm2 kopma uzaması; % 50 ve kesit daralması; % 80 dir. Saf demir, mukavemetinin düşük olmasından dolayı teknolojik öneme sahip değildir. Saf karbonun da, demir gibi mukavemeti düşüktür ve tek başına önemli bir malzeme değildir. Saf demire teknolojik özellik kazandıran karbondur. Demirle karbon bir araya getirilirse, geniş mekanik özellikler gösteren bir seri alaşım elde etmek mümkündür. Yapı içerisindeki karbon, bünyede bir kaç durumda bulunabilir. Bu oluşum, soğuma şartlarına ve yapıdaki mangan ve silisyum miktarına bağlıdır. Eğer yapıda silisyum miktarı fazla ve soğuma yavaşsa, karbon yapıda grafit halde bulunur. Eğer yapıda mangan fazla ve soğuma hızlı ise, karbon demire bağlı olarak bulunur.

Demir-Karbon Alaşımı Topraktan çeşitli bileşikler halinde çıkarılan demir filizi, mekanik temizlemeden sonra yüksek fırınlarda redüklenir. Elde edilen ham demir, çelik ve dökme demir elde etmek için üretim fırınlarına gönderilir. Demir - karbon alaşımında; % 1,7 veya 2’ye kadar karbon, %1 mangan % 0,5 silisyum, % 0,05' ten az olmak üzere kükürt ve fosfor ihtiva eden malzemeye çelik denir. Karbon oranı % 2`den fazla olan demir karbon alaşımına da dökme demir denir. soğuma şartları, silisyum ve mangan miktarı yapı üzerinde çok etkilidir. Buna bağlı olarak yapı farklılıkları meydana gelmektedir. Demir-karbon, soğuma şartlarına ve içerisindeki silisyum ve mangan miktarına bağlı olarak iki farklı yapıda alaşım oluştururlar. Kısmen hızlı soğuma sonucunda demir, karbonla bileşik(sementit, demir-karbür) oluşturur ve bu yapı yarı-dengelidir. Diğerinde ise karbon yapıda bağımsız bulunur. Buna göre, iki denge diyagramından bahsetmek gerekir. Bunlar; demir-sementit ve demir-karbon denge diyagramıdır. Ancak her ikisi de demir-karbon diyagramı olarak ele alınır.

Demir-karbon denge diyağramı Daha önceki alaşım diyagramlarından farklı olarak katı fazda, yatay eksen karbon oranı % 0-100’e kadar değil de, % 0-6,67 kadar olan aralığı gösterilir (Şekil-6. 8, 9). Bu diyagram, katılaşma aralığı, sıvı ve sıvı - katı ve ötektik ve ötektoit gibi bölgeleri göstermektedir. % 6,67 C bulunduğu durumda yapı, % 100 sementitdir( Fe3C veya demir-karbür). Karbon oranının % 4,5 daha alan demir-karbon alaşımının teknolojik önemi yoktur. Demir-karbon denge diyagramından görüldüğü gibi sıcaklığa bağlı olarak yapıların değiştiği görülmektedir. Daha önce belirtildiği gibi % 0-2 veya 1,7 ye kadar karbon ihtiva eden demir-karbon alaşımına çelik, % 2 den daha fazla karbon ihtiva eden demir karbon alaşımına ise dökme demir denir. Böylece, diyagramı iki kısma ayırmış olduk. Şimdi bu bölgelere bağlı kalarak oluşan yapıları inceleyelim

Demir-karbon denge diyağramı Ötektik oC 1536 1400 910 723 A3 Ötektoit Acm A3-1 0,83 2 4,3 6,67 % C

Demir-kabon denge diyağramı 0C 1536 1400 +Sıvı Sıvı Sıvı + Sem. Aus. 910 () Aus+Sem+Led Sem.+Led.   +Sem. + 723   + Sem. +Per. Per.+Sem. Per.+Sem.+D.Led.. Sem.+ D.Led. 0,83 2 4,3 6,67 % C ÇELİK DÖKME DEMİR Çelik ve Dökme Demirler, mikroskop altında mikro yapıları incelenirse, perlit, ferrit (), sementit, ledeburit, austenit, beynit ve grafit gibi yapılarla beraber ısıl işleme bağlı olarak diğer yapılarda görülebilir.

Demir-kabon denge diyağramı Sementit, demir-karbon ikililerinden en sert olandır. Demirle karbonun yaptığı bileşiktir ve içerisinde ağırlıkça % 6,67 C bulunur. Demir-karbon denge diyagramının en sağında sementit (demir-karbür) görülür. Sementit yapı, tane sınırlarında beyaz renkte görülür. Sementit, karbon oranının % 0,83'ten daha fazla bulunması durumunda, ışık mikroskobu altında seçilebilir.

Demir-kabon denge diyağramı % 1 C ihtiva eden çeliğin tane yapısı, koyu renkli perlit tane sınırlarında açık renkli görünen sementittir.

Demir-kabon denge diyağramı AUSTENİT() Austenit, yüzey merkezli kübik demirdir ve 1130 0C’de, % 2 ye kadar karbonu bünyesinde çözündürülür. Demir-karbon denge diyagramı, austenitin en fazla % 2 karbonu çözündürür. % 0-2 C aralığının çelik olarak tanımlandığını göstermektedir. Austenit oda sıcaklığında, kararlı değildir ve oda sıcaklığında perlit, ferrit veya sementite dönüşür.

Demir-kabon denge diyağramı Austenit tane yapısı

Demir-kabon denge diyağramı FERRİT(- Fe) Kübik hacim merkezlidir. oda sıcaklığında % 0,008 karbon çözündürürken, 723 0C ise % 0,025 karbon çözündürür. Oda sıcaklığında karbonun çözünürlüğü demir-karbon denge diyagramında en solda görülmektedir. Dar ve sınırlı bir oranda karbon, ferritte arayer katı eriyik olarak bulunur. Ferrit sünektir. Mikroskop altında ferrit, açık gri veya beyaz görünür

Demir- karbon İkilileri 010 çeliğinin tane yapısı, ferrit açık renkli, perlit koyu