Çeliklerin Özelliklerine Etki Eden Faktörler 2

Darbe Direncine Etki Eden Faktörler

Çentik Etkisi

Çentikli bir parçadan bahsediyorsak, gördüğü baskıya karşı çentiğin tabanında dik bir gerilme meydana gelir. Kırılma bu gerilme ile başlar.

Kalın malzemelerde çok eksenli gerilme görülür. Tek eksenli gerilmeye göre daha yüksek akma ve çekme mukavemeti elde edilmesine rağmen süneklik düşmektedir.

Genel olarak çentiğin gevreklik etkisi yarattığını söylemek doğru olacaktır.

Sıcaklık

Sıcaklığın etkisini anlamak için farklı sıcaklıklarda yapılan deneylere bakmak etkili sonuçlar verecektir. Darbe direncinin sıcaklıkla ilişkisi doğru orantılı olarak değişir diyebiliriz. Sıcaklık düştükçe absorbe edilen enerji dolayısıyla darbe direnci de düşecektir. Yani malzeme gevrek bir davranış gösterecektir.

T1 sıcaklığı altında malzeme gevrek kırılma davranışı gösterir. Klivaj kırılma denilen kırılma şekli ile gelen darbe aniden, beklenmedik bir şekilde kırılır. T2 sıcaklığı üstünde ise sünek davranış gösterir. Gelen darbe önce plastik şekil değiştirmeye zorlar daha sonra da kırılma meydana gelir. Fakat önceden tespiti mümkündür.

Darbe direncinin birden bire düştüğü sıcaklığa geçiş sıcaklığı denir. Malzemeden malzemeye değişen bu sıcaklık birçok etmene de bağlıdır. Kimyasal bileşim, tane boyutu, mikroyapı gibi..

Haddeleme Yönünün Etkisi

Haddeleme yönüne dik uygulanan çentik darbe deneyi sıcaklık arttıkça darbe direnci daha azdır. Haddeleme yönüne paralel uygulananların darbe direnci yüksektir.

Tane Büyüklüğü

Bir önceki yazımda da bahsettiğim gibi ince taneli yapılar kalın tanelilere oranla daha yüksek tokluğu sahiptirler. Tane kabalaşmasının önüne geçmenin birçok faktör vardır. Isıl işlem parametrelerinin ayarlanması, kabalaşmayı önleyici elementlerin yapıya ilavesi gibi..

Üretim Yöntemi ve Isıl İşlem

Bazı durumlarda mukavemeti yüksek istediğimizde hızlı soğutma işlemi sonucu mikroyapının martenzit elde edildiğini söylemiştik. Böyle bir durumda tokluğun düşük olduğunu ve bir nebze arttırmak için temperleme ısıl işlemi yapıldığını, böylece artık östenitten arındırılmış (%100 olmasa da) ve tokluğu arttırılmış bir malzeme elde edildiğini söyleyebiliriz.

Soğuk Deformasyon

Dislokasyonların hareketine engel olarak ve birçok yeni dislokasyon üreterek mukavemeti arttırma yöntemlerinden biri olan soğuk deformasyonun diğer tüm mukavemeti arttırıcı mekanizmalar gibi tokluğu düşürücü etkisi vardır. (Tane boyuntunun ince eldesi hariç) 

Çeliklerin Özelliklerine Etki Eden Faktörler 1

Çeliklerin Özelliklerine Etki Eden Faktörler

Bu yazımda çeliklerin mekanik özelliklerine etki eden faktörleri tek tek ele almaya çalıştım. Öncelikle sertleşmeye etki eden faktörlerden bahsedelim.

Sertleşmeye Etki Eden Faktörler

Tane Boyutu

Bilindiği üzere tane boyutunun küçük olması akma mukavemeti arttırıcı etki sağlar. Bunu Hall-Petch denklemi üzerinden okumak mümkündür.

Dönüşüm sıcaklığı tane boyutu üzerinde etkili bir başka etmendir ki bu sıcaklığın görece düşük olması tane boyutunun küçük elde edilmesi ile sonuçlanacaktır. Tabii bu sıcalığı düşürmenin belli bir sınırı vardır. Belli bir sıcaklığın altına düşmesi de yapının iğnesel beynit denilen ve tokluk özelliğini düşürücü etkisi olan, istenmeyen bir yapıya dönüşümüne neden olacaktır.

Bunun yanı sıra tanenin görece küçük eldesi mukavemet yanında tokluğu da arttırır. Öyle ki sertleşme mekanizmaları içerisinde bunu sağlayabilen tek mekanizmadır. Bunu da darbe geçiş sıcaklığını düşürmesi ile sağlar.

Ayrıca çökeltilerin de boyutunun küçük olması istenir ki mukavemet daha yüksek olsun.

Katı Ergiyik Sertleşmesi

Bu mekanizma iki türlüdür. Birincisi Yer alan ikincisi ise arayer katı ergiyik sertleşmesi şeklindedir.

Yer alan (Mn, Cr, Ni)

Demir kafesi içerisine doğrudan giriş yapan ve mukavemet artışı sağlayan mekanizmadır. Bunun için demirle aynı atom boyutunda başka bir element atomu eklenmesi gereklidir. Cr gibi…

Fakat darbe geçiş sıcaklığını yükseltirler ve tokluğa olumsuz etkileri vardır.

Arayer (C, N, B)

Bunlar da kafesin içerisine doğrudan değil de arayer denilen ve daha sonra dislokasyon-empürite etkileşimi yaratacak ve çok yüksek mukavemet artışı sağlayacak diğer yerlerde çözünürler. Yer alan atomlarına göre daha az etkide tokluğu düşürürler diyebiliriz. Fakat yine de olumsuz etkileri vardır.

Dislokasyon Sertleşmesi (Soğuk Deformasyon)

Dislokasyon hareketlerinin engellenmesi ile elde edilen sertleştirme mekanizmasıdır. Böylece mukavemet artar fakat tokluk düşer. Arayer atomlarının dislokasyonlarla olan etkileşimi de tokluğu düşürücü etkide bulunur. Etkisini kaybetmesi rekristalizasyon denilen bir ısıl işlem ile mümkündür.

Çökelme Sertleşmesi

Kafes içerisinde çözünemeyen Cr, V, W, Mo gibi elementlerin karbür olarak ikincil bir bileşen halinde yapıda çökelmesi sonucu elde edilen sertleştirme mekanizmasıdır. Özellikle takım çeliklerinde, 3 aşamalı bir proses izlenerek uygulanır ve ikincil sertlik denilen olguyu oluşturur.

Burda da oluşan çökeltilerin boyutları ince istenir. Bunun için temperleme sıcaklığına ve süresine dikkat edilmelidir.

Bunlar dışında hızlı soğutma teknikleri ile yapının ferrit yerine perlit, beynit, martenzit gibi mukavemeti daha yüksek elde edebileceğimiz yapılara dönüştürmek de mümkündür. Burada dikkat edilecek hususlar soğutma hızının ayarlanması, daha sonradan tokluğu arttırmak için yapılan ısıl işlem koşulları, artık östenitin min. eldesi gibi faktörlerdir. Bu arada şunu da belirtmeliyim ki artık östenitin %100 giderilmesi diye bir kavram söz konusu değildir.