4. MUAYENE VE DENEYLER
4.1. Deneylerde Kullanılan Cihazlar
4.1.4. Sertlik ölçüm cihazı
Uçtan su verilen numunelerin dış yüzeyleri 0,4 mm taşlandıktan sonra ZWİCK marka sertlik ölçüm cihazı ile Rockwell sertlik değerleri ölçülmüştür.
4.1.5. Kesme cihazı
Jominy çubuklarında, kritik bölgelerin mikro yapılarını incelemek amacıyla numuneler Beuehler marka kesme cihazında soğutma sıvısı kullanılarak kesilmiştir.
4.1.6. Zımparalama cihazı
Kesilen numuneler parlatma öncesi, METASERV 2000 GRINDER / POLİSHER zımparalama cihazı ile sırasıyla 180, 400, 800 mesh’lik zımparalar kullanılarak yüzeyleri zımparalanmıştır.
4.1.7. Parlatma cihazı
STRUERS DAP – 2 parlatma cihazı ile 250 dev / dak’ da dönen kadife çuha üzerine alümina süspansiyonu tatbik edilerek numuneler metalografik inceleme öncesi parlatılmıştır.
4.2. Deneyin Yapılışı
Standartlara göre hazırlanan jominy çubukları içerdikleri karbon oranına göre belirlenen dönüşüm sıcaklıklarına ısıtılmıştır. Bu sıcaklıkta dönüşüm tamamlanana kadar bekletilmiştir(ortalama 25 dakika).
Isıtma süresi bitimiyle numune fırından çıkartılmış ve havada soğumaya izin verilmeksizin Jominy düzeneğine yerleştirilmiştir. Düzenekte su verme işlemi (ortalama 15 dakika) tamamlandıktan sonra numune düzenekten alınmıştır.
Bundan sonra yüzeyin sertlik ölçümüne uygun hale gelebilmesi için yüzeyin birbirlerine göre 180 ° farklı iki yüzeyinden 0,4 mm kalınlığında zımparalama işlemi yapılmıştır. Sertlik cihazında iki yüzeyinde sertlik değerleri uçtan itibaren 1,5 – 3 - 5 – 7 - 9 – 11 – 13 – 15 – 20 – 25 – 30 – 35 – 40 – 45 – 50 – 55 – 60 – 65 – 70 mm’lik mesafelerden herbir malzeme için ölçülmüş ve sonuçlar tablo ve diyagramlar halinde verilmiştir.
Elde edilen tablolardan sertlik değişimlerine göre kritik noktalar belirlenerek kesme cihazında kritik noktalardan kesme işlemi yapılmıştır. Kesilen parçalar yüzeylerden mikro yapı elde edilebilmesi için metalografik işlemlere tabi tutulmuştur( Zımparalama,parlatma, dağlama).
Hazırlanmış numunelerden görüntü analizörü cihazı kullanılarak mikro yapı görüntüleri alınmıştır.
5. SONUÇLAR 5.1.1040 çeliği
1040 çeliğinin sertlik değerleri Tablo 5.1’ de ve su verilmiş uçtan mesafe ile sertlik değişimi eğrisi Şekil 5.1’ de gösterilmiştir.
1040 Çeliği SertlikEğrisi 0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Su verilen uçtan uzaklık ( mm)
S e rt li k H R C
Şekil 5.1 :1040 çeliğinin sertlik eğrisi
Soğutma ucundan
uzaklık (mm) 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Sertlik (RC) 60 60 50 40 36 33 33 33 33 28 27 27 25 25 23 22 20 20 19
Tablo 5.1 :1040 çeliğinin soğutma ucundan uzaklık ve sertlik değerleri
Sertlik eğrisine göre belirlenen kritik noktalardan mikroyapı incelemesi için kesilen parça uzunlukları :
1. Parça ; Uçtan itibaren mesafesi : 3,75 mm 2. Parça ; Uçtan itibaren mesafesi : 6,5 mm 3. Parça ; Uçtan itibaren mesafesi : 13,5 mm 4. Parça ; Uçtan itibaren mesafesi : 32 mm 5. Parça ; Uçtan itibaren mesafesi : 67 mm
5.2. 1050 çeliği
1050 çeliğinin sertlik değerleri Tablo 5.2 ’ da ve su verilmiş uçtan mesafe ile sertlik değişimi eğrisi Şekil 5.2’ de gösterilmiştir.
Şekil 5.2 :1050 çeliğinin sertlik eğrisi
Tablo 5.2 : 1050 çeliğinin soğutulan uçtan uzaklık ve sertlik değerleri
Sertlik eğrisine göre belirlenen kritik noktalardan mikroyapı incelemesi için kesilen parça uzunlukları:
1.Parça : Uçtan itibaren mesafe ; 6 mm 2. Parça :Uçtan itibaren mesafe ; 11mm 3. Parça : Uçtan itibaren mesafe ; 42,5 mm
Parçaların yüzeylerinin mikro yapıları, Ek – B 1, 2 ‘ de gösterilmiştir.
Soğutulan uçtan
uzaklık (mm) 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Sertlik (RC) 56 55 47 38 35 34 31 31 31 30 30 27 25 23 23 21 21 21 21
1050 Çeliği Sertlik Eğrisi
0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Su verilen uçtan uzaklık (mm)
S e rt li k H R C
5.3. 3140 çeliği
3140 çeliğinin sertlik değerleri Tablo 5.3’ te ve su verilmiş uçtan mesafe ile sertlik değişimi eğrisi Şekil 5.3’te gösterilmiştir.
Şekil 5.3: 3140 çeliğinin sertlik eğrisi
Soğutulan uçtan
uzaklık(mm) 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Sertlik (RC) 60 58 56 55 53 51 51 51 47 43 40 37 37 37 37 36 35 35 35
Tablo 5.3 : 3140 çeliğinin soğutulan uçtan uzaklık ve sertlik değerleri
Sertlik eğrisine göre belirlenen kritik noktalardan mikroyapı incelemesi için kesilen parça uzunlukları :
1. Parça : Uçtan itibaren mesafe ; 15 mm 2. Parça :Uçtan itibaren mesafe ; 20 mm 3. Parça : Uçtan itibaren mesafe ; 60 mm
Parçaların yüzeylerinin mikro yapıları, Ek – C 1, 2 ‘ de gösterilmiştir.
3140 Çeliği Sertlik Eğrisi
0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Su verilen uçtan uzaklık (m m )
S e rt lik H R C
5.4. 8620 çeliği
8620 çeliğinin sertlik değerleri Tablo 5.4 ‘te ve su verilmiş uçtan mesafe ile sertlik değişimi eğrisi Şekil 5.4 ’te gösterilmiştir.
Şekil 5.4 : 8620 çeliğinin sertlik eğrisi
Soğutulan uçtan uzaklık (mm)
2 3 5 7 9 11 13 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Sertlik (RC) 60 57 56 55 54 53 53 52 46 42 40 39 38 36 35 36 37 36 35
Tablo 5.4 : 8620 çeliğinin soğutulan uçtan uzaklık ve sertlik değerleri
Sertlik eğrisine göre belirlenen kritik noktalardan mikro yapı incelemesi için kesilen parça uzunlukları:
1. Parça : Uçtan itibaren mesafe ; 4 mm
2. Parça :Uçtan itibaren mesafe ; 20 mm
3. Parça : Uçtan itibaren mesafe ; 45 mm
Parçaların yüzeylerinin mikro yapıları, Ek – D 1, 2’ de gösterilmiştir.
8620 çeliği sertlik eğrisi
0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Su verilen uçtan mesafe (mm)
S e rt li k H R C
5.5. 8640 çeliği
8640 çeliğinin sertlik değerleri Tablo 5.5 ’ de ve su verilmiş uçtan mesafe ile sertlik değişimi eğrisi Şekil 5.5 ’de gösterilmiştir.
Şekil 5.5: 8640 çeliğinin sertlik eğrisi
Soğutulan uçtan
uzaklık (mm) 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Sertlik (RC) 53 51 50 46 39 34 33 32 28 27 26 25 23 22 22 21 19 19 19
Tablo 5.5 : 8640 çeliğinin soğutulan uçtan uzaklık ve sertlik değerleri
Sertlik eğrisine göre belirlenen kritik noktalardan mikroyapı incelemesi için kesilen parça uzunlukları:
1. Parça : Uçtan itibaren mesafe ; 5 mm 2. Parça :Uçtan itibaren mesafe ; 8 mm 3. Parça : Uçtan itibaren mesafe ; 32,5 mm 4.Parça : Uçtan itibaren mesafe ; 63 mm
Parçaların yüzeylerinin mikro yapıları, Ek – E 1, 2, 3 ’ de gösterilmiştir. 8640 Çeliği Sertlik Eğrisi
0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Su verilen uçtan uzaklık (m m )
S e rt li k H R C
6. TARTIŞMA VE ÖNERİLER
Sertleştirme işlemi sonunda, bir çelik parçasının yüzeyinden çekirdeğine doğru değişen sertlik miktarları çeliğin sertleşebilirliğine bağlıdır. Eğer sertlik derinlemesine ilerlememişse sertleşebilirlik kabiliyeti kötüdür. Bunu iyileştirmek için kimyasal bileşimdeki alaşım elementleri miktarları arttırılır veya kimyasal bileşimi değiştirmeden sertleştirme ortamının soğutma şiddeti arttırılır. Burada tavsiye edilen alaşımlı çelik kullanılmasıdır. Şiddetli soğutma ortamında parçanın çarpılması ve çatlama tehlikesi söz konusudur.
Eğrilerde, sertliklerin net olarak değiştiği noktalar belirlenmiştir. Bu noktalardaki içyapı değişimleri incelendiğinde, soğutulan uçtaki martenzitik yapının sertliğe etkisinin fazla olduğu saptanmıştır. Soğutulan uçtan uzaklaştıkça, numunelerin bileşimlerine bağlı olarak oluşan mikro yapılardaki değişimler incelendiğinde, azalan martenzit miktarı sertliği de değiştirmektedir.
- 1040, 1050, 3140, 8620, 8640 çeliklerinin sertleşebilirliğini belirlemede, içerdikleri karbon ve alaşım miktarlarına göre her numune için farklı sertleşebilirlik eğrileri elde edilmiştir.
- En yüksek sertlik 1040 numunesinde bulunmuştur.
- Ancak, 1040 numunesinin sertlik değerleri su verilen uçtan uzaklaştıkça, çeliğin alaşımsız olmasından dolayı, hızlı bir düşüş gösterir.
- 1050 numunesinde de aynı durum gözlenmiştir.
- Bu nedenle 1040 ve 1050 çeliklerinin sertleşebilirlik kabiliyetleri iyi değildir. - 8620 numunesini incelediğimizde ise; alaşımlı olmasına karşın
sertleşebilirliği kötü çıkmıştır.
- Bu numunenin kimyasal bileşimi göz önüne alındığında 8620 numunesinden tek farkının P ve S oranlarının yüksek olmasıdır. Dolayısıyla bu deneysel çalışmalar içinde P ve S sertleşebilirliğe olumsuz etki yaptığı söylenebilir. - Bileşiminde Cr – Ni elementleri bulunan 3140 ve bileşiminde Cr – Ni – Mo
yüksek sertlik değerlerini kaybetmediği ve dolayısıyla sertleşebilirlik kabiliyetlerinin diğer numunelere nazaran daha iyi olduğu tespit edilmiştir. - 8620 ve 3140 numunelerinde bulunan özellikle Cr ve Ni elementlerinin bu
deneysel çalışmalar içinde sertleşebilirliğe olumlu yönde etki yaptığı söylenebilir.
- Bütün bunlar göz önüne alındığında her elementin sertleşebilirliğe olumlu yönde etki yapmadığı gözlenmiştir.
- Sertleşebilirliğe olumlu yönde etkisi olan elementler beynit burnunu sağa kaydırmaktadır.Bu da bize daha uzun bir soğutma zamanı fırsatı vermektedir.Böylece daha düşük hızlardaki soğutmalar netincesinde de martenzit elde edilebilmektedir.Dolayısı ile sertlik artmaktadır.
7. KAYNAKLAR
1. TEKİN, Adnan, Çelik ve Isıl İşlemi, Hakan Ofset, İstanbul, 1984
2. SAFOĞLU, Recep, A., Malzeme Bilimine Giriş, Matbaa Teknisyenleri Basımevi, İstanbul, 1997
3. METALS HANDBOOK, Vol.4, Heat Treating, American Society for Metals, 1981
4. İZGİZ, Savaş, Çelik El Kitabı, 3. Fasikül, TMMOB Metalurji Mühendisleri Odası, Ankara
5. GROSSMANN, M.A., Principles of Heat Treatment, Americcan Society for Metals, p.50, ( 1955 )
6. MAITREPIERRE, P., et. Al., In: Hardenability Concepts with Applications to steel, Kirkaldy,K.S. and Doane, D.V., ed.s, AIME, pp. 421-47, ( 1978 )
7. GEÇGİNLİ , Emel , Metalografi , İ.T.Ü.
8. http://www.matter.org.uk
9. KAYALI , Sabri E. , Metalik Malzemelerin Mekanik Deneyleri, İ.T.Ü. Kimya Metalurji Fakültesi Ofset Atölyesi İSTANBUL 1996
10. http://www.msm.com.ac.uk
11. http://www.prm.ucl.ac.be
12. http://www.engr.ku.edu
8. ÖZGEÇMİŞ Kimlik Bilgileri
Adı Soyadı : Bekir ÇAVDAR
Doğumu : KADIKÖY , 1980
Medeni Durumu : Evli
Yabancı Dili : İngilizce (orta)
Eğitim Bilgiler
Yüksek Öğrenim : Osmangazi Üniversitesi Mühendislik – Mimarlık Fakültesi Metalurji Mühendisliği Bölümü (2001) ,
Eskişehir
Orta Öğretim : Prof. Faik Somer Lisesi (1997), İstanbul
İlk Öğretim : Kanuni Sultan Süleyman İlk Öğretim Okulu , (1994) , İstanbul
Deneyim
Draeger Medical : Tek kullanımlık malzeme satış sorumlusu , 18 ay (İstanbul)
K.K.K. Hv.svn.Okl. : Astsb. Hazırlama okulu , 1 yıl (İstanbul) 5.Kor.Hv.Svn.Tb. : Rad.Oprt. , 4 yıl (devam etmekteyim) (Çorlu)
Adres : Bekir ÇAVDAR
Omurtak Kışlası Lojmanları
9. EKLER EK - A EK - B EK –C EK – D EK – E EK – A EK – A 1
1040 numunesinin su verilen uçtaki mikro yapısı(martenzit, X500, %2 nital.)
1040 numunesinin 3,75 mim’deki mikro yapısı (martenzit – perlit – ferrit X500 ,%2 nital.)
EK – A 2
1040 numunesinin 6,5 mm’deki mikro yapısı (perlit – martenzit – ferrit, X500, %2 nital.)
EK – A 3
1040 numunesinin 32 mm’deki mikro yapısı (perlit – ferrit, X500, %2 nital.)
Ek – B Ek – B 1
1050 numunesinin su verilen uçtaki mikro yapısı (martenzit, X500, %2 nital.)
Ek – B 2
1050 numunesinin 11 mm’deki mikro yapısı (perlit – ferrit – martenzit, X500, %2 nital.)
Ek – C Ek – C 1
3140 numunesinin su verilen uçtaki mikro yapısı (martenzit, X500, %2 nital.)
3140 numunesinin 15 mm’deki mikro yapısı (perlit – martenzit – ferrit, X500, %2 nital.)
Ek – C 2
3140 numunesinin 20 mm’deki mikro yapısı (perlit – martenzit – ferrit, X500, %2 nital.)
Ek – D Ek – D 1
8620 numunesinin su verilen uçtaki mikro yapısı (martenzit, X500, %2 nital.)
Ek – D 2
8620 numunesinin 20 mm.’deki mikro yapısı (ferrit – perlit, X500, %2 nital.)
Ek – E Ek – E 1
8640 numunesinin su verilen uçtaki mikro yapısı (martenzit, X500, %2 nital.)
Ek – E 2
8640 numunesinin 8 mm’deki mikro yapısı ( perlit –ferrit–martenzit, X500, %2 nital.)
Ek – E 3
8640 numunesinin 63 mm’deki mikro yapısı(ferrit – perlit, X500, %2 nital.)