ZİRAAT FAKÜLTESİ Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü Makine Malzeme Bilgisi

(1)

ZİRAAT FAKÜLTESİ

Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Makine Malzeme Bilgisi

(2)

7. DEMİR ve ÇELİK

(3)

DEMİR ve ÇELİK

 HAM DEMİRİN ELDE EDİLMESİ

 Demir cevheri

Demir dünyamızı oluşturan ana elementlerden biridir. Ancak doğada demir saf halde bulunmaz. Demir genellikle cevher halinde başka elementlerle karışım halinde bulunur. Önemli demir cevherleri olarak şunları sayabiliriz:

• Manyetit (manyetik demir taşı, Fe3O4)

• Hematit (kırmızı demir taşı, Fe2O3)

• Limonit (esmer demir taşı, Fe2O3.H2O)

• Siderit (spat demir taşı, FeCO3).

(4)

DEMİR ve ÇELİK

 Yüksek fırın

Yüksek fırın

(5)

DEMİR ve ÇELİK

 Ham demir (Pik)

Ham demir yüksek fırında elde edilen demir aslında bir ara üründür. Dökme ve soğutma koşullarına göre beyaz ve kır ham demir olmak üzere iki çeşit ham demir vardır.

 Çelik üretiminde kullanılan "beyaz ham demir";

 Ergime sıcaklığı 1000-1130 °C,

 Özgül ağırlığı 7600-7700 kg/m³

 Gevrek, sert ve kırılgan bir malzemedir.

 Yavaş soğuma sonucu elde edilen "kır ham demir";

 Ergime sıcaklığı 1200-1250 °C,

 Özgül ağırlığı 7000-7400 kg/m³

 Daha yumuşak bir malzemedir.

(6)

DEMİR ve ÇELİK

 DÖKÜLEBİLİR DEMİR ve DÖKÜM ÇELİK

 Dökme demir

Genel olarak dökme demirler; % 4'e kadar karbon ve %3.5'a kadar Silisyum içeren bir Fe-C-Si alaşımı olarak bilinir ve çok az süneklik gösterirler. Dolayısı ile şekillendirilemezler. Bununla beraber, kolayca ergitilebilir ve genellikle son boyutlarda imal edilen karmaşık şekillerde dökülebilirler. Bu alaşımlara uygulanan en iyi imalatın döküm olmasından dolayı dökme demirler olarak isimlendirilirler.

Bilinen dökme demirler gevrek ve çeliklerden daha düşük mukavemet özellikleri göstermelerine rağmen, ucuzdurlar. Dökülebilirlikleri daha kolaydır. Bunların yanı sıra, uygun alaşımlandırma, iyi döküm kontrolü ve uygun ısıl işlemlerle her hangi bir çeşit dökme demirin özelliklerini çok geniş bir aralıkta değiştirmek mümkündür.

(7)

DEMİR ve ÇELİK

Döküm endüstrisinin birçok özelliklerinden dolayı en büyük kapasitesi dökme demirlere aittir. Dökme demirler, gerek döküm ve gerekse mamul parça özellikleri bakımından birçok üstünlüklere sahiptirler. Bunlar;

a) Alçak ergime sıcaklığı (1150-1300⁰C),

b) İyi akışkanlık (ötektik bileşimine yakınlık),

c) Döküm ve kalıp şeklini alabilme kabiliyetinin üstünlüğü, d) Ergitme ve döküm işlemlerinin ucuzluğu,

e) Çeşitli kısımlardan ibaret bir iş parçasının tek bir işlemle elde edilebilmesi, f) Talaşlı imalat tekniğinde iyi işlenebilmesi,

g) Titreşim söndürme özelliğinin çok iyi olması, h) Basma mukavemetinin yüksek olması,

i) Aşınma ve korozyona dayanıklılığı

(8)

DEMİR ve ÇELİK

(9)

DEMİR ve ÇELİK

 Döküm çelik

Çelik döküm dökülebilir biçimdeki çeliktir. Dökümden sonra, kuvvetli çekmeden dolayı oluşan döküm gerginliğinin giderilmesi için, döküm parçası her bir karbon oranı için, 800-900⁰C sıcaklıkta temperlenir. Bu arada yapının yeniden kristalleşmesi sağlanır. 700⁰C ye hızlı soğutma ile ve daha sonra yavaş soğutma ile tanecikler küçültülür ve bununla dayanım özellikleri iyileştirilir. Çelik dökümün %0.2 C oranına kadar olanlarında yüzey sertleştirilebilir ve %0.22-%0.6 arasında olanları ise ıslah edilebilirler. Çelik döküm normal ve özel ıslah yapılabilir.

Normal ıslah edilmiş çelik döküm;

Yoğunluk : 7.85 kg/dm³ Erime noktası : 1300-1400⁰C Çeki dayanımı : 375-685 N/mm²

Uzama : %25-8

Çekme : %2

(10)

DEMİR ve ÇELİK

 ÇELİK ÜRETİMİ

Ham demir %2-3 C içerir. Bu karbon oranı alaşımsız çelik üretimi için %1.5’un altına düşürülmesi gerekir. Ham demir ayrıca, istenmeyen oranlardaki refakat elementleri (Silisyum, manganez, kükürt ve fosfor) içerir. Ham demirden çeliğe dönüşte, karbon oranı büyük oranda düşürülür ve istenmeyen refakat elementleri de yok edilir. Çelik üretim yöntemleri ise;

a) Oksijen üfleme yöntemi (%45) b) Siemens-Martin yöntemi (%35), c) Elektrik arkı fırını (%16)

d) Bessemer ve Thomas yöntemi (%4)

(11)

DEMİR ve ÇELİK

a) Oksijen üfleme yöntemi (%45)

(1) hurda yüklemesi, (2) yüksek fırından gelen pik demir, (3) Oksijen üfleme,

(4) sıvı çeliğin alınması, alaşım elementleri ve bazı ilavelerin katılması, (5)cürufun alınması

(12)

DEMİR ve ÇELİK

b) Siemens-Martin yöntemi (%35),

(13)

DEMİR ve ÇELİK

c) Elektrik arkı fırını (%16)

(14)

DEMİR ve ÇELİK

d) Bessemer ve Thomas yöntemi (%4)