Malzeme Bilimi
Malzemelerin şekil değiştirme özellikleri
Öğr. Gör. Habib AKYAZI
Malzemelerin şekil değiştirme özellikleri
Malzemeler, uygulanan kuvvetin büyüklüğüne göre;
Elastik şekil değiştirme ve
Plastik şekil değiştirme olmak üzere iki çeşit deformasyona maruz kalır.
Elastik Deformasyon
Elastik şekil değiştirme, genel olarak kuvvet uygulanan malzemeye ait atomların
komşularından ayrılmadan aralarındaki uzaklığın değişmesi anlamına gelir.
Uygulanan kuvvetin ortadan kalkması durumunda cisim eski boyutlarına geri dönüyorsa bu cisimde meydana gelen şekil değişimine elastik
deformasyon denir.
Elastik deformasyonun iyi anlaşılabilmesi için atomlar arasındaki bağların bir yay gibi davrandıkları ve şekil değişimi sırasında kopmadıkları düşünülebilir.
Yay gibi davranan atomlar arası bağ Şekil 1’de, kristal yapılı malzemelerde elastik deformasyonun meydana gelişini gösteren şematik diyagram da Şekil 2’de
verilmiştir.
Elastik Deformasyon
Şekil 1. Atomlar arası bağın şematik gösterimi
Çekme gerilimi uygulanan kristal yapılı bir
malzemenin birim hücresinde elastik deformasyonun meydana gelişini gösteren şematik diyagram
Basma gerilimi uygulanan kristal yapılı bir
malzemenin birim hücresinde elastik deformasyonun meydana gelişini gösteren şematik diyagram
Plastik Deformasyon
Uygulanan gerilmenin malzemenin elastiklik sınırını
aşması durumunda meydana gelen kalıcı şekil değişimine plastik deformasyon denir.
Plastik şekil değiştirme yeteneği, malzemeleri birbiriyle karşılaştırmak için kullanılan karakteristik özelliklerin başında gelir.
Plastik Deformasyon
Haddeleme, presleme, markalama, dövme, derin çekme, tel çekme ve ekstrüzyon gibi şekil verme
işlemleri malzemenin plastik şekil değişimi ile ilgilidir.
Şekillendirme işlemlerinin doğru yapılabilmesi için plastik deformasyon mekanizmaları ile malzemelerin davranışlarının iyi bilinmesi gerekir.
ALAŞIMLAR
En az biri metal olmak üzere iki veya daha fazla kimyasal
elementten oluşan ve metal özelliği gösteren maddelere Alaşım denir.
İki elementten oluşan sisteme iki bileşenli veya ikili alaşım sistemi, üç elementten oluşan sisteme ise üçlü alaşım sistemi adı verilir.
Doğada en yaygın olarak bulunan 45 adet metal 990 adet ikili ve 14000 adet de üçlü sistem oluşturur.
Kimyasal bileşim %1 oranında değiştirildiğinde her bir ikili sistemden 100 adet farklı alaşım elde edilir.
ALAŞIMLAR
Ticari alaşımların çoğu çok sayıda element içerir.
Bu hususlar dikkate alındığında mevcut elementlerle sonsuza yakın sayıda alaşım yapılabileceği sonucuna varılabilir.
Metallerin birçoğu yeterince dayanıklı olmadıklarından veya büyük bir sertlik arz ettiklerinden, bir kısmı da
kolay aşındıklarından doğrudan doğruya kullanılamazlar.
ALAŞIMLAR
Bir metale belirli oranlarda başka elementler ilave edilerek özellikleri değiştirilebilir.
Bu suretle yine bir metalden farklı görülmeyen fakat
tamamen ayrı özelliklere sahip yeni bir çeşit metal üretilir.
Elde edilen bu metale alaşım denir. Alaşımların üretimi için iki veya daha fazla metal uygun şartlarda fırında eritilir.
Bazı alaşımlar ve bileşimleri aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Bazı alaşımlar ve bileşimleri
Alaşım Yapmaktaki Amacımız;
1- Mekanik özellikleri değiştirmek 2- Korozyona karşı direnci arttırmak
3- Isıl işlemlere daha uygun hale getirmek
4- Farklı özelliklere sahip çok sayıda malzeme
elde etmek için alaşımlandırma yapılır.
Alaşımların ayrılması
Alaşımlar, fiziksel yolla oluşmuş karışımlar olduğundan yine fiziksel yolla ayrışırlar.
Alaşımlar erime noktası farkı ile ayrıştırma adı verilen bir yöntemle ayrılırlar.
Karışım ısıtıldığında erime noktası küçük olan önce eriyerek karışımdan ayrıştırılır.
Erime Noktası Farkı ile Ayrıştırma yöntemiyle erime noktası farklı olan katı–katı karışımları birbirinden ayrılabilir.
Örnek: Demir ve kurşundan oluşan bir karışımın ayrılması
Demirin erime noktası 1540°C ve kurşunun erime noktası 327,5°C’dir. Karışım bir potada ısıtıldığında erime noktası düşük olan kurşun önce erir. Sıvı hâle geçen kurşun süzülerek demirden ayrılır.
Altın - Bakır alaşımı: Altının erime noktası 1064°C, bakırın erime noktası 1083°C'dir. Bu durumda altın önce erir ve bakırdan ayrılır.
Kaynaklar
Çağlar YALÇINKAYA, Yapı malzemesi I Ders Notları, Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
Ahmet Aran , Malzeme Bilgisi Ders Notları, İstanbul Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi
Gültekin Göller, Özgül Keleş, İpek Akın Malzeme Bilimi ve Mühendisliğine Giriş
Bartın Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Ders Notları,
Ali GÜNDOĞDU, Malzeme Bilgisi, Gümüşhane Üniversitesi Gida Mühendisliği
Hayri Yalçın, Metin Gürü (2002). Malzeme Bilgisi. Palme Yayıncılık, Ankara.
Baradan, B. (2011). Malzeme Bilgisi.DEU Mühendislik Fakültesi Yayınları, İzmir.
Kocataşkın, F. (1975). Yapı Malzemesi Bilimi. Birsen Kitabevi Yayınları.
