BÖLÜM 0 GĐR - haddemetal.com

BÖLÜM 0

GĐRĐŞ Yüksek fırından elde edilen sıvı ham demirin; kalıplara dökülerek katılaşmasından elde edilen yarı-mamule “PĐK” pikin ergitme fırınlarında tekrar ergitilerek ve gerekirse bileşimini de değiştirmek suretiyle, belli bir modele göre önceden hazırlanmış bir kalıp içerisine dökülmesi ve kalıp boşluğunun şeklini alarak katılaşmasıyla meydana gelen malzemeye "DÖKME DEMĐR" denilir. Döküm endüstrisinin bir çok özelliklerinden dolayı en büyük kapasitesi dökme demirlere aittir. Dökme demirler, gerek döküm ve gerekse mamul parça özellikleri bakımından birçok üstünlüklere sahiptirler. Bunların başlıcaları: a) b) c) d) e) f) g) h) ı) i)

Alçak ergime sıcaklığı (1150 - 13000C), Đyi akışkanlık (ötektik bileşimine yakınlık) Döküm ve kalıp şeklini alabilme kabiliyetinin üstünlüğü, Ergitme ve döküm işlemlerinin ucuzluğu, Kimyasal bileşim sınırlarının genişçe tutulabilmesi ve yakın özellikler elde edilebilmesi, Çeşitli kısımlardan ibaret bir iş parçasının tek bir işlemle elde edilebilmesi, Talaşlı imalat tekniğinde iyi işlenebilmesi, Titreşim söndürme özelliğinin çok iyi olması, Basma mukavemetinin yüksek olması, Aşınma ve korozyona dayanıklılığı

olarak sıralanabilir. Dökme demirlere ait yukarda belirtilen iyi özellikleri yanında, bilhassa mühendislik projelerinde aranan mukavemet ve esneklik gibi özellikleri zayıf kalır. Zira, dökme demirlerde kopma mukavemeti l4-28 kg/mm2 sınırları içinde, kopma uzaması ise, hemen hemen yok denecek kadar küçük miktarlardadır. Yukarda sıralanan iyi ve kötü özellikler endüstride kullanılan dökme demirlerin %95 inden fazlasını teşkil eden lere aittir. Bu özellikler, genellikle, gri dökme demirin yapısında bulunan lamel veya levha şeklindeki grafitlerin mevcudiyetinden ve bunların dağınımı tarzından ileri gelmektedir.

Đyi olarak nitelendirdiğimiz özelliklerden dolayı döküm endüstrisinin vazgeçilmez malzemesi olan dökme demirlerin mukavemet, esneklik ve plastiklik gibi mühendislik özelliklerini de istenen seviyeye ulaştırmak amacı ile bu alanda yapılan çalışma ve kaydedilen gelişmeleri şöylece özetleyebiliriz:

l - Gri dökme demirler, karbonun lamel tipi grafitler halinde çökelmesi ve bu grafitlerin malzemenin esas yapısında bir devamsızlık meydana getirmelerinden dolayı, daha evvel belirtilen kötü özelliklere sahip olmaktadırlar. Gri dökme demirleri imalatı esnasında aşınma (inokülasyon). aşırı ısıtma, bileşimi kontrol ve alaşımlandırma gibi tatbikatlar neticesinde özelliklerin, istenen ölçüde olmamakla beraber. bir miktar düzeltilebilmesi mümkün olmaktadır. 2 - Dökülmüş vaziyette yapısında grafit ihtiva etmeyen ve "BEYAZ DÖKME DEMĐR" diye isimlendirilen dökme demir tipinin temperleme ısıl işlemi neticesinde, yapıdaki karbürleri parçalamak ve katı fazlar içerisinde küreye benzeyen biçimde grafitler meydana getirmek mümkün olmaktadır. Bu yolla elde edilen malzemeye "TEMPER DÖKME DEMĐR" adı verilir. Grafitlerin mahzurlu lameller halinde olmayıp daha küçük yüzeylere sahip yumru şekillerinde olması, malzemenin mukavemetinde ve kopma uzamasında hayli yükselmelere sebep olmaktadır. Bu görüşten hareketle, dökme demir yapısındaki grafitlerin küçük boyutlu ve küresel biçimli olarak muntazam bir şekilde taşınımının sağlanması ve böylece malzeme özelliklerinin çok daha iyi seviyelere yükseltilmesi amacıyla "KÜRESEL GRAFĐTLĐ DÖKME DEMĐR" malzemesi ortaya çıkarılmıştır. Genel olarak, gri dökme demir bileşimindeki malzemenin içerisinde çok küçük miktarlardaki Mg ve Ce gibi alaşım elementleri ilavesiyle küresel grafitli dökme demirlerin elde edilmeleri mümkün olmaktadır. Küresel grafitli dökme demirler, adlarından da anlaşıldığı gibi dökülmüş vaziyette yapılarında küresel biçimli grafit ihtiva ederler. Küresel grafitli dökme demirler, gri dökme demirlerin iyi özellikleri ile çeliğin mühendislik alanlarındaki üstünlüklerinin (yüksek mukavemet, sağlamlık, esneklik ve ısıl işlemle sertleştirilebilme özelliklerini) birleştirilmiş üstün kaliteli mühendislik malzemeleridir.

0.1. Demir Dökümün Tarihçesi Demir dökümü ilk olarak Çin'de Shang Sülalesi (M.Ö. 1766 1122) sırasında silah imalatı ile başlamış, yüzyıllar boyunca babadan oğula geçen bir sanat ve sır seklinde tutulmuştur. fakat demir dökümün asıl üretim ve tüketimine (M.Ö. 800) yıllarında Hindistan da başlandığını buda tapınaklarında görülen kirişlerden hükmetmek de kabildir Demirin ergitilerek üretiminin tarihi merkezlerinden biri de Karadeniz sahilleridir. Bu sanatın Avrupa 'ya intikalinin buradan olduğu kanısı yaygındır. l5.yy başlarında Avrupa'da ergitilen demir ana bir kanal Vasıtasıyla yanlara açılan yollardan kalıplara dökülmekte idi. Sıvı sıcak demirin beyaz görünüşü dolayısıyla bu işlemin bütünü

yavrularını emziren domuza benzetilişinden elde edilen demire “Pig Demir(Đngilizce de Pig, domuz anlamına gelmektedir) denilmiştir. Ancak l7. yüzyılın başlarında, Almanya, Belçika ve Hollanda da çelik, ergitmek suretiyle üretilmeye başlamış ve çok geçmeden Đngiltere de maden kömürü kullanmak suretiyle istihsal Đlk defa yüksek fırında gerçekleştirilmiştir. Fakat bununla beraber dökücülük 20. yüzyılın başlarına kadar dökümhanelerde yine bir sanat ve sır olarak tutulmuş ve bu endüstri dalının ilerlemesine engel olan faktörlerden biri olarak kalmıştır. Ancak son asrın başlarından itibaren ağır endüstrinin hızla gelişmesi ve deney cihazlarının tekamülü sayesinde döküm sanayi de hızla büyümüştür, bir sanat dalı olmaktan kurtulmuş ve bilim dalları arasına girmeğe başlamıştır. Son 30 - 40 yıl içerisinde çeşitli döküm cemiyetleri, araştırma merkezleri kurulmuş, kitap ve mecbalar da yapılan araştırıma neticeleri yayınlanarak, birçok dünya ülkelerinde az çok paralel bir ilerleme kaydedilmiştir. 0.1. Demir Dökümün Tarihçesi Demir dökümü ilk olarak Çin'de Shang Sülalesi (M.Ö. 1766 1122) sırasında silah imalatı ile başlamış, yüzyıllar boyunca babadan oğula geçen bir sanat ve sır seklinde tutulmuştur. fakat demir dökümün asıl üretim ve tüketimine (M.Ö. 800) yıllarında Hindistan da başlandığını buda tapınaklarında görülen kirişlerden hükmetmek de kabildir Demirin ergitilerek üretiminin tarihi merkezlerinden biri de Karadeniz sahilleridir. Bu sanatın Avrupa 'ya intikalinin buradan olduğu kanısı yaygındır. l5.yy başlarında Avrupa'da ergitilen demir ana bir kanal Vasıtasiyle yanlara açılan yollardan kalıplara dökülmekde idi. Sıvı sıcak demirin beyaz görünüşü dolayısıyla bu işlemin bütünü yavrularını emziren domuza benzetilişinden elde edilen demire Pig Demir (Đngilizce de Pig, domuz anlamına gelmektedir) denilmiştir. Ancak l7. yüzyılın başlarında, Almanya, Belçika ve Hollanda da çelik, ergitmek suretiyle üretilmeye başlamış ve çok geçmeden Đngiltere de maden kömürü kullanmak suretiyle istihsal Đlk defa yüksek fırında gerçekleştirilmiştir. Fakat bununla beraber dökücülük 20. yüzyılın başlarına kadar dökümhanelerde yine bir sanat ve sır olarak tutulmuş ve bu endüstri dalının ilerlemesine engel olan faktörlerden biri olarak kalmıştır. Ancak son asrın başlarından itibaren ağır endüstrinin hızla gelişmesi ve deney cihazlarının tekamülü sayesinde döküm sanayi de hızla büyümüştür, bir sanat dalı olmaktan kurtulmuş ve bilim dalları arasına girmeğe başlamıştır. Son 30 - 40 yıl içerisinde çeşitli döküm cemiyetleri, araştırma merkezleri kurulmuş, kitap ve mecbalarda yapılan araştırıma neticeleri yayınlanarak, birçok dünya ülkelerinde az çok paralel bir ilerleme kaydedilmiştir.

0. 2. Döküm Nedir? Metal veya alaşımların şekillendirilmesi döküm, plastik şekil verme, talaşlı imalat, kaynak, elektro-şekil verme ve toz metalurjisi usulleri veya bunların ikili konbinezonları ile gerçekleştirilir. Bunlar arasında döküm usulü, en karışık iş parçalarının en ekonomik olarak şekillendirilmesi bakımından ayrı bir önem taşır. Dökme metal, ergitilmiş sıvı metalin bir kalıba veya boşluğa dökülerek onun şeklini alacak tarzda dondurulmuş halidir. bir döküm işleminde genel olarak aşağıdaki kademeler takip edilir. 1.

Model yapmak,

2.

Maşa yapmak,

3.

Kalıplamak

4. Metali ergitmek ve kalıba boşaltmak, 5.

Temizlemek.

Model yapmak. - Çizimi verilen parçanın hemen benzeri uygulanacak döküm usulüne göre, tahta, polystren veya metalden imal edilir. Model, bir kum içerisine yerleştirildikten ve kuma yeterli şekil alma kabiliyeti verildikten sonra dışarı ,alınır. kum içerisinde kalan kalıp boşluğu çizimi, verilen iş parçasının boşlukta işgal ettiği hacmi verir. Maça Yapmak. - Dökülecek iş parçası genel olarak içleri oyuktur. eğer bu oyukların yerleri kalıp boşluğunda boş bırakılırsa, sıvı metal bu kısımları doldurur ve elde edilen iş parçasında bu oyuklar meydana gelmez. Bu durumda bu kısımların torna edilme zorunluluğu belirir ki bu ise maliyeti çok yükseltir. Đşte bu sebepten oyuklara maça adı verilen ve genellikle imal edilen parçalar yerleştirilir ve böylece iş parçasının oyukları temin edilmiş olur. Kalıp Yapmak. - Model derece adı verilen metalik kutulara koyulur,üzerine belirli bir plastikliğe sahip, özel suretle hazırlanmış kum yerleştirilir. Bu kum el ile veya mekanik bir sistemle tamponlanıp sıkıştırılır. Model dışarı alınır. Kum içerisinde meydana gelen kalıp boşluğunda gerekli yerlere maçalar yerleştirilir. Eritmek ve Boşaltmak. - Metalin kalıp boşluğunu doldurması için belirli bir akıcılığa sahip olması gerekir. Bu maksatla katı metal istenilen sıcaklığa kadar ısıtılır. Kalıp içerisinde evvelce yardımcı bir model sayesinde açılan bit kanal vasıtasıyla sıvı metal kalıp boşluğunu doldurmak üzere boşaltılır.

Temizlemek. - Sıvı metalin ka1ıp boşluğunda katılaşmasından sonra (bilhassa küm -kalıp usulün de) katı parça üzerinde bazı çapaklar görülür. Bunlar sıvı metalin kalıp kumunu çatlatıp içerisine girip orada donmasından meydana gelmiş, arzu edilmeyen hatalardır. Ayrıca, kalıbı doldurmak için kullanılan kanalın iş parçasından kesilip alınması gerekir. Diğer taraftan eğer iş parçası çizimde verilen tolerans sınırlarını aşmazsa, parçanın takım tezgahlarında işlenişi lüzumu vardır. Bu şekilde elde edilen dökme parça eğer gerekirse bazı testlere tabi tutulmak üzere kalite kontrol dairesine gönderilir. 0. 3. - Demir Döküm usulleri Demir dökümü başlıca : Kum kalıp, Kokil kalıp. Kabuk kalıp ve Savurma usulleri ile gerçekleştirilir. Bu döküm usullerinden kum kalıp metodu bu gün kimyada ve Türkiye'de en fazla tatbikat sahası bulanıdır. Bunun da sebebi kum kalıp usulünün çok farklı ağırlıkdaki iş parçalarına uygulanabilmesi yanında kalıplama maliyetinin de çok düşük olmasıdır. Bu sebepten tezimizde sadece bu usulü incelenmiştir. Bununla beraber diğer döküm usullerinin de kendilerine göre avantajları vardır. Ancak, avantajlarının belirli sahalarda olmaması, bu usullerin sadece belirli parça formlarını, metalurjik gayeleri veya ekonomik amaçları gerçekleştirmek için tatbik edilmelerine sebep olmaktadır. 0. 3. 1. -Kokil Kalıp Usul Kum kalıplar bir döküm yapıldıktan sonra bozulmaktadır. Yani bir parçanın döküm için bir kum kalıba ihtiyaç vardır. Kokil kalıplar (Metalik kalıp) ise kalıp malzemesinin kütlesine göre yüzlerce veya binlerce döküme dayanabilmektedir. Bu durumda bir keresinde bir kokil kalp yapılırsa seri imalat uygulanabilmektedir. Diğer taraftan kokil kalıbın üretkenliği, kum kalıba göre yüksek olduğu için sıvı metal çok hızlı soğumakta, dökme demirin mikro yapısı kum kalıp metoduna göre elde edilenden değişik olmaktadır. Yapıda yine grafitler görülmekle beraber bunlar ince ve yıldız şeklinde toplanmıştır. Đşte bu sebepten kokil döküm usulü ile elde edilen dökme demirlerin mukavemetleri ve sertlikleri yüksek olmaktadır. Ayrıca, kokil kalıpta, yüzey pürüzsüz çıkmakta ve talaş kaldırmak icap etmemektedir. Bu avantajlarına rağmen, şurasını unutmamak gerekir ki, kokil kalıbın hazırlanması çok pahalıdır. Birincisi, malzeme olarak özel alaşımlı çeliklerin kullanılmasını icap ettirmekte, ikincisi de kendisi kum kalıp metodu ile imal edildiğinden yüzeyler pürüzlü çıkmakta ve işlemleri gerekmektedir. işte bu sebepten kokil kalıp metodu ancak Seri imalat için ekonomik açıdan uygun olmaktadır. 0. 3. 2. Savurma Döküm Bu usül sadece silindirik parçaların dökümü için uygulanmaktadır. Demir bir fırında ergitilip, içerisi kalıp kumu ile astarlanmış, yüksek devirle dönen yatay eksenli

bir silindire boşaltılır. Sıvı demir merkezde kuvvetin etkisi altında cidarlara yapışır ve orada katılaşır. Đşlem bittikten sonra iş parçası dışarı alınır. Bu şekilde dökülen parçaların iç kısımları daima boş ve silindiriktir. Sıvı metal cidarlara yüksek bir hızla fırlatıldığı için taneler ince yapılı olup, gaz boşluğu yoktur. Soğuma, kalıp yüzeyinden savurma makinasının eksenine doğrudur. Bu sebepten, farklı soğuma ortamlarındaki farktan dolayı, malzemenin cidarının dış çevresi ile iç çevresi arasında yapı farkı mevcuttur. Savurma döküm usulü ancak silindir gömleği, boru gibi silindirik iş parçalarına tatbik edilebilmektedir. Is paçalarının da dış yüzeylerinin tam silindirik olması icap etmez. Bunlar şekilli olabilir, fakat her ayrı yüzey şekli bir ayrı kalıbı gerektirir. 0. 3. 3. Kokil Kalıp Usulü Bu metot 2. dünya savaşından sonra gerçekleştirilmiş yeni bir usuldür. Bu metodun tercih sebepleri arasında en önemlisi boyutların dar tolerans sınırları içinde tutulmasıdır. Kabuk kalıp ile döküm daha ziyade işlenmesi güç olan sert dökmelere uygulanır. Kabuk kalıp usulünde aşağıdaki kademeler takip edilir. 1. Dökülecek iş parçasının modeli hazırlanır. 2 Çok ince eleklerden geçirilmiş kuma, sentetik - reçine bağlayıcı karıştırılır. 3. Bu refrakter malzeme model üzerine astarlanır ve 175 - 375 C sıcak1ığa kadar ısıtılır. 4. Sertleşen refrakter kabuk, modelden sıyrılır. 5. Sıyrılan sert refrakter kabuk, ikinci bir model vazifesi görerek kum kalıba yerleştirilir, kum üzerine sıkıştırılır. 6. Sıvı metal refrakter modelin meydana getirdiği kalıp boşluğuna doldurulur.

0. 4. Türkiye de döküm endüstrisi Dökümcülük memleketimizden geri kalmış sanayilerden birisidir: Đstanbul, Đzmir, Gölcük ve Sivas ‘da ki resmi ve özel teşebbüse ait birkaç dökümhane hariç tutulacak olursa, Türkiye de dökümcülük halen bir el sanatı halindedir. Bu gün Türk dökümcülüğü Avrupa dökümcülüğünün 150 – 200 sene önceki durumuna tekabül etmektedir. Döküm için elverişli kumların bulunması ise1955 den sonra olmuştur. Yapılan işlerin çoğu görgü ve pratiğin verdiği bilgiye ve dolayısı ile el terazi, göz kantar metoduna göre yapılmaktadır. Bu şekilde çalışmalar kaliteli döküm elde edilmesine imkan vermedikten

başka aynı zamanda gayri iktisadi de olmaktadır

Modelcilikte de diğer hususta da olduğu gibi geri durumda bulunmaktayız. Pek mahdut dökümhanenin model hanesi mevcut olup bunlar da ağaç modeli üzerine çalışmaktadırlar. Ekseriyetle metalin soğuma esnasındaki çekmesi bir hesaba istinat ettirilmediğinden ve modellerde vukuu muhtemel şekil değiştirmeler dolayısıyla bilhassa işlemeye tabi tutulacak parçalada boyutların kurtamamsı endişesi ile verilen fazla paylar işleme işçiliğinin ve dolaylsiyle malliyetin artışına sebep olmaktadır. bir çok ilavelerde de dökülecek parçanın bizzat kendisi mödel olarak kullanılmaktadır. Memleketimizde demir dökümünde ergitme amacıyle hemen hemen tamamiyle kupol ocakları kullanılmaktadr. Bu ocakların iç kuturları 50 -80cm arasında değismektedir. Yer ocakları miktar itibari ile fazla olmakla beraber, bunlar kısmen demir dökümünde, kısmen de demirden gayri metallerin ergitilmesinde kullanılmaktadır. Kupol ocaklarına verilen havanın kontrol edilmemesi dolayısıyla kok nisbeti, şarjın % 25 ine yükselmektedir. Yer ocakları ile çalışıldığında ise bu nisbet % 50 ye çıkmaktadır. Netice olarak dökümhanelerimiz sadece ustaların eline bırakılmıştır. Bu iş mühendisler tarafından benimsenmemiştir; ustalar dış ülkelerde kaydedilen ilerlemeleri takip edebilecek durumda olmadıklarından dökümcülüğümüzde kalite itibariyle bir kalkınma olmamıştır.

BÖLÜM I 1. 0. Dökme - Demir Malzemeler Demir - döküm malzemeler, iş parçasının genel geometrisine yakın şekilde dökülür. 1. 1. Lamel Grafitli dökme Demir (GG) Lamel grafitli dökme demirde (kır döküm), karbonun büyük bir kısmı yaprakcık biçimindeki grafit olarak bünyeye kat kat yerleştirilir. (Sekil 1) 1. 1. 1. Nitelikleri

Açık, ferritik-perlitik temel yapıda (siyah,beyaz) grafit, dökme demirin kırık yüzeyinin gri görünmesine sebep olur. Bu yapı, kolay talaş kaldırılabilir ve özü titreşimleri sönümlendiren, iyi kayma nitelikleri olan özelliklere sahiptir % 2.6 ila % 3.6'lik yüksek karbon payı, kır döküm akıcı ve kolay dökülmesine sebep olur. Bu sayede, biçim verilmesi zor ve ince cidarli iş parçaları da kır döküm ile elde edilebilir. Kır dökümün içinde grafit lamelleri, yükleme esnasında iç çentikler gibi etki eder. Bu nedenle, malzemeyi mahallinde akma noktasına getirebilen ve böylece dayanımını ve genleşmesini ölçüde düşüren keskin gerilme değişiklikleri meydana getirir. Buna karşılık lamel grafitli dökme demirin yapısal dayanımı, çekme dayanımında olduğu gibi, yaklaşık birkaç kat büyüktür. Grafit lamellerin büyüklüğü, soğutma hızına bağlıdır. Kalın cidarlı döküm parçalarında, daha yavaş soğutmak suretiyle, dayanımını uygun bir şekilde azaltan büyük lameller oluşturulur (Sekil 2). Dayanım temel (esas) yapıya da bağlıdır Bünye grafit odugu, zaman dayanım en düşük düzeye iner, örneğin GG-1 O'da ve perlit oranı yükseldiği zaman dayanımı artırır, örneğin GG-35'te oldugu gibi (Sekil 3).

1. 1. 2. Üretimi Lamel grafitli dökme demir, kupol veya elektrikli fırınlarda dökme hamdemirden, döküm krıklarından, sirkülasyonu (devreden) malzemeden (besleme, toplama, atık parçalar) ve çelik hurdadan ergitilir. Ardından döküm parçaları olarak kalıplara dökülür. 1. 1. 3. Kullanılması Kır dökümden takım tezgahları sütun gövde (Kaide) ve kızaklar; şanzıman motor blokarı, silindir kapakları ve fren gibi makina parçaları üretilir.

1. 2. Meehanite - döküm Özel ince yapraklardan olan grafitli veya küresel grafitli bir dökme demirdir. Lamel grafitli dökme demir, yüksek bir, dayanıma sahip olup, aşınmaya direnli, geniş ölçüde iç gerilmesiz, çarpıksız ve boşluksuzdur. Meehanite döküm, sertleştirilebilir ve ıslah edilebilir. 1. 3. Küresel Grafitli dökme Demir (GGG)1) Küresel grafitli dökümde (Sifero döküm), grafit, çeliğin temel bünyesine (yapısına) benzer bir şekilde küre biçiminde yer almıştır (şekil 1). 1. 3. 1. Nitelikleri Küresel biçim sayesinde grafit, bir miktar çentik etkisi doğurur. Küresel grafitli dökme demir diğer taraftan yüksek bir mukevemet ve genleşmeye sahiptir. Bütün dökme demir cinsleri içinden çeliğe en yakın nitelikleri kendinde toplamıştır. Tavlama suretiyle genleşme ve ıslah etme suretiyle dayanım artırılır. Küresel grafitli dökme demirden yapılmış olan iş parçalarının yüzeyleri, alvle veya indiksiyonla sertleştirilebilir. 1. 3. 2. Üretimi Ergitilmiş dökme demire magnezyum veya karbon katıldıgında, karbon küresel grafit halinde ayrılır. Küresel grafitli dökme demir için GGG senbolü oluşan grafitin biçiminden türetilmiştir. 1. 3. 3. Kullanılması Küresel grafitli döküm, dişli çarklar, krank milleri, direksiyon kutusu muhafazası, arka aks, pompa ve türbün muhafaza gövdesi ve ayrıca kimya endüstrisi için boru tesisatları gibi yüksek dayanım ve uzama göstermesi gereken makina parçaları için kullanılır.

1. 4. Temper Döküm (GT) 2) Temper dökümden yapılmış olan iş parçaları, dökümden sonra uzun süren bir ısıl işlemden geçirilir. Meydana gelen parçalı yapının görünüşüne göre, beyaz temper döküm ve siyah temper döküm olarak gruplara ayrılır. 1. 4. 1. Beyaz Temper Döküm (GTW) üretimi Ham döküm parçaları, birkaç gün oksijen verici maddeler içinde tavlanmak suretiyle karbonu emilir. Karbonu giderilmiş (Dekarbürize edilmiş) yüzey tabakasının parçalı görünüşü açık metalik renktedir ve çaeliğe benzer niteliklere sahiptir. Ancak iş pargalarının, yüzeyden yaklaşık 5mm' lik bir derinliğe kadar karbonu giderilebilir (Dekarbürize edilebilir). Daha kalın kesitlerde, iş parçalarının iç kısmındaki demirkarbid, temper kömürler halinde parçalara ayrılır (Sekil 2 ve 3). 1. 4. 2. Siyah Temper Döküm (GTS) Üretimi Ham döküm parçaları birkaç gün havasız ortamda tavlanır. Bu esnada sementit ferrit ve pul şeklinde temper dökümler halinde parçalara ayrılır. Siyah taneli kırık yapı bütün kesit üzerinde et (cidar) kalınlığından bağımsız olarak eşit durumdadır (şekil 4).

Şekil 1:GGG’ nin bünyesi

Şekil 2: GTV’ nin bünyesi

GTS’nin Bünyesi Şekil 3: Farklı cidar kalınlıktaki GTV’ nin Bünyesi

1. 4. 3. Siyah ve Beyaz Temper Dökümün Nitelikleri Beyaz temper döküm, karbonunun giderilmesi ve siyah temper döküm pullar sayesinde,küresel biçimli grafit nedeniyle lamel grafitli dökme demire göre önemli ölçüde daha özlüdür (sıkıdır). Her ikisi, iyi dökülebilir özellik taşır. GTW-S 38-12 özel kalitededir kaynak edilebilir. Temper döküm cinslerinin kısa işaretlerinde (sembollerinde) GTW ve/veya GTS, daN/mm2 cinsinden çekme dayanımı ve % cinsinden kopma uzaması verilir. 1. 4. 4. Siyah ve Beyaz Temper Dökümünün Kullanılması Temper döküm, öncelikle taşıt yapımında, biyel kolları, direksiyon milleri ve vites çatalı imalatı için kullanılır. Bunun yanında makina yapımında örneğin, kol ve tesisat teknolojisinde vinç kolu ekleme parçaları ve ventil gövdesi için kullanılır. 1. 5. Sert Döküm (SD) Set döküm karbonun yumuşak grafit olarak ayrılmadığı aksine, sert demir sementit olarak meydana geldiği bir döküm türüdür.

1. 5. 1. Nitelikleri

Sert döküm yüke ve basınca dayanıklıdır, fakat aynı zamanda gevrektir. Ayrıca düşük bir çekme dayanımına sahiptir. Uygun soğutma ve alaşım elamanıarı vasıtasıyla, tamamı sertleştirilmiş yapıya sahip, sertleştirilmiş yüzey veya yüzey tabakası sert ve çekirdeği özlü dış tabakası sert döküm yapılabilir. 1. 5. 2. Kullanılması Sert döküm, örneğin kırıc plakalar, küresel değirmen için küreler ve temizleme ve döküm makinalarının aşındırma parçaları gibi, sert ve aşınmaya dayanıklı olması gereken parçalar için kullanılır. 1. 6. Çelik döküm (ÇD) 1) Çelik döküm kalıplanarak dökülen çeliktir. 1. 6. 1. Nitelikleri Çelik dökümde çeliğin avantajları, öncelikle yüksek dayanım ve özlülüktür. Döküm metodu ile şekillendirilmesi zor olan iş parçalarının üretim imkanı sağlanmıştır (Sekil 1). 1. 6. 2. Kullanılması Çelik dökümden, türbün gövdeleri, kanatlı çarklar, pres sütunları ve dişli çark takımları gibi büyük makina yapımında mekanik olarak yüksek yükle karşılaşılan iş parçaları, ve ayrıca armatürler için küçük parçalar, tarım makinaları ve takım tezgahları üretilir.

Şekil 1: Kreyn (Gezer köprü) Vinç çengeli

1. 7. Alaşımlı Demir – Döküm Malzemeler Isıya dayanıklılık, korozyon, ölçü, sıcaklık şoku, asit ve ergiyik dayanıklılığı gibi özellikleri elde etmek için, bütün demir – döküm bütün malzemeler alaşımlı yapılabilir.

BÖLÜM II KÜRESEL GRAFĐTLĐ DÖKME DEMĐR 2. 1. Giriş Küresel grafitli dökme demir, birbirinden bağımsız olarak (British Cast Iron Researclı Association (BC1RA) ve Đnternational Nikel Company (INCO) tarafından geliştirilmiş ve ilk defa Amarikan Dökümcüler Cemiyetinin 1948 deki yıllık top1antısında döküm endüstrisi için yeni bir malzeme olarak tanıtılmıştır. Bu tip dökme demir için "sphero" "nodüler" ve "küresel grafitli dökme demir adları kullanılmıştır. yurdumuzda kabul edilen daha çok Küresel Grafitli Dökme Demir tabiridir. BCIRA yöntemi esas olarak, gri dökme demirle aynı bileşimdeolan hiper ötektik dökme demirlere ergimiş halde cerium (Ce) ilavesinden ibarettir. Cerium'unbüyük kısmı, bileşimdeki S'ü gidermekte ve geri kalan yaklaşık %0.02 Ce ise, grafitlerin lamel yerine küre şeklinialmalarını sağlamaktadır. INCO yönteminde ise hipo ve hiper ötektik dökme demirlere benzer olarak magnezyum ilavesi yapılmaktadır. Bu yöntemlerin ilk tanıtılmasından sonra bu gün hemen her yerde uygulanan magnezyum töntemi daha ekonomik oluşu nedeni ile tercih edilmiştir. Küresel grafitli dökme demir çeliğinkine benzer bir matris içinde dağılmış küre şekilli grafitlerden oluşan bir yapıya sahiptir.(şekil 2. 1) Yapı açısından gri dökme demirden yegane ayrıcalığı grafitlerin şeklidir. Küresel grafitli dökme demirin mekanik özellikleri grafit şekilli ve büyük ölçüde matris yapısı tarafından etkilenmektedir. Küresel grafitli dökme demirler, gri dökme demirin başlıca avantajları (düşük ergime derecesi, iyi akışkanlık ve döküle bilme, mükemmel işlene bilme ve iyi kesme mukavemeti) ile çeliğin mühendistlik yönünden avantajlarına (yüksek mukavemet, tokluk, süneklik, sıcak işlenebilme ve sertleşebilme) birleştiren yeni bir malzeme veya dökme demirler ailesi içinde yeni bir grubu oluşturmaktadır.

Şekil 2. 1. Tipik küre şeklindeki grafit yapısı

2. 2 Küresel Grafitli Dökme Demirin Metalurjik Yapısı Gri dökme demir ve küresel grafitli dökme demirin kimyasal bileşimleri (kükürt ve magnezyum haricinde)esas olarak bir birinin aynı olmasına rağmen, bu iki dökme demir oldukça farklı şekillerde katılaşıyorlar. Bu farklılıklar özellikle ötektik katılaşmasında daha bariz olmakta ve her iki dökme demir, üretimde uygulanan işlemlerdeki değişikliklerin nedeni olmaktadır. 2. 3. Mikro Yapı ve çeşitleri Küresel dökme demirlerde, bütün yapı bileşenlerinden malzemenin kullanılış yerlerine göre bir veya bir kaçını bulmak mümkündür. 2. 3. 1. Perlitik Küresel dökme Adi kimyasal bileşimlerin normal şartlarda kesit kalınlıkları 50mm’ye kadar olan iş parçalarında gösterdiği yapıdır. Malzeme sert ve kuvvetli olup adi kır dökmenin iki

misli çekme mukavemetine sahiptir. Şekil 2. 2. Şekil 2. 2. Perlitik küresel dökme demir. 2. 3. 2. Ferritik Küresel Dökme Ferrit matrisli küresel dökme demir yapmak için üç yol mevcuttur. Birincisi dökme demirlerin ağırlığına göre %0.20 magnezyum alaşımı kullanma. Đkincisi, perlitik dökme demiri tavlamak üçüncüsü, sıvı demir katılaşmasını çok yavaş şekilde gerçekleştirmek. Elde edilen küresel dökme demir çok yüksek uzama kabiliyetine sahiptir. Şekil (2. 3)

Şekil 2. 3. Ferritik küresel dökme demir.

2. 3. 3. Ostenitik Küresel Dökme % 35 Kadar (Ni) ihtiva eder ve küresel Ni – Resist adını alır. Korozyona mukavim olup yüksek mekanik mukavemeti mevcuttur. Grafitler bir miktar küresel şekillerini kaybederler. Matris ostenit ve pek azda perlitten meydana gelmiştir. (şekil 2. 4)

Şekil 2. 4. Ostenitik küresel dökme demirler. 2. 3. 4. Đğneli Küresel Dökme Diğer demir alaşımları gibi su verme ve temperleme ile küresel dökme demirin yapısı değiştirilebilir. Elde edilen yapı beynitik matris içerisinde küresel grafitlerdir. Đğneli küresel dökme demirin yüksek mekanik mukavemeti ve sertiliği vardır(Şekil 2. 5.)

Şekil .2. 5. Đğneli küresel dökme demir. 2. 3. 4. Küresel Dökme Demirin özellikleri Küresel dökmenin özellikleri çelik ile dökme demirler arasında yer alır. Mekanik özellikler yönünden çeliğe benzerken, kimyasal ve fiziksel özellikler dökme demirlere yaklaşır. Bu sebepten geniş kullanma sahaları bulur. 2. 4. 1. Çekme Mukavemeti

Çekme mukavemeti, tatbik edilen ısıl islem ve alaşımlandırma ya göre 40 kg/mm2 ile 80 kg/mm2 arasında değişir. Uzama/gerilme diyagramı adi dökmelerden ayrılarak, çeliğinkine benzer. Akma noktası temper dökmelerdekinden çok fazladır. Bu sebepten küresel dökme demirler çok ağır yükleri kalıcı bir şekil değiştirme olmadan taşıyabilirler; tablo 2. 1. de çeşitli küresel dökmeler ve mekanik özellikler verilmiştir. Küresel dökme demirlerin elastiklik modülleri de, oldukça yüksektir. Perlitik ve ferritik olanların 1,8x104 kg/mm2, yüksek alaşımlı ostenitik olanların ise 1,0x104 kg/mm2 civarındadır.

Tablo 2. 1. Çeşitli küresel dökme demirlerin mekanik özellikleri 2. 4. 2. Yorulma Mukavemeti Yorulma mukavemetinin, çekme mukavemetine oranı olarak tarif edilen, dayanma (tahammül )oranı dövme karbonlu çeliklerden yüksektir. Ayroca gerilim derişme faktörü çelikten düşük olduğu için, blihassa şaft imaline elverişlidir. Tablo 2. 2'de kır dökme ve dövme karbonlu çelik ile bu değerlerin mukayesesi verilmistir.

Tablo 2. 2. Küresel dökme demir,kır dökme demir, ve karbonlu çeliğin yorulma değerlerinin karşılaştırılması

2. 4. 3 . Aşınma Direnci Aşınmaya direnç dökme demirlerin genel karakteristiğidir, küresel dökmenin de aşıma direnci oldukça yüksektir. Dinamik ve statik yükler altında gelişigüzel dağılmış gerilimlere karşı küresel dökme çok iyi mukavemet gösterir. Bu sebepten bilhassa dişli çark imalinde ve bir çok yerlerde çeligin yerini tutmaya başlamıştır. 2. 4. 4. Titreşim Söndürme Grafitlerin küresel halde bulunması kır dökmeye nazaran bu kabiliyetini azaltmasına rağmen yine de çeliğe nazaran daha iyidir. şekil (2. 6.) da, kır dökme, çelik ve küresel dökmenin titreşim söndürme kabiliyetleri karşılaştırılmıştır; Çelik Küresel Kır Şekil 2. 6. Çelik, küresel dökme ve kır dökme demirlerin titreşim söndürme kabiliyetlerinin karşılaştırılması 2. 4. 5. Termik Şok kır dökme demirlerin termik şoklar altında hemen kırılır. Küresel dökme demir ise termik şoklara gayet mukavimdir. Ancak ani sıcaklıklara küresel dökme çatlayabilir ve bu çatlama iş parçasının içerisine doğru ilerleyebilir. Ancak mühendistlikte pek iyi bilinen bir şeyde, ilerleyen bir çatlağı doldurmak için, çatlağın ilerlemiş ucuna delik delmektir. Eğer çatlak iletmek istiyorsa yeni bir başlangıç noktası bulması lazımdır. Küresel dökmede aynı vazifeyi yapı içerisinde adeta birer boşluk olan küresel grafitle görür. Bu sebepten küresel dökme demirler sıcak hadde merdaneleri olarak kullanılış sahası bulurlar. 2. 4. 6. Korozyon Direnci Küresel dökme demir kır dökmenin gösterdiği korozyon direncine sahiptir. Deniz suyuna, alkollere ve zayıf asitlere karşı mukavimdir. Çelikten beş defa daha iyi korrozyon direnci ve yüksek mekanik mukavemete sahip olması dolayısıyla bilhassa, petrol ve kimya endüstrisinde, denizcilikte kullanılır.

BÖLÜM III

GRAFĐTĐN KÜRESELLEŞTĐRĐLMESĐ

3. 1. Küreselleştiriciler Küresel grafitli dökme demirlerin imalatında, grafitlerin küresel biçimi şekillenmesini temin etmek amacı ile, sıvı dökme demire ilave edilmiş olan bazı özel maddelere küreleştirici (nodulant) adı verilir.

Grafitin küresel bilşimde oluşumunu sağlayan ilave elementler, genellikle Mg, Ce, Li, Na, Nd, La ve diğer nadir toprak elementleridir. Bu elementlerden, hiç şüphesiz ki, ticari mahiyette kullanılanları Ce ve Mg metalleridir. Gerek Mg ve gerekse Ce metallerinin sıvı metale ilave şekillerini tesbit etmek için, günümüze kadar yapılan çalışmalar sonucunda, bu metallerin saf olarak değil, uygun biçimdeki alaşımları halinde ilave edilmeleri ile dahi iyi sonuç1ar vereceği anlaşılmıştır. Bu durumu yaratan sebepleri şöyle sıralamak mümkündür: Genel olarak sıvı dökme demirin sıcaklığı 1300 - 14000C dir ve küreleştirici elementlerin ilavesi, bu sıcaklıklarda yapılmaktadır. Seryum metali 804-C da ergir ve 2927C da buharlaşır. Sıvı demire ilavesi esnasında buharlaşma yolu ile çok az kayıp verir. Magnezyum metali ise 6500C da ergiyip 11170C da buharlaştığı için sıvı demire ilave edildiği zaman çok kolay buharlaşıp büyük kayıplar verebilmektedir. Diğer taraftan gerek Ce ve gerekse Mg çok kuvvetli deoksidan (oksitleri stabil olan) elementlerdir (Sekil 3. 1.). Bu sebepten dolayı da, sıvı döküm içerisindeki ve normal havadaki oksijenle çok seri reaksiyona girerek oksitlenmek suretiyle, Ce ve Mg büyük kayıplar vermektedir. Saf Ce veya Mg metalleri yerine bu elementlerin muhtelif alaşımları kullanılmak suretiyle, adı geçen metallerin buhar basınçları düşürmekte, sıvı dökme demire ilave edildikleri zaman buharlaşarak verimlerinin düşmesine engel olunabilmektedir. Ayrıca yine alaşım halinde ilavelerinden, alaşım içerisindeki kürselleştirilen element miktarının değişiklik olmasından dolayı oksitlerine reaksiyonuna tesir eden metalin aktivitesi de düşük olduğndan bu türlü kayıplar da azaltılmaktadır. Küresel grafitli dökme demirlerin imalatında kullanılmak üzere denenmiş ve iyi sonuçlar veren gerek küreselleştirci elementin verimi ve gerekse elde edilen malzeme özelliklerine kötü tesirler yapmaması bakımından Mg veya Ce alaşımları, bunların Fe, Si, Ni ve Cu metalleri ile meydana getirdikleri ikili veya üçlü alaşımlardır. Bu alaşımlarda küreselleştirici metal miktarları umumiyetle % 15 – 20 arsında olup, % 50 ye nadiren çıkanları mevcuttur. Ce metaline ait tipik bir alaşım (Ticari ismi mischemetall) ve bileşimi aşağıda gösterilmektedir.

Ce=%45 – 53, La=%22 – 25, Nd=%15 –17 Diğer nadir toprak elementleri =%8 – 10, gerisi Fe

Ce metali ile yapılan küresel grafitli dökme demir imalatında bilhassa hiper ötektik dökme demir bileşimleri kullanılmaktadır. Mg metali lie yapılan imalatlarda ise, bileşim sınırlı olmamakla beraber hipo-ötektik dökme demir bileşimleri tercih edilmektedir. Bu tüm imalat şekillerinin tercih sebebi ise şu şekilde açıklanabilir: Ce metali kuvvetli karbürleştirici karbürleri stabil yapan bir elementtir. Bu bakımdan, malzemenin aşırı sert ve çok gevrek yapıya sahip olmasını önlemek için hipoötektik bileşim kullanılmaz. Mg metali de karbürleri stabil yapan bir element olmasına rağmen. Ce kadar kuvvetli değildir. Bu sebepten, hipoötektik bileşimlerde Mg metali ile imalat tercih edilmektedir. 3. 2. Küreleştiricilerin Đlave Şekli Küreleştirici elementlerin saf veya alaşımlar halinde sıvı dökme demire ilavesi, muhtelif şekillerde olabilir. a) Açık metot: Bu metoda küreleştirici malzeme bir potanın tabanına yerleştirilir. Ergitme fırınından bir başka potaya alınmış olan sıvı demir süratle bu potaya dökülür. Şiddetli bir alev vererek küreleştiricinin sıvı demire karıştığı müşahede edilir (Şekil 3. 2. 1.)

Şekil 3. 2. Magnezyum alaşımlarının sıvı demire ilave şekilleri b) Sandöviç metodu: Bu metot da küreleştirici malzeme potanın tabanına yerleştirildikten sonra üzerine hurda çelik, hurda küresel grafitli dökme demir parçaları veya Fe-Si (Ferro-silisyum) örtülür. Sıvı demir bundan sonra potaya dökülür. Bu sayede ani reaksiyonlar nisbeten önlenerek küreleştirici maddenin verimi arttırılmış olur. (Sekil 3. 2. 3.) c) Daldırma usulü: Bu metodda seramikten mamul bir daldırma cihazı kullanılır.. Seramik hazne içerisine yerleştirilmiş olan küreleştirici malzemenin sıvı demire daldırılarak ilavesi mekanik bir sistemle temin edilmiş olur. Seramik hazne ya deliklidir veya alt tabanı bir kapak gibi hareketlidir. Bu sayede küreleştirici malzemenin muntazam şekilde yavaş yavaş ilavesi yapılmış olur (Şekil 3. 2. 2.)

d) Basınçlı pota usulü: Kürelestirici madde bilhassa Mg için buharlarının yaptığı basınça dayanıklı şekilde bir pota içerisindeki sıvı demire muntazaman ilave edilmektedir.

Đki usülden başlayıp sırayla giderek bu usüllerle küreleştirici elementlerin verimi arttırılmaktadır. 3. 3. Küreleştirici Elementler Küresel grafitli dökme demir imalatında kullanılan küreselleştirci esas elementlerin ve önemli bir özelüği de, çok kuvvetli desülfiran (sülfürleri stabil olan) madde olmalarıdır (şekil 3. 3.). Bu sebepten dökme demir imalatında ana prensiplerden biri de, asgari miktarda kükürt ihtiva eden dökme demirlere ise başlanmasıdır. Buna imkan yoksa küreleştirici ilavesinden evvel, sıvı demirin kükürt miktarının kontrol edirerek istenilen seviyeye düşürmesi icab etmektedir. Sıvı dökme demirdeki kükürt miktarı arzu edilen seviyenin üstünde ise, Ce veya Mg gibi küreleştirici elementler, kükürtle çok çabuk reaksiyona girerek stabil olan Ce2 S3, MgS bileşiklerini meydana getirirler böylece curuf halinde sıvı demirin üstünde toplanarak çok önemli kayışlara sebep o1ur1ar. Bu durumda ise, küreleştirici sementitin esas vazifesini yapabilmesi ancak daha düsük bir verimle mümkün olmakta veya daha fazla miktarda küreleştirici madde kullanilması zorunlu olmaktadır (Sekil 3. 4.).Bu tip bir çalışma ise pahalıya mal olmaktadır. Şekil 3. 3. Sülfürlerin standart teşekkül serbest enerjilerinin sıcaklıkla değişimi

Küresel grafit1i dökme demir imalatı için tavsiye edilen kükürt miktarı %0.025 in üstüne çıkmamalıdır. Bu sınırda bulunan bir kükürt miktarı ile küresel grafitli dökme demir imalatı için, döküm parçası içerisinde %0.035-0.060 sınırları içinde kalan küreleştirici e1ement miktarı yeterli o1maktadır.Bu sınırların altında veya üstünde kalan miktarlardaki küre1eştirici elementlerin iyi sonuçlar vermediği belirtilmektedir. 3. 4. Kükürdün azaltılması asit astarlı kupol fırınlarında yakıt olarak kullanılan kok kömüründeki kükürdün sıvı demire düfizyonundan dolayı malzemenin bileşimindeki kükürt miktarında artış olmaktadır. Bu tip çalışma sistemlerinde demir içerisindeki kükürdün azaltılması, sıvı metalin fırından alınması esnasında veya fırından alındıktan hemen sonra, daima fırın dışında yapılmaktadır.

Bazik astarlı kupol fırınlarında kükürdün azaltılması işlemi, ergitme esnasında fırım içerisinde curuf yapılarak sağlanabilir. Elektrikli fırınlarda yapılan ergitmelerde seçilmiş ham madde ile çalışıldığından ve kükürt ihtiva eden herhangi bir yakıt kullanılmadığından kükürt, istenen seviyede elde edilebilir.

Fırın dışında yapılan kükürt azaltma işlemlerinin en tesirli ve belirgin olanları "soda metodu" ile «karpit metodu» dur. Soda Metodu: Sıvı demirdeki kükürt FeS veya MnS şeklinde bulunmaktadır. Kükürdü azaltmak istenen sıvı demirin alındığı potaya, şarjdaki kükürt miktarı ve ergitme tekniği göz önünde bulundurularak umumiyetle % 1 in üzerinde kalan miktarlarda susuzlaştırılmış (Na2CO3) yerleştirilir. Döküm potaya alındığı zaman aşağıdaki reaksiyon vuku bulur: 4FeS 4Fe 4 MnS + 4 Na 2CO3 = Na2SO4 + 3 Na2S + 4 Mn + 4 CO2 Bu reaksiyon ısı alan (endotermik) bir reaksiyondur. Yüksek sıcaklıklarda bu reaksiyon daha süratli cereyan eder. Bu bakımdan sıvı demirin. sıcaklığının maksimum tutulmasında faydalar vardır. Soda metodunda, kükürdün azaltılması için 5 dakikalık reaksiyon zamanı kafi gelmektedir. Reaksiyon sonunda meydana gelen kükürt curufu potanın üzerinde dışarıya alınarak işlem bitirilir. Karpit Metodu: Bu metot da ince toz halindeki CaC2 azot gibi nötr bir gaz ile sıvı dökme demire enjekte edilir. Ca metalinin kükürde karşı afinitesinin fazlalığı dolayısıyla (Sekil 3. 3.) CaS teşekkül etmektedir. Bu sayede sıvı demirdeki kükürdün azaltılması mümkün olmaktadır. Küreleştirici Maddenin Đlave Edileceği Sıcaklık: Küreleştirici elementin ilave sıcaklığına zıt yönde tesir eden iki faktör vardır. a) Küreleştirici elementin verimi: Verim yönünden ilave esnasındaki metal sıcaklığının yüksekliği ile verimin düşmesi orantılı düşmektedir. Bilhassa Mg kullanıldığında, sıcaklığın yükse1mesi. Mg buhar basıncının yükselmesine sebep olmakta ve dolayısıyla Mg kaybını arttırmaktadır. b) Grafit teşekkülü: Küresel grafit teşekkülü için hava sıcaklığı, sıvı demirin ötektik katılaşması başlangıcından yüksek olmalıdır. Çünkü dökme demirlerdeki normal ötektik katılaşması esnasında devamsız ötektik fazı "lamel grafit" ayrışmaktadır. Bu sebepten dolayı, küresel biçimde grafit teşekkülü sağlayan ve sıvı demiri yapı değişimine uğratan küreleştiricinin sıvı sıcaklığı yüksek tutulmalıdır. Bu iki faktör nazarı itibara alındığında, küreleştirici elementin veya alaşımının dökme demire ilave sıcaklığının 1350-14000C arasında olması gerektiği anlaşılmaktadır.

3. 6. Alaşımı Nüveleştirme (Inokü1asyon) Küresel grafitli dökme demir imalatında ilave edilen küreleştirici elementlerin tesiri ile soğuma ve katılaşma esnasında bir geçme ve bu sebeple de karbürleş teşekkülleri müsait bir hale gelmektedir. Malzemede grafit çekirdeklerinin teşekkülünü kolaylaştırmak gayesi ile, grafitleştirici özelliği bulunan elementler veya alaşımlar kullanılarak, sıvı demire küreleştirici ilavesinin arkasından aşılama işlemi yapılır. Kürese1 grafitli dökme demir imalatında aşılama işlemi, genel olarak, toz haldeki ferrosilisyum ile yapılmaktadır. Aşılama işleminde kullanılan aşılayıcı miktarları % 0,4-0,6 arasında kalmaktadır (Bu değer %70-75 Si ihtiva eden ferrosilisyum içindir). Đlave şekli: Toz haldeki Fe-Si, sıvı metal içerisine veya döküm yapılacak kalıp boşluğuna konmak suretiyle olabilmektedir. Aşılama işlemi grafit teşekkülünü kolaylaştırdığı için malzemenin aşırı şekilde sert olmasını önleyerek, mekanik özelliklere müsbet etki eder. 1. 7. Dökümün Đzabesi ve Döküm Pratiği Küresel grafitli dökme demir imalatında en önemli kademelerden biri, hiç şüphesiz ki döküm safhasıdır.

Bir dökümde mamul parçanın özellikleri, büyük ölçüde, dökümde çok kısa bir zaman aralığı içerisinde tamamlanan katılaşmaya bağlı kalmaktadır. Dökümlerdeki katılaşma mekanizması kimyasal bileşimle beraber, katılaşma anındaki soğuma hızına da çok bağlıdır. Ayrıca malzemenin döküm hatalarından arınmış halde elde edilebilmesi büyük ölçüde kalıp malzemesine de bağlı olmaktadır. Diğer taraftan kalıp malzemesi kadar, döküm parçasının kalıplama tekniği -kalıp, boşluk çıkıcı dizaynı döküm sıcaklığı ve döküm zamanı gibi faktör1er de önemli rol oynamaktadırlar. a) Kalıp malzemesi: Küresel grafitli dökme demirler daha ziyade yaş (taze) ve kuru kum kalıplara dökülürler.

Küresel grafitli dökme demirler için kullanılan kalın kumları, su miktarı daha intizamlı bir şekilde kontrol edilmek şartıyla, lamel grafitli dökme demirlerin kalıp malzemelerine benzerler. Kumlardaki su miktarlarının kontrolünde titiz hareket edilmesine, küresel grafitli dökme demirlere ilave edilen küreleştiricilerin kuvvetli oksitlenen elementler ihtiva etmesi sebep olmaktadır. Küresel grafitli dökme demirler için kullanılan kum karışımlarının aşağıdaki gibi olması tavsiye edilmektedir. Silika kumu Kum içindeki kil

:A.F.S tane iriliği numarası 50-60 :%6-8 Kalıplama işleminde kullanılan karışım ise,

Kalip kumu Bentonit Hububat unu Maça yagı Su

:% 96,5 :% 1,0 :% 1,0 :% 1,5 :% 3

ihtiva etmektedir.

Böy1e bir karşımdan elde edilen kalıpların özellikleri şöyledir: Yaş basma mukavemeti Kalıp sertliği Rutubet Gaz geçirgenliği

:%10 - 18 Psi (0.7 - 12.6 kg/cm2 :83 - 93 :%2.5 - 3.2 :50 - 70

b) Yolluk ve çıkıcı sistemleri: Küresel grafitli dökme demirlerin dökümünde tatbik edilen yolluk ve çıkıcı sistemlerinin tespitinde aşağıdaki prensiplere riayet edilmelidir: a) Curuf ve pislikleri kalıp boşluğundan daha i1eriye götüren yolluk sistemleri kullanılmalı, b) Metalurjik kalıp içerisinde az türbülanslı şeki1de hareket etmesi sağlanmalı, c) Metalin kalıp boşluğuna girişi kontrollü olmalı, d) Sıvı metalin kalıp boşluğunda çok iyi bir dağılıma uğrayabilmesi sağlanmalıdır.

Bu esaslardan hareket ederek yolluk sistemleri, düşey yolluk taban kesiti, yatay yolluklar giriş kesitlerinde kesitler arasında 4 : 8 : 3 oranı esas alınarak kalıp hazırlanır yatay yollukların yükseklikleri, genellikle genişliklerinin 2 katı olmalıdır. Küresel grafitli dökme demirle; dökü1müş halde perlitik yapıya sahip olduklarından, çelik dökümler gibi katılaşma esnasında çeki1me boşlukları gösterirler. Katı1aşma esnasındaki çekilme boşluk1arını gidermek için kullanılacak besleyicilerin boyutlandırılması ve kullanılma yerlerinin çekimine ait esaslar DUNPHY, ACKERLID PELLINI vs. tarafından yapılan çalışmalarda belirtmeye çalışılmıştır. Bununla beraber, çeşitli şartlarda besleyicilerin boyutlandırılması ve yerleştirilmesi muhakkak ki deneysel çalışmalarla tespit edilmelidir. c)Döküm zamanı ve sıcaklığı: Küresel grafitli dökme demirlerin dökümünde kullanılan döküm sıcaklıkları, lamel grafitli dökme demir dökümlerinkine benzemektedir Ve aynı esaslar geçerlidir. Döküm müddeti, döküm parçasının ağırlığı ile ampirik olarak şu formülle bulunabilir: Döküm zamanı=Sabite

√ Döküm Ağırlığı

Burada döküm süresi (saniye) ve ağırlığı (libre) cinsinden alınırsa; sabite ≅ 0.65 olur. Eğer ağırlık kg cinsinden alınırsa, sabite ≅ 1 olur. Malzeme Özellikleri: Küresel grafitli dökme demirlerde malzeme özellikleri kimyasal bileşim ve daha ziyade mamul parçanın metalografik yapısına bağlıdır. Genel olarak küresel grafitli dökme demirlerin kimyasal bi1eşimi C =%3,2-4,0 Si =% 1,0 - 3,0 Mn =%0,1-0,8 p =% 0,10 max S =% 0,025 max Mg =%0,05 aralığında bulunmaktadır. Küreleştirici elementin ve ona bağlı olarak kükürdün haricinde malzemedeki C, Si, Mn ve P 'un özeliklere etkileri,lame1 grafitli dökme demirlerdeki gibi olmaktadır.

Buna mukabil, Bölüm 3.1. de anlatıldığı gibi, imal edilen ideal küresel grafitli dökme demir malzemesinin mekanik özelikleri, lamel grafitli dökme demir malzemelerinden pek çok üstündür. 2

Mekanik özellikler bakımından küresel grafitli dökme demirler 70 kg/mm lik kopma mukavemetine, 50 kg/mm2lik akma mukavemetine, döküm halinde %3-5 kopma uzamasına veya tavlı halde %12-17 kopma uzamasına sahip olabilirler. Küresel grafitli dökme demir malzemelerinde, diğer birçok malzemelerde olduğu gibi, mukavemet ile sertlik arasında yakın ilişkiler mevcuttur (Şeki13.5). Ayrıca esas bileşime ilave olarak, alaşım elementleri sayesinde küresel grafitli dökme demir mazeme1erinin mekanik özelliklerinde ve korozyona dayanırlıklarında artışlar olmaktadır.

Şekil 3. 5. Küresel grafitli dökme demirlerde sertlik ve mekanik özellikler arasındaki genel münasebet

Bil hassa Ni, Mo, V ve Cr un küçük miktarlarda ilavesi ile çok üstün özellikler elde edilebilmektedir(Şekil 3. 6.) Yine lamel grafitli dökme demirlerde olduğu gibi, kesit büyüklüğünün de mekanik özelliklere ve bil hassa sertliğe aynı yönde etkileri mevcuttur.

Şekil 3. 6.:Küresel grafitli D.D. lerde alaşım elementlerinin ve döküm parçası kesit kalınlığının sertliğe etkileri.

Döküm ve ısıl işlem durumlarına göre, genel olarak küresel grafitli dökme demirler ile lamel grafitli dökme demirlerin özelliklerini mukayese Tablo 3. 1. de verilmiştir. 3. 9. Küresel Grafitli Dökme Demir Standartları Küresel grafitli dökme demirlerin beynel minel sınıflandırılmasında, lamel grafitli dökme demirlerde olduğu gibi mukavemet esas alınmıştır.

Tablo 3. 1. Küresel grafitli dökme demirlere ait mekanik özellikler

3. 9. 1. ASTM sınıflandırılması (USA)

(1)PSI=7x10-4 kg/mm2 olarak alınacak (a)%3.00 Min. C, %2.75 Max Si, %0.08 Max P (b)ASTM A395-56T ile CE 4.5 olacak şekilde. Bu sınıflandırmada görüldüğü gibi, küresel grafitli dökme demirler sırasıyla kopma mukavemeti, akma mukavemeti ve % uzama değerlerinin değişimine göre isimlendirilmektedir. Sınıflandırmada şartlar olarak belirtilen tablo ve ferritik terimlerin, yumuşatma tavlamasını belirtmektedir. Yüksek mukavemetli malzemelerdeki ısıl işlem terimi ise, normalizasyon veya sertleştirme ısıl işlemlerini kapsamaktadır. 3. 9. 2. DIN 1693 Normuna Göre Sınıflandırma Bu sınıflandırmanın esası da yine malzemenin min kopma mukavemetine göredir. DIN normunda belirtilen % uzamaları yüksek olan küresel grafitli dökme demirler, ASTM sınıflandırmasında olduğu gibi yumuşatma tavına maruz bırakılmışlardır. 3. 9. 3. Türk Standartlarında Küresel Grafitli Dökme Demirler

Bu standartta da küresel grafitli dökme demirlerin gösterilişi DIN normundakine benzerdir ve prensip olarak aynıdır (TS 526). Türk standartlarında D.D.K. kısaltılmış rumuzu ile gösterilirler. Bu standartların kapsamına giren küresel grafitli dökme demirlerin mekanik özellikleri yukarıda verilmiştir.

3. 9. 4. SAE standartlarına Göre Sınıflandırma Otomotiv endüstrisinde, üstün özelliklerinden dolayı pek çok kullanılış yeri bulunan küresel grafitli dökme demirler, Amerika da SAE – JE 34a standartlarına göre sınıflandırılmışlardır. Bu sınıflandırmada da, yine malzemenin mekanik özellikleri dikkate alınmıştır.

3. 10. Küresel Grafitli Dökme Demirlerin Katılaşma Mekanizması Bilindiği gibi dökme demirler, ötektik katılaşması gösteren alaşımlardır. Bil hassa lamel grafitli ve küresel grafitli dökme demirler bileşim itibariyla ötektik bileşime daha yakındırlar. Dökme demirlerin katılaşma mekanizması PELLINI tarafından açıklanmış olup, bu açıklamalarda lamel ve küresel grafitli dökme demirlerin mukayeseli olarak katılaşmaları da deneysel yollarla gösterilmiştir. Bu alanda ALBERT D.Sy. ve C. H. HUGHES in soğuma eğrileri yolu ile yaptıkları açıklamalar oldukça ilgi çekicidir. Yukarıda bahis edilen çalışmaların sonuçlarından çıkarılan bilgiler şöyle özetlenebilir. Küresel grafitli dökme demirlerde, normal grafitli dökme demirlerin katılaşma esnasında verdikleri soğuma eğrilerinden farklı durumlar ortaya çıkmaktadır. Bu farklılaşma, lamel grafitli dökme demirlerin katılaşma bitmesi ötektik sıcaklığında olduğu ve bu sıcaklık aralığında ötektik ayrışması sonucunda (kimyasal bileşim ve soğuma hızı tesiri ile ) lamel grafitlerin çökelmesi husule geldiği halde, küresel grafitli dökme demirlerde katılaşmanın ötektik sıcaklığı altındaki bir sıcaklıkta bittiği, yani bir katılaşma gecikmesinin mevcut olduğu ortaya çıkarılmıştır(şekil3. 7.). Zaman → Şekil 3. 7. Lamel grafitli ve küresel grafitli dökme demirlerim farklı şartlarda soğuma eğrileri 1) 2) 3) 4) 5)

Đnoküle edilmiş lamel grafitli D.D.: CE= a/4.37 b/4.09 c/4.15 Đnoküle edilmemiş lamel grafitli D.D:CE= a/3.47 b/4.14 c/3.95 Mg ile elde edilen küresel grafitli D.D.:CE=a/4.04 b/ 4.26 c/3.99 Mg ile elde edilmiş küresel grafitli D.D.(inoküle edilmemiş) CE=a/4.03 b/4.09 c/4.03 Ce ile elde edilmiş küresel grafitli D.D.:CE= 4.82

Böyle bir durum, kimyasal bileşim hudutları ve kalıp malzemesinin soğutma gücü farklı olduğuna göre, ancak malzemeye ilave edilmiş küreleştiriciler sayesinde bileşimden ötürü bir aşırı soğuma şartının sağlandığını ortaya koymaktadır. Soğuma eğrilerinde bu farklılaşma, imalat esnasında küresel grafitli dökme demirler için doğrulayıcı nitelik taşıyan kontrol olarak kullanıla bilmektedir. Küresel grafitli dökme demirlerde aşırı soğumanın yaratılması ve grafit teşekkülünü beraberce mütaala edilmesi, küresel grafitlerin teşekkülünü açıklamaya yardım etmektedir. 3. 11. Küresel Grafitlerin Oluşumu Üzerine Teoriler ve Đrdelenmesi

küresel biçimde şekillenen grafitlerin oluşumu deneysel yollarla yapılan araştırmaları altında açıklanmaya çalışılmıştır. 3.92 bölümünde dökme demirdeki yapı elementlerinin izahında, grafit oluşumuna ait teorilerde nazarı itibare alınarak küresel grafitler üzerinde yapılacak tartışma kolaylaştırılmış olur. 3. 11. 1. Sıvı Dökme Demirden Doğrudan Doğruya Küresel Grafit Teşekkülü Hiper – Ötektik dökme demir bileşimleri ile küresel grafitli dökme demir imalatında, sıvı durumdaki metal üst düzeyinde küresel grafitlerin yüzdüğü müşahede edildiği gibi, sıvı haldeki malzemeden alınan numunelerin su içerisine atılarak ani soğutulmaları sayesinde elde edilen metalografik numunelerin incelenmesinde, az sayıda ve küçük boyutlu küresel grafitlere rastlanmaktadır. Hipo – ötektik alaşımlar için aşırı soğumanın olduğu bilindiğinden, ilk katılaşan ostenit dandiritleridir. Geri kalan sıvı karbon bakımından zengindir. Bu karbon bakımından zengin sıvıdan ötektik ayrışması esnasında küresek grafitler meydana geldiği ve bu grafitlerin ostenit dantiritlerinin uç kısımlarında yer aldığı yine metalografik muayeneler sonucunda tespit edilmiştir. 3. 11. 2. Katılaşmış Dökme Demirde Grafit Teşekkülü. Bu tarz küresel grafit teşekkülü aşağıdaki gibi iki şekilde olabilir. a)

Sementitin (karbürlerin) ayrışması ile:

Bu tarzdaki grafit oluşumları, ilk açıklamaların en önemlisi olmaktadır. Şüphesiz burada klasik metotla elde edilen iki çeşit temper döküm imalatındaki yumru (rozet veya küresel) haldeki grafitlerin teşekkülü mekanizması geçerli olmaktadır. Küresel grafitli dökme demirlerde, karbürleştirici bir ortamda (gerek küreleştirici ilavesi ve gerekse soğuma eğrilerinde görüldüğü gibi, aşırı soğumaları olması ile katılaşma gecikmesinin vuku bulması sonucunda) geciken ötektik ayrışması esnasında sementit' den çökelen grafitlerin katı bir ortam içensindeki şekillenmeleri küresel biçimde olmaktadır. b) Karbonca aşırı doymuş ostenit'den küresel grafit çökelmesi: Bu gün için en geçerli görüş tarzı bu olmaktadır. Mg veya diğer küreleştiricilerin ilavesi neticesinde, Fe-C denge diyagramının solidus ve likidus eğrileri aşağıya doğru kaymaktadır. Bunun neticesi olarak, ötektik sıcaklığında bir düşme olmaktadır Denge diyagramındaki dönüşüm eğrilerinin zorlanma neticesinde böyle bir düşüş göstermeleri sebebiyle, bilhassa hipo-ötektik bileşimlerde ilk katılaşan ostenit, dendritik

bir şekillenme ile tezahür eder. Ostenit dendritlerinde bileşim, merkezden çevreye doğru devamlı artan karbon miktarı ile karbonca zenginleşmektedir. Ötektik bileşiminde de ostenit dendritlerinin yüzeylerinde son katılaşacak kısmın bileşiminde, dengede bulunması icap eden karbonda bir artış husule gelmektedir. Katılaşmanın tamamlandığı halde ise denge diyagramından görüleceği gibi,(şekil 3. 8.) ostenit bileşiminde (düşen sıcaklıklarla orantılı olarak karbon arttığından ) karbon artışı dengeye nazaran daha fazla olmaktadır. Soğumanın ötektik sıcaklığı hattının daha aşağılara düşürmesi, ostenit bileşminde azalan sıcaklıkla azalan karbon miktarını öngörmektedir. Bu durumda ostenit dendritlerinin çevresinden (karbonca zengin ve aşırı doymuş kısımlardan) grafit çökelmeleri olmaktadır. Grafitlerin çökeldiği ortam, plastik bir katı ortamdır. Böyle olmasına rağmen katı fazın grafit büyümesine karşı direnci, sivi faza nazaran çok fazladır. Ayrıca, zorlanmalı bir soğumadan dolayı ostenit bileşiminin ani ve fazla değişikliği sebebiyle, grafitlerin normal büyümelerin ve gelişmeleri engellenmiş olur. Bu durumda meydana gelen grafitlerin minimum yüzeyli hacimler şeklinde kaması (bu şeki11er küçük boyutlu ve kürese1 biçimdedir) temin edi1miş olur. Küreştirici elementlerin ilavesiyle aşırı doymuş ostenitten küresel grafitlerin meydana çıkış teorisi, küşresel grafitli dökme demirlere ait soğuma- zaman eğrileri ile de çok uyuşmakta ve birbirini teyit eder durumdadır. ALLBERT de Sy, çalışmalarında bu görüşleri ispatlayacak deneysel sonuçları vermektedir. Şekil 3. 8. Aşırı soğuma neticesinde karbonca aşırı doymuş γ oluşumu

C. R. LOPER ve R. HEINE de bu hususdaki çalışmalarında yukardaki açıklamalara paralel görüşlerini, ilave olarak da küresel grafitli çekirdeklerinin ötektik sıcaklıgı üstündeki bölge1erde tesşekkül ettiğine (çünkü küresel grafitli dökme demir bileşimi, grafit çekirdeklerinin teşekkülüne müsaittr) ve etraflarının ostenit ile çevrelediğini, bu sebeple de grafitlerin normal büyüme ,göstereceğini belirtmiştir. 3. 12. Ötektik katılaşmasının yapısal değişimi Lamel grafitli dökme demirlerde görülen ötektik katılaşması tipi devamsızlık gösteren bir ötektik katılaşmasıdır. Aynı durum A1- Si ötektik katılaşmasına sahiptir. Fe-C ötektik a1aşımlarındaki ötektik katı1aşması esanasında devamsız bir fazdan grafit çökelmesi olmaktadır. Bu çökelme, soğuma istikametine bağlı olmayan geometrik bir katılasmadır. Gerek Fe-C, gerekse Al-Si ötektik alaşımlarındakigrafit ve Si lamelleri yerine (malzemeye mukavemet ve süneklik kazandırmak için) bu fazların küresel biçimde oluşumları sağlamak maksadıyla yapılan işlem modifikasyon veya yapısal degisim denir. Modifikasyon işlemi küçük miktardaki üçüncü bir elementin ilavesiyle yapılır.

üçüncü element ilavesiyle alaşımlarda yeni bir faz görülmeyip, devamsız ötektik fazlarının büyümesi durdurulur; daha küçük yüzeyli ve normal yapılış düşzgün dağınımlı ince ötektik ayrısması fazları elde edilir. Al-Si alaşımlarında bu iş için Na, dökme demirlerde ise küresel grafitli dökme demir imalatını gerçekleştiren küre1eştiriciler kullanılmaktadır. 3. 13. Küşreleştirici Elementlerin Tesirleri Bir evvelki 3. 12. bölümündeki açıklamanın devamında grafitlerin küresel olmasının bir izahı tarzı da, küreleştirici elementin ilavesi sayesinde, devamsız faz olan grafitlerin ara yüzey sıcaklığı, devamlı fazlar olan ostenit ve sementit'e nazaran daha düşük olması, bu sebeple de küreleştirici element ilavesi ile devamsız faz olan grafitin küçük yüzeyli küresel şekilde büyüyecekleri şeklinde öne sürülen izah tarzıdır. Grafitlerin klüesel şekli, hekzagonal kristallerin altıgen biçimli taban düzlemlerinin eğrisel şekilde büyümesinden (Şekil3. 8. a.) veya parçalanmış grafitlerin farklı doğrultulara yönlenmesi sonucunda meydan gelmektedir .

Bu türlü grfit şekillenmsinde küreleştirici elementlerin ve diğer elementlerin ne gibi tesiri olmaktadır? Bu sualin cevabı, muhtelif oluşum teorilerinin ve dökme demir metalurjisinin bir arada düşünülmesi sonucunda birkaç noktadan açıklamalarla bulunabilmektedir. Grafit çekirdeklerinin küresel biçimde büyümesi, ötektik katılaşmanın gecikmesi ile mümkün olmaktadır. Keza, grafit kristallerinin çeşitli taban düzlemlerinin eğrilik meydana getirerek büyümesi grafit çevresi tarafından zorlanmanın olduğunu göstermektedir. Bu durumda A.De Sy' nin açıklaması, aşırı doymuş ostenitten grafit çökelmesinin rijit bir ortamda küresel biçimde büyümesinin en geçerli sebebi olmaktadır

Diğer taraftan çekirdek1enmenin vuku bulmasında rol oynayan iki enerji terimi vardır. Bunlar, hacimsel gerilim enerjisi ve yüzey enerjileridir. Çekirdeklenme için lüzumlu minimum serbest enerji, yani aktivasyon enerjisi değeri, kritik çekirdek yarı çapına erişildikten sonra elde edilir bu miktar, birbirleri ile ters istikamette büyüyen hacimsel enerji ve yüzey enerji toplamına eşittir (Şekil 3. 9.). Şekil 3. 9. Çekirdeklenme mekanizması ve bu olayı yaratan hacimsel gerilim enerjisi ile yüzey serbest enerjisinin çekirdek yarıçapı ile yüzey serbest enerjisinin çekirdek yarı çapı ile değişimleri

Eşit hacimli çekirdeklenmede, eşit serbest enerji değişimini bulmak için: a)

Eşit yüzeylerde, eşit yüzey enerji miktarı

b) Farklı yüzeylerde ise, küçük yüzeyler için büyük yüzey enerji miktarına lüzum vardır. Bu açıdan bakıldığında, grafitlerin küresel biçimde oluşumunu sağlamak için eşit hacimli grafit çekirdeklerinin en küçük yüzeyli olması icap etmektedir. Buradan çıkacak sonuç enteresan bir durum arz etmekte ve grafitlerin küresel şekillenmesi için dökme demir malzemesinin yüzey enerjisinin değişimlerinin bilinmesini gerektirmektedir. Küreleştirici elementlerin tesirlerini bu iki açıdan da alıp incelenecek, meseleyi kolaylaştırıcı nitelik taşımaktadır. 3. 13. 1. Küreleştirici Maddelerin Etkileri Sıvı hal deki dökme demire küreleşecek miktarlarda ilave edilen küreleştirici elementlerin daha önceki bahislerde malzemede ötektik katılaşmasını geciktirdiği gösterilmiştir. Malzeme bileşiminde bulunan karbon ve Silisyum ise, grafit çökelmesini sağlayacak ve teşvik edecek kadar yüksek miktarlardadır. Bu durumda küreleştirici elementin tesiri altında grafitleşmeye teşvik eden yüksek C, Si dolayısı ile meydana gelecek grafitler küçük boyutta olacak ve malzemenin mukavemet özelliklerinde hissedilir derecede yükselmeler husule gelecektir. Küreleştirici elementlerin dökme demirde yüzey enerjisi artırıcı rolü olmaktadır. Bu tesir doğrudan doğruya olabildiği gibi, dolaylı olarak da kendini gösterebilmektedir. Şöyle ki : küreleştirici elementlerin müşterek kimyasal karakterleri, oksijene ve kükürde karşı yüksek afiniteleridir. Bunlar oksijen ile kükürdün sıvı demirde asgariye indirmektedir. Oksijen ve kükürt, dökme demir' in yüzey enerjisini çok fazla düşüren elementlerdir (şekil 3. 10.).

Bu sebepten dolayı, küreleştirici elementler sayesinde yüzey enerjisi artan dökme demirin matriksi ve grafit arasındaki ara yüzeyin asgari olması gerekmektedir. Aynı zamanda yüzey enerjisi yüksek olan bir sıvının grafiti üç istikametteki gelişi güzel büyümesini de engelleyici bir faktör olacağı söylenebilir. Bu türlü grafit oluşumu ise yine en küçük yüzeyli, yani küresel biçimli bir fazın teşekkülü ile mümkündür. Şekil 3. 10. Dökme demire ilave edilen muhtelif elementlerin sıvı demirin yüzey gerilimlerine etkileri

Bugün için bu iki görüşü beraberce mekanizması izah edilebilir.

müta1a edilerek küresel grafitin o1uş

Bu iki açıklamanın ışığı altında, küresel grafitli dökme demir malzemesinde imalatı bozucu şekilde bileşime giren elementlerin araştırma bozucu miktarlarda bulunması ve tesir yönlerinin tespiti, incelenmesi gereken önemli konulardır. Bu alaşımlardan edinilen bilgiye göre, küresel grafitli dökme demirdeki muhtelif elementlerin imalata etkileri açıklanabilmektedir. 3. 14. Küresel Grafitli Dökme Demirlerin Kimyasal Bileşim Etkileri Küresel grafitli dökme demirde bulunan elementleri iki grupta toplamak mümkündür. Bu iki grup elementleri, pikde her zaman bulunan Dökme demirin esas bileşimini teşkil eden elementler ile nadiren veya eser halde malzeme bileşiminde bulunan elementler olarak ayırabiliriz.

3. 14 1. Pikte Her Zaman Bulunan ve Dökme Demirlerin Esas Elementler

Bileşimindeki

Küresel grafitli dökme demirlerde de esas bileşim, evvelce de açıklandığı gibi, karbon ekivalanı ile incelenebilir. Karbon ekivalanı nı meydana getiren C, Si ve P elementlerinin küresel grafitleri bozucu etkileri görülmemiştir; buna mukabil, malzeme mekanik özelliklerine, küçükde olsa, etkileri vardır. Karbon: Küresel grafitli dökme demir malzemelerinde karbon miktarı %2,5 den %4,0 a kadar artışı incelendiğinde, kopma mukavemeti, akma mukavemeti ve sertlikte küşük azalmalar müşahede edilmektedir. Bu duruş daha önce incelenen lamel grafitli dökme demirlerin özelliklerine benzerlik arz etmektedir.

Silisyum: Miktar olarak %1 den %4e kadar değişebilmekte, en iyi mekanik özellikler %2 civarında kaldığı zaman elde edilebilmektedir. grafit teşekkülünü kolaylaştırmak bakımından, küresel grafitli dökme demir imalatında yapılan aşılamanın da esas elementi silisyum olup, ferro silis yolu ile ilave edilmektedir. silisyumun düşük olan bileşimlerle çalışıldığında, bu husus daha emniyetlidir. Fosfor: Fosfor, lamel grafitli dökümlerle olduğu gibi, küresel grafitli dökme demir imalatında da malzemeye gevreklik veren bir elementtir. Küresel grafitli dökme demirlerde aranan en önemli özelliklerden biri süneklik olması bakımından, fosfor miktarının asgaride tutulması şayanı tavsiye edilir. Bu sebepten, fosforun üst sınırı %0,10-0.15 olarak tutulmalıdır. Manganez: manganezin karbürleştirici bir element olması ve küresel grafitli dökme demir malzemelerinin dökülmüş haldeki yapılarının perlitik olması sebebiyle, sertliğin ve gevrekliğin artmasına etkileri olur istenmeyen bu özelliklerin önlenmesi bakımından, manganez miktarı küresel grafitli dökme demir imalatında %0,5 civarında tutulmaktadır. Kükürt: Kürese1 grafitli dökme demir imalatında sınırlayıcı olan ehemniyetli bir elementtir. imalatı sınırlayıcı etkileri iki yönde oynamaktadır. a) Bölüm 3. 3. de anlatıldığı gibi, küire1eştirici elementleri kükürde karşı afiniteleri fazla olması sebebiyle, küreleştirici elementlerini düşürmektedir. b) Küreleştirici element verimi dikkate alınmadığı zaman bile kükürdün küreleştirici grafitli dökme demir imalatında bozucu tesirler yarattığı görülmektedir. Yapılan bazı araştırmalarda, hiç kükürt ihtiva etmeyen ve suni olarak hazırlanan Fe-C-Si alaşımlarının dökümünde, küçük boyutlu çok az miktarda küresel biçimli grafitlere rastlanmıştır Diğer taraftan yüzey enerji açısından kükürt, sıvı dökme demire çok kuvvetli bir yüzey enerji düşürücü elementi olarak rol oynamak (şekil3. 10.). Bu tesirinden dolayı da, grafitlerin lamel şeklinde büyümesine yardı etmektedir. 3. 14. 2. Pikte Eser Halde ve Arızi Olarak Bulunan Elementler Bu grupta mütala edeceğimiz elementler, pik bileşiminde nadir veya eser halde bulunabilen ve küresel grafitli dökme demir bileşimi girerek, malzeme özel1iklerine etki eden elementlerdir. Bu elementler kendi aralarında, malzeme özelliklerine "iyi"ve "kötü etki edenler"diye ikiye ayırabiliriz.

a) Küresel grafitlere bozucu etkisi olmayan elementler: Bu grupta yer alan elementler Ni, Mo, V, Cr, Cu gibi elementlerdir. Bunların,malzeme özelliklerine (mukavemet, sertlik ve korozyona dayanıklık yönünden) iyi etkileri vardır (şekil 3. 6) Bu etkilerinden dolayı bunlar, kürese1 grafitli dökme demir imalatında alaşım elementleri olarak adlandırılabilir. Bu elementlerden yüksek miktarlar ilave edilerek küresellik niteliğini bozmaksızın, alaşımlı küresel grafitli dökme demirler elde edilmektedir. Bu hususlarda geniş araştırmalar yapılmış olup, çeşitli bilgiler mevcuttur. b) Küresel grafitleri bozucu etkisi olan elementler: Bu gruba giren elementlerin bilinmesi, yahut zararlı miktarlarda tespiti bu gün için araştırılması gereken önemli çalışma alanları teşkil etmektedir. Küresel grafitli dökme demirlerde, günümüze kadar yapılan araştırmalarda, münferit bazı elementlerin imalatı bozucu oldukları deneysel yollarla gösterilmiş, fakat sebepleri tam olarak açıklanamamış vaziyettedir. Bu çalışmalarda daha ziyade, pik bileşiminde bulunabilecek az yada eser miktardaki elementler (Ti, Sb, Bi, Pb, As, gibi) üzerinde durulmuştur. Arthur H.ALLEN Ti ve Pb un münferit ve beraberce oldukları zamanda, muhtelif miktarları için, küresel grafitlerin şeklini ve malzeme özelliklerini nasıl etkilediğini göstermiştir. Buna göre: C=%3.5, Si=%2.34, Mn=%0.50, S=%0.01, P=%0.02 esas bileşimli bir malzeme de %0.05 Mg ile küresel grafitli dökme demir imalatı gerçekleştirilmiştir. Bu bileşimdek malzeme içerisinde Ti elementinin %0.08 e kadar miktarları için bozucu bir tesir görülmediği, %0.13 de grafitlerin bozulduğu ve mukavemet değerlerinin 25 kg/mm2 ye düştüğü tespit edilmiştir. Pb elementinin % 0.008 miktarı dahi küreselleşmeyi ve özellikleri bozduğu müşahade edilmiştir. %0.1 Ti ihtiva eden dökme demirde çok küçük Pb miktarları için bile, özelliklerin bozulmaya başladığı görülmüştür. Miktar belirtmeksizin Pb,Ti Al, Sb, Sn, As için küresel grafitli dökme demir malzemesinde bozucu etki yaptıkları literatürde belirtilmiştir. Bu elementlerden( Sb, Bi, Pb, As) in bozucu etkileri, miktarları ile birlikte LOPER, R.W.ROOSMAN, B.H.SHEEK in çalışmalarında gösterilmiştir.

C.R.

Bu türden yapılan çalışmaların en yenisi 1969 uluslar arası döküm kongresinde tebliği olarak sunulan “Mg suz küresel grafitli dökme demirlerde Ti, Cu ve Mn in tesirleri” adlı çalışma gösterilebilir.

BÖLÜM IV

KÜRESEL GRAFĐTLĐ DÖKME DEMĐRLERĐN ISIL ĐŞLEMLERĐ

Isıl işlemler son derece uygun olduklarından, küresel grafitli dökme demirler, özellikleri çok geniş bir aralıkta değişecek şekilde üretilebilirler. Matriksteki karbon miktarı, alaşım ilavesi, dökümhane işlemlerinin kontrolü ve /veya ısıl işlemlerle, yaklaşık olarak sıfırdan %0.80 ve fazlası, arasında herhangi bir değere ayarlanabilir. Buna göre matriks yapısı tamamen ferrit, perlit-ferrit tamamen perlit, martenzit, beynit (bazı özel alaşımlarda karbür içerebilir) veya tamamen ostenit olabilmektedir. Yapılan işlemler kontrol edilerek, ısıl işleme ihtiyaç kalmadan şartnamelere uygun bir küresel grafitli dökme demir üretilebilir, bununla beraber gerek gerilim giderme, gerekse istenen özelliklerin elde edilmesi amacıyla, küresel grafitli dökme demirlere genellikle ısıl işlem uygulanır. Đlave edilen alaşım elemanlarının davranışı aynı gri dökme demirde olduğu gibidir. Başlıca ısıl işlemler benzerdir. Özet olarak ısıl işlemler gerilim gidermek, döküm halindeki karbürleri parçalamak, matris yapısını değiştirmek, yüzeylerin sertleşmesini sağlamak ve temper gevrekliğini minimuma indirmek amacıyla uygulanırlar. Đkisi dışında bütün ısıl işlemler, belli bir sıcaklık aralığında metalografik yapının, dolayısı ile özelliklerin değişmesi esasına dayanırlar. Dökme demirin metalografik yapısının değişim sıcaklığı içerdiği silisyum oranına bağlı olarak farklılık gösterir.

Şekil 4. 1. Silisyum oranına bağlı olarak Ferrit – Ostenit dönüşüm sıcaklığının değişimi Gerilim Giderme ısıl işlemi :Bu işlem daha çok yüksek sıcaklıklarda boyut hassasiyeti istenildiğinde uygulanır. Boyut ve şekline bağlı olarak hemen hemen bütün döküm parçaları katılaştıktan sonra iç gerilmeler içerirler. Đç gerilmeleri maksumum oranda gidermek için, parça (538-677 0C) sıcaklıklarda, kesit kalınlığının her 2.5 cm. için bir saat olacak şekilde tutulur ve 3000C ye kadar 5500C/saat hız ile ve sonra havada soğutulur. 4. 1. Yumşatma Isıl işlemleri : Bu işlemlerin başlıca a) mevcut olan karbürleri parçalamak, b) ferritik bir matriks oluşturmak gibi iki amacı vardır. Tam tavlama: Karbürlerin parçalanması 9000C de iki saat beklemekle gerçekleştirilebilir. Kalın kessitlt döküm parçaları için sıcaklığı homejenleştirmek amacıyla her 2.5 cm. için bir saat fazla bekletme yapılır. Beklemeden sonra parça 6900C de soğutulup bu sıcaklıkta beş saat (her 2.5 cm. kalınlık için 1 saat fazla) süre ile bekletilir ve oda sıcaklığına soğutulur. Birleşiminde perliti stabize eden elementler (bakır, mangenez v.b) düşük olan küresel grafitli dökme demirler için yukarıda belirtilen uzun süreli sıcakta bekletme işlemi gerekmez; yapıyı tamamen ferritik yapmak için kritik dönüşüm sıcaklığının (şekil 4.1) altında yavaş soğutmak (20-500C/saat) yeterli olabilir. Mangenez veya bakır oranı arttıkça soğutma hızı da azalan değerlere doğru kaymalıdır. Kritik sıcaklık altında tavlama (suberitical Annealing): dökülen parçaların karbürsüz ve tamamen ferritik yapıda olabilmeleri için kritik dönüşüm sıcaklığının (A1) 550C altında yaklaşık 5saat tutmak ve parça kalınlığının her 2.5 cm. si için fazladan 1 saat bekletmek nihayet 5950C ye kadar yavaş soğutup sonra havada soğutmak gerekir. 4. 2. Sertleştirme Isıl Đşlemler

Genel olarak normalleştirme ile su verme ve temperleme işlemlerini kapsar. Normalleştirme: yapıyı ostenit haline getirmek için gerekli sıcaklık, karbürler mevcutsa 9000C olarak, değilse A1 sıcaklığının 300C üstünde seçilir, bu sıcaklıkta bekletme süresi 1 saat + kalınlığın her 2.5 mm den fazla olan parçalarda normalleştirmeyi kolaylaştırmak için %0.5-2.0 oranında Cu ilave edilir. Bakır oranı artan kalınlıkla artar. Normelleştirmede ki nispeten hızlı soğumanın doğuracağı perlitleşmeleri gidermek için ilave olarak gerilimi giderme tavlaması gereke bilir. Normalleştirmenin bir başka uygulanışı ise, 9000C tan kritik sıcaklığın (A1) 300C üstüne kadar fırında soğutulup, bu sıcaklıkta kısa bir süre bekletip havada soğutmak şeklindedir. Bilinen normalleştirmeye nazaran % uzama ve darbe direncinde belirgin artış sağlanmaktadır.

Şekil 4.2 alaşımsız (DDK) için TTT eğrisi

Şekil 4.4 Alçak ve yüksek Mn % sinin TTT eğrisi

Şekil 4.3 Alçak ve yüksek Si%sinin TTT eğrisine etkisi

Şekil 4.5 Ni ve Mo alaşımlı DDK için TTT eğrisi

Su verme ve Temperle: Normalleştirmeye nazaran çok üstün özellikler sağlamadığı ve çatlama tehlikesinin varlığından genellikle pek uygulanmaz. A1 in üzerinde 500 C sıcaklıkta 1 saat kadar tutulduktan sonra, parçaya genellikle ~1000C deki yağ banyosunda su verilir ve yapı martensit haline dönüşür. Ostenit-martensit dönüşümünde soğutma hızı önemlidir ve büyük ölçüde alaşımlandırma ile etkilenir. (Şekil 4.2-4.3-4.4 ve 4.5) Martensitik dönüşümün başlama sıcaklığı (Ms) daha az kesin belli olmakla beraber, bitiş sıcaklığı (Mf) daha az kesimdir. Yapının tamamen martenzit olabilmesi için ve dönüşmemiş ostenitin giderilmesi için, çoğu kez su vermeden “sıfır altı ısıl işlemi” (sub-zero-heat treatment) uygulanılır. Su vermeyi takip eden işlem temperlemedir. Seçilen temper sıcaklığına bağlı olarak değişen sertlik değerleri elde edilir. (Şekil 4.6) Süre yaklaşık olarak parçanın her 2.5 cm kalınlığı için 2 saat olarak alınabilir.

Şekil 4.6 sertliğin temperleme sıcaklığı ile değişimi. Genel anlamda küresel grafitli dökme demire uygulanan temperleme (ostemperleme, maxtemperleme) işlemleri çelik için yapılanlara benzerdir. Ayrıca aleve, endüksiyonla veya nitrürleme yoluyla yüzey sertleştirmeye de uygundurlar; ancak bu durumda sertleştirme işleminden önce matriks yapısının perlitik olması tercih edilir, zira perlitik yapı ostenit haline daha kolay dönüştürülebilir. 4. 4. Gerilim Giderme Tavlaması Ayrıca ısıl işlem uygulanması düşünülmeyen küresel grafitli döküm malzemelere, 510 ile 675 0C sıcaklıkları arasında, gerilim giderme tavlaması uygulanabilir. Bu sahadaki düşük sıcaklıklar, gerilmelerin azaltılması için yeterlidir, ancak yüksek

sıcaklıklara çıkılırsa tüm iç gerilmeler yok edilebilir. Yüksek sıcaklıklara çıkıldığında, çekme dayanımında ve sertlikte biraz azalma olur. Küresel grafitli döküm çeşitlerine göre, uygun gerilim giderme sıcaklık alanları şöyledir: Alaşımsız sfero döküm 510 - 565 0C Düşük alaşımlı sfero döküm 565 - 595 'C Yüksek alaşımlı sfero döküm 595-6500C Ostenitik sfero döküm 620-6750C Gerilim giderme tavlama sıcaklığında 25 mm kalınlık için en az 1 saat ve her 25 mm kalınlık fazlası için 1 'er saat ilavesi yeterli olabilir. Isıtma ve soğutma işlemi, mümkün olduğunca yavaş yapılmalıdır.

4. 3. Normal Tavlama Normal tavlama işlemi, lamel grafidli döküme benzer şekilde uygulanır. Uygun tavlama sıcaklıgı 870 ila 9400C arasındadır. Soğutma işlemi genellikle havada yapılır. Ancak, havada soğumada farklı soğumetkileri sonucu gerilmeler meydana gelebileceğinden, normal tavlama sonrasında gerilmeleri azaltmak amacıyla, meneviş işemi uygulanması yararlıdır. Normal tavlama sonrası yapı, ferrit, küresel grafit ve ince lamelli perlitten teşekkül eder. Perlitik yapıdan dolayı çekme dayanımı oldukça iyidir, aynı zamanda Süneklilik de yüksektir.

4. 5. Küresel Grafitli Dökme Demirlerin Kaynağı Küresel grafitli dökme demirin çok sayıda tatbikatı arasında, dökme demirden veya çelikten başka konstrüksiyon elemanlarına kaynağı gün geçtikçe daha önemli yer tutmaktadır. Bununla beraber kaynaklı birleşmelerde ana metalin karakteristiklerine vve muadil metalin karakteristikleri devam ettirilmesi kaynak uygulama şeklinin, kaynak teli seçiminin ve ısıl işlemin kesin şartlarını gerektirir. Bir taraftan doğrudan doğruya veya iletgenlikle yakından yakına, ve diğer taraftan da ana dökme demir ve çelik ile kaynatılan sıcaklıklarda bazı elementlerin difüzyonu sebebiyle dokuların değişmesi çok muğlak olur. Bu itibarla çeşitli araştırmaların neticeleri ve çelişkili gibi görünmüştür. Bu bahsin verileri, KG dökümün ya kendisi ile yada %0,23 karbonlu çelikle kaynağını nazarı itibare almış olan R. Müller in sistematik deney neticelerinden alınmıştır;

-

elektrik arkı, oksi - asetilen ve direnç kaynağı olmak üzere üç kaynak şekil:

- saf nikel, monel, %50 ila 60 nikelli demir - nikel alaşımları ve %24 Cr, %18 Ni li çelik olmak üzere dört tip elektrot; -

iki kaynak çubuğu, gri döküm ve KG döküm teli.

Sertlik, bükme açısı, kırılganlık, iki yönde eğme bakımlarından kaynaklı birleşme deney sonuçlarının mukayesesi her bir özel uygulamaya en elverişli şartları ortaya çıkarma imkanını verir. Ve nihayet bu etüdden evvel KG dökümün ferritleştirme ve perlitleştirme ısıl işlemleri ekte çok açık olarak özetlenmiştir.

4. 5. 0. 1. Kaynakta Hasıl Olan Kusurlar Ark kaynağında kaynak dikişinin çabuk soğuması sebebi ile, hamulaşmış metalden kurtulamayan ğazlar daima gözenek hasıl etme tehlikesini arzeder. Diğer taraftan çok hızlı ısıtma, erğime sıcaklıklarında belirli bir farkı olan iki alaşımı homojen şekilde ergitmiyebilir. Bu durum C 22 çeliği (%0,23 C'li) ile KG döküşmün nikel çekirdekli bir elektorotla kaynağında görülür. Soğuk damlalar önceden ısıtılmadığından ve yapışma olmadışından bu durum hasıl olur. Bu kusur, üfleç ile kaynak edilmiş gri döküm veya KG döküm çubukları ile meydana gelmez. Bazı deney çubuğu gözenek veya çok küçük çekme süngerleşmesi arz eder. Buna karşılık mağnetik kontrol ne elektrik ark, ne de oksi - asetilen kaynağında çatlak göstermiştir. Uçtan direnç kaynağı üç çeşit kusur hasıl edebilir: 1) çok düşük bir şişirme basıncı altında, tam olmayan temas metal çok yüksek sıcaklığa çıkarır, ergime noktası geçilir ve kaynama derecesine varılabilir. Dökme demirin karbonu yanar ve karbon oksidi oksitlenmeden korur; şişirme basıncı bütün sıvı dökme demiri def edecek miktarda olacaktır. Yapışmayı tehlikeye düşürebilecek soğuk damlalar meydana gelirse basıncı arttırıp amperi azaltmak uygun olur. ön ısıtma tertibatı yoksa başlangıçta amper azaltılır ve memnuniyet verici bir kaynak elde edilene kadar daha uzun bir strok ve tedricen artan bir basınç kullanılır. 2) Isıtma ile küreciklerin ğrafitinin karbonu hemen geçiş bölgesinde dökme demir içerisinde erir, dökme demir de karbondan yana Zenginleşip ledeburit teşkil ederek katılaşır, kaynak dikişi de kırılgan olur. Bu kusur (sekil4. 7.) kafi olmayan bir şişirme basıncında, sıvı dökme demirin tam olarak def edilmemiş veya kesitin çok büyük olması halinde görülmüş tür. Kaynak edilecek geniş bir kesit yüksek şişirme basıncını gerektirir. Bu basınç ise, şişirme yönüne 45 meyilli çatlakların teşekkülünden kaçınmak için sınırlandırılacaktır.

3) Ve nihayet birleşecek parçalar arasında yetersiz temas halinde bakır çenelere parça arasında, parçayı mevzi olarak ergime haline getirebilecek bir ark tutuşabilir.

Tablo4. 1. :kullanılan elektrot ve kaynak çubuklarının kimyasal terkibi

Tablo 4. 2. Elektrotların ölçüsü

4. 5. 1. 1. Kaynakta Dokuların Değişmesi Her kaynakta iki etki sahası bulunur: 1) Dokunun sadece ısıdan etkilendiği bir saha ve 2) Dokunun hem ısı hem de alaşım elementlerinin yürümesi ile değiştiği bir saha. 1) Ana dökme demir içinde, kaynak esnasında transformasyon noktası ile ötektik arasında kalan sıcaklıklara çıkarılmış bölgede, grafitin karbonu, soğumada perlit veya troostit hasıl eden kati eriyik içinde yayılır ötektik sıcaklığına varan dökme demir içinde. kürecikleri çevreleyen bölgede ergir ve katı bir ısıtma müddetinden sonra kürecikleri tamamen eritir, nispeten yüksek bir soğuma hızında bu bölge ledeburit şeklinde katılaşır

Bu da bakiye ferrit, grafit ve bakiye semantit halinde ayrışabilir. Grafit, çubuk şeklinde değil, daima kürecikler şeklinde çöker. 2) Đkinci saha, yani sıvı dökme demir sahası. Bazı elementlerden yana fakirleşme veya bunların yürümesine sahne olur. Oksi-asetilen kaynağında çubuğun ana dökme demire çok yakın terkibi az değişir. Buna karşılık ark kaynağında silisyum yanması hasıl olur, bu da ilk dökme demire nisbeten ledeburit ayrışmasını yavaşlatır örtüsüz Ni - Cr elektrotları bir tarafa bırakılırsa örtünün yüksek graflt nispeti dolayısıyla karbon nispeti sabit kalır. Nikel ledeburit' in ayrışmasını kolalaştırır, krom ise karbürleri stabilize eder. Monel lie kaynakta karbüre rastlanmaz. Saf nikel ile kaynak dikişi grafit yayılıp çok ince kürecikler teşkil eder ve bunun bir kısmında ark kaynağın atmosferini redükleyici kimya yardım etmiştir. Ark veya oksi - asetilen kaynağı ile ergime esnasında grafit çelik içinde yayılır, tane birleşmelerinde perlit ve bir periltik dizi hasıl eder, buda oksi - asetilen kaynağında daha geniş olur. çelikte silisyum nispeti düşük olduğundan soğumada meydana gelen karbürleyici ayrışmaz (şekil 4. 8.). Sıcaklığın fazla artması neticesinde çeliğin geçiş bölgesi Widmanstatten dokusunu da haiz olabilir.

Şekil :KG dökme demirin yardımı ile deney çubuğuna kaynak edilmiş c:22 çeliğine geçiş bölgesi

4. 5. 1. 2. Saf Nikelli Ark Kaynağı şekil 4. 8. a. da saf nikel elektrotu ile çeliğe (sağda) kaynak edilmiş KG dökümden (solda) bir çentik darbe deneyi çubuğunun mikrografisini gösterir. Böylece varılan azami sıcaklığa göre soldan sağa doğru şunlar tefrik edilir: ferrit ve perlitle çevrelenmiş kürecikler, üzerinde açık renkli ferritin çevrelediği küreciklerin belirdiği daha koyu bir bölge sonra kaynak dikişi civarında ledeburit. Grafit noktaları ihtiva eden beyaz nikel kaynak dikişi. Nihayet çeliğin içinde, tedricen azalan periltik bölge.

b) KG döküm ile çeliğin, gri döküm ve KG döküm çubukları ile oksi asetilen kaynağı

Oksi - asetilen kaynağı ile ilgili grafitin eriyik haline girdiği geçiş bölgesi bilhassa ön ısıtmanın olduğu sekil 4. 8. 6. 'de ısı ithali daha önemli olduğundan evvelki ark kaynağına nazaran daha yaygındır. Gri dökme demir kaynak dikişleri (şekil 4. 8. b.) veya KG döküm dikişleri (şekil 4. 8. c) üzerinde beyaz lekeleri gri renktedir. Sonuncusunda ilk çubuk dökme demirin sadece bir kısmı olan kürecikler tefrik edilir. Her iki halde de biraz ledeburit teşekkül etmiştir. Ana dökme demir içinde küreciklerin yanında troostiti sıkıştıran iri martensit iğneleri bulunur (şekil 4. 9.). çeliğin geçiş sahası (şekil 4. 8. )üç bölgeye haizdir: tanelerin ek yerlerinde sementitle birlikte iri perlit taneleri ve widlanstatten dokusu. Bu üç doku tipine bütün oksi – asetilen kaynaklarında rastlanır.

Şekil 4. 9: kaba martensit yanında trooslit (x 500)

4. 5. 1. 3. Birleşmenin Mekanik Karakteristikleri Mekanik deney çubukları: şekil 1, KG döküm ve KG döküm- çelik kaynaklı birleştirmelerin mekanik deneylerinde kullanılan deney çubuklarını gösterir. a) iki yönde çekme çubuğu: b) ilk çatlağın belirdiği anda eğme açısını ölçme çubuğu. Kaynak dikişinin “kök” ü doğruca eğme kuvvetine maruzdur. Sertlik: dökme demirin bütün mümkün doku şekilleri sadece kaynak dikişinin üstünda değil, fakat hemen civarıdır.

c) Eğilme açısının tayini için deney çubuğu. Kaynak kökü basınç tarafında

Havada (A) veya kum içinde (B.C.D.) soğumadan sonra elde edilen dokular Şekil 4. 10:kaynak birleşmesinin muhtelif mesafelerde işlemden sonra sertlik ve dokularında değiştiği saf nikel elektrotu.

Havada (A) veya kum içinde (B.C.D.) soğumadan sonra elde edilen dokular. Şkil4. 11: Kaynak ve havada soğumadan ve kaynak birleşmesinden çeşitli mesafelerde işlemden sonra dokuların sertlik ve dağılışı. Model elektrotu.

Havada (A) veya kum içimde (B.C.D.) soğumadan sonra elde edilen dokular. Şekil 4. 12: KG döküm kaynak çubuğu.

Eğilme Açısı: Uzunlamasına kaynak edilmiş iki çubukta eğilme açısı ilk çatlağın meydana çıkması ile tayin edilmiştir. Karakteristik olarak sadece bu açının değeri ile çatlağın pozisyonu kaydedilmiştir. Buna karşılık birleşmenin homojen olmayışından (KG döküm , çelik, kaynak dikişi) dolayı, eğme yükü önemli görülmemiştir. Isıl işlemsiz monelle kaynaklı çubuklar 300 lik (şekil4. 13.a) Ni – Cr ile kaynaklı olanlarda 240lik bir eğme açısını kaldırır: saf ve % 60 Ni li kaynaklar arkadan gelir. Gri döküm ve KG döküme Oksi – asetilen kaynakları çok kırılgandır.

a) işlemsiz b) , c), d) işlemli Şekil 4. 13: çeşitli elektrotlarla kaynak edilmiş çubukların eğme açısı.

4. 5. 1. 4. Kaynak Dikişinin Tavlanmasından Sonra Mekanik Karakteristikler Karakteristikleri ana metalinkine yaklaşan bir birleşme istenmesi bahis konusu olduğunda ledeburitle martensit'in ayrışması şartlarının araştırılması ve soğumada martensit teşekkülünün önlenmesi uygun olur. 1050 0C de 5 dakikalık bir tavlama ledeburit'i, 650 0C'da tutulan meneviş ve onu takibeden kumda soğuma martensiti takip eder. A1'den yüksek bir sıcaklıktan itibaren soğuma esnasında 650 0C'da tutma martensit teşekkülünü engeller. a)Sertlik Ledeburit 1050 0C'da 5 dakikada ayrışır (şekil 4. 10. ila4. 12.) fakat birkaç leke kalır. CrNi le kaynağın semantiti 12 dakika sonra kaybolmaz. Bilhassa saf nikel ve monelle kaynakta soğumada kaçınılmaz şekilde martensit teşekkül eder: nikele tipik martensitle bakiye austenit bulunur. 1050 0C 'ta tavlamada troostit ve perlit bölgeleri genişler.

850 0C'da 2 dakika tutmada, KG döküm kaynakları dışında, daima ledeburit bulunur. Soğumada martensit teşekkülünden kaçınılamaz, sadece oranı ve büyüklüğü azaltılabilir. Mcnel'le bakiye austenit kalmaz. Az bir tavlama süresi ile perlit bölgesi yayılmaz. b) Eglime açısı Ledeburit 'i ayrıştırma gayesi ile 1050C'ta 10 dakika tavlama, daha sonra soğutma ve 650 C de 5 dakika tutma ve 60 dakikada kumda nihai soğutma hiç bir surette eğilme sınırı açısını düzeltmez (sekil 4. 13. b) A1 in üstünde bir değişmenin (2 dakika lık 850 C'ta tavlama, 650 C'ta soğutma ve 5 dakika tutma) etkisi sadece Ni - Cr alaşımı ile kaynakta (şekil 4. 13. d.) elverişlidir. Oksi - asetilen kaynağında çatlak dikişte, ark kaynağında ise geçiş bölgesinde vaki olur. 650 C'ta meneviş (sekil 4. 13. d.) kaynaktan çıkma çubukların bir kısmının eğilme açısını düzeltir, fakat diğer kısmınınkini azaltır. c) Kırılganlık Şekil 4. 14 çeşitli birleşmelerin darbe deney neticeleri ile 1050 C'ta tavlama suresinin kırılganlık üzerine tesirini gösterir. Bu düşük kırılganlık monel le birleştirmede, en yükseği de gri dökme demir veya KG döküm için olanındadır. 12 dakika lık tavlamadan sonra ana font % 75 ila 80 perlit ihtiva eder sonradan tavsız kaynakta kırılma %70 geçiş bölgesinde ve %30 da kaynak dikişinde vaki olur.

Şekil 4. 14: kırılganlık üzerine 1050 0C ‘ta tavlama süresinin etkisi.

Şekil 4. 15: üç deney çubuğu üzerinde alınmış ortalama kırılganlık. 4. 13. No ‘lu grafik 850 0C’ta 2 dakikalık tavlamanın ve 650 0 C’da 6 dakikalık bir menevişin etkisini gösterir. Meneviş kırılmaya mukavemete bariz şekilde elverişlidir. Kırılmaya mukavemet gri dökme demir ve KG döküm ile oksi asetilen kaynağında zayıf kalır. d) Değişik yönde (alterne mütavip) eğilmeye mukavemet. KG döküm – çelik birleşmeleri şekil 4. 1. Tipinde çubuklar üzerinde denenmiştir. Isıl işlem 850 0C de 2 dakika tavlama, 650 0C de soğutma ve bu sıcaklıkta 5 dakika tutma ve kumda soğutmadan ibaret olmuştur. Ark kaynaklarının alterne (bir yukarı bir aşağı)yüklere mukavemeti bu işlemden sonra, bu mukavemet gri dökme demir ve KG dökümle oksi asetilen kaynağında azalır. (tablo4.3)

Tablo 4. 3:Isıl işlemden önce ve sonra alterne eğilmelere mukavemet (kg/mm2). Parçalar kaynaktan sonra ısıl işleme tabi tutulmadıklarında kırılma kaynak dikişinin yanında, tutulduklarında da dikişin içinde vaki olur.

KG dökümünden kaynak edilmiş birleşmelerin alterne eğilmelere mukavemeti ısıl işlemden evvel 17kg/mm2 olup tavlanmış ferritik KG döküm kaynağı ile birleşmeninkinden (11 kg/mm2) yüksektir.

4. 5. 2. KG Dökümün Direnç Kaynağı projeksiyon esnasında bütün sıvı metal basınç tarafından def edildiğinden direnç kaynağında ısıtmayı ilgilendiren bölge en dar olanıdır. Bu itibarla soğumada çok az ledeburit teşekkül eder. Şekil 4. 16 daki mikrografi, kaynak dikişinin gri perlitik dokusunu gösterir. Bu doku çelik tarafında belirli şekilde sınırlanmıştır. Fakat KG döküm tarafında troostitle çevrili ledeburit lekeleri mevcuttur. Keza KG döküm – çelik birleşmesinde, KG döküm – KG döküm birleşmesine nazaran daha az ledeburit adacıkları görülür. Bu husus KG döküm – çelik ‘in dirençle kaynağına özel bir durum atfeder.

Şekil 4. 16: KG döküm – çelik direnç kaynağı Kaynak birleşmesinin yakınında, soğuma hızına (ve bilhassa deney çubuğunun kalınlığı ve soğutucu kütlesine) göre karbonla doymuş austenit değişme dokuları ( perlit, troostit, martensit) teşekkül eder. Bütün havada soğuma hallerinde martensit ortaya çıkar.

Sertlik, kırılganlık, alterne eğilmelere mukavemet değerleri kaynaklı çubuklarda bu çeşitli doku oranlarının etkisini ortaya çıkarır. Sonraki tavlamanın gayesi, kaynaklı birleştirmelerde kaynaktan evvelki ferritik küresel grafitli dökme demirinkine yakın karakteristikler i elde edilir. En iyi neticeler direnç ve şişirme kaynağı ve uygun elektrotla ark kaynağında ile elde edilir.

Deneylerin şartları Deneyler aşağıdaki terkipte, %0.22 C ‘lu çeliğe uçtan kaynak edilmiş nikelli ve nikelsiz KG döküm ve üç tip deney çubuğu üzerinde yürütülmüştür.

Şekil 4. 17. Havada ve kumda soğumadan sonra birleşmenin her iki tarafında sertlik Isıl işlem Kaynak birleşmesine dikey bir hat üzerinde ölçülmüş sertlikler şekil 4. 17 deki grafikte kayd edilmiş değerler olup bunlar birleşme üzerinde takriben 600 HV ye kadar varmıştır. Bu deney çubuklarının kırılmaya mukavemeti 1kg/cm2 yi aşmamıştır. KG döküm çelik kaynaklarında en müsait sertlik kırılmaya mukavemet uyuşmasını veren çubuk ısıl işlem şekli aranmıştır. Bu iki imkan bulunmuştur. 1) A1 sıcaklığının altında bir tavlama, 2) A1 in üstünde bir sıcaklıkta ısıtma, bunu takiben austenit içinde erimiş karbonu perlitik halinde elde edecek şekilde A1 ‘in altında bir sıcaklıkta tutma

Sertlik ve kırılganlık ölçüleri bu değişme işlemi için aşağıdaki sonuçları gösterilmiştir. 1) kaynaklı birleştirmenin martensit ‘ini ayrıştırmak için en müsait meneviş sıcaklığı 700- 650 0C tır. 2) 850 0C de, tavlama süresi 2 dakikadır. 850 0C tan 650 0 C ‘ta sonra, 650 0C ‘tan 150C ta soğuma havada olabilir. 4. 5. 2. 1. Kaynaklı Birleştirmelerin 650 0C ta Menevişten Sonra Mekanik Karakteristikleri Nikelli dökme demirler üzerindeki kaynaklar, nikelsiz dökme demirler üzerindeki kaynaklara nazaran daha yüksek bir sertlik ve daha düşük bir kırılmaya mukavemeti haizdirler. Uzun deney çubukları (240 mm), kısa deney çubuklarından (100 mm), kaynaktan sonra daha sert ve daha kırılgandır. Uzunlarda kaynak yeri daha çabuk soğur, zira ısı daha büyük bir kütle içine dağılmaktadır. 6500C'ük menevişten sonra (dökme demir-çelik deney çubukları için 2 dakika) 3 No.'lu (15 x 8 x 100) ve 1 No'lu (24 x l0 x 240) çıkmak suretiyle ya mukavemetleri 1 2 kgm/cm 'den 4 ve daha fazla kg/cm2 çıkmak suretiyle çok düzelmiştir. Buna karşılık 2 No'Iu (15x 15x100) çubuğundaki az fark etmiştir. Belki çubukların daha büyük kalınlığı karbürlerin teşekkülüne yol açan soğuk damlaların kaldığı uçtan kaynağa daha az uygundur. 650 0C'da tavlamada sertlik asgariye iner. Tavlama müddetleri -

24 x 10 x 240 mm çubuk için 8 dak. tutulmuş: 15x15x100 mm " " 4 " 15x 8x100 mm " " 6 "

Kaynaklı birleşmenin 850 – 6500C ta tavlanmasından sonra alterne eğilmeye mukavemeti Nikelli dökme demir -C22 çeliği, nikelli dökme demir-nikelli dökme demir, nikelsiz dökme demir - nikelsiz dökme demir olarak kaynaklanıp hazırlanmış deney çubuklarına aşağıdaki işlem uygulanmıştır. 8500 C'ta 2 dakika tutma, 6500C'ta soğutma, 650 0C'ta 10 dakika tutma, kumda soğutma. Bütün hallerde işlem görmüş kaynakların mukavemeti için işlem görmemiş olanlara nazaran üstün olmuştur (şekil.4. 18) ilk iki kategori15 -16 kg/mm

Şekil 4. 18:Alterne eğmelere tavlı ve tavsız mukavemet. Mertebesinde bir mukavemete erişmiş olup ferritik KG dökümün alterne eğilmelere mukavemeti 16.5 kg/mm2 mertebesindedir. Nikelsiz dökme demir işlem görmüş çubuklar 16 kg/mm2 lik mukavemete erişmiştir.

Kaynaklı birleştirmelerin çekme mukavemeti Prensip olarak, direnç kaynağı doğru yapıldı ise çekmeden dolayı kopma, birleşme yeri daha yüksek karbonlu ve daha mukavemetli olduğundan, birleşme yerinin yanında, ferritik bölgede olmalıdır. Bu itibarla çekme deneyi birleşme yeri kalitesinin etkili bir kontrolü olmaktadır. Aşağıdaki tablo nikelli dökme demirlerin kendi aralarında, havada soğumuş direnç kaynağı mukavemetlerini verir. Birleşme yerinin azami sertliği 700 HV 712 689 722

Çekme mukavemeti

Kopma halli

41.7 kg/mm2 41.2 42.5 40.8

) ) kaynak yerinin yanı ) )

4.6. Küresel Dökme Demirlerin Kullanılma Standartları küresel dökme bu gün, çeşitli endüstri sahalarında uygulanma sahaları bulmuş bir malzeme tipidir. Aşağıda bu kullanma sahaları ve parça adları verilmiştir. Madencilik ve Metalurji: Kırıcı gövdeleri Konveyör dirsekleri Pospa gövdeleri Alemunyum ve kurşun ergitme potaları Curuf potaları Pres makinaları Kalıplama dereceleri Sıcak hadde merdaneleri vs...

Makine: Hidroli presler Silindirler Dövme presleri kafa ve silindirleri Krank presleri dişlileri Eğme makinaları çerçeveleri Akslar Bilumum dişliler vs... Ziraat : Traktör parçaları Ön tekerlek çatalları Trasmisyon kutuları Pedallar vs... Đnşaat: Kreyn parçaları Beton karıştırıcı parçaları Yol inşaatı makinaları vs... Kimya: Kurutma silindirleri Valfler Pompalar Plastik ekstrüzyon silindirleri Plastik karıştırıcılar Tabi gaz payp – laynları Rafineri valfları vs... Ulaştırma: Uçak konstrüksiyonu Diferansiyel dişli kutusu Volanlar Dişli kutuları Dişli selektör çatalları Tekerlek kalıpları vs... Güç: Kompresör gövde ve kafaları Gaz türbini kompresör kutuları

Kontrol halkaları Su türbinleri dökme parçaları Brülör gövdeleri Sıcağa mukavim fırın parçaları vs...

BÖLÜM V

ÖSTEMPERLENMĐŞ KÜRESEL GRAFĐTLĐ DÖKME DEMĐR - ÖKGDD

5. 0. Giriş Yaklaşık son 25 yıl, östemperlenmiş küresel grafitli dökme demir alanındaki gelişmelere sahne olmuştur. Aynı tokluğa sahip standart küresel grafitli dökme demir malzemeye göre iki kat daha fazla mukavemet göstermesi, çok iyi yorulma ve aşınma özelliklerine sahip olması ve bunun ötesinde birçok ticari ve teknik avantajlar taşıması, bu malzemenin daha önce düşünülmeyen alanlarda bile kullanılmasını gündeme getirmiştir. Özellikle otomotiv endüstrisinde dövme ve yüzeyi sertleştirilmiş çeliğe alternatif bir malzeme olarak ortaya çıkması dünya çapında büyük bir ilgi uyandırmıştır. Amerika, Avrupa ve Çin'de ticari olarak üretilip kullanılmaya başlanması ise malzemeye olan ilgiyi had safhaya ulaştırmıştır. Bugüne kadar konu ile ilgili yüzlerce çalıma yapılmış ve malzemenin mikro yapısal ve mekanik özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Sakarya Üniversitesi bünyesinde yapılan yüksek lisans ve doktora çalışmalarıyla konu ile ilgili önemli bir bilgi birikimi elde edilmiş ve uygulamaya dönük çalışmalar başlatılmıştır. Buna rağmen ÖKGDD'in tüm özellikleri açığa kavuşmuş değildir ve elde edilen sonuçlar arasında halen çelişkiler bulunmaktadır. uygulamaya yönelik çalışmalar ise, ülke dışında her firmanın kendi amaçları doğrultusunda yapılmıştır. Dolayısıyla, ticari olarak üretim yapan firmalar kendi araştırmaları sonucunda oluşturdukları üretim şartlarında çalışmaktadırlar ve bu şartları bütün detayları ile yayınlamaktan kaçınmaktadırlar. Ülkemizde henüz ticari olarak ÖKGDD üretimi yapan bir kuruluş bulunmamaktadır. Son yıllarda, otomotiv ve tekstil sana

5. 1. Östemperlenmiş Küresel grafitli Dökme Demir. Ostemperlemeişlemi ilk kez Davenport ve Bain tarafından geliştirilmiş ve 1930 lar'da çeliğe uygulanmıştır. Kısa bir süre sonra (1930-1940), metalurjistler gri dökme demire Ni, Mo, Cu ve Mn gibi alaşım elementlerini ilave ederek perlitik dökme kısmen de olsa engellemişler ve bugün östemperlenmiş yapısına benzer yapıyı elde etmişlerdir. KGDD in geliştirilmesinden hemen sonra hem alaşım element ilavesiyle hem de ostemperlemeısıl işlemiyle benzer yapı bu malzemede de sağlanmıştır. Bu konuda Intenational Harvester ve General Motors firmaları 19601ara kadar çalışmalarını sürdürmüş ancak o yıllarda böyle bir malzemeye ihtiyacın sınırlı olmasından ve tekniğin henüz tamamen kontrol altına alınamamasından dolayı ÖKGDD'in endüstriyel kullanımı

yeterli gelişmeyi gösterememiştir. 1970 ler'in ortasında Finlandiya da Kiymi Kymmene ve ABD'de General Motors firmaları ÖKGDD dişliyi dövme çelik dişli yerine kullanmışlardır. Bu örnek endüstriyel uygulamalar konuya olan ilgiyi birden arttırarak malzemeye olan talebin de artmasına neden olmuştur. Büyüme hızı %16 olarak tahmin edilen malzemenin yıllık üretim miktarının 1998de 160.000 tona ulaşması beklenmektedir. östemperleme; malzemenin yüksek bir sıcaklıkta (850-9500C) östenitlenmesinden sonra 250-4500C lik sıcaklık aralığındaki tuz banyosunda hızla su verilmesini ve dökümün tamamlanması için bu sıcaklıkta yeterli bir süre (0.5-4 s) tutulmasını takiben oda sıcaklığına soğutulması kademelerini kapsayan izotermal bir ısıl işlemdir. (şekil 5. 1) ostemperlemesıcaklığına su verme işlemi şekilde takip edilebileceği gibi beynitik yapısının elde edilebilmesi için ferritik ve perlitik dönüşüme izin vermeyecek derecede hızlı olmalı ve martensit başlama (Ms) sıcaklığına varmadan kesilmelidir. KGDD'lerin östemperlenmesiyle ortaya çıkan mikro yapı çeliklerden farklıdır. çeliklerde ostemperlemesonucu mikro yapı ferrit ve karbürden oluşurken KGDD'de beynitik ferrit ve yüksek karbonlu ostenitten oluşmaktadır işte malzemede optimum mekanik özelliklerin elde edilmesini sağlayan yapı budur. Ancak, ostemperlemezamanının daha fazla uzatılması neticesinde mikro yapıda tokluğu düşüren karbonlar oluşmaktadır. (şekil 5. 1.) dolayısı ile bu malzemelerde optimum özelliklerin elde edilebildiği bir zaman aralığı (proses aralığı) mevcuttur ve östemperle menin bu aralıkta yapılması önemlidir. Ö·KGDD lerin mekanik özellikleri geniş bir aralıkta değişim gösterebilmektedir. (Tablo 5. 1. ) Özellikler esas olarak ostemperlemesıcaklığına ve süresine bağlı olarak değişmektedir. Fakat, bu değişimlerin ostemperlemeşartları ve malzeme bileşimi tarafından da etkilendiği görülmüştür.

Şekil 5. 1:Küresel grafitli dökme demir için izotermal dönüşüm diyagramı Çekme Mukavemeti kg/mm2 85-160

Akma Mukavemeti kg/mm2 % Uzama Sertlik, BHN Yorulma mukavemeti kg/mm2 Darbe Direnci, kg-m Kırılma Tokluğu, Mpa/kg Elastize modülü kg/mm2

60-120 2-6 250-550 32-70 1-16 75-105 15400-16500

Tablo 5. 1: ÖKGDD lerin oda sıcaklığındaki mekanik özellikleri Mekanik özellikler açısından daha düşük çekme mukavemetine karşın daha iyi süneklik ve tokluk özellikleri istendiğinde, yüksek ostemperleşme sıcaklıklarında (330-375 C) ısıl işlem yapılır. 5. 2. ÖKGDD'ler sahip olduğu avantajlar sayesinde son yıllarda çelik malzemeler yerine yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bazı sınırlamalar da yok değildir. Ancak, teknik ve ticari olmak üzere iki grup altında toplanabilecek olan avantajları diğer malzemelerle rekabet edebilme imkanı sağlamaktadır. A. Teknik avantajları; · Yüksek çekme özellikleri yanında iyi tokluk, süneklik ve yorulma mukavemetine sahiptir. · Aşınma ve ezilmeye karşı direnci yüksektir. Sürtünme katsayısı düşüktür. Yetersiz yağlamalı (hatta yağlamasız) bir ortamda hasara uğramadan 10 dakika çalışabilir. · Çelikten %40 daha hızı titreşim sönümleme kapasitesine sahiptir. Dolayısıyla, ÖKGDD parçalar çelikten daha az gürültüyle çalışır. · Aynı boyutlardaki çelik dişliye göre %10 daha hafiftir. · Elastik modülü çelikten daha düşüktür. Dişlinin dişleri karşılaştığında temas alanı genişler. Dolayısıyla, temas gerilmeleri düşüktür ve bu, dişlilerin oyuklanma yorulma problemini azaltır. · Yapıda bulunan kalıntı ostenitin deformasyonla (dişliler çalışırken de olabilir) martensite dönüşmesiyle sert ve aşınmaya dirençli bir yüzey elde edilebilir. · Ostemperleme den önce iyi işlenebilirlik özelliği gösterir. · Çentik hassasiyeti çelikten daha azdır. Bu yüzden yüzey işlemlerinin çelikteki kadar hassas olmasına gerek yoktur. · Isıl işlem esnasında deformasyon daha azdır.

B. Ticari avantajları; ·Ham malzeme maliyeti düşüktür. ·Dökümün yatırım maliyeti dövmeye göre daha düşüktür ve işlem esnekliği daha fazladır. ·Östemperleme ısıl işlemi daha basit ve kısadır. ·Östemperlemeden önce (hatta bazı durumlardan sonra) işlenebilirliği iyidir. Bu hem üretimi hızlandırır hem de kesici takım ömrünü artırır. ·Kompleks parçalar· nihai şekle uygun şekillendirilebilir. Bu işlemeyi azaltacağından maliyeti düşürür. ·Karbürlenmiş dövme çeliğe göre ÖKGDD dişli için enerji tüketimi %50 daha azdır. ·Hatalı östemperlenen parçalar tekrar östemperlenebilir. ·Dövme çelik yerine dizel motorları için ÖKGDD zaman dişlisi kullanılması halinde toplam maliyet %30 daha ucuzdur. ÖKGDD'lerin yukarıda sayılan teknik ve ticari avantajlarinin yanında bazı sınırlamalar söz konusudur. Bunları aşağıdaki şekilde sıralamak mümkündür; ·En büyük problem östemperlemeden sonra işlenebilirliğin oldukça kötüleşmesidir. En sert sınıfı ancak taşlama tezgahında işlenebilir. ·Çelikten daha düşük elastik modüle sahiptir. Bunun için daha fazla elastik deformasyona maruz kalır. Ancak bu özellik dişlilerde oyuklanma yorulma riskinin azalttığından bazen faydalı da olabilmektedir. ·ostemperleme nispeten küçük parçalar için çok uygundur. Kalın kesitli parçalar alaşımlama gerektirdiğinden fazla ekonomik değildir. ·Diğer KGDD'ler gibi kaynak yapılabilir. Fakat eriyen ve ısının tesiri altındaki bölgeler, karbürler ve martenzit içerir. Her ikisi de sert ve kırılgan olduğundan malzemenin mekanik özelliklerini bozar. ·ÖKGDD kabul edilebilir darbe ve kırılma tokluğu değerlerine sahip olsa da dövme çeliklerinki kadar yüksek değildir.

5. 3. Kullanım Alanları ÖKGDD yukarıda bahsedilen avantajlardan dolay daha önce dökme demirlerin kullanılmasının uygun olmadığı bir çok alanda başarıyla kullanılmaya başlanmıştır. Kullanım alanlarını aşağıdaki şekilde sıralamak mümkündür. Otomotiv ve kamyon Krank mili, ekzantrik mili, tekerlem mili, kumanda mili çatalı, zaman dişlileri, ayna ve pinyon dişlisi, diferansiyel kutusu dreksiyon yatağı, dreksiyon kolu, krank kolu, irtibat kolu, kontrol kolları kavrama kolları, dingil, süspansiyon kolları, zincir baklaları, tahrik flanşları kamyon tekerlek göbeği, yay askı dayanağı, amortisör, fren parçaları, dizel piston başı. Ziraat ve konstrüksiyon Kazma uçları, gübreleme bıçakları, tırpan koruyucusu, pulluk, pulluk bıçakları, mısır öğütme plakaları, kar küreme ayağı, pompa kamları, hidrolık pompa parçası, pompa rotoru, çekme kancaları, merdaneler, ezme çekiçleri, kepçeler, gövdeler, palet çeneleri, aşınma kılavuzları, kaygan kavramaparçaları, dişli çarklar, tekerlek göbekleri, kaldırım kırma makinesi kavramalar. Makine ve teçhizat: Güç iletim dişlileri ,zincir dişli çarklar, dişli çarklar ,sondaj dişlileri ,yataklar, kamalar , haddeler ve kılavuzlar, krank milleri , taşıyıcı hat tutucuları taşıyıcı zincirler, taşıyıcı mafsallar maden aşındırma parçaları kalıplar ızgaralar kompresör, pompa parçaları tekstil makineleri. Demir yolu parçaları Travers plakaları dingil tutucuları şok apsorplayıcıları , vagon tekerleri ,fren sürgünü , aşınma papuçları ,fren blokları , koruyucu kapaklar ,yaylı tutucular, motor parçaları. Savunma sanayii Zırh, mermiler , roket gövdeleri , tank paletleri ,motor rotorları, süspansiyon kolları ,gergi kolu.