Dökme demir ve çelik arasındaki farklar

Dökme demirlerin çeliğe göre üstünlükleri:

• Alçak sıcaklıklarda ergime,
• Düşük maliyet,
• Döküme elverişlilik,
• Yüksek basma dayanımı,
• Aşınma direnci.

Bunun yanında dökme demirlerin çok önemli bir özelliği olan dövülemezliği vardır ki, bunun olumsuz bir yön olarak bilinmesi gerekir.

çelikler sıcak ve bazı türleri soğuk olarak biçimlendirilebilirken, dökme demirin sıcak olarak bile dövülememesi, sıvı hâlden katı hâle geçerken plâstik biçim değiştirme özelliğinin olmamasından kaynaklanır. Bir bakıma dökme demirler sıvı eriyik durumundan bir anda katı duruma geçerler. Dökme demirler 1147°C’un üzerinde sıvı, alt sıcaklıklarda ise katı hâldedir. Bu özellikleri, döverek biçimlendirme için gerekli olan plâstik kıvamın, dökme demirlerde oluşmamasına neden olur.

Dökme demir, %2.11 ile %6.67 arası karbon içeren demir-karbon alaşımlarına verdiğimiz genel bir isim. Bildiğiniz gibi çelikler de demirin karbonla alaşımlanması sonucunda elde ediliyor, fakat dökme demirden farklı olarak çelikler çok daha düşük miktarda karbon içeriyorlar (%2.11’den daha az).

Dökme demirlerin çeliğe göre bir olumsuz yanı da tokluğu ve sünekliğinin çeliklere göre düşük olmasıdır. Bu yüzden dökme demirlerin kullanım alanları sınırlıdır .

Çelikler, 42 Kg/mm2 ile 192 Kg/’mm2 arasında değişen, bir çekme dayanıma sahiptir. çekilebilirlik özelliğini bünyesinde bulunduran çelik, bu sayesinde darbelere karşı hayli dayanıklıdır. çeliklerin bu özellikleri bünyesinde bulundurduğu karbon oranında değişiklik yapmakla geniş ölçüde kontrol edilir. Esasen bir demir karbon alaşımı olan çeliğin özellikleri, taşıdığı karbon miktarıyla kontrol edilebilmektedir. özelliklerinin bu şekilde kontrollü olabilmesi olanağı dışında çelik, başka bir işlemle, yani tavlama ile de istenilen özelliklere kavuşturulabilir.

Örnek olarak dökme demirlerin bir çeşidi olan çelik dökme demirlerin çelikten farkı; bunların hangi yönde muayene edilirse edilsin aynı özelliği göstermesidir. Bu özellik haddelenmiş çeliklerde görülmez. çünkü haddeleme işlemi, çeliğin ezilerek uzamasına neden olmaktadır. Bu şekilde haddelenen çelik, uzunlamasına olarak muayene edildiğinde sağlam; enlemesine muayene edildiğinde ise kolaylıkla kopabilecek durumda olduğu sonucunu verir. çelik dökümde böyle bir yön olmadığından, haddelenmiş çeliğin kullanılması hatalı olan iş parçalarında çelik dökme demirler kullanılması daha isabetli bir seçim olur.

The post Dökme Demir ve Çelik Arasındaki Farklar appeared first on Makine Eğitimi.

Beyaz Dökme Demirin Özellikleri

Döküldüğünde %1,5’tan daha az silisyum içeren demir, sert ve kırılgandır. çünkü içindeki %3- 4 oranındaki karbonu, yapısında demir karbür (sementit) biçiminde bulundurur. Kırık yüzeylerinin parlak ve beyaz bir görünümü olan bu tür demire, beyaz dökme demir adı verilir. Kolaylıkla işlenememesi, sadece aşınmaya karşı dayanıklı gereçler kullanılması gereken yerlerde tercih edilmesi, en dikkat çekici özelliklerinden bazılarıdır.

Beyaz dökme demir neden kırılgandır?

Beyaz dökme demir, alıp içine dökülen demirin hızlı soğuma sonucunda karbonun yapının içinde kalması halinde oluşur. Soğuma hızı gri dökme demirde olduğu gibi karbonun grafit yaprakları şeklinde çökelmesine izin vermez. Fakat karbon, demir, krom yada molibdenle birleşerek karbür oluşturur. Oluşan demir karbon (Fe3C -sementit), sert ve kırılgandır.

Beyaz dökme demirlerin mikro yapısı

Beyaz dökme demirin bileşimi genellikle % 1.8 – 3.6 C ve % 0.5 – 1.9 Si şeklindedir. Beyaz döküm perlit ve sementitten oluşur. Bu, metali sert ve kırılgan yaparsa da yüksek sıcaklıkta uzun süreli ısıtma ile sementiti ferrit ve grafite ayrıştırarak gereci yumuşak duruma getirmek mümkündür. Bu duruma getirilmiş metale ”işlenebilir dökme demir” adı verilir. Bu işlem, 900 – 1000°C arasında ve 100 saat süreyle yapılır.

Dökme demir çoğunlukla bu sementit parçacıklarından kırılır. Kırık yüzeye bakıldığında açık yada ak renkli görülür, bu nedenle bunlara beyaz dökme demir denir. Dökümde yüksek oranda demir-karbür oluşur ve yapı, gri dökme demir kimyasal kompozisyonuna sahip olunmasına rağmen gri dökme demire göre daha sert ve kırılgan olur. Beyaz dökme demirler normalde kaynak edilemezler çünkü, ana metalde oluşan ısıl gerilmeleri karşılayabilmek için gerekli sünekliğe sahip değildirler.

Beyaz dökme demirlerin mikro yapı fotoğrafı, ak bölgeler sementit Fe3C, siyah bölgeler perlittir. (Yukarıdaki şekil)

Beyaz dökme demirin dokusu iyice büyük, gümüş parlaklığında ipek görünüşlü bir kristaldir.

ABD’de geliştirilmiş bir yöntemle beyaz döküm, demir oksit içinde yüksek sıcaklığa ısıtılıp yavaş soğutulmaya bırakılırsa karbon tutumu yaklaşık %20 oranında azalır ve dökme demirin özellikleri çeliğinkine benzer.

Beyaz dökme demirler nerelerde kullanılır?

Aşınmaya dayanıklı olması istenilen kam mili ve hadde silindirleri, beyaz dökme demirle yapılan makine parçalarından bazılarıdır. Soğuma hızında ve iç yapısında oluşturulacak değişiklikler ile bu tür makine parçalarının dış yüzeyinin beyaz, iç yapısının ise, esmer dökme demir olması sağlanabilir ki; bu yapı makine parçasının kullanılabilirliğini artırır. Normal şartlarda işlenmesi olanaksız olan beyaz dökme demir, ancak taşlanarak şekillendirilebilir.

The post Beyaz dökme demirler appeared first on Makine Eğitimi.

Gri dökme demirin mikro yapısı

Gri dökme demirlerin mikroyapı fotoğrafları, a) Ferrit yapılı, b) Perlit yapılıdır.(Yukarıdaki şekil)

Gri dökme demirlere uygulanan ısıl işlemler

Gri dökme demire, çeliğe uygulanana benzer yöntemle, ısıl işlemlerle su verilebilir, temperlenebilir. Örneğin silindir laynerlerin aşınma direnci, sertliğin, sertleşme ve temperleme yoluyla 45-55 HRC değerine yükseltilmesiyle arttırılabilir. Isıl işlem sayesinde daha iyi işlenebilirlik, daha yüksek aşınma direnci ve mukavemet daha iyi boyutsal kararlılık gibi üstün özellikler kazandırılabilir.

Gri dökme demirlerin kullanım alanları

Gri dökme demir en yaygın kullanılan dökme demir çeşitlerindendir ve gerekli önlemler alınarak (ön ısıtma ve kaynak sonrası soğuma hızı gibi) kaynaklanabilir. Gri dökme demirler makina parçaları ve otomotiv endüstrisinde kullanılır . Otomotiv parçalarından fren balatası, debriyaj balatası ve şaft kaması yüksek sıcaklıkta çalışan fırın parçaları, cam kalıpları, ingot, ergitme potaları, basınçlı veya basınçsız ortamlarda çalışmak için farklı tiplerde boru valf, flanş, bağlantı parçaları, gri dökme demirin kullanım alanlarına örnek olarak verilebilir. Motor silindirleri, tezgâh yatakları, döküm kalıpları, soba parçaları ve volanlar kullanılma yerlerinden bazılarıdır.

Bazı gri dökme demirlerin korozyon direnciyle çekme dayanımını artırmak amacıyla bileşimine nikel, bakır ve krom gibi elementler katılmaktadır.

The post Gri Dökme Demirler (Esmer dökme demirler) appeared first on Makine Eğitimi.

Beyaz dökme demirlerin, dökümden sonra özel yumuşatma tavlaması yapılmasıyla elde edilen yeni özellikleri, temper dökme demir olarak ayrı bir grup içerisinde ele alınmalarına, olanak tanımıştır.

Temper dökme demirin, beyaz dökme demirden üretildiğini, yukarıda belirtmiştik. Eğer, iç yapısında yüksek oranda karbon (yaklaşık %3-3,5) bulunan beyaz dökme demir, uzun süre yüksek sıcaklık ve oksitleyici ortamda tavlanırsa, temper döküm hâlini alır.

Özellikle yüzeye yakın yerlerde (4 mm) bu durum, daha bariz olarak ortaya çıkar. çünkü, yüzeye yakın yerlerdeki karbon miktarı, oksitleyici ortam ve sıcaklığın etkisiyle yanarak azalır ve homojen olmayan bir yapıya sahip olur. Yüzeye yakın yerlerdeki karbonun az olması, iç kısımlarda ise fazla olması, dökme demirin homojen bir yapıda olmasını engeller. Daha düşük oranlarda karbona sahip olan (%2,5-3) beyaz dökme demirde ise, yüksek sıcaklıkta ve nötr ortamda bekletilmesiyle netice alınır. İç yapı olarak homojenlik söz konusudur.

Temper dökme demirin mikro yapısı (Yukarıda)

Temper Dökme Demirlerin Mekanik Özellikleri

Temper dökme demirlerde karbon, yapraklar şeklinde değil de küresel olduğu için bir miktar sünekliği vardır. Temper dökme demir, beyaz dökme demir veya gri dökme demirden daha toktur ve uygun bir miktar eğilebilir .

Gri dökme demir az miktarda bir eğilme sonucunda kırılır. Beyaz dökme demir de cam gibidir, hiç eğilmez, kırılır. Bu dökme demirlerde de mukavemet ve süneklik metalurjik yapıya bağlı olduğu gibi, serbest grafitin dağılımına da bağlıdır.

Temper dökme demirler kaynak yapılırken, kaynak metalinin soğuması sırasında ısıl işlemin faydalı etkisi ortadan kalkar ve hızlı soğuma sonucunda kırılgan bir yapı (chilling) görülür. Bunun için kaynak bölgesi, kaynaktan sonra tekrar ısıl işleme tabi tutularak temper dökme demirin yapısı elde edilmelidir.

Temper Dökme Demirin Kullanım Alanları

Temper dökme demirler nerelerde kullanılır? Temper dökme demirin kullanım alanları oldukça fazladır. Flanşlarda, borularda, bağlantılarda ve valf parçalarında kullanılır. Bir çok otomobil parçası, kompresör krank mili ve göbeği, transmisyon ve diferansiyel parçaları, bağlantı çubukları ve üniversal bağlantılar temper dökme demirden üretilirler.

Otomobil endüstrisinde seri olarak üretilip, sünek bir iç yapıya sahip olması istenilen parçaların üretiminde kullanılır. çelik gereçten ucuza mal olması, temper dökümün cazip yönüdür.

The post Temper Dökme Demirler appeared first on Makine Eğitimi.

Türk standartlarındaki adı ise Küresel Grafitli Dökme Demir olup, “DDK” rumuzu ile tanınır.

Küresel grafitli dökme demirin mikro yapısı (Yukarıda) a) Ferrit yapılı b) Perlit yapılı

Küresel grafitli dökme demirlerin kimyasal bileşimi

Mg, endüstride çok kullanılmaktadır. Demirler, Magnezyum veya diğer özel elementler ile alaşım yapıldığında, demir içerisindeki grafitler küresel biçimde katılaşarak yüksek dayanım özelliklerinde bir malzemeye dönüşür. Küresel grafitli dökme demir olarak bilinen bu malzeme, dökme demir türleri içerisinde en dayanıklı ve tok olanıdır.

Dökme demir kırılgandır. Küresel grafitli dökme demir (KGDD) ise diğer dökme demirlerden farklı olarak sünektir. Dökme demirin iyi bilinen dökülebilirlik, işlenebilirlik, yüklenme kapasitesi ve üretim özellikleri gibi özelliklerine ilave olarak bu dökme demirlerde geniş mukavemet aralıkları, aşınma direnci, yorulma direnci, tokluk ve süneklik özellikleri vardır.

Küresel grafitli dökme demirlerin mekanik özellikleri

Küresel grafitli dökme demirin mekanik özellikleri oldukça iyidir.Korozyona karşı dayanımı fazladır. Talaşlı imalatta kullanımı kolaydır. Küresel grafitli dökme demir çok yerde gri dökme demir, dökme çelik ve demir olmayan metal alaşımlarının yerine kullanılmaktadır. Küresel grafitli dökme demirler; “nodular cast iron, ductile iron, fonte sphreroidale graphit, kufelgrapfit gusseisen, spheregus” isimleri ile birçok ülkede tanınır.

Küresel grafitli dökme demirlerin kullanıldıkları yerler

Küresel grafitli dökme demirler nerelerde kullanılır:

Madencilik ve Metalurji: Kırıcı gövdeleri, konveyör dirsekleri, pospa gövdeleri, alüminyum ve kurşun ergitme potaları, curuf potaları, pres makineleri, kalıplama dereceleri, sıcak hadde merdaneleri.

Makine imalatı: Hidrolik presler, silindirler, dövme presleri kafa ve silindirleri, krank presleri dişlileri, eğme makinaları çerçeveleri, akslar, çeşitli dişliler.

Ziraat: Traktör parçaları, ön tekerlek çatalları,trasmisyon kutuları, pedallar.

İnşaat: Kreyn parçaları, beton karıştırıcı parçaları, yol inşaatı makineleri.

Kimya: Kurutma silindirleri, valfler, pompalar, plastik ekstrüzyon silindirleri, plastik karıştırıcılar, rafineri valfleri.

Ulaştırma: Uçak konstrüksiyonu, diferansiyel dişli kutusu, volanlar, dişli kutuları, dişli selektör çatalları, tekerlek kalıpları.

Güç: Kompresör gövde ve kafaları, gaz türbini kompresör kutuları Kontrol halkaları, su türbinleri dökme parçaları, brülör gövdeleri, sıcağa dayanıklı fırın parçaları.

The post Küresel Grafitli Dökme Demirler appeared first on Makine Eğitimi.

Alaşım elementleri dökme demirleri nasıl etkiler

Beyaz ve esmer dökme demirin sağladığı üretim faydaları, yeterli görülmeyebilir. Bu gibi durumlar için yeni özellikler kazandırmak istenir. Genellikle, dayanım ve korozyon direncini artırmak amacıyla, dökme demir içerisine katılan alaşım elementleri, dökme demire yeni üstünlükler kazandırarak, alaşımlı dökme demir adını almasını sağlar. Dökme demirlere alaşımı kontrol altında tutulabilecek ortamlarda (elektrik ark, Siemens-Martin fırınları) katılan alaşım elementleri şunlardır:

Nikel: %5’e kadar dökme demirlere katılabilen nikel, talaşlı üretimi kolaylaştırmanın yanında, korozyon direncini, sertliği, aşınmaya karşı direnci ve homojenliği artırır.

Krom: %3’e kadar katılan krom, dökme demirde, silisyum ve nikelin aksi, tesirler yaparak, grafit oluşmasını önler. Korozyon direncini ve sertliği artırır.

Nikel-Krom: Talaşlı üretimi zorlaştırmayan, sert iç yapılı dökme demirlerin oluşturulmasında kullanılırlar.

Molibden: Dökme demir kalınlığının fazla olduğu durumlarda, iç yapının homojenliğini artırması, en önemli etkilerinden biridir. Sertliği, aşınmaya karşı direnci ve dayanımı olumlu yönden etkiler. Bunun yanında, talaşlı üretimi zorlaştırır. Dökme demir içine, % 1,5 oranına kadar katılır.

Vanadyum: Katkı miktarının oldukça düşük olduğu durumlarda dahi, etkisini olumlu olarak gösteren, alaşım elamanlarından biridir. Bu nedenle, dökme demirin içerisine %0,5 oranına kadar katılabilir. Etkilerini, sertliği ve dayanımı yükselterek gösterir.

The post Dökme Demirlerde Alaşım Elementlerinin Etkisi appeared first on Makine Eğitimi.

Dökme demirler yapı itibarı ile kırılgan oldukları için bazı durumlarda sertleştirme, aşınma  dayanımının yükseltilmesi (austemperleme), iç gerginliklerinin alınması (gerginlikleri giderme tavı),talaşlı üretime uygunlaştırma (Yumuşatma tavı) gibi işlemlere tabi tutulurlar. Şimdi dökme demirlere uygulanan ısıl işlemleri detaylı inceleyelim.

Dökme demirlere hayatımızın pek çok alanında rastlarız. Örneğin Kalorifer petekleri (yukarıda)

Dökme Demirlere Hangi Isıl İşlemler uygulanır

Metaller tavlandıktan sonra kontrollü bir şekilde soğutulursa, ısıl işlem uygulanmış olur. Isıl işlem sonucunda metallerin özelliklerinde önemli değişimler meydana gelir. Bu özellik değişimi kendini sertlik olarak gösterebileceği gibi, yumuşama gibi aksi sonuçlar elde etmek de mümkündür.

Diğer metalik malzemelerde olduğu gibi dökme demirlere uygulanan bazı ısıl işlemler ile özelliklerinin değişimini sağlamak mümkündür. Yapılacak olan ısıl işlem, dökme demirin türüne göre farklılık gösterir.
Bunlardan bazıları şunlardır;

Sertleştirme

Sertleştirilmek istenen alaşımlı dökme demirler 820°C-875°C arasında tavlandıktan sonra hızla soğutulursa, sertleşirler. Soğutma işlemi genel olarak yağda yapılmakla birlikte su ve hava da kullanılmaktadır. Bu işlem sonucunda alaşımlı dökme demire temperleme uygulanır. Böylece alaşımlı dökme demirin sertlik ve aşınma dayanımı arttırılır.

Austemperleme

Ostemperleme diye bilinen ısıl işlemdir. Aşınma ve dayanımının yükseltilmesi istenen esmer dökme demirlere uygulanan bir ısıl işlemdir. Austemperleme işlemi için esmer dökme demirler sıcaklığı 260°C-290°C olan tuz banyosuna daldırılır ve 15 dakika ile 1 saat arasında tutulur.

Östemperlemenin dökme demire kazandırdığı özellikler şunlardır:

Düşük çarpılma, Yüksek süneklik. Homojen ve tutarlı sertlik .Tokluk ve daha fazla aşınma direnci. Yüksek darbe ve yorulma mukavemeti. Hidrojen kırılganlığına dirençli, Yüksek tokluk. Yüksek aşınma direnci. Yorulma dayanımında artış, sertlik artışı, çekme ve akma mukavemetlerinde artış

Gerginlikleri Giderme tavı

İç gerginliklerinin giderilmesi istenen dökme demirlerin ısıl işlemi, gerginlikleri giderme tavı olarak bilinir. 425°C-600°C arasındaki sıcaklıklarda yarım ila beş saat arasında tutulur. Daha sonra ise yavaşça soğutulur. Diğer yandan bu işlem sonucunda sertlik ve dayanım değerlerinde düşme görülür.

Yumuşatma tavı

Dökme demirlerin ısıl işlemi türlerinden biri de yumuşatma tavıdır. Talaşlı üretimin kolaylaşmasını sağlamak amacıyla dökme demirlerin yumuşak bir yapıya sahip olması istenir. Böylece üretim maliyetlerini düşürecek zaman kazanılmış olur. Bu amacı gerçekleştirmek için yapılan işlem yumuşatmadır. Daha sonra sertlik isteniyorsa, dökme demir sertleştirilebilir.

Yumuşatma için 760°C-820°C arasında tavlanan dökme demirler, (çeliğe nazaran daha uzun) bir süre tutulur. Yumuşak alaşımlı dökme demirlerde uygulama sıcaklığı 975°C’tür. Yumuşatma işlemi uygulanmış dökme demirlerin dayanımları düşer. Bunun yanında serbest karbon miktarları artar.

Malzeme bilgisi kategorisinde bu yazımızda, dökme demirlere uygulanan ısıl işlemler konusunu işledik. Faydalı olması dileklerimizle.

The post Dökme Demirlere Uygulanan Isıl İşlemler appeared first on Makine Eğitimi.