Dökme Demir

Dökme Demir

25 Temmuz 2018 Kapalı Yazar: admin

Dökme Demir

Dökme demir, yüksek fırında üretilen pik ( ham demir ) in fazla karbonunun aşağı çekilerek, makul seviyelere indirilmesi ile elde edilir. Normal şartlar altında karbon elementinin fazla olması sertliği arttırır ancak; kırılganlığa neden olduğu için endüstride kullanılması sakıncalıdır.

Dökme demir, % 2 ile %4 arasında C ( karbon ) ve  %1 ile %3 arasında Si ( Silisyum ) elementleri içermektedir. Dökme demirler kolaylıkla eritildiğinden mükemmel döküm alaşımıdır ve sıvı halde çok akışkandır. Katılaşırken istenilmeyen yüzey filmi oluşturmaz. Dökme demir döküm esnasında soğuma sırasında, büzülme gösterir ancak; bu büzülme çok fazla değildir. Dökme demir içerisinde bulunan yüksek karbon, bu malzemelerin sertlik ve kırılganlıklarını arttırır. Bu da kolaylıkla talaş kaldırma işlemini yapmayı sağlar. Yüksek sertlik ayrıca, yüksek aşınma dayanımı da sağlar. Ancak; bir dezavantaj olarak düşük süneklik ve tokluk özellikleriyle öne çıkar.

  • Aşınma Dayanımının Yüksek Olması
  • Üretim Maliyetlerinin Düşük Olması
  • Döküm İşleminin Kolay Olması
  • Yüksek Sertlik ve İşlenebilirlik

 

Çelikler sıcak ve bazı türleri soğuk olarak biçimlendirilirken, dökme demirin sıcak olarak bile dövülememesi sıvı halden katı hale geçerken plastik biçim değiştirme özelliğinin olmamasından kaynaklanır. Bu özellikleri, döverek biçimlendirme için gerekli olan plastik kıvamın dökme demirlerde oluşmamasına neden olur.

Esmer-Kır Dökme Demirler



kır dökme demir

kır dökme demir

Alaşımın içerisindeki C, bir miktarı östenit fazında çözünecek ve grafit yaprakları olarak çökelecek miktara ulaşınca kır dökme demir meydana gelir. Bu tür dökme demir kırıldığında, açığa çıkan grafitler nedeniyle kırılma yüzeyi gridir. Kır dökme demir nispeten ucuz olması, sınırlı bir yağlamayla aşınma ve kaynamaya karşı mükemmel direnç gösterecek bir sertliğinin olması ve mükemmel titreşim söndürme kapasitesi nedeniyle önemli bir mühendislik malzemesidir.

Esmer Dökme Demir ( Kır dökme demir ), içerisinde % 2.5 – 4 arasında ” C ” elementi ile %1-3 Si elementi içerir. Silisyum, dökme demirlerde grafit kararlılaştırıcı bir element olduğundan, grafitin oluşabilmesi için nispeten yüksek miktarlarda silisyuma ihtiyaç vardır. Katılaşma hızı grafitin ne miktarda oluşacağını belirleyen önemli bir etmendir.

Bu malzemeler daha önce de belirtildiği üzere, yüksek sertlik ve aşınma dayanımı istenen yerlerde kullanılır. Ancak; tokluk değerleri küresel grafitli olanlara göre düşüktür. Bunun nedeni, grafit yapısının iğne şeklinde olmasıdır. Genel fizik kuralları gereğince, iğne yapıları uçlarında gerilim fazla biriktirdiğinden, darbelerde çentik etkisi yaratırlar.

Fren diskleri genellikle kır dökme demirlerden yapılmaktadır. Yüksek performans fren diskleri her ne kadar kompozit malzemelerden imal edilse de, halen büyük bir kısım kır dökme demirlerden elde edilmektedir.

 

Küresel Grafitli Dökme Demirler

Küresel grafitli dökme demir, gri-kır dökme demirin sertlik özellikleriyle, çeliğin tokluk özelliklerini birleştirir. Küresel grafitler, yapılarından dolayı malzemeye tokluk sağlarlar. Dökme demirler hali hazırda yüksek sertlik ve dayanıma sahip iken, grafitlerin küresel olması tokluk özellikleri de sağlar.

küresel grafitli dökme demir

küresel grafitli dökme demir

Yukarıdaki mikro yapıda da görüleceği üzere, grafitler küresel biçimdedir. Bu yapının elde edilmesi için, dökümhanelerde sıvı demir potaya alındığında aşılama yapılır. Aşılama işlemi, sıvı döküm içerisine Mg elementi eklenmesiyle olur. Dökümhanelerde bu işlem yapıldığında bir tepkime meydana gelir ve sıvı demir potadan yukarı fışkırır.

Yukarıdaki mikro yapıda ana faz perlittir. Küresel grafitler ferrit fazını çevreler.

Bu tip malzemelerin en çok kullanıldığı yerler sokaklarda görülen rögar kapaklarıdır. Üzerlerinden bir kaç ton ağırlığında araçlar geçer, hem dayanımı yüksek olmalı hem de tokluk değerleri iyi olmalıdır. Küresel grafit istenmesinin nedeni, küresel grafitlerin birbirleri üstünden kayarak sünek malzeme özelliği sağlamasıdır. Kır dökme demirlerde bu tokluk özellikleri beklenmez.

Beyaz Dökme Demirler

Döküldüğünde % 1.5 ‘tan daha az silisyum ( Si ) içeren demir, sert ve kırılgandır. Çünkü içindeki %3-4 oranındaki ( C ) karbonu, yapısında demir-karbür ( sementit ) biçiminde bulundurur. Beyaz dökme demirler ismini, kırılma yüzeylerindeki beyaz ve parlak görüntüden alırlar.

Beyaz dökme demirde, karbonu demir karbür halinde tutmak için karbon ve silisyum miktarının nispeten düşük ve katılaşma hızının yüksek olması gerekmektedir. Beyaz dökme demirler, çok iyi aşınma dirençleri olması nedeniyle kullanılmaktadırlar. Ancak tokluk özellikleri iyi değildir. Bu özelliklerini geliştirmek için temperlenmeleri gerekir. Bu malzemelere de ” Temper Dökümler ” adı verilir.

Temper Döküm Demir

temper dökme demir

temper dökme demir

Temper dökme demir denildiğinde, aslında beyaz dökme demir malzemesinin işlem görmüş halini anlamak gerekir. Beyaz dökme demirlerin sert ve aşınmaya karşı dayanıklı yapısına, ısıl işlem – temperleme sayesinde tokluk özelliği de eklenir. Bu malzemeler, çelikten ucuz ancak, beyaz dökme demirin işlenmiş hali olduğu için onlardan pahalıdır. Çelik yerine alternatif kullanılabilecek bir ucuz malzemedir.

Isıl işlem fırınında yapılan işlem sırasında, malzemede bulunan demir ve karbür ayrışır. Malzeme 930 Santigrat derecenin biraz üzerine ısıtılır ve o sıcaklıkta bekletilir. Bekleme neticesinde östenit fazı oluşturulmuş olur. Soğuma sırasında ise, soğuma hızına ve karbon içeriğine bağlı olarak perlit, ferrit ve martenzit yapısına sahip temper dökme demirler oluşmaktadır. Yüksek hızlı soğutma, martenzit yapısı oluşturur ve bu istenmeyen bir yapıdır. Çünkü zaten sert bir yapıya sahip olan malzemeler, martenzit ile iyice sert ve kırılgan bir yapıya sahip olurlar ve mühendislik açısından kullanılamaz duruma gelirler. Bu nedenle soğutma hızı optimum düzeyde tutulmalıdır.

Eğer yüzeyde çok Karbon var ise, karbon elementi oksijenle tepkimeye girer ve malzemeden uzaklaşır. Malzeme yüzeyi siyahımsı bir görüntü elde eder ve malzeme yapısında karbonca homojen olmayan bir yapı oluşur bu istenmez. Bunun engellenmesi için, temperlenme işleminin uygun sıcaklık ve zaman aralığında yapılması gerekmektedir.

 

 

Dökme Demir ile ilgili ingilizce kaynak incelemeleriniz için link aşağıdadır…

https://www.britannica.com/technology/cast-iron

Demir – Karbon Faz Diyagramları ile ilgili makalemize ulaşmak için link aşağıdadır…

https://www.metalurjimalzeme.net/demir-karbon-faz-diyagrami/

Please follow and like us: