Östenit Nedir ? Östenit Fazı Özellikleri Nelerdir ?

Östenit Nedir ? Östenit Özellikleri Nelerdir ?

Östenit fazı demirin YMK – Yüzey Merkezli Kübik kristal yapısında oluşan ve karbon elementi içeren fazına verilen genel isimdir. Bu faza literatürde γ-Fe fazı da denilmektedir. İsmini İngiliz metalurjist William Chandler Roberts – Austen‘den almaktadır.  Östenit fazını iyice kavrayabilmek için Demir – Karbon Denge Diyagramını iyi okumak gerekmektedir. Östenit, çeliklerde sahip olduğu YMK – Yüzey Merkezli Kübik kristal kafes yapısı nedeniyle kolaylıkla şekil verilebilen bir faz olarak karşımıza çıkmaktadır. Ayrıca bu fazın çentik darbe testinde gösterdiği davranış sünektir. Yani düşük sıcaklıklarda bile yüksek darbe dayanımı verebilmektedir.

Bu fazı iyi inceleyebilmek ve özelliklerini kavrayabilmek adına aşağıdaki diyagramı inceleyiniz.

Östenit Nedir

Demir – Karbon Denge Diyagramı

Östenit fazı, bünyesinde en fazla karbon atomunu 1147 Santigrat derecede çözebilmektedir. Bu oran da % 2.14 olarak belirlenmiştir. Sıcaklık yükseldiğinde ya da düştüğünde çözebileceği karbon miktarı da düşmektedir. Demir atomları yukarıdaki diyagramdan da anlaşılacağı üzere 912 – 1394 Santigrat dereceleri arasında östenit fazında bulunup, YMK kafes sistemindedir. YMK Kafes sistemi kolay şekillendirilmesi açısından önemlidir. Çelikler genellikle bu fazda şekillendirilir.

Östenit Manyetik Midir ?

Bilinmesi gereken diğer bir özelliği ise, çeliklerin östenit fazında manyetik olmayışıdır. Yalnız bu noktada önemli bir husustan bahsetmekte fayda var. Çeliklerde östenit faz denildiğinde herkesin ağız birliği yapmışcasına manyetik olmadığı söylenmektedir. Ancak; eğer soğuk deformasyon uygulanır ise, deformasyonun maksimum olduğu kısımlarda manyetiklik bulunmaktadır. Eğer yeniden kristalleştirme tavı uygulanmaz ise bu durum geçerlidir.

Manyetik genel olarak şu şekilde değişmektedir ;

Oda sıcaklığında demir atomları manyetiktir. Örnek olarak ferritik paslanmaz çelikler manyetiktir. Ferritin kristal yapısı HMK – Hacim Merkezli Kübik‘tir. Ancak; östenit fazına geçildiğinde YMK yapı nedeniyle manyetik özellik kaybolmaktadır. Sıcaklık yükselip yapı sigma fazına geçtiğinde yine manyetik özellik görülmez.

Oda Sıcaklığında Bu Yapı Oluşturulabilir Mi ?

Özellikle paslanmaz çelikler konuşulduğunda, östenitik paslanmaz çelik bir çoğumuzun bildiği bir kavramdır. Bu paslanmaz çelik türü, oda sıcaklığında yapısında östenitik faz bulundurmaktadır. Bu fazı oda sıcaklığında ortaya çıkaran element ise en başta nikel elementidir.

Nikel, demir karbon diyagramında ostenitik yapıyı genişletmektedir. Böylelikle oda sıcaklığında bile bu yapıya sahip demir esaslı malzeme grupları elde edilebilmektedir. Bu durum da östenitik yapıyı sadece yüksek sıcaklıklarda görebileceğimiz algısını kırmaktadır.

Faz Dönüşümleri Nasıl Olmaktadır ?

Martenzit yazımızda detaylıca anlattığımız gibi, östenitik yapıya kadar çıkarılan karbon çelik malzeme grupları soğuma hızlarına göre çeşitli fazlara dönüşebilmektedir. Bu fazın ilginç özelliklerinden biri de budur. Çeşitli ısıl oyunlar ile yapı bambaşka bir hale gelebilmektedir.

Örnek olarak, A3 hattı üstüne çıkarılan bir düşük karbonlu çelik malzemeyi, normal bir soğuma hızı ile soğutmaya başlar isek, ostenit yapısı karbonu yavaş yavaş dışarıya vermeye başlayacaktır. Çünkü önceki paragraflarda bahsettiğimiz gibi, karbonun çözülebilirliği düşecektir.

Ostenit fazından dışarıya verilen karbon sementit ve ferrit fazını oluşturacaktır. İçerisinde bulunan alaşım elementine göre de perlit yapısına da dönüşme ihtimali bulunmaktadır. Ancak; bu anlattığımız olay nispeten yavaş soğuma hızlarında, karbonun dışarıya difüzyon ile kaçabildiği durumlarda geçerlidir.

Eğer soğuma işlemi çeliğe su verme ile yapılır ise; bu sefer karbonlar ostenit yapıdan difüzyon ile kaçmaya fırsat bulamazlar ve sıkı paket sistem oluşur. Yani YMK – Yüzey Merkezli Kübik sistemden HMT – Hacim Merkezli Tetragonal sisteme dönüşülür. Bu da çeliğin çok sert ve kırılgan olduğu bir fazdır. Çünkü gereğinden fazla karbon bulunduran kristal yapı gergindir.

Östenit fazına çıkarılmış bir demir – karbon alaşımında farklı kalınlıklarda yapılar bulunuyor ise, ince kısımlar ile kalın kısımların soğuma hızları birbirlerinden farklı olacağı için, hızlı soğumaya uğrayan bölüm martenzit fazına dönüşür, diğer kısımlarda ise ferrit ya da perlit yapısı görülür. Bu nedenle soğuma, malzemenin her yerinde aynı etkiyi gösterecek şekilde yapılmalıdır.

Bu faz dönüşümünde dikkat edilmesi gereken bir diğer konu ise, martenzit yapısının östenitik yapıya göre daha az yoğun olmasıdır. Az yoğun olduğu için de hacimsel olarak büyük ve doğal olarak gergindir. Dönüşüm nedeniyle içerisinde stres barındıran yapı, gerilim giderme tavı uygulanarak artık gerilmelerinden kurtulmalıdır. Eğer bu uygulanmaz ise, yüzeyde bir takım çatlaklar oluşabilir. Önemli bir yerde kullanılacak parçada oluşabilecek bu tip çatlaklar, ilerleyen safhalarda hayati önem taşıyabilmektedir. Bu nedenle, bu konuya dikkatle eğilmekte fayda vardır.

Östenit Fazına Alaşım Elementleri Nasıl Etki Eder ?

Yazımızın başında ve Alaşım Elementlerinin Çeliğe Etkisi adlı makalemizde de bahsettiğimiz gibi, nikel genel olarak ostenitik yapıyı genişletir. Öyle ki oda sıcaklığında bile bu yapı meydana gelir. Bkz : Östenitik Paslanmaz Çelikler. Ancak; krom, molibden gibi alaşım elementleri ötektoid noktayı yükselterek, ostenitik yapının düşük sıcaklıklarda oluşmasını engeller. Özellikle krom, ferrit yapıcı bir alaşım elementi olarak karşımıza çıkmaktadır.

Son olarak, nikel haricinde karbon, mangan ve azot da östenit fazını genişleten alaşım elementleri arasında sayılmaktadır. Özellikle mangan güçlü bir östenitik faz yapıcıdır ve paslanmaz çeliklerde % 4’ten fazla içeriğe katıldığında ostenit faz oluşturmaya yardımcı olmaktadır. Daha düşük miktarlarda bu işlevini yerine getirememektedir. Ancak; azot söz konusu olduğunda çok az miktarda çelik içerisine katılmalıdır. Her ne kadar östenit yapıcı bir element olarak karşımıza çıksa da, çeliğin genellikle daha kırılgan bir yapıya sahip olmasına neden olmaktadır. Ayrıca meydana getirdiği gaz boşlukları da malzemenin mekanik dayanımına negatif etki etmektedir.

Yararlanılan Kaynaklar

https://www.wikizeroo.org/index.php?q=aHR0cHM6Ly9kZS53aWtpcGVkaWEub3JnL3dpa2kvQXVzdGVuaXRfKFBoYXNlKQ

https://tr.wikipedia.org/wiki/%C3%96stenit

https://www.britannica.com/technology/austenitic-steel

https://www.asminternational.org/documents/10192/3473958/05231G_Sample.pdf/7c5e4830-b443-4c71-a8c8-1a85c5b39dc5

https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/austenitic-steel

Yorum Yaz