Tane Büyümesi Nedir ?

Tane Büyümesi

Malzeme biliminde çok kristalli yapılar incelendiğinde, iri tane ya da küçük taneli yapıların özellikleri ve tane büyümesi hadisesinin malzemelerin mekanik özellikleri üzerindeki etkileri üzerinde bol miktarda araştırma yapıldığını görebilirsiniz.

Tane sınırı yazımızda da görebileceğiniz üzere, çok kristalli yapılarda ( örnek olarak çelik, demir, paslanmaz çelik vb. ) tane büyümesi malzemelere değişik özellikler kazandırmaktadır. İşin temeline inildiğinde, küçük taneli yapılarda daha fazla tane sınırı bulunduğu için, kaba taneli yapılar ince taneli yapılara göre daha düşük enerjiye sahiptir. Yani tane sınırlarının fazlalığı enerji fazlalığı anlamına gelir.

Tane Büyümesi ve Kafes Sistemleri

Metalik yapılarda bulunan kafes sistemleri, sahip olduğu rijitlik ile tane büyümesi hadisesine engel olmaktadır. Hepinizin bildiği üzere, malzemelerin sıcaklıkları ısı enerjisi ile arttırıldığında, kafes sistemlerinin rijitliği ( mukavemeti ) azalmaktadır. Buna bağlı olarak, kafes sisteminin azalan rijitliği, tane büyümesi olayına artık karşı koyamaz hale gelir. Böylelikle, yüksek sıcaklıklar, tane büyümesi olayının meydana gelmesine zemin hazırlamaktadır.

Sıcaklık ve Deformasyonun Etkileri

Bir malzemenin tavlama sıcaklığı ve o sıcaklıkta malzemeyi tutma süresi ne kadar kısa ise, oluşan tane yapısı da o derece küçük olacaktır. Yani hızlı soğutma küçük tane oluşumuna zemin hazırlar. Şayet; malzemelerin tavlama sıcaklığına ısıtılması yavaş olur ise kaba taneli bir yapı oluşmaktadır. Aynı mantıkla, tavlama süresi gerekenden uzun sürede meydana gelir ise, yine kaba tane oluşumu gözlemlenmektedir.

tane büyümesi nedir

Deformasyon – Yeniden Kristalleşme Sıcaklığı Grafiği

Bir metalik malzemenin, plastik deformasyon miktarı arttıkça, tanelerin tekrar eski haline döndürülebilmesi için gerekli yeniden kristalleşme tavı sıcaklığı da o derece düşük olacaktır. Plastik deformasyon sonucunda, malzemelerin mukavemetleri ve sertlikleri artmaktadır. Bunun sonucunda metalik malzemeler belirli bir noktadan sonra şekillendirilemezler. İşte tam da bu noktada malzemelerin yeniden şekillendirilebilme özelliklerinin kazanabilmesi için yeniden kristalleşme ısıl işlemi yapılmalıdır. Bu ısıl işlem ile, soğuk deforme edilmiş metalik ürünlerin tane yapıları tekrar orijinal haline geri getirilir.

Örnek olarak, haddelenmiş bir sacda, taneler hadde yönünde şekil alırlar. Yeniden kristalleşme tavlaması ile, tekrar eski hallerine geri gelirler. Ancak; burada dikkat edilmesi gereken nokta; tavlama sıcaklığının yüksek seçilmemesi ve sürenin gerekenden uzun olmamasıdır. Eğer bu noktalara dikkat edilmez ise, tane kabalaşması meydana gelerek, ürünlerden istenen özellikler elde edilemez. Çünkü tane büyümesi sonucunda; metalik malzemelerde tane sınırları miktarı azalacak; dolayısı ile tokluk azalacak ve yeniden şekillendirilme kabiliyetlerinde de azalmalar meydana gelecektir. Bu da sanayide genellikle istenmeyen bir durum olarak karşımıza çıkar.

Böyle bir durum ile karşılaşıldığı zaman; özellikle karbon çeliklerde normalizasyon tavlamasına başvurularak, tane yapıları eski hallerine geri döndürülebilmektedir.

Konu ile ilgili Science Direct makaleleri için bu bağlantıyı inceleyebilirsiniz.

Yorum Yaz