dokuz eylül Üniversitesi İnşaat mühendisliği bölümü yapi...

1

MMÜÜHENDHENDİİSLSLİİK METAL ve ALAK METAL ve ALAŞŞIMLARIIMLARI

YAPI MALZEMESYAPI MALZEMESİİ I DERSI DERSİİDokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

2

metaller ve alametaller ve alaşışımlar polikristal yapmlar polikristal yapııllıı, inorganik , inorganik malzemelerdir. malzemelerdir.

GGİİRRİŞİŞ

homojen yaphomojen yapııllııddıırr

Metaller doMetaller doğğada ada ççooğğunlukla oksit, kunlukla oksit, küükküürt ve rt ve karbonatlkarbonatlıı

cevherler halinde bulunur.cevherler halinde bulunur.LimonitLimonit

3

MMÜÜHENDHENDİİSLSLİİK METAL ve K METAL ve ALAALAŞŞIMLARIIMLARI

GGİİRRİŞİŞ

AlaAlaşışımlar saf metallerden daha iyi mekanik mlar saf metallerden daha iyi mekanik öözelliklere sahiptirler.zelliklere sahiptirler.

Uygulamada Uygulamada ççooğğunlukla mekanik unlukla mekanik öözelliklerinin dzelliklerinin düüşşüüklklüüğğüü nedeniyle saf metaller kullannedeniyle saf metaller kullanıılmaz. lmaz.

Saf metallerin korozyona karSaf metallerin korozyona karşışı

bbüüyyüük bir dayank bir dayanııklklııllığıığı

vardvardıır. r.

Genellikle mühendislik malzemesi olarak kullanılan metalik

malzemeler ana metale baska bir element veya elementler eklenmesi ile elde edilen metalik alasımlardır

Özelliklerin iyilestirilmesi veya istenen özelliklerde malzeme eldeetme amacıyla alasımlar gelistirilmistir.

4

AlaAlaşışımmıı

elde etmek ielde etmek iççin bu metale karin bu metale karışışttıırrıılanlara da lanlara da alaalaşışım m elemanlarelemanlarıı

denir. denir.


AlaAlaşışım;m;bir metale belirli bir metale belirli öözellik sazellik sağğlamak ilamak iççin en az bir bain en az bir başşka elementin ka elementin (metal veya ametal) kas(metal veya ametal) kasııtltlıı

olarak eklenmesi ile elde edilen metal olarak eklenmesi ile elde edilen metal

karakterli bir malzemedir. karakterli bir malzemedir.

ALAALAŞŞIMIM

ÖÖrnerneğğin, in, ççelik (demir ve karbon) metal olmayan bir elemanelik (demir ve karbon) metal olmayan bir elemanıı

iiççeren eren bir alabir alaşışımdmdıır. r.

İİlave edilen element, kristal ilave edilen element, kristal iççinde ya katinde ya katıı

çöçözelti veya ara bilezelti veya ara bileşşikler ikler halinde bulunur. halinde bulunur.

AlaAlaşışımda fazla miktarda olan metale mda fazla miktarda olan metale asasııl metall metal

adadıı

verilir. verilir.

5

Benzer Benzer şşekilde metal eriyiklerinde de ekilde metal eriyiklerinde de çöçözzüülebilirlik slebilirlik sıınnıırlarrlarıı

vardvardıır.r.


Uygun sUygun sııcaklcaklııklarda, gaz ve sklarda, gaz ve sııvvıı

çöçözeltilerinde olduzeltilerinde olduğğu gibi, katu gibi, katıı cisimler de homojen bir eriyik olan cisimler de homojen bir eriyik olan çöçözelti haline dzelti haline döönnüüşşebilirler. ebilirler.

KatKatıı

eriyikler seriyikler sııcaklcaklıık ve ik ve iççeriklerine geriklerine gööre dere değğiişşik fazlarda ik fazlarda bulunabilirler. bulunabilirler.

KATI ERKATI ERİİYYİİKLER: KLER:

Faz,Faz,

üüniform fiziksel ve kimyasal niform fiziksel ve kimyasal öözellikler gzellikler göösteren bir sistemin steren bir sistemin homojen bir parhomojen bir parççasasııddıır.r.

AynAynıı

ortamda deortamda değğiişşik fazlar bulunabilir. ik fazlar bulunabilir.

İİlave edilen element, kristal ilave edilen element, kristal iççinde ya katinde ya katıı

çöçözelti veya ara bilezelti veya ara bileşşikler ikler halinde bulunur. halinde bulunur.

Genellikle Genellikle çöçözzüüccüü

bir cismin ibir cismin iççinde ancak sinde ancak sıınnıırlrlıı

bir miktar bir miktar çöçözzüünen madde nen madde çöçözzüünebilir. nebilir. ÖÖrnerneğğin, bir bardak suda ancak belirli in, bir bardak suda ancak belirli bir miktar bir miktar şşeker eker çöçözzüülebilir. lebilir.

6

11--

ÇöÇökelmikelmişş

şşeker fazeker fazıı

22--

ŞŞekerli su fazekerli su fazıı

((şşerbet)erbet)


ÖÖrnek olarak surnek olarak su--şşeker kareker karışıışımmıınnıı

dikkate aldikkate alıınnıırsa; sabit bir rsa; sabit bir ssııcaklcaklııkta kta şşekerin su iekerin su iççinde inde çöçözzüünebilecenebileceğği maksimum miktar i maksimum miktar vardvardıır. r. Buna Buna “çö“çözzüünnüürlrlüük sk sıınnıırrıı””

denir.denir.


SSııcaklcaklıık artk artııkkçça bu sa bu sıınnıır artar. r artar.

Bu sBu sıınnıırdan daha fazla rdan daha fazla şşeker konursa, fazla eker konursa, fazla şşeker su ieker su iççinde inde çöçözzüünmez ve karnmez ve karışıışımmıın dibinde katn dibinde katıı

parparççacacııklar klar çöçökelir. kelir.

Bu durumda ortamda iki faz vardBu durumda ortamda iki faz vardıır:r:

7

1.1.

AraAra--yer Katyer Katıı

EriyiEriyiğğii

2.2.

Yeralan KatYeralan Katıı

EriyiEriyiğği (Asal Yer Kati (Asal Yer Katıı

EriyiEriyiğği)i)


Metallerin bMetallerin büüyyüük k ççooğğunluunluğğu kafes yapu kafes yapııssıı

iiççinde belirli sayinde belirli sayııda da yabancyabancıı

atom baratom barıındndıırabilirler. rabilirler.


YabancYabancıı

atomlaratomlarıın asn asııl metalin kafes sistemindeki yerlel metalin kafes sistemindeki yerleşşimlerine imlerine ggööre, metalik katre, metalik katıı

eriyiklerin iki teriyiklerin iki tüürrüü

vardvardıır:r:

8



YabancYabancıı

atom esas metalin atomu yerine yerleatom esas metalin atomu yerine yerleşşiyor ise iyor ise Yeralan KatYeralan Katıı

ÇöÇözeltisizeltisi‚‚

kafes aralarkafes aralarıındaki bondaki boşşluklara yerleluklara yerleşşiyor ise iyor ise

Arayer KatArayer Katıı

ÇöÇözeltisizeltisi

meydana gelir meydana gelir

9


AlaAlaşışımlandmlandıırma yani bir metale istenen element veya elementlerin rma yani bir metale istenen element veya elementlerin eklenmesi seklenmesi sııvvıı

halde yaphalde yapııllıır. r.

KATILAKATILAŞŞMAMA

AlaAlaşışım kalm kalııplara dplara döökküülerek ya mamlerek ya mamüül parl parçça halinde ya da daha a halinde ya da daha sonra sonra şşekillendirilmek ekillendirilmek üüzere kzere küüttüük haline getirilir. k haline getirilir.

Bu safhalar saf metaller iBu safhalar saf metaller iççin de gein de geççerlidir. erlidir.

DDöökküüm sonrasm sonrasıında malzeme katnda malzeme katıılalaşşma veya ergime sma veya ergime sııcaklcaklığıığında nda ssııvvıı

halden kathalden katıı

hale gehale geççecektir. ecektir.

10


SSııvvıı

halde saf bir metal ya da alahalde saf bir metal ya da alaşışım som soğğutulmaya butulmaya bıırakrakıılslsıın. n. İİlk lk ssııcaklcaklıık yk yüüksek olduksek olduğğu iu iççin sistem sin sistem sııvvıı

fazdadfazdadıır. r.

KATILAKATILAŞŞMA OLAYIMA OLAYI

İİlk katlk katıılalaşşma (ma (ççekirdek oluekirdek oluşşumu) erime sumu) erime sııcaklcaklığıığında meydana nda meydana gelecektir. Bu anda ilk olarak katgelecektir. Bu anda ilk olarak katıı

tanecikler olutanecikler oluşşacaktacaktıır. r.

11


Malzemenin bulunduMalzemenin bulunduğğu ortamu ortamıın sn sııcaklcaklığıığı

ddüüşşüük olduk olduğğundan undan malzemenin smalzemenin sııcaklcaklığıığınnıın daha da dn daha da düüşşmesi beklenir. mesi beklenir.


Ancak katAncak katıılalaşşma dolayma dolayııssııyla syla sııvvııdan ddan dışışararııya verilen enerji ya verilen enerji ııssıı şşeklinde deklinde dışışararııya atya atııldldığıığından civarndan civarıındaki katndaki katıı

ve sve sııvvıı

ııssıınacaktnacaktıır. r.

Bundan dolayBundan dolayıı

TTerer

denge sdenge sııcaklcaklığıığına kadar yna kadar yüükselir. kselir.

EEğğer etrafer etrafıındaki sndaki sııvvıı

homojen bir shomojen bir sııcaklcaklıık alank alanıına sahipse sona sahipse soğğuma uma esnasesnasıında katnda katıı

her yher yöönde homojen bnde homojen büüyyüüme gme göösterecestereceğğinden inden

kküüremsi bir remsi bir şşekil alekil alıır. r.

SonuSonuçç

olarak, katolarak, katıılalaşşma tamamlandma tamamlandığıığında metalin taneleri knda metalin taneleri küüresel resel olur. Bolur. Bööyle bir yapyle bir yapıı

tam bir izotropik tam bir izotropik öözellikten dolayzellikten dolayıı

ideal yapideal yapıı

adadıınnıı

alalıır. r.

12


Ancak pratikte katAncak pratikte katıılalaşşma ma ççok bok büüyyüük bir genelde bak bir genelde başşka ka şşekilde ekilde oluoluşşur. ur.


DDışışararııya atya atıılan lan ııssıı, s, sııvvııda homojen bir sda homojen bir sııcaklcaklıık oluk oluşşturmaz. turmaz.

DolayDolayııssııyla katyla katıılalaşşma sma sııvvıınnıın son soğğuk buk böölgelerine dolgelerine doğğru ilerleyerek ru ilerleyerek katkatıı

iiğğnecikler olunecikler oluşşturur.turur.

Sonunda Sonunda ççam dalam dalıına benzeyen katna benzeyen katıılar lar oluoluşşur ki buna ur ki buna dendritdendrit

adadıı

verilir. verilir.

Dendritler bDendritler büüyyüüddüükkççe aradaki se aradaki sııvvıı, , aaççığığa a ççııkan kan ııssıınnıın artmasn artmasıı

dolaydolayııssııyla yla

ççok ok ççabuk soabuk soğğuyamayacauyamayacağığından ndan katkatıılalaşşma hma hıızzıı

azalazalıır. r.

13


Bu sBu sıırada dendritler brada dendritler büüyyüümmüüşş

ve birbirleri ile temas haline ve birbirleri ile temas haline gelmigelmişşlerdir. lerdir.


Her bir dendrit farklHer bir dendrit farklıı

yyöönlerde bnlerde büüyyüüddüüğğüünden, temas yerlerinde nden, temas yerlerinde katkatıılalaşşma tamamlandma tamamlandığıığında nda tane stane sıınnıırlarrlarıı

oluoluşşur. ur.

İİrilerileşşmimişş

dendritlerin arasdendritlerin arasıındaki dendrit bondaki dendrit boşşluklarluklarıınnıı

doldurarak doldurarak sonusonuççta taneler oluta taneler oluşşur. ur.

14



15

•

Deposition of Ti45Nb deposited on Mild Steel: Backscatter SEM image of the very fine dendrite structure of Ti45Nb -

The result of the

research is published in Surface and Coatings Technology, v. 204 (15), 2010.

16


Maddeler belirli Maddeler belirli ççevre evre şşartlarartlarıında bir veya birden fazla faz nda bir veya birden fazla faz iiççerebilirler. Maddenin denge halindeki faz sayerebilirler. Maddenin denge halindeki faz sayııssıı

ve miktarve miktarıı, ,

maddenin;maddenin;

DENGE DDENGE DİİYAGRAMLARIYAGRAMLARI

a)a)

Kimyasal komposizyonuna,Kimyasal komposizyonuna,b)b)

Ortam sOrtam sııcaklcaklığıığına,na,

c)c)

Ortam basOrtam basııncncıına bana bağğllııddıır.r.

Maddenin hangi Maddenin hangi ççevre evre şşartlarartlarıında ve hangi kimyasal kompozisyonda nda ve hangi kimyasal kompozisyonda ne gibi fazlarne gibi fazlarıı

(denge hali) i(denge hali) iççerdierdiğği, si, sııcaklcaklıık, kompozisyon ve bask, kompozisyon ve basııncncıın n

dedeğğiişşken alken alıındndığıığı

diyagramlarda gdiyagramlarda göösterilir. sterilir.

Bu diyagramlara Bu diyagramlara Faz Denge diyagramlarFaz Denge diyagramlarıı

veya veya dodoğğrudan denge rudan denge

diyagramlardiyagramlarıı

denir.denir.

17


DeDeğğiişşik metaller iik metaller iççin faz diyagramlarin faz diyagramlarıı

ççizilip, makina ve metalurji izilip, makina ve metalurji mmüühendislerine hendislerine ççok yararlok yararlıı

olacak veriler elde edilebilir. olacak veriler elde edilebilir.


Denge diyagramlarDenge diyagramlarıı

sistemi olusistemi oluşşturan bileturan bileşşen sayen sayııssıına gna gööre 1re 1’’li, 2li, 2’’li, li,

33’’llüü

ve 4ve 4’’llüü

denge diyagramlardenge diyagramlarıı

olabilir.olabilir.

Pratikte en Pratikte en ççok 2ok 2’’li denge diyagramlarli denge diyagramlarıı

kullankullanııllıır. r.

18


Saf maddelere ait 1Saf maddelere ait 1’’li diyagramlardli diyagramlardıır. r.

BBİİR BR BİİLELEŞŞENLENLİİ


BBu tip diyagramlarda deu tip diyagramlarda değğiişşken sken sııcaklcaklıık ve bask ve basıınnççttıır.r.

19


1 nolu b1 nolu böölge katlge katıı

madde bmadde böölgesini lgesini ggöösterir. sterir.

BBİİR BR BİİLELEŞŞENLENLİİ


DiDiğğer ber böölgeler slgeler sııvvıı

ve gaz fazlarve gaz fazlarıınnıı ggöösteren bsteren böölgelerdir. lgelerdir.

BBöölgeleri birbirinden aylgeleri birbirinden ayııran P ve T deran P ve T değğerlerindeki erlerindeki şşartlarda her iki artlarda her iki bböölge fazlarlge fazlarıı

beraberce denge halinde yer alberaberce denge halinde yer alıır. r.

O noktasO noktasıında (nda (üçüçllüü

nokta) ise her nokta) ise her üçüç

faz (katfaz (katıı+s+sııvvıı+gaz) beraberce +gaz) beraberce denge halinde bulunurlar. denge halinde bulunurlar.

20


İİkili denge diyagramlarkili denge diyagramlarıı

diyagramdiyagramıı

oluoluşşturan elementlerin birbirinde turan elementlerin birbirinde çöçözzüünme durumuna gnme durumuna gööre re üçüçe ayre ayrııllıır.r.

İİKKİİ

BBİİLELEŞŞENLENLİİ


a)a)

SSııvvıı

ve katve katıı

halde birbirinde hihalde birbirinde hiçç

erimeyen elementlerin denge erimeyen elementlerin denge diyagramlardiyagramlarııÖÖrnek: Agrnek: Ag--Ni, AlNi, Al--Pb, KPb, K--Mg, FeMg, Fe--Pb. Bu tPb. Bu tüür karr karışıışımlarmlarıın pratikte n pratikte öönemi yokturnemi yoktur

b)b)

SSııvvıı

ve katve katıı

halde birbirinde khalde birbirinde kıısmen eriyen elementlerin denge smen eriyen elementlerin denge diyagramlardiyagramlarııÖÖrnek: Pbrnek: Pb--ZnZn

c)c)

SSııvvıı

halde birbirlerinde tamamen eriyen elementlerin denge halde birbirlerinde tamamen eriyen elementlerin denge diyagramlardiyagramlarııBunlarBunlarıı

da da üçüçe aye ayıırmak mrmak müümkmküündndüür.r.

21


c)c)

SSııvvıı

halde birbirlerinde tamamen eriyen elementlerin denge halde birbirlerinde tamamen eriyen elementlerin denge diyagramlardiyagramlarıı

İİKKİİ

BBİİLELEŞŞENLENLİİ


c1) Katc1) Katıı

halde birbiri ihalde birbiri iççinde tamamen eriyen elementlerin denge inde tamamen eriyen elementlerin denge diyagramlardiyagramlarııÖÖrnek: Curnek: Cu--Ni, FeNi, Fe--NiNi

c2) Katc2) Katıı

halde birbiri ihalde birbiri iççinde kinde kıısmen eriyen elementlerin denge smen eriyen elementlerin denge diyagramlardiyagramlarııÖÖrnek: Pbrnek: Pb--Sb, CuSb, Cu--Zn, PbZn, Pb--Sn, CrSn, Cr--NiNi

c3) Katc3) Katıı

halde birbiri ihalde birbiri iççinde hiinde hiçç

erimeyen elementlerin denge erimeyen elementlerin denge diyagramlardiyagramlarııÖÖrnek: Birnek: Bi--Cd, SnCd, Sn--Zn, AlZn, Al--Sn, BiSn, Bi--CuCu

22



meydana getiren elementler smeydana getiren elementler sııvvıı

ve katve katıı

halde birbirlerini halde birbirlerini tam olarak eritebiliyor ise bu tip denge diyagramlartam olarak eritebiliyor ise bu tip denge diyagramlarıı

oluoluşşur. ur.

SSııvvıı

ve Katve Katıı

Halde Tam Halde Tam ÇöÇözzüünnüürlrlüükk

Normal Normal şşartlar altartlar altıında saf bir madde tek bir ergime snda saf bir madde tek bir ergime sııcaklcaklığıığında (TE) nda (TE) ergir veya katergir veya katıılalaşışır. r.

Ancak birbiri iAncak birbiri iççinde tamamen eriyebilen iki madde karinde tamamen eriyebilen iki madde karışışttıırrııldldığıığında nda oluoluşşan alaan alaşışımda ergime ve katmda ergime ve katıılalaşşma A elementinin ergime ma A elementinin ergime ssııcaklcaklığıığı

(T(TEAEA

) ile B elementinin ergime s) ile B elementinin ergime sııcaklcaklığıığı

(T(TEBEB

) aras) arasıındaki ndaki ssııcaklarda meydana gelir.caklarda meydana gelir.

Bu aralBu aralıık kark karışıışımmıı

oluoluşşturan maddelerin konsantrasyonuna gturan maddelerin konsantrasyonuna gööre re dedeğğiişşmektedir.mektedir.

AlaAlaşışımlarmlarıın faz diyagramlarn faz diyagramlarıınnıın belirlenmesi in belirlenmesi iççin dein değğiişşik ik konsantrasyonlarda alakonsantrasyonlarda alaşışımlar hazmlar hazıırlanarak ergime ve katrlanarak ergime ve katıılalaşşma ma noktalarnoktalarıı

belirlenir. belirlenir.

23


SSııvvıı

ve Katve Katıı


Bu denge Bu denge diyagramdiyagramıında nda ssııvvıı, kat, katıı, , ssııvvıı+kat+katıı

fazlar fazlar

ile bu fazlara ile bu fazlara ait sait sıınnıırlar rlar likudus ve likudus ve solidus solidus ggöörrüülmektedir.lmektedir.

24


SSııvvıı

ve Katve Katıı


Katı

faz, birbiri içinde tamamen eriyen A ve B maddelerinin oluşturduğu katı

eriyikten () meydana gelmiştir. Maddeler birbiri içinde tamamen eridiğinden dolayı

katı

() tanelerinde sadece tane sınırları

görülebilir.

25


SSııvvıı

Durumda Tam Durumda Tam ÇöÇözzüünnüürlrlüük, Katk, Katıı

Durumda Tam Durumda Tam ÇöÇözzüünmezliknmezlik

A içindeki B veya B içindeki A miktarı

arttıkça katılaşma sıcaklığı

düşmektedir.

Ö noktasında Likudus eğrileri kesişmektedir.

26


SSııvvıı



Ö noktasında alaşım saf elementler gibi davranarak Tö

sıcaklığında katılaşmaktadır.

Bu düzen genellikle katmanlı veya spiral biçiminde yan

yana dizilme şeklinde olur. Bu görünüm nedeniyle bu yapıya "güzel şekilli"‚

"iyi

yapılı"

anlamında ötektik ismi verilmiştir. Bu alaşıma da ötektik alaşım denilir.

27


SSııvvıı



Katılaşma esnasında‚

ötektik alaşımın solunda kalan alaşımlarda ilk önce A‚

sağında kalan

alaşımlarda ise ilk önce B katılaşır.

Sıvının içindeki sırasıyla B ve A miktarları

da artar. Geriye kalan

sıvı

ötektik konsantrasyona gelince ötektik yapı

oluşur.

Bu ötektik yapı‚

katılaşma sıcaklığı

küçük olması

nedeniyle çekirdekleşme hızı

yüksektir.

Bundan dolayı

ötektik alaşım ince tanelidir.

28


SSııvvıı


Durumda SDurumda Sıınnıırlrlıı

ÇöÇözzüünnüürlrlüükk

Bu denge diyagramlarının ikinci tip denge diyagramlarından farkı‚

A bileşenin belirli bir B çözebildiği‚

bölgesi ve

B bileşeninin belirli bir A çözebildiği‚

bölgesinin bulunmasıdır

29


SSııvvıı




Çözünürlük, sıcaklığın artması

ile

arttığı

için, ötektik sıcaklıkta en büyüktür.

30


SSııvvıı




Oda sıcaklığındaki çözünürlük sınırının üstünde A ve B içeren

ve

fazları‚

oda

sıcaklıklarına soğur iken çözemedikleri A ve B’yi kristal dışına atarak B’ce zengin çök

ve A’ca zengin fazları çök

oluşur.

31


SSııvvıı




Bu ayrışma olayına çökelme denilir.

Çökelme olayında difüzyon söz konusudur.

Difüzyonun olması

için yeterli zaman verilmeden hızlı

bir soğutma yapılır ise aşırı

doymuş

bir kararsız yapı

meydana gelir.

32

DEMDEMİİR ve R ve ALAALAŞŞIMLARIIMLARI

MALZEME BMALZEME BİİLGLGİİSSİİ 88

33

Demir doDemir doğğada 4. yaygada 4. yaygıın bulunan bir metaldir (% 4.2).n bulunan bir metaldir (% 4.2).


Sanayi ve yapSanayi ve yapıılarda en larda en ççok kullanok kullanıılan metalik malzeme, demir ve lan metalik malzeme, demir ve karbonlu alakarbonlu alaşışımlarmlarıı

olan font (dolan font (döökme demir, pik) ve kme demir, pik) ve ççelik telik tüürleridir.rleridir.

Demir ve AlaDemir ve Alaşışımlarmlarıı

Demir grimsi esmer bir metal olup, Demir grimsi esmer bir metal olup, öözgzgüül al ağığırlrlığıığı

7.857.85--7.87 dir.7.87 dir.

15361536CC’’de erir, sertde erir, serttirtir

ve fazla elastik deve fazla elastik değğildir.ildir.

Demir, doDemir, doğğada en ada en ççok oksit cevherleri (Magnetit, Feok oksit cevherleri (Magnetit, Fe33

OO44

), k), küükküürtlrtlüü cevher (Pirit, FeScevher (Pirit, FeS22

) ve karbonatl) ve karbonatlıı

cevher (Spathik demir, FeCOcevher (Spathik demir, FeCO33

) ) şşeklinde rastlaneklinde rastlanıır.r.

Yurdumuzda en zengin demir cevheri limonittir (FeYurdumuzda en zengin demir cevheri limonittir (Fe22

OO33

. nH. nH22

O) ve O) ve DivriDivriğği'de bulunur (% 60i'de bulunur (% 60--69 Fe).69 Fe).

34

Demir Mineralleri

Demir, tabiatta bileşikler halinde bulunur ve genellikle oksit halde bulunur. Bileşimlerine göre ad alan demir minerallerinden demir çelik üretiminde kullanılabilenleri şunlardır.

MagnetitFe3

O4Hematit Fe2

O3

Geotit Limonit Siderit

H2

FeO4

(H2

O)Fe2

O3

.H2

O

(Fe2

CO3

)

Demir, yerkabuğunda en çok bulunan metaldir ve kabuğun yaklaşık olarak % 4,5 unu teşkil eder. Meteorlar haricinde serbest bir eleman olarak bulunmaz.

oksitler hidroksitler

FeO(OH) FeO(OH)·nH2

O

karbonatlar

35

2.1.1. Çeliğin avantaj ve dezavantajları

36

Günümüzde yaklaşık 3500 adet farklı

fiziksel ve kimyasal

özelliklerde çelik bulunmaktadır. Mevcut çeliklerin yaklaşık %75’i son 20 yıl içerisinde geliştirilmiştir. Eğer eyfelkulesi bugün yeniden inşa edilecek olsa mühendisler için daha önceden tüketilen miktarın 1/3’

i

yeterli olabilecektir.

Bu örnek çelik türlerinin her geçen gün kalitelerinin iyileştirildiğini göstermektedir.

2.1.3. Demir ve çeliğin tanımı

37


ÖÖn bilgi:n bilgi:

Demirin allotropik fazlarDemirin allotropik fazlarıı

: delta demir: gama demirα: alfa demir

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Pure_iron_phase_diagram_(EN).svg

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Lattice_body_centered_cubic.svg

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Lattice_face_centered_cubic.svg


38



ÖÖtektik noktastektik noktasıı

İki farklı maddenin

birbiriyle mümkün olan en düşük sıcaklıkta birleşerek sıvı

alaşım

oluşturduğu nokta.

39



ÖÖtektoit noktastektoit noktasıı

İki farklı maddenin

birbiriyle mümkün olan en düşük sıcaklıkta birleşerek katı

eriyik

oluşturduğu nokta.

40

Demire alaDemire alaşışım malzemesi olarak katm malzemesi olarak katıılan karbon veya dilan karbon veya diğğer er metallerin oranmetallerin oranıı, ala, alaşışımmıın yalnn yalnıızca kimyasal yapzca kimyasal yapııssıınnıı

dedeğğiişştirmekle tirmekle

kalmaykalmayııp, metalin mekanik davranp, metalin mekanik davranışıışınnıı

da etkiler.da etkiler.


Demir kDemir köökenli alakenli alaşışımlarmlarıın den değğiişşik ik öözellikleri olan zellikleri olan ççeeşşitli titli tüürleri rleri vardvardıır. Ayrr. Ayrııca demir ve karbon alaca demir ve karbon alaşışımmıından olundan oluşşan an ççelieliğğe, krom, e, krom, nikel, tungsten gibi metaller denikel, tungsten gibi metaller değğiişşik oranlarda katik oranlarda katıılarak bir taklarak bir takıım m öözellikler kazandzellikler kazandıırrıılabilir. labilir.

Demir ve AlaDemir ve Alaşışımlarmlarıı

AlaAlaşışımlarmlarıın davrann davranışışlarlarıı, ayr, ayrııca geca geççirdiirdiğği dayani dayanıımmıı

arttarttıırma rma yyööntemlerine de (ntemlerine de (ııssııl il işşlemi vb.) balemi vb.) bağğllııddıır.r.

41


Mekanik Mekanik öözelliklerini dezelliklerini değğiişştirmek amactirmek amacııyla demire deyla demire değğiişşik ik elementlerle alaelementlerle alaşışım yapm yapııllıır. r.

Demir Demir ––

Karbon Denge diyagramKarbon Denge diyagramıı

Demiri en Demiri en ççok etkileyen alaok etkileyen alaşışımlama elemanmlama elemanıı

karbondur. karbondur.

Demir karbon alaDemir karbon alaşışımmıı

olan olan ççelik, telik, tüüm demir km demir köökenli malzemenin en kenli malzemenin en ççok kullanok kullanıılanlanııddıır. r.

Genellikle karbon oranGenellikle karbon oranıınnıın belirli bir yn belirli bir yüüzdeye kadar artmaszdeye kadar artmasıı

ile ile alaalaşışımmıın dayann dayanıım ve sertlik gibi m ve sertlik gibi öözellikleri dozellikleri doğğru orantru orantııllıı

olarak olarak

artar. artar. Ancak bazAncak bazıı

öözellikleri de zellikleri de öörnerneğğin din düüktilite ve enerji yutabilme ktilite ve enerji yutabilme yeteneyeteneğği azali azalıır.r.

42

Demirin iDemirin iççerisine erisine az miktar karbon az miktar karbon ilavesi bile akma ilavesi bile akma dayandayanıımmıı

dedeğğerini erini

öönemli bir nemli bir şşekilde ekilde artartıırrıır.r.


Saf demir 30 MPa (N/mmSaf demir 30 MPa (N/mm22) gibi olduk) gibi oldukçça da düüşşüük akma dayank akma dayanıımmıı dedeğğerine sahiptir.erine sahiptir.

Demir Demir ––

Karbon Denge diyagramKarbon Denge diyagramıı

43


Demir Demir ––

Karbon Denge diyagramKarbon Denge diyagramııDemir-karbon alaşımlarının değişik sıcaklıklardaki iç

yapılarını

gösteren faz diyagramında, sistemin sıvı

halden, katı

hale geçinceye kadar uğradığı

değişiklikler

görülmektedir.

44


Demir Karbon Denge DiyagramDemir Karbon Denge Diyagramıındaki Fazlarndaki FazlarDenge diyagramları

aslında

alaşım bünyesinde oluşan oldukça karmaşık olayları

açıklamaya yarar. Sıvı

halden soğuyup katılaşıncaya kadar geçen süre içinde alaşımın bünyesinde önemli değişiklikler olur. Polimorfik veya allotropik reaksiyonlar şeklinde gelişen bu değişiklikleri faz diyagramları

üzerindeki eğriler yardımıyla izlemek mümkün olabilir.

45


Demir Karbon Denge DiyagramDemir Karbon Denge Diyagramıındaki Fazlarndaki FazlarAtomların bulundukları

yerlerden çok az miktarda hareket etmesi sonucu oluşan bu reaksiyonların tamamlana-

bilmesi için belirli bir süre gerekir.

Bu süre içinde atom bağları kopar, atomlar yer değiştirir ve

yeni bağlar kurulur. Bu olayların süresi ortamın sıcaklık derecesi ile yakından ilişkilidir.

46


Demir Karbon Denge DiyagramDemir Karbon Denge Diyagramıındaki Fazlarndaki Fazlar

Katı

cisim içinde meydana gelen bu reaksiyonlarda kristal yapıda değişmeler olduğundan, cismin hacmi ve yoğunluğu da değişir.

47

2.1.6. Demir-sementit denge diyagramı

ve fazlar

48

2.1.6. Demir-sementit denge diyagramı

ve fazlar

49


FerritFerritFerrit: Karbonun α

demiri içinde erimesi

sonucu oluşan katı

eriyiğe ferrit adı

verilir.

Karbon bu eriyik içinde en fazla 723 C'de (A1sıcaklığı) % 0.025 kadar eriyebilir.

Sıcaklık derecesinin düşmesine bağlı olarak bu oranda azalır. Oda sıcaklığında

ise bu oran % 0.005’tir.

Ferritin çözemediği karbon kristalin dışına atılır ve sementit

oluşur.

Ferritten ayrışan sementite tersiyer sementit denilir.

50


FerritFerrit

Hacim merkezli kübik yapı

Alpha iron (B.C.C) unit cell


51


SementitSementit

Orthorhombic Fe3

C. Maviler Fe atomları

•

Sementitin bir diğer adı

demir karbittir (Fe3

C (veya Fe2

C)). Bileşiminde ağırlıkça %6.67 karbon ve %93.3 demir bulunur.

•

Ortorombik kristal yapısına sahiptir. Sert ve kırılgan olup normalde seramik olarak sınıflandırılır.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Kristallstruktur_Zementit.png

52


OstenitOstenitKarbonun γ

demiri içinde erimesi

sonucu ostenit oluşur.Karbon bu eriyik içinde ötektik sıcaklık olan 1147 C'de en fazla % 2.06 oranında eriyebilir.

Çeliğin sıcak şekillendirme ve ısıl işlemlerin pek çoğu ostenit fazında yapılır.

Ostenit fazından, soğuma hızına bağlı

olarak çok değişik mikroyapılar meydana gelir.

Kristalin dışına atılan karbon sementit oluşturur.Ostenitten oluşan bu sementite, 2. sementit (sekonder sementit) denilir.

53


demiri:demiri:

Özel bir adı

ve teknik bir önemi yoktur; en çok 1493C de % 0.08 karbon eritebilir.

54


Diyagramdan görülebileceği gibi, NIE eğrisinin üst kısmında alaşım sıvı

haldedir.

En düşük derecesi 1147C olan bu eğriye ulaşan değerlerde alaşım katılaşmaya başlamaktadır. Soğumanın devamı

halinde allotropik değişmeler başgösterir.

55


Katılaşmanın başlama eğrisinin 723 C ve % 0.83 C oranı

için S ile

gösterilen en düşük ordinatına ötektoid noktası

adı

verilir.

56


Ötektoid en az iki fazın belirli bir sıcaklıkta katı

cisim içinde, mekanik olarak gayet homojen bir şekilde karışabildiği sınır noktası

olmaktadır.

Örneğin, bu noktada ferrit ve sementitin karışmasıyla elde edilen bileşime inci şekilli görünümünden perlit (pearlite) adı

verilir.

57


PerlitPerlitA1 sıcaklığındaki karbon çözünürlük sınırı

% 0.025, oda

sıcaklığında % 0.005’dir.

Perlit, çeliğin ötektoit sıcaklığından (723˚C) soğutulması

sonucu aşağıdaki reaksiyona

göre oluşur.

Karbon oranları

bu değeri aştığında perlit adı

verilen bileşen

oluşur.

58


Perlit: sementit+ferrit Perlit: sementit+ferrit

59

•

Perlit sert ve yüksek dayanımlıdır. •

Ancak tokluğu düşüktür.

•

Ferritle sementitten oluşan güçlü

bir lamelli yapısı

varıdr. •

Aşınma direnci istenen çeliklerde kullanılır.

•

Örneğin: çelik kablolar, bıçaklar, keserler, özel betonarme çivileri…


60


LedeburitLedeburitDemir karbon denge diyagramındaki ötektik alaşıma (1147C‚

% 4.3 C) ledeburit

denilir.

Sıvıdan ayrışan sementite 1. sementit (primer sementit) denilir.

Ledeburit, ostenit ve 1.sementitten meydana gelir.

Ötektik ayrışma aşağıdaki reaksiyondaki gibi sıvıdan iki ayrı

katının oluşması

şeklinde

gelişir.

61


LedeburitLedeburit

Ledeburit içindeki ostenitin karbon oranı‚ sıcaklık düştükçe azalır (ES eğrisi boyunca).

Ostenitin içinde ötektoit oran olan % 0‚8C kalınca, perlit olarak dönüşür.

Bundan dolayı

723C nin altındaki ledeburite dönüşmüş

ledeburit denilir.

62


DemirDemir--karbon alakarbon alaşışımlarmlarıınnıın isimlendirilmesin isimlendirilmesi

Karbon oranı

% 0.2 den az olan Fe–Fe3

C alaşımlarına yumuşak demir adı

verilir.

Karbon oranı

% 0.2 -

% 1.7 arasında olan Fe–Fe3

C alaşımlarına çelik denir.

Karbon oranı

% 2.06’dan büyük olanlarına ise dökme demir (Font) denilir.

63


SoSoğğuma Esnasuma Esnasıında nda ÇÇelik Ve Delik Ve Döökme Demirlerdeki Faz Dekme Demirlerdeki Faz Değğiişşimleriimleri

Diyagram üzerinde % 0.4 ve %1.4 karbonlu çelik ile %3 karbonlu dökme demirin ergime noktasından oda sıcaklığına kadar geçirdiği değişiklikleri inceleyelim

64

Bu alaBu alaşışım 723m 723C nin altC nin altıında (4. nokta) perlit olarak nda (4. nokta) perlit olarak ddöönnüüşşüür.r.


% 0.4 karbonlu ala% 0.4 karbonlu alaşışımm

% 0.4 karbonlu ala% 0.4 karbonlu alaşışım, 1 noktasm, 1 noktasıına gelince na gelince katkatıılalaşşmaya bamaya başşlar, 2 noktaslar, 2 noktasıına gelindina gelindiğğinde yapinde yapıı

tamamen ostenittir.tamamen ostenittir.

3 noktas3 noktasıına kadar herhangi bir dena kadar herhangi bir değğiişşiklik olmaz.iklik olmaz.

3 noktas3 noktasıına gelince tane sna gelince tane sıınnıırlarrlarıında ferritler (nda ferritler () ) ayrayrışışmaya bamaya başşlar.lar.

Ostenitin karbon oranOstenitin karbon oranıı

ise Aise A33

eeğğrisi boyunca srisi boyunca sııcaklcaklıık k ddüüşşttüükkççe artar ve en son 723e artar ve en son 723C de % 0.8C oranC de % 0.8C oranıına na ulaulaşışır.r.

65



Oda sOda sııcaklcaklığıığında yapnda yapıı

ferrit ve perlitten meydana ferrit ve perlitten meydana

gelmigelmişştir.tir.

66



%1,4 karbonlu %1,4 karbonlu ççelik 1 noktaselik 1 noktasıına na gelince ostenit (gelince ostenit () tanecikleri ) tanecikleri oluoluşşmaya bamaya başşlar.lar.

2 noktas2 noktasıında yapnda yapıı

tamamen ostenitten tamamen ostenitten ibarettir. ibarettir.

Acm eAcm eğğrisinin altrisinin altıına inince (3 noktasna inince (3 noktasıı) ) ostenitin ostenitin çöçözebildizebildiğği karbon orani karbon oranıı

azaldazaldığıığından ikinci sementit olundan ikinci sementit oluşşur.ur.

67



A1 sA1 sııcaklcaklığıığınnıın altn altıına inildina inildiğğinde (4 noktasinde (4 noktasıı) ) yapyapıı

perlit ve ikinci sementitten ibarettir perlit ve ikinci sementitten ibarettir

68

SSııcaklcaklıık dk düüşşerken ostenitin karbon erken ostenitin karbon eritme oraneritme oranıı

Acm eAcm eğğrisi boyunca risi boyunca

ddüüşşttüüğğüü

iiççin ostenitten karbonlar in ostenitten karbonlar ayrayrışıışır ve 2.sementiti olur ve 2.sementiti oluşşturur. turur.


% 3 karbonlu ala% 3 karbonlu alaşışımm

% 3 karbonlu ala% 3 karbonlu alaşışım 1 noktasm 1 noktasıına na gelincegelince‚‚

ostenit tanecikleri ostenit tanecikleri

katkatıılalaşşmaya bamaya başşlar lar öötektik tektik ssııcaklcaklığığa gelindia gelindiğğinde, ostenitin inde, ostenitin karbon orankarbon oranıı

% 2.06, s% 2.06, sııvvıı

iiççindeki indeki

karbon konsantrasyonu % 4.3 tkarbon konsantrasyonu % 4.3 tüür. r.

Geriye sGeriye sııvvıı

olarak kalan kolarak kalan kııssıım m ledeburit olarak katledeburit olarak katıılalaşışır. r.

69

Oda sOda sııcaklcaklığıığında yapnda yapıı

perlit, ikinci perlit, ikinci sementit ve dsementit ve döönnüüşşmmüüşş

ledeburitten ibarettir.ledeburitten ibarettir.


% 3 karbonlu ala% 3 karbonlu alaşışımm

A1 sA1 sııcaklcaklığıığına gelindina gelindiğğinde inde ostenitin karbon oranostenitin karbon oranıı

% 0.8% 0.8’’e e

ddüüşşmmüüşşttüür. r.

723723C nin altC nin altıında ostenit perlite nda ostenit perlite ddöönnüüşşüür. r.

70


DDüüşşüük Karbonlu k Karbonlu ÇÇeliklerelikler

DDüüşşüük karbonlu k karbonlu ççelikler en fazla % 0.25 mertebelerinde karbon elikler en fazla % 0.25 mertebelerinde karbon iiççerirler. erirler.

Bunlar diBunlar diğğer ter tüürlere krlere kııyasla yasla en fazla den fazla düüktilktil, buna kar, buna karşışın n en den düüşşüük k dayandayanıım ve sertliktedirlerm ve sertliktedirler..

Bu tip Bu tip ççelikler, elikler, bbüüyyüük dk düüktilite ve iktilite ve işşlenebilirliklenebilirlik

gerektiren yerlerde gerektiren yerlerde kullankullanııllıırlar. rlar.

ÖÖrnerneğğin, otomobil gin, otomobil göövdesi, ince savdesi, ince saçç

levha, levha, ççivi, perivi, perççin, betonarme in, betonarme donatdonatııssıı, profil eleman malzemesi , profil eleman malzemesi üüretiminde kullanretiminde kullanııllıırlar. rlar.

Tavlama ve Tavlama ve ııssııl il işşlemler yardlemler yardıımmııyla sertleyla sertleşştirilemezler.tirilemezler.

71


Orta Karbonlu Orta Karbonlu ÇÇeliklerelikler

% 0.3 % 0.3 --

% 0.5 oran% 0.5 oranıında karbon inda karbon iççeren orta karbonlu eren orta karbonlu ççelikler ise; elikler ise; demiryolu raylardemiryolu raylarıı, tren ve tekerlekleri, dingil , tren ve tekerlekleri, dingil şşaftlaraftlarıı

ve yve yüüksek ksek

dayandayanıımlmlıı

betonarme donatbetonarme donatııssıı

gibi sertlik ve ygibi sertlik ve yüüksek dayanksek dayanıım m gerektiren yerlerde kullangerektiren yerlerde kullanııllıır. r.

Karbon iKarbon iççerikleri erikleri martensitmartensit

oluoluşşumuna izin vermesi nedeniyle umuna izin vermesi nedeniyle ııssııl l iişşlem ve tavlama yoluyla lem ve tavlama yoluyla öözellikleri zellikleri geligelişştirilebilir.tirilebilir.

72


YYüüksek Karbonlu ksek Karbonlu ÇÇeliklerelikler

% 0.55 % 0.55 --

% 0.95 aras% 0.95 arasıında karbon inda karbon iççeren yeren yüüksek karbonlu ksek karbonlu ççelikler, elikler, en sert, en dayanen sert, en dayanııklklıı

ancak en az dancak en az düüktil olan tktil olan tüürdrdüür.r.

IsIsııl il işşlemlere en iyi bu tlemlere en iyi bu tüür yanr yanııt verip, gereken it verip, gereken işşlemlere tabi lemlere tabi tutulduktan sonra istenen nitelitutulduktan sonra istenen niteliğğe getirilebilir. Bu te getirilebilir. Bu tüür r ççelikler, elikler, dedeğğiişşik ik öözellikli tellerin, savazellikli tellerin, savaşş

araaraççlarlarıınnıın, keskin bn, keskin bııççaklaraklarıın vb. n vb.

yapyapıımmıında kullannda kullanııllıır. r.

Kaynak iKaynak işşlemilemi

bu tip bu tip ççeliklerde lokal sertleeliklerde lokal sertleşşme ve dme ve düüktilite kaybktilite kaybıına na yol ayol aççabildiabildiğğinden kaynaklama sinden kaynaklama sıırasrasıında dikkatli olunmasnda dikkatli olunmasıı

gerekir.gerekir.

73


ÇÇeliklerin ieliklerin iççinde doinde doğğal olarak bazal olarak bazıı

yabancyabancıı

maddeler maddeler bulunabilir (En bulunabilir (En ççok Mn % 0.6ok Mn % 0.6--% 0.7, Si % 0.05 % 0.7, Si % 0.05 --

% 0.45, S % 0.02 % 0.45, S % 0.02 --

% 0.04% 0.04, , P % 0.011P % 0.011--0.032 oranlar0.032 oranlarıında bulunabilir). nda bulunabilir).

Bunlar yukarBunlar yukarııda belirtilen sda belirtilen sıınnıırlar irlar iççinde kalinde kalıırsa, alarsa, alaşışımmıın mekanik n mekanik davrandavranışıışınnıı

pek etkilemezler. Ayrpek etkilemezler. Ayrııca Mn oranca Mn oranıınnıın artmasn artmasıı

dayandayanıımmıı

olumlu yolumlu yöönde etkiler. nde etkiler.

Ancak kAncak küükküürt rt ve fosfor ve fosfor ççelieliğğin kin kıırrıılganllganlığıığınnıı

arttarttıırrıır, bu nedenle iyi r, bu nedenle iyi bir bir ççelikte oranelikte oranıı

% 0.04'% 0.04'üü

gegeççmemelidir.memelidir.

74

ÇÇELELİİK K ÜÜRETRETİİMMİİ

75


DEMİR (Fe)

KARBON (C)ÇELİK

Fe (%99,7) C (0,25-0,4) ÇELİK

76


ÇÇelik elik ÜÜretimiretimi

Demir ve alaDemir ve alaşışımlarmlarıınnıın elde edilin elde edilişşi, di, düüzeltimi, dezeltimi, değğiişşimi ve yarimi ve yarıı iişşlenmilenmişş

eeşşya haline dya haline döönnüüşşttüürrüülmesi ile ulmesi ile uğğraraşşan endan endüüstri ve teknik stri ve teknik

bbööllüümmüüne ne "siderurji""siderurji"

adadıı

verilir. verilir.

Siderurji tekniSiderurji tekniğği di döört brt büüyyüük gruba ayrk gruba ayrııllıır :r :

1.1.Cevher, eritici ve kCevher, eritici ve köömmüürden olurden oluşşan ham maddeleri; an ham maddeleri; kkıırma, ufalama, yakma (rma, ufalama, yakma (ppiritlerin yakiritlerin yakıılmaslmasıı), ), kok yapkok yapıımmıı

vb. ilk ivb. ilk işşlemlerden gelemlerden geççirerek irerek hammaddeleri hammaddeleri yyüüksek ksek ffıırrıına atna atıılabilecek labilecek şşekle dekle döönnüüşşttüürmerme

aaşşamasamasıı..

77

Hammade hazırlığı

ve yüksek fırında pik demir üretimi

Yüksek Fırına Yüklenen Malzemeler

1-Demir cevheri2-Metalurjik kok kömürü3-Cüruf yapıcı

katkı

maddeleri

4-Sıcak ve basınçlı

hava

78

Neden kok kömürü?

Taş

kömürünün havasız ortamda, bütün uçucu bileşenlerinin giderildiği yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılmasıyla elde edilen kömüre kok kömürü

denir.



kömür kok kömürüantrasit

+ yan ürün havagazı

Petrokok başka bişey: kömür tozu ile petrol karışımı

pres kömürü

(yasak)

http://tr.wikipedia.org/wiki/Kok_k%C3%B6m%C3%BCr%C3%BC

79



2.2.Ham demir (pik) veya font Ham demir (pik) veya font elde edilielde edilişşii::

Demir Demir

metalmetalüürjisinde kullanrjisinde kullanıılan lan yyüüksek fksek fıırrıında cevher, nda cevher, kköömmüür ile beraber 1900r ile beraber 1900C C civarcivarıında yaknda yakıılmakta ve lmakta ve 13001300CC’’de de ççabuk soabuk soğğuma uma sonucu sonucu beyaz fontbeyaz font

üüretilir. retilir.

YavaYavaşş

sosoğğuma sauma sağğlanlanıırsa rsa esmer fontesmer font

elde edilir. Artelde edilir. Artıık k

maddeye maddeye letiye(curuf)letiye(curuf)

adadıı verilir.verilir.

Yüksek fırın

80

Döner yükleme haznesi

Büyük Çan

Küçük Çan

Hava giriş

borusu

Curuf akıtma kanalı

Ham demir

Ana hava simidi

200C

800C

1300C

1800C1500CHazne

Gaz Çıkışı

Baca

ÇÇELELİİK K ÜÜRETRETİİMMİİCEVHER+ERİTİCİ

KIRMA, UFALAMA YAKMA

YAKMA (1900 C)

SOĞUTMA

BEYAZ FONT ESMER FONT

Font=Pik demir

81


HAM DEMİRİN ARINDIRILMASI

karbon, silisyum, mangan, fosfor, kükürt gibi maddelerin kısmen veya

tamamen yok edilip, çeşitli çelik ve endüstriyel demirlerin elde edilmesi

PİYASAYA ARZ EDİLEBİLİR HALE GETİRME

piyasada görülen saç, değişik boy ve şekillerdeki çubuk, profil elemanlar

olarak yarı

mamul

82

İskenderun Demir-Çelik Fabrikası'nda Cemile, Ayfer,Gönül isimlerinde 3 adet, Ereğli Demir- Çelik Fabrikası'nda Ayşe ve Atatürk'ün annesinin adının verildiği Zübeyde olmak üzere iki adet,

Karabük Demir-Çelik Fabrikası'nda ise Fatma (1939-Türkiye'nin ilk Yüksek Fırını), Zeynep (1950) ve Ülkü

(1962) olmak üzere 3 adet ve toplam 8 adet yüksek fırın mevcuttur.

Fatma Ayşe

Türkiyedeki demir çelik entegre tesisleri

2.1.5. Çelik üretim yöntemleri

83

Yüksek fırın boyunca meydana gelen cevher reaksiyonları


84

Yüksek Fırına yüklenen malzemeler ve alınan ürün


85



86



Tarihi yüksek fırınlar

87



beyaz fontbeyaz font esmer fontesmer fontletiye(curuf)letiye(curuf)

Sert yüksek dayanı

mlı

ama kırılgan!

Pik demir veya font

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/aa/Pig_iron.jpg

88



Fonta Fonta hava ve demir oksit etki hava ve demir oksit etki ettirilerek ettirilerek yumuyumuşşak demirak demir

üüretilirretilir..

(Puddling Y(Puddling Yööntemi)ntemi)

3.3.

Ham demirin (font) iHam demirin (font) işşlemden gelemden geççirilmesiirilmesi%2-6.67 Cfont

%0.02 CYumuşak demir

%2-4 CDökme demir

89

Modern puddling fırınıİlkel puddling



Puddling With the onset of industrial revolution in the eighteenth century, a number of processes for making wrought iron

without charcoal were devised. The most successful of these was puddling, which used puddling furnace. In a puddling furnace the contact between the metal and the fuel was avoided due to which the metal was not infected by the impurities. The flame from the fire is reverberated or sent back down onto the metal on the fire bridge of the furnace. The raw material such as the pig iron first had to be refined into

refined iron

or finers metal. This was done in a refinery where raw coal is used to remove

silicon

and convert carbon from a graphitic form to a combined form. The

metal so obtained after the process was then put into the hearth

of the puddling furnace where it was melted. The hearth was lined with oxidizing agents such ashaematite

and iron oxide. The mixture of ashaematite

and iron oxide was then subjected to a strong current of air and stirred with long bars, called puddling bars or rabbles, through working doors. Thus the combined action of air, stirring, and “boiling”

help the oxidizing agents to oxidize the impurities and carbon out of the pig iron to their maximum capability. As the impurities oxidize, the retaining material solidifies into spongy wrought iron balls, called puddle balls

Wrought Iron Casting is a process that involves the addition

of 0.05 to 0.1 percent of aluminum to lower the melting point of the molten metal and for keeping it at the bubbling point. The molten metal, thereafter is poured into a mold lined with a

special mixture consisting essentially molasses and ground burnt fire clay. Whole process takes place in a petroleum furnace and the process itself is called Wrought Iron Casting.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d8/PSM_V38_D345_A_modern_puddling_furnace.jpg

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Chinese_smelting.gif

90

Dökme demirden bir kanalizasyon kapağı



1150

°C derece ile dökme demirin eridiği sıcaklık çeliğin

erime sıcaklığından düşüktür.

Yüksek karbon oranı

nedeniyle kaynaklanması

güçtür.

Dökme demirden köprüDökme demirden bir tava

http://tr.wikipedia.org/wiki/Dosya:Berlin_gullydeckel_lagois-seibert_20050208_p1000307.jpg

http://tr.wikipedia.org/wiki/%C3%87elik

http://tr.wikipedia.org/wiki/Dosya:Iron_Bridge.JPG

http://tr.wikipedia.org/wiki/Dosya:Pfanne_(Gusseisen).jpg

91



ÇÇelik elik üüretiminde ise beyaz fontun retiminde ise beyaz fontun yakyakıılarak fazla karbonun allarak fazla karbonun alıınmasnmasıı

(Martin(Martin--Siemens YSiemens Yööntemi)ntemi)

veya veya yumuyumuşşak demire hava ak demire hava üüflenerek flenerek karbonlanmaskarbonlanmasıı

(Bessemer veya (Bessemer veya

Thomas)Thomas)

yyööntemi gibi intemi gibi işşlemler lemler uygulanuygulanıır.r.

92


ÇÇelik elik ÜÜretimiretimibeyaz fontun yakbeyaz fontun yakıılarak fazla karbonun allarak fazla karbonun alıınmasnmasıı

1. 2FeO+Si →Fe+SiO2

curuf2. FeO+Mn→Fe+MnOcuruf3. FeO+C →Fe+CO Baca gazı4. 2FeO+S →2Fe+SO2

Baca gazı, curuf5. 5FeO+2P →5Fe+P2

O5

Banyo içinde çözünür.

93


SSÜÜREKLREKLİİ

DDÖÖKKÜÜMM

4.4.ÜçüÜçüncncüü

aaşşamanamanıın n üürrüünnüü

olan olan kküüttüükler bir ukler bir uççtan aktan akııttııllıırken rken ööteki uteki uççtan kattan katıılalaşşmmışış

şşekilde ekilde

ddışışararıı

ççekilerek sekilerek süürekli olarak rekli olarak ddöökküülerek piyasada glerek piyasada göörrüülen len sasaçç, de, değğiişşik boy ve ik boy ve şşekillerdeki ekillerdeki ççubuk, profil elemanlar olarak ubuk, profil elemanlar olarak yaryarıı

iişşlenmilenmişş

eeşşya durumuna ya durumuna

getirilmesi.getirilmesi.

94

Temel olarak günümüzde çelik üretiminde takip edilen iki güncel yol vardır.

1. Yol :Entegre tesislerde demir cevherinden Yüksek fırınlarda pik demir üretimi ve devamında bu pik demirden Bazik Oksijen Fırınlarında (BOF) Çelik Üretimi

2. Yol :Mevcut demir çelik hurdalarının elektrik ark ocaklarında tekrar ergitilmesiyle çelik üretimi şeklindedir.


95



Demir ve Demir ve ççelik elik üürrüünleri aynnleri aynıı

zamanda zamanda hurda malzemelerihurda malzemeleri

dedeğğerlendiren erlendiren ark ocaark ocağığı

sistemi ile de elde edilir. sistemi ile de elde edilir.

Temin edilen hurda demir, alaTemin edilen hurda demir, alaşışıma karbon ma karbon sasağğlamak amaclamak amacııyla pik demir (yyla pik demir (yüüksek karbon oranlksek karbon oranlıı

demir) ile birlikte elektrik ark ocaklardemir) ile birlikte elektrik ark ocaklarıında eritilir. nda eritilir.

Eritme iEritme iççin gerekli olan yaklain gerekli olan yaklaşışık 1600k 1600C C ssııcaklcaklıık yark yarıım metre m metre ççaplaplıı

üçüç

adet badet büüyyüük k

elektrot ile saelektrot ile sağğlanlanıır. r.

96



Elektrotlardan geElektrotlardan geççen yen yüüksek elektrik ksek elektrik akakıımmıı

sonucunda dosonucunda doğğadaki adaki yyııldldıırrıım m

ddüüşşmesine benzer mesine benzer şşekildeekilde

elektrik elektrik arkarkıı

oluoluşşur. ur.

Eriyik Eriyik üüzerine oksijen verilerek zerine oksijen verilerek istenmeyen elementlerin aktiflik istenmeyen elementlerin aktiflik ssıırasrasıına gna gööre oksitlenerek eriyikten re oksitlenerek eriyikten ayrayrışışmasmasıı

sasağğlanlanıır.r.

OluOluşşan ark yan ark yüüksek ksek ııssıı

yaydyaydığıığından ndan dolaydolayıı

demir ve idemir ve iççerieriğğiindeki dindeki diğğer er

elementler erir.elementler erir.

Video: Inside the ausiron furnace

97



Bu oksitler curuf adBu oksitler curuf adıı

verilen karverilen karışıışımmıı oluoluşştururlar. Bu curufun tururlar. Bu curufun öözgzgüül al ağığırlrlığıığı demirden oldukdemirden oldukçça da düüşşüük olduk olduğğundan undan

dolaydolayıı

(yakla(yaklaşışık 2.5k 2.5––3.0), curuf eriyi3.0), curuf eriyiğğin in yyüüzeyine zeyine ççııkar ve ykar ve yüüzeyden dzeyden dışışararııya atya atııllıır. r.

Burada eriyikten örnek alınarak kimyasal bileşimine bakılır ve gerekli işlemler yapılarak istenen kimyasal kompozisyon elde edilir.

Eriyikten curuf alEriyikten curuf alıındndııktan sonra; eriyik ktan sonra; eriyik daha kdaha küçüüçük elektrotlark elektrotlarıı

olan potaya olan potaya

boboşşaltaltııllıır. r.

98



99



En son elde edilen alaEn son elde edilen alaşışım sm süürekli rekli ddöökküüm im işşlemine tabi tutulur. lemine tabi tutulur.

Daha sonra katılaşan malzeme istenen formda kütükler haline getirilerek ya kendi halinde soğumaya bırakılır

ya da fazla

soğumadan istenen boyut, şekil, sertlik ve dayanımda çelik

üretilmek üzere haddelemeye

geçilir.

Burada sBurada sııvvıı

haldeki demirhaldeki demir-- karbon alakarbon alaşışımmıınnıın sn sııcaklcaklığıığı

su su

ile soile soğğutulup 1200utulup 1200CC’’ye kadar ye kadar ddüüşşüürrüülerek katlerek katıılalaşşma sama sağğlanlanıır.r.

100



101



102


103

Metallerin Mekanik Metallerin Mekanik ÖÖzelliklerini Dezelliklerini Değğiişştirme tirme

YYööntemlerintemleri

104


Metallerin Mekanik Metallerin Mekanik ÖÖzelliklerini Dezelliklerini Değğiişştirme Ytirme Yööntemlerintemleri

Amaca yAmaca yöönelik denelik değğiişşiklikiklik

Malzeme kopmadan Malzeme kopmadan öönce belirli bir kopma uzamasnce belirli bir kopma uzamasıı

(baz(bazıı

literatliteratüür % 5 r % 5

kabul etmektedir) gkabul etmektedir) göösteriyor ise bsteriyor ise bööyle malzemelere yle malzemelere ssüünek malzemenek malzeme, , belirgin bir uzama gbelirgin bir uzama gööstermeden koparsa (plastik stermeden koparsa (plastik şşekil deekil değğiişştirmeden) tirmeden) gevrek malzemegevrek malzeme

denir. denir.

105



SSüünek malzemeler nek malzemeler dislokasyon hareketleridislokasyon hareketleri

ile ile şşekil deekil değğiişştirdikleri tirdikleri

iiççin, dislokasyon hareketini zorlain, dislokasyon hareketini zorlaşşttııran her etki malzemenin dayanran her etki malzemenin dayanıımmıınnıı artartıırrıır.r.

Video: dislocation animation

106



Video: dislocation

107



1. Tane Ufaltma1. Tane Ufaltma

2. Kat2. Katıı

Eriyik Eriyik AlaAlaşışımlandmlandıırrıılmaslmasıı

3. Deformasyon 3. Deformasyon SertleSertleşştirmesitirmesi

4. Is4. Isııl l İşİşlemlemVideo: Growth_of_a_two-

dimensional_grain_structure

108


Tane UfaltmaTane Ufaltma

Tane boyutu daha kTane boyutu daha küçüüçük olunca daha bk olunca daha büüyyüük oranda sk oranda sıınnıır r malzemesi malzemesi ççııkacakacağığından, malzemenin tane boyutu kndan, malzemenin tane boyutu küçüüçüllüürken, rken, mukavemeti artar. mukavemeti artar.

Bu iBu işşlemler daha ziyade eriyiklerin dondurulmaslemler daha ziyade eriyiklerin dondurulmasıı

esnasesnasıında nda gergerççekleekleşşir.ir.

EEğğer ser sııvvıı

daha hdaha hıızlzlıı

donduruluyorsa ince yapdonduruluyorsa ince yapııllıı

taneler, yavataneler, yavaşş donarsa daha kaba yapdonarsa daha kaba yapııllıı

taneler olutaneler oluşşur. ur.

Bu nedenle malzemenin Bu nedenle malzemenin tane tane ççaplaraplarıınnıı

incelten iincelten işşlemlerlemler

aynaynıı zamanda o malzemenin zamanda o malzemenin dayandayanıımmıınnıı

arttarttıırrıırr..

SoSoğğutma hutma hıızzıı

ile iliile ilişşkisikisi

109


1. Tane Ufaltma 1. Tane Ufaltma --

sosoğğutma hutma hıızzıı

ÖÖzellikle iri taneli yapzellikle iri taneli yapıı

istenirse sistenirse sııcak kum kalcak kum kalııplar kullanplar kullanııllıır.r.

Tane boyutlarTane boyutlarıı

mekanik imekanik işşlemlerle (form ve lemlerle (form ve şşekil verme) ve ekil verme) ve ııssııl l iişşlemler (tavlama) ile ayarlanabilir. lemler (tavlama) ile ayarlanabilir.

Donma hDonma hıızzıı

genellikle dgenellikle döökküümmüün yapn yapııldldığıığı

kalkalııbbıın cinsine gn cinsine gööre re dedeğğiişşir. Metal kalir. Metal kalııplarda, kum kalplarda, kum kalııplardan daha hplardan daha hıızlzlıı

donma oludonma oluşşur. ur.

Metal kalMetal kalııplarplarıı

su ve yasu ve yağğ

ile soile soğğutmak bu iutmak bu işşlemi daha da hlemi daha da hıızlandzlandıırrıır.r.

110Bir hava kompresörü

çerçevesine ait, 680

kg ağırlığındaki büyük bir kum döküm


1. Tane Ufaltma 1. Tane Ufaltma --

sosoğğutma hutma hıızzıı

111

Metaller Kullanım yerine örnek ÖzellikleriGri dökme demir

Otomobil motor bloğu İyi dökülebilirlik, iyi işlenebilirlik ve iyi titreşim absorbe etme


112


2. Basit Ala2. Basit Alaşışım Etkilerim Etkileri

Elementlerden biri diElementlerden biri diğğerine gerine gööre ya arayer atomu ya da yeralan re ya arayer atomu ya da yeralan atomu oluatomu oluşşturur.turur.

Her iki halde de dislokasyon hareketi zorlaHer iki halde de dislokasyon hareketi zorlaşışır.r.

Dislokasyon hareket ederken bu nokta hatalarDislokasyon hareket ederken bu nokta hatalarıına ulana ulaşışırsa veya rsa veya nokta hatalarnokta hatalarıı

yayyayıınma ile dislokasyon bnma ile dislokasyon böölgesine ulalgesine ulaşışırlarsa, rlarsa,

dislokasyon bdislokasyon böölgesinin enerjisini azaltarak lgesinin enerjisini azaltarak hareketini zorlahareketini zorlaşşttıırrıırr..


oluoluşşturan atomlar yarturan atomlar yarııççaplaraplarıı

farklfarklıı

olduolduğğu iu iççin kristal in kristal hatashatasıı

oluoluşştururlar. tururlar.

113


3.3.

Deformasyon SertleDeformasyon Sertleşştirilmesitirilmesi

Bir malzemeye elastik Bir malzemeye elastik limitin limitin üüzerinde bir zerinde bir statik gerilme statik gerilme uygulanuygulanııp sonra p sonra kaldkaldıırrııllıırsa ve bu irsa ve bu işşlem lem aynaynıı

şşekilde ekilde

tekrarlantekrarlanıırsa, orijinal rsa, orijinal elastik limitten belastik limitten büüyyüük k yeni bir elastik limit yeni bir elastik limit belirirbelirir..

114


3.3.


Bu iBu işşleme leme sosoğğuk iuk işşlemlemadadıı

da verilir.da verilir.

115


3.3.


116


3.3.


%0.03 CSoğuk çekme öncesi

tane yapısı

%0.03 CSoğuk çekme sonrası

tane yapısı

Yönlenme ve hareket nedeniyle diskolasyonlar tane sınırlarına ulaşmıştır.

117


3.3.


Soğuk çekme ile üretilen malzemeler

http://wroughtironhub.com/?attachment_id=512

118


4.4.

IsIsııl il işşlemlem

İİstenilen mikroyapstenilen mikroyapıı

ve ve öözellikleri elde etmek izellikleri elde etmek iççin in ççelik katelik katıı

fazda iken fazda iken ııssııttııllııp, sop, soğğutulma iutulma işşlemlerine lemlerine

ııssııl il işşlemlem

denir. denir.

IsIsııl il işşlemler lemler tavlamatavlama

ve ve sertlesertleşştirmetirme

olarak iki grupta olarak iki grupta incelenebilir.incelenebilir.

119


4.4.

1. Tavlama1. Tavlama

ÇÇeliklerin eliklerin ııssııttııllııp sop soğğutulma iutulma işşlemlerine lemlerine tavlamatavlama

denilir. denilir.

SoSoğğuk iuk işşlemin etkileri (lemin etkileri (iiçç

gerilmelergerilmeler) tavlama denilen ) tavlama denilen metal metal iişşlendikten sonralendikten sonra

yapyapıılan bir lan bir ııssııtma itma işşlemi ile giderilir. lemi ile giderilir.

Tavlama sonucu, elastik dayanTavlama sonucu, elastik dayanıım biraz azalabilir ancak m biraz azalabilir ancak enerji yutma kapasitesi ve denerji yutma kapasitesi ve düüktilite bktilite büüyyüük k ööllçüçüde artar ve de artar ve yassyassıılalaşşan taneler birbirleri ile kaynaan taneler birbirleri ile kaynaşışırlarrlar. .

120


4.4.


1. Homojenleştirme(Yayınma)

Çelik 1100-1300C’ler arasında 50 saat gibi uzun bir süre bekletilir.

Tane sınırlarında biriken ve gevrekleşmeye neden olan katışkılar ve kalıntılar tane içine doğru yayınır. Yayınamayanlar ise küreleşir. Böylece tokluk artar.

Tavlama türü Uygulanması Elde edilen özellik

121

2. Küreselleştirme (Yumuşatma)

Sementitleri parçalamak için, ötektoit altı

çelikler

A1’in altında tutulur‚ ötektoit üstü

çeliklerde A1

sıcaklığının altında ve üstünde salınım yaptırılır.

Ötektoit üstü

çeliklerdeki sementit lamellerinin parçalanması

çeliğin

işlenmesini kolaylaştırır, tokluğunu artırır.

Çelik içindeki sementitlerin küreselleştirilmesi çeliğin sünekliği, yorulma dayanımı

gibi mekanik

özelliklerinin iyileşmesine neden olur.


4.4.


Tavlama adı Uygulanması Elde edilen özellik

122


4.4.


3. Tane irileştirme Çelik 950–1100C’ler arasında bekletilir. Yavaş

soğutulur.

Taneler irileşerek çeliğin talaşlı işleme

özelliği artar. (Hedef çeliği

yumuşatmak)

Tavlama türü Uygulanması Elde edilen özellik

TORNALAMA

FREZELEME

DELME, KESME

TAŞLAMARAYBALAMA (açılan deliklerin hassas pürüzsüzlendirilmesi)

123

4. Tam tavlama Ötektoit altı

çeliklerde A3, ötektoit üstü

çelik-

lerde A1 sıcaklığının yaklaşık 30C üstünde tutularak genellikle fırın-

da, en az A1 sıcaklığının 30 C altına kadar yavaş-

ça soğutularak

yapılır

İnce taneli yapı

elde edilir, aynı zamanda yumuşama meydana

gelir, elektrik ve manyetik özellik- ler ve işlenebilirlik iyileşir.

Soğuma kontrollü

yapıldığı

için homojen bir mikro yapı

elde edilir.


4.4.



124

5. Yeniden kristalleşme

Çelik 650C’ye ısıtılıp bir süre bu sıcaklıkta bekletildikten sonra soğumaya bırakılır.

Soğuk şekillendirme neticesi

kristal yapısı

bozulan çeliği

yeniden kristal yapılı

hale getirmek için yapılır.Soğuk şekillendirme işlemi genellikle karbon oranı

% 0.25

ve daha küçük olan çeliklere uygulandığı

için yeniden

kristalleştirme tavı

bu çelikler için söz konusudur.


4.4.



125

6. Gerilme giderme Malzeme 550-650C’ler arasına ısıtılıp bir süre bu sıcaklıkta bekletildik-

ten sonra soğumaya bırakılır.

Makine parçalarının farklı bölgelerinin farklı

zamanlarda

soğuması

veya farklı

plastik deformasyona uğramasından dolayı

iç

gerilmeler meydana

gelir. Bu tavlama sayesinde iç gerilmeler iyice azalır.


4.4.



126


4.4.

2. Sertle2. Sertleşştirmetirme

ÇÇelieliğğin ostenitleme sin ostenitleme sııcaklcaklığıığından martenzit olundan martenzit oluşşacak acak şşekilde ekilde hhıızlzlıı

bir bir şşekilde soekilde soğğutulmasutulmasıına na sertlesertleşştirme (su verme)tirme (su verme)

denilir. denilir.

DemirDemir––karbon denge diyagramkarbon denge diyagramıı

ççok yavaok yavaşş

sosoğğutma ile elde utma ile elde edilir.edilir.

SoSoğğuma huma hıızzıınnıın artmasn artmasıı

ile mikroyapile mikroyapıılar ve denge lar ve denge

diyagramdiyagramıı

dedeğğiişşir ve farklir ve farklıı

faz dfaz döönnüüşşüümleri ve mikroyapmleri ve mikroyapıılar lar meydana gelir.meydana gelir.

127

Bu yBu yööntem ntem öözellikle zellikle ççeliklerin dayaneliklerin dayanıım artm artıırma irma işşlemlerilemleri

iiççin in ssııkkçça uygulanmaktada uygulanmaktadıır. r.


4.4.


IsIsııl il işşlemler neticesi meydana gelen lemler neticesi meydana gelen martenzit, beynit, martenzit, beynit,

temperlenmitemperlenmişş

martenzitmartenzit

mikroyapmikroyapıılarlarıı

veya oluveya oluşşturulan turulan

çöçökeltiler, dislokasyon hareketini zorlakeltiler, dislokasyon hareketini zorlaşşttıırrıır. r.

128

Bu iBu işşlemler sonucu malzemenin mekanik lemler sonucu malzemenin mekanik öözelliklerini istenen yzelliklerini istenen yöönde nde dedeğğiişştirmek mtirmek müümkmküündndüür. Isr. Isııl il işşlemin ve solemin ve soğğuk uk şşekil deekil değğiişştirmenin ayntirmenin aynıı

malzemenin mekanik malzemenin mekanik öözelliklerine etkisi yukarzelliklerine etkisi yukarııda gda göörrüülmektedir.lmektedir.


4.4.


129

ÇÇelieliğğin tipik bir in tipik bir ııssııl il işşlemi lemi şşööyle yle öözetlenebilir:zetlenebilir:


SertleSertleşştirme ve tavlama kombinasyonutirme ve tavlama kombinasyonu

1) Uygun bir dereceye kadar 1) Uygun bir dereceye kadar ııssııtma (tma (ÖÖrnerneğğin 845in 845C),C),2) Su veya ya2) Su veya yağğa ani dalda ani daldıırrııp sop soğğutma,utma,3) Tekrar 6503) Tekrar 650C altC altıındaki bir dereceye kadar ndaki bir dereceye kadar ııssııtmak.tmak.

Saf metallere Saf metallere ııssııl il işşlemin bir yararlemin bir yararıı

yoktur. Ancak yoktur. Ancak alaalaşışımlara bmlara büüyyüük yarark yararıı

vardvardıır.r.

130


4.4.


ÖÖrnerneğğin, % 0.5 C iin, % 0.5 C iççeren bir eren bir ççelik 800elik 800C yi geC yi geççen bir sen bir sııcaklcaklığığa a kadar kadar ııssııttııldldığıığında yalnnda yalnıızca ostenitten oluzca ostenitten oluşşan homojen bir an homojen bir sistemdir.sistemdir.

Bu Bu ççelik ara duraklardan (ferrit, perlit) geelik ara duraklardan (ferrit, perlit) geççmeye vakit bulamadan meye vakit bulamadan ani olarak soani olarak soğğutulursa homojenliutulursa homojenliğğini korurini korur

SSııcaklcaklığıığın ani dn ani düüşşüüşşüü

nedeniyle karbonun eriyebilirlinedeniyle karbonun eriyebilirliğğinin inin azalmasazalmasıı

sonucu demir asonucu demir aşışırrıı

doygun hale ddoygun hale döönnüüşşüür. r.

BBööylece ylece martenzit martenzit yani yani çöçözelti halinde bulunmayan karbon zelti halinde bulunmayan karbon iiççeren eren αα

demiri oludemiri oluşşur. ur.

131


4.4.


Martenzit homojen bir kMartenzit homojen bir küütledir ve ostenite ktledir ve ostenite kııyasla yasla ççok daha ok daha serttir.serttir.

Ferrit + PerlitFerrit + Perlit TemperlenmiTemperlenmişş

MartenzitMartenzit

AynAynıı

bilebileşşimdeki alaimdeki alaşışım daha yavam daha yavaşş

sosoğğutulacak olursa, sutulacak olursa, süüreye reye babağğllıı

olarak ferrit ve perlit kolarak ferrit ve perlit kıısmen veya tamamen olusmen veya tamamen oluşşur.ur.

132


YYüüzey sertlezey sertleşştirme itirme işşlem lem ççeeşşitleri ve itleri ve öözelliklerizellikleri

Karbonlama (sementasyon)

Yüzey karbon oranı

yaklaşık % 0.8 civarında olan bir parça ostenitlenip su verilir ise yüzeyi sert iç

kısmı

sertleşmemiş

bir yapı

elde edilir ki bu yapı

hem aşınmaya‚

hem de darbeye dayanıklı

hale gelir.

Çeliğin, karbonlama ve sertleştirme işlemlerine sementasyon

denilir.

Tavlama adı Uygulanması

ve Elde edilen özellik

133





Azotlama Karbonlamaya benzer şekilde çeliğin yüzeyine azot difüzyonu yapılır.

Azot‚

nitrürasyon çeliklerinde bulunan Al‚

Cr‚

Ti gibi elementlerle sert nitrürleri oluşturur.

Nitrürleme işlemi 500–570oC’ler arasındaki sıcaklıklarda gerçekleştirilir.

Sertlik derinliği sementasyona göre daha azdır; fakat sertlik değeri fazladır.

Sementasyon ile elde edilen yüzey sertliği 850–900 VSD ise Nitrürasyon ile 1200 VSD’ne ulaşılır ki bu da daha iyi aşınma dayanımı

oluşturur.

134





Borlama Karbonlama ve azotlamaya benzer bir termokimyasal ısıl işlemdir. Çeliğe bor elementinin difüzyonu sağlanır. Oluşan FeB ve bileşikleri çok sert (2000 VSD) ve

kararlı

bileşiklerdir. 900–1000C’ler arasında bor verici katı‚ sıvı

ve gaz

ortamlarında tutularak yapılır.

135


Termomekanik Termomekanik İşİşlemler lemler

ÇÇelieliğğin haddelenmesi esnasin haddelenmesi esnasıında, nda, plastik deformasyon ve hemen plastik deformasyon ve hemen ardardıından yeniden kristallendan yeniden kristalleşştirme tirme olayolayıınnıın meydana gelmesinden dolayn meydana gelmesinden dolayıı

tane boyutu ktane boyutu küçüüçüllüür r

çıkışHaddelemeye

giriş

1100 C 850 C

136

Bu Bu şşekilde ekilde üçüç

ççeeşşit dayanit dayanıım artm artıırma yrma yööntemi olan plastik ntemi olan plastik

deformasyon, tane boyutunu kdeformasyon, tane boyutunu küçüüçültme ve ltme ve ııssııl il işşlem uygulanmlem uygulanmışış

olur. olur.


Termomekanik Termomekanik İşİşlemler lemler

ŞŞayet haddelemenin hemen ardayet haddelemenin hemen ardıından sertlendan sertleşştirme itirme işşlemi yaplemi yapııllıırsa; rsa; metalde dislokasyon yometalde dislokasyon yoğğunluunluğğu fazla, tane boyutu ku fazla, tane boyutu küçüüçük ve hk ve hıızlzlıı

sosoğğuma neticesi daha dayanuma neticesi daha dayanııklklıı

mikroyapmikroyapıılar elde edilir. lar elde edilir.

çıkışHaddelemeye

giriş

1100 C 850 C

137

YapYapıılarda larda KullanKullanıılan lan ÇÇeliklerelikler

138


YapYapıılarda Kullanlarda Kullanıılan lan ÇÇeliklerelikler

betonarme yapbetonarme yapıılarda donatlarda donatıı

ççelik yapelik yapıılarda talarda taşışıyyııccıı

malzeme (profil)malzeme (profil)

1929-1931 Empire State

139



140



YapYapıılan lan ççalalışışmalarda betona en uygun malarda betona en uygun ççekme donatekme donatııssıınnıın n ççelik olduelik olduğğu gu göörrüülmlmüüşşttüür. r.

Betonla Betonla ççelieliğğin bu uyumunu in bu uyumunu ççelieliğğin ain aşşaağığıda sda sııralanan ralanan öözellikleri sazellikleri sağğlamaktadlamaktadıır:r:

a)a)

ÇÇelieliğğin in ççekme dayanekme dayanıımmıınnıınn

betona oranla betona oranla ççok daha yok daha yüüksek olmasksek olmasıı,,b)b)

ÇÇelieliğğin betonla in betonla ççok iyiok iyi

aderansaderans

sasağğlamaslamasıı,,

c)c)

ÇÇelieliğğin in genlegenleşşme katsayme katsayııssıınnıınn

betonunkine yakbetonunkine yakıın olmasn olmasıı

dolaydolayııssııyla yla farklfarklıı

ssııcaklcaklııklarda hemen hemen aynklarda hemen hemen aynıı

şşekil deekil değğiişşimini yapmalarimini yapmalarıı..

141



Betonun iBetonun iççine bu amaine bu amaççla yerlela yerleşştirilen tirilen ççelik elik ççubuklar ubuklar dedeğğiişşik tik tüürlerdedir. rlerdedir. ÜÜlkemizde lkemizde

donatdonatıı

ççapapıınnıı

tantanıımlar. mlar.

ÖÖrnerneğğin, in, 16, 16, ççapapıı

16 mm olan betonarme 16 mm olan betonarme ççelieliğğidir.idir.

8101214

16

142

Beton kütlesine takılarak yapışmayı

arttıran bu

çıkıntılar genelde nervürler

vasıtasıyla

meydana getirilir.



Betonarme yapBetonarme yapıılarda donatlarda donatıı

ve beton arasve beton arasıında yeterli bir nda yeterli bir yapyapışışmanmanıın (aderansn (aderansıın) san) sağğlanmamaslanmamasıı

halinde, donathalinde, donatıı

beton beton

iiççinde kayarak kuvvetleri aktaramaz ve bu durum da yapinde kayarak kuvvetleri aktaramaz ve bu durum da yapıınnıın n yyııkkıılmaslmasıına yol ana yol aççabilir. abilir.

DonatDonatıınnıın n aderans yeteneaderans yeteneğğini arttini arttıırmakrmak

amacamacııyla, yla, ççelik elik ççubuklarubuklarıın n yyüüzeyinde zeyinde ççııkkııntntıı

ve girintiler yapve girintiler yapııllıır.r.

143



Bu çıkıntılar çubuk eksenine dik olabileceği gibi, eksene belirli bir açı

yapan sürekli helezonlardan

da oluşabilir.

Bu nervürlerin değişik tipleri

vardır. En çok kullanılan nervür

tipleri yanda görülmektedir.

144

ÇÇELELİİKTE KALKTE KALİİTE KONTROLTE KONTROLÜÜ

BOYUT DENETBOYUT DENETİİMMİİ

Çap Kontrolü

lGds 74,12

(1000 mm uzunluktaki parçalar

en az 0,5 g duyarlıkta tartılır)

G :

Çubuk kütlesi (g) l :

Çubuk boyu (mm)

145

ÇÇELELİİKTE KALKTE KALİİTE KONTROLTE KONTROLÜÜ

BOYUT DENETBOYUT DENETİİMMİİ

Kesit Alan (mm2)

lGA 4.127

(1000 mm uzunluktaki parçalar

en az 0,5 g duyarlıkta tartılır)

G :

Çubuk kütlesi (g) l :

Çubuk boyu (mm)

146

ÇÇEKME DENEYEKME DENEYİİ

147

İŞİŞLENEBLENEBİİLME LME ÖÖZELLZELLİĞİİĞİ

Pliyaj deneyi

148


YapYapıılarda Kullanlarda Kullanıılan Betonarme lan Betonarme ÇÇeliklerielikleri

HasırKangal

Tor

149



Enine ve boyuna nervürlü

olan bu çelikler kendi eksenleri etrafında burularak TOR

adı

verilen, çelikler elde edilmektedir.

150



öngerme

AFBYYHY: Prefabrike binalarda AFBYYHY: Prefabrike binalarda ööngerme ngerme ççelieliğği olarak i olarak S420S420’’den den daha ydaha yüüksek dayanksek dayanıımlmlıı

donatdonatıı

ççelieliğğii

kullankullanıılabilir.labilir.

151



ardgerme

152

YAPILARDA KULLANILAN YAPILARDA KULLANILAN ÇÇELELİİKLERKLER

Tipler Düz Yüzeyli

(D)

Nervürlü

(N) Profilli (P)

Sınıflar Sıcak haddeleme işlemi ile imal

edilen (a)

Termo-mekanik işlemle imal edilen (a)

Soğuk mekanik işlem uygulanarak imal edilen (b)

Sembol I-a(S220a)

III-aS(420a)

IV-a(S500a)

III-b(S420b)

IV-bs(S500bs)

IV-bk(S500bk)

Anma çapı

(d) (mm) 6-50 6-50 6-50 6-12 14-18 4-16Min. Akma day. (MPa) 220 420 500 420 500Min. çekme day. (MPa) 340 500 550 500 550

Çekme/akma min. day. Oranı 1.20 1.10 1.08 - -

Min. kopma uzaması

(%)

28 18 12 1210 8 5

3250 (%) 18 10 10

TS708TS708

153


Beton çelik hasırlar, yapıldıkları

çubukların minimum kopma uzaması

değerlerine göre;

-

Minimum kopma uzaması

%8 olanlar (s)-


%5 olanlar (k)

S420a

154


TS708TS708'e'e

ggööre re betonarme yapbetonarme yapıılarda larda S220 S220 --

S420 ve S500S420 ve S500

beton beton ççelieliğği kullani kullanıılabilecelabileceğği anlai anlaşışılmaktadlmaktadıır. Bunlarr. Bunlarıı

da (a) ve (b) olmak da (a) ve (b) olmak

üüzere iki gruba ayzere iki gruba ayıırmak mrmak müümkmküündndüür. r.

(a) grubundaki ala(a) grubundaki alaşışımlar ymlar yüüksek fksek fıırrıında knda küüttüükler halinde kler halinde üüretildikten sonra hemen retildikten sonra hemen ssııcakta cakta ççekilerekekilerek

(haddeleme) do(haddeleme) doğğal bir al bir

sertlikte kullansertlikte kullanııma hazma hazıır duruma getirilmir duruma getirilmişşlerdir. lerdir.

Buna karBuna karşışın (b) grubundaki alan (b) grubundaki alaşışımlar mlar sosoğğukta deformasyonukta deformasyon iişşlemine maruz blemine maruz bıırakrakıılmak suretiyle gerilmeler ile ilgili lmak suretiyle gerilmeler ile ilgili

öözelliklerinde artzelliklerinde artışışlar olular oluşşturulmuturulmuşştur. tur.

155

Bu sBu sııcaklcaklııktan sonra malzeme havada soktan sonra malzeme havada soğğumaya bumaya bıırakrakııllıır. Olur. Oluşşan an ççelieliğğin in mikroyapmikroyapııssıı

ferrit+perlitferrit+perlit’’ten oluten oluşşmaktadmaktadıır. r.

Minimum akma dayanMinimum akma dayanıımmıı

220 MPa olan yumu220 MPa olan yumuşşak ak ççeliktir. eliktir.


S220a (yumuşak çelik) eski Ia

çeliği * minimum akma dayanımı:

220 MPa

* Karbon oranı

:

%0.15 -

0.25

Karbon oranKarbon oranıı

% 0.25% 0.25’’den daha kden daha küçüüçük olan demirk olan demir--karbon alakarbon alaşışımmıı

kküüttüükler kler

halinde imal edilir sonra haddeleme ihalinde imal edilir sonra haddeleme iççin yaklain yaklaşışık 1200k 1200CC’’ye kadar tekrar ye kadar tekrar ııssııttııllıır. r.

IsIsııttıılan bu lan bu ççelik normal oda koelik normal oda koşşullarullarıında sonda soğğuma esnasuma esnasıında merdaneler nda merdaneler arasarasıından gendan geççirilerek kademeli olarak boyut kirilerek kademeli olarak boyut küçüüçültltüülmesi salmesi sağğlanlanıır ve r ve ssııcaklcaklıık yaklak yaklaşışık 1000k 1000CC’’ye dye düüşşttüüğğüünde istenen form elde edilir. nde istenen form elde edilir.

156

S220a S220a ççeliklerine geliklerine gööre daha sert olan bu re daha sert olan bu ççeliklerin geliklerin gööreceli receli iişşlenebilirlikleri daha az ve klenebilirlikleri daha az ve kıırrıılganllganlııklarklarıı

daha fazladdaha fazladıır. r.

S420a S420a ççelikleri ise S220a elikleri ise S220a ççeliklerine geliklerine gööre daha yre daha yüüksek karbon oranlksek karbon oranlıı, daha , daha yyüüksek dayanksek dayanıımlmlıı

ve sert ve sert ççeliklerdir.eliklerdir.


S420a çeliği eski IIIa * minimum akma dayanımı:

420 MPa * Karbon oranı

:

< %0.4

S420aS420a

ççelikleri karbon oranelikleri karbon oranıı

% 0.4% 0.4’’den daha dden daha düüşşüük olan demirk olan demir--karbon karbon alaalaşışımlarmlarıından elde edilir.ndan elde edilir.

ÜÜretiminde S220a retiminde S220a ççeliklerinden farkleliklerinden farklıı

olarak en son haddelemeden sonra olarak en son haddelemeden sonra

yaklayaklaşışık 1000k 1000CC’’de nervde nervüürleme haddesi yaprleme haddesi yapııllıır. r.

AyrAyrııca bu tip ca bu tip ççelikler kaynak ielikler kaynak işşleri ileri iççin uygun dein uygun değğildir.ildir.

157


AFBYYHYAFBYYHY--

MALZEME DAYANIMLARIMALZEME DAYANIMLARI

KullanKullanıılan donatlan donatıınnıın kopma birim uzamasn kopma birim uzamasıı

%10%10’’dan azdan az olmayacaktolmayacaktıır.r.

Ortalama akma dayanOrtalama akma dayanıımmıı, , ööngngöörrüülen karakteristik akma len karakteristik akma dayandayanıımmıınnıın n 1.3 kat1.3 katıından fazlandan fazla

olmayacaktolmayacaktıır.r.

Deneysel olarak bulunan ortalama kopma dayanDeneysel olarak bulunan ortalama kopma dayanıımmıı, , deneysel olarak bulunan ortalama akma dayandeneysel olarak bulunan ortalama akma dayanıımmıınnıın n 1.25 1.25 katkatıından azndan az

olmayacaktolmayacaktıır.r.

158

Sembol ≤

C%

≤

P%

≤

S%

≤

N%

≤

Ced

*%

S220a 0.25 0.050 0.050 - -S420a 0.40 0.050 0.050 - -S500a 0.22 0.050 0.050 0.012 0.50

*Karbon eşdeğeri:


TS708 (Mart 1996)TS708 (Mart 1996)’’ya gya gööre Beton re Beton ÇÇelik elik ÇÇubuklarubuklarıınnıın Kimyasal n Kimyasal BileBileşşimleriimleri

15CuNi%

5VMoCr%

6Mn%C%C% ed

159


Kaynak yapKaynak yapıılacak beton lacak beton ççeliklerinin eliklerinin karbon ekarbon eşşdedeğğeri % 0.4 deeri % 0.4 değğerini erini gegeççmemelidirmemelidir

(TS 500 (TS 500 ŞŞubat 2000).ubat 2000).

Bu sBu sıınnıırrıın konulmasn konulmasıınnıın nedenin nedeni

yyüüksek karbon oranlksek karbon oranlıı

ççeliklerin yeliklerin yüüksek ksek

ssııcaklcaklııkta kaynak yapkta kaynak yapıılmaslmasıı

durumunda oludurumunda oluşşan martenzitik yapan martenzitik yapıınnıın n ççok ok sert ve ksert ve kıırrıılgan olmaslgan olmasııddıır.r.

AyrAyrııca yca yüüksek sksek sııcaklcaklığığa a ççııkan kan ççelieliğğin ani soin ani soğğumasumasıı

nedeniyle,nedeniyle,

kaynak kaynak

yapyapıılan blan böölgede hacim sabitlilgede hacim sabitliğğinin bozularak inin bozularak ççatlamalaratlamalar

oluoluşşabilmektedir.abilmektedir.

160

AyrAyrııca kaynaktan sonra oluca kaynaktan sonra oluşşacak olumsuzluklaracak olumsuzluklarıı

engelleyecek engelleyecek öözel kaynaklama yzel kaynaklama yööntemlerintemleri

de uygulanmaktadde uygulanmaktadıır. Ancak bu tr. Ancak bu tüür r

kaynaklama ykaynaklama yööntemleri oldukntemleri oldukçça pahala pahalıı

yyööntemler olup hayati ntemler olup hayati öönem tanem taşışıyan iyan işşlerde kullanlerde kullanıılmaktadlmaktadıır.r.

YYüüksek karbonlu ksek karbonlu ççeliklerde bu olueliklerde bu oluşşumlarumlarıın engellenebilmesi in engellenebilmesi iççin in ya ya sosoğğuma uma öönlenmesinlenmesi

ya da ya da kaynak yapkaynak yapıılan blan böölgeye daha sonra lgeye daha sonra

ııssııl il işşlem uygulanmaslem uygulanmasıı

gerekmektedir. gerekmektedir.


1-

Ergitme kaynakları

: Elektrik Arkı

Kaynağı, Gaz Kaynağı2-

Basınç

Kaynakları

: Direnç

Kaynağı, Ateş

Kaynağı, Su Gazı

Kaynağı

161


Köşe dikişleri

Küt kaynak dikişleri

Levha birleşim dikişleri

162

Son ySon yııllarda S420a llarda S420a ççeliklerinin eliklerinin üüretiminde retiminde %0.25%0.25’’den daha dden daha düüşşüük karbon oranlk karbon oranlıı

demirdemir--karbon karbon

alaalaşışımlarmlarıı

da kullanda kullanıılmaktadlmaktadıır.r.


temperlenmitemperlenmişş

martenzitmartenzit

163

Bu iBu işşlem slem sıırasrasıında malzemenin ynda malzemenin yüüzey szey sııcaklcaklığıığı

250250CC’’ye ye kadar dkadar düüşşer, ancak merkezinin ser, ancak merkezinin sııcaklcaklığıığı

900900C civarC civarıındadndadıır.r.

Termeks Tempeks, tempcore, vb. isimler verilen bu yTermeks Tempeks, tempcore, vb. isimler verilen bu yöönteme gnteme gööre re en en ççok % 0.25 karbon oranlok % 0.25 karbon oranlıı

ççelik 1000elik 1000CC’’de nervde nervüürlendikten rlendikten

sonra ani sosonra ani soğğutma iutma işşlemine tabi tutulur.lemine tabi tutulur.


164

Daha sonra kontrollDaha sonra kontrollüü

bir bir şşekilde ekilde sosoğğumaya bumaya bıırakrakıılan lan ççelik delik dışış

yyüüzeyinde terperlenmizeyinde terperlenmişş

martenzit martenzit ççekirdek bekirdek böölgesinde ferritlgesinde ferrit--perlitten perlitten oluoluşşan yapan yapıı

oluoluşşmaktadmaktadıır. r.


Malzeme kendi haline bMalzeme kendi haline bıırakrakııldldığıığında ise tnda ise tüüm ym yüüzeyde szeyde sııcaklcaklıık k 650650C olur. SC olur. Sııcaklcaklığıığın yn yüüzeyde 250zeyde 250CC’’ye dye düüşşmesi ile martenzitik mesi ile martenzitik yapyapıı

oluoluşşur. ur.

Bu yapBu yapıı

kkıırrıılgan bir lgan bir öözellizelliğğe sahip olup e sahip olup ııssııl il işşlem uygulanmaslem uygulanmasıı gerekmektedir.gerekmektedir.

Bu Bu ııssııl il işşlemi de slemi de sııcaklcaklığıığı

650650C C ççııkaran karan ççekirdek bekirdek böölgesi lgesi sasağğlamaktadlamaktadıır.r.

165


166166

Yüksek dayanımlı

bölge (900 MPa) Kalınlığı

yarıçapın

%10-20 si kadar

Düşük dayanımlı bölge (370 MPa)

TERMEKS S220 KÜTÜĞÜNDE ANİ

SOĞUTMA

DIŞ

KABUĞU YÜKSEK DAYANIMLIİÇ

KISMI S220

KALİTESİNDE

TORNALAMADAN ÇEKME DENEYİ

SONUÇ

S420 KALİTESİNDE KOROZYON

(PASLANMA) DURUMUNDA

KÜÇÜK KESİT KAYIPLARI BÜYÜK DAYANIM KAYIPLARINA YOL AÇABİLİR

167


ÖÖngerilmeli beton ngerilmeli beton ççelieliğğii

ÖÖngerilmeli beton yapngerilmeli beton yapıılarda ylarda yüüksek dayanksek dayanıımlmlıı

ççeliklerin eliklerin kullankullanıılmaslmasıı

gerekmektedir. gerekmektedir.

Bu tip Bu tip öözel zel ççelikler % 0.7 karbonlu Martin elikler % 0.7 karbonlu Martin ççeliklerine su eliklerine su verilmek suretiyle elde edilirler. verilmek suretiyle elde edilirler.

168

Ancak elastisite modülleri önemli derecede farketmeyip, 2.1x105

MPa

mertebesinde kalmaktadır.

Aynı

şekilde yapı

çeliklerinde Poisson oranı

0.26-0.30 arasında kalmaktadır.


Değişik tiplere ait mekanik özelliklerin farklı

olmasının

sonucu, bunların gerilme- birim şekil değiştirme

eğrileri de yanda görüldüğü

gibi önemli

ölçüde farkeder.

169


HasHasıır Donatr Donatıı

Donatı

yerleştirilmesini kolaylaştırmak amacı

ile, birbirine dik ve paralel

çubuklardan oluşan hasır donatı

kullanılır

*Kat döşemelerinde

*Tünel kalıp uygulamalarında

*Münferit ve radye temellerde

*Perde ve istinat duvarı

yapımında

*Saha ve yol betonlarında

*Fabrika zemin betonlarında

*Su deposu ve havuz betonlarında

*Sömellerde, kolon ve kirişlerde

*Asmolen döşemelerde

*Beton borularda

*Prefabrik yapı

elemanlarında

*Metro, tünel ve galerilerde

*Su yapılarında, baraj, kanal ve kanaletlerde

170

•

S500, S420 veya karbonu düşük normal S220 demirinin soğukta işlem görerek (soğuk haddeden geçirilerek) çekilmesi

ve bu sırada özel olarak nervürlenmesi ile elde

edilir.

•

Çekme sırasında tamburlara sarılan bu çubukların otomatik doğrultma ve kesme makinalarında istenilen boylarda kesildikten sonra elektronik programlı

punto

kaynak makinalarında dokunması

sureti

ile imalatı yapılmaktadır.


HasHasıır Donatr Donatıı

171

•

Soğuk çekme malzemenin sertleşmesine, akma ve kopma mukavemetinin artmasına, buna karşılık kopma uzamasının azalmasına sebep olmaktadır.

•

Minimum akma sınırı: 500 MPa•

Minimum Çekme Dayanımı: 550 MPa

•

Minimum Kopma Uzaması: %5-%8

(TS708 ve TS4559)


HasHasıır donatr donatıınnıın mekanik n mekanik öözellikleri zellikleri

172


HasHasıır donatr donatııda dikkat edilmesi gerekenlerda dikkat edilmesi gerekenler

TS 4559 BETON ÇELİK HASIRLARISteel Mesh for Concrete

Beton içinde kullanılacak çelik hasırların birleşme şekline göre sınıflandırılması: - Kaynaklı

birleşimli (KY)

-

Kelepçeli birleşimli (KL)

173

TS 4559BETON ÇELİK HASIRLARISteel Mesh for Concrete

Beton çelik hasırlar yapıldıkları

çubukların yüzey özeliklerine göre;-

Düz yüzeyli çubuklardan yapılmış

(D),

-

Nervürlü

çubuklardan yapılmış

(N),-

Yüzeyi profilli çubuklardan yapılmış

(P),



174

TS 4559BETON ÇELİK HASIRLARISteel Mesh for Concrete

Beton çelik hasırlar, yapıldıkları

çubukların minimum kopma uzaması

değerlerine göre;

-


%8 olanlar (s)-


%5 olanlar (k)



175

Çelik hasır sehpası

Çelik hasırda bindirmeler


HasHasıır donatr donatııda dikkat edilmesi gerekenlerda dikkat edilmesi gerekenlerHasırın beton dökümünden sonra da istenen yerde kalması

sağlanmalıdır.

176



ÇELİK HASIRIN SAĞLADIĞI AVANTAJLAR:

•

Projelendirme sırasında betonarme hesaplarda kullanılacak S420b yüksek mukavemetinden dolayı, mevcut beton kesitinde normal çeliğe (S220a) kıyasla gerekli donatı

miktarı

azalmakta, dolayısı

ile çelikte ağırlık tasarrufu

sağlamaktadır.

•

Şantiyede kolay taşınabilir ağırlıklarda oluşu nedeni ile montajı

kolay ve çabuk

olmaktadır. Normal demire kıyasla çubukların düzeltilip kesilerek

hazırlanması

ve bağlanması

yerine, muntazam aralıklarla

teşkil edilmiş donatı

kullanılmış

olur.

177


ÇÇelik Yapelik Yapıılarlar

Profil çubuklar kesit şekline göre korniyer (L), (T), putrel (I) veya U profili şeklinde adlandırılırlar

Türk Standartlarına göre (Çelik Yapılar Standardı, TS 648) yapılarda akma noktası

220 MPa olan yumuşak çeliğin

kullanılması

öngörülür.

178

İstanbul FSM asma köprüsünde kullanılan çelik tellerin çekme dayanımının değeri en az 1600 MPa’dır.



Klasik yapıların dışında olan bazı

özel mühendislik yapılarında

kullanılan çelik malzemelerden bazı

farklı

özellikler istenebilir.

Örnek olarak, asma köprülerin taşıyıcı

halatlarını

meydana getiren 6 mm çapında örgü

şeklindeki çelik tellerin çok yüksek

dayanıma sahip olması

istenir.

179



180

ÖÖZEL ZEL ÇÇELELİİKLERKLER

Çeliklere nikel, mangan, silisyum, tungsten, krom

gibi maddeler eklenerek alaşımın özellikleri değiştirilir.

181


1. Nikelli 1. Nikelli ççelikler : elikler :

% 2 -

% 46

arasında nikel içeren çelikler en çok kullanılan özel çeliklerdir.

Alaşımda nikelin varlığı

çeliğin dayanımını, sertliğini, düktilitesini ve korozyona dayanıklılığını

olumlu yönde etkiler.

Motorlarda, kama çivilerinde, türbin, savaş

aletlerinde yüksek dayanımı

nedeniyle bu tip çelik kullanılır.

182

ÖÖZEL ZEL ÇÇELELİİKLERKLER1. Nikelli 1. Nikelli ççelikler : elikler :

% 36 oranında nikel içeren türü

piyasada “invar” adı

ile satılır ve ölçü

aletleri yapımında kullanılır.

Yüksek oranda nikel aynı

zamanda alaşımın termik genleşme katsayısını

düşürdüğünden, bu tür alaşımlar platin yerine teknik

işlerde kullanılırlar.

FeNi36 İnvar teli

183

% 18 Cr, % 8 Ni ve % 15 C içeren bir tür çelik, mimari uygulamalarda mobilyacılıkta, kaplama işlerinde her tür korozyon ortamında ve yüksek sıcaklıklarda (T > 300 oC) bozulmadıklarından sık kullanılır.

ÖÖZEL ZEL ÇÇELELİİKLERKLER2. Nikel kromlu 2. Nikel kromlu ççelikler : elikler :

% 1.5 –

2 oranında krom varlığı

nikelli alaşımın sertlik ve çekme

dayanımını

arttırır.

Mermi, zırh, bilya ve bilya yatakları, köprü

askı

zincirleri ve değişik

aletlerin yapımında bu tür alaşımlar kullanılır.

Daha yüksek oranlarda krom varlığı

alaşımın korozyona dayanıklılığını

arttırır.

“Stainless steel (Paslanmaz çelik)”

denilen bu tür alaşım gün geçtikçe

daha fazla kullanılmaktadır.

184

ÖÖZEL ZEL ÇÇELELİİKLERKLER2. Nikel kromlu 2. Nikel kromlu ççelikler : elikler :

•Paslanmaz çeliğin yüzeyinde oluşan ince fakat yoğun kromoksit tabakası korozyona karşı

yüksek dayanım sağlar ve oksidasyonun daha derine doğru

ilerlemesini engeller

Nikelde

kuvvetli bir ostenit yapıcıdır

Paslanmaz çelik mıknatıslanmaz.

185

ÖÖZEL ZEL ÇÇELELİİKLERKLER3. Molibdenli 3. Molibdenli ççelikler: elikler:

Mo az oranda Ni ve Cr gibi elementlerin yardımıyla tanelerin

incelmesine yaradığından alaşımın kırılganlığını

azaltır.

Bu tür çelikler sıcakta bile sertliklerini ve keskinliklerini korurlar. Perçin ve kaynak işlerinde kullanılırlar.

Aynı

özellik krom-vanadyumlu çeliklerde de vardır. Bu tip çeliklere çok keskin çelikler

(ekstra çelik) adı

verilir.

186


Ayrıca kesme, delme aletlerinde kullanılan sert ve keskin olan tungstenli çelikler; yay, zemberek yapımında kullanılan silisyumlu çelikler

(silisyum metalin elastisite

özelliğini arttırır) ve

ray yapımında kullanılan aşınmaya dayanıklı

manganlı

çelikler vardır.

% 12 -

% 15 Mn

varlığı

çarpmalara karşı

dayanımı

büyük ölçüde arttırdığından, tren parçaları, kırıcı

ve ezici makine parçaları

yapımında manganlı

çelik alaşımları

kullanılır.

4. Tungsten, silisyum ve manganl4. Tungsten, silisyum ve manganlıı

ççelikler: elikler:

dokuz eylül Üniversitesi İnşaat mühendisliği bölümü yapi...

Documents