Transcript Sertleşme Derinliği (sertleşme kabiliyeti)

JOMINY DENEYİ
Çeliğin Sertleşme Davranışı
• Sertlik: Çelik içindeki C yüzdesine bağlı olarak
sertlik değeridir.
•Sertleşme Derinliği (sertleşme kabiliyeti):
Sertleşme derinliği, sertliğin öngörülen bir değeri
aştığı sınır tabakası kalınlığı olarak tanımlanır.
Alaşım elementi cinsi ve miktarıyla belirlenir.
• Çeliğin sertleşme davranışı DIN 50191’de verilen
Jominy (Alından Su Verme )Deneyi ile saptanır.
• Sertleştirme sonucunda %0,8 C’li çeliğin (ötektoid
çelik) sertliği yaklaşık 67 HRC’dir.
• Çeliğin sertleşme derinliği, genellikle %50 martenzit
içeren, yani böyle bir içyapının sertliğine sahip olan
noktanın, alın yüzeyinden uzaklığıdır.
• Alaşımsız çeliklerin kritik soğuma hızının yüksek
olması nedeniyle, sertleşme derinliği azdır. Yani elde
edilebilen martenzitik tabakanın kalınlığı yaklaşık 5
mm’dir. Bu nedenle, bu tür çeliklere sığ sertleşme
çelikleri adı verilir.
• Alaşımlı çeliklerde ise, elde edilebilen martenzitik
tabakanın kalınlığı yaklaşık 12 mm’dir.
• Kritik soğuma hızı, TTT diyagramlarında burun noktasını
kesmeden sağlanan en düşük soğuma hızıdır. Su verme
işleminde uygulanan soğuma hızı, kritik soğuma hızından
daha yüksek ise, perlit ve beynit dönüşümü tamamen
engellenerek martenzit yapısı oluşur.
• Eğer soğuma hızı kritik soğuma hızından daha düşük ise en
son yapıdaki martenzitin miktarı ve buna bağlı olarak ta
sertlik azalır. Bu yolla sağlanan sertlik değeri çeliğin karbon
miktarına bağlıdır.
• Sertleşebilirlik, su verme işlemi sonucu yapısı
martensite dönüşen bir çeliğin sertleşme
kabiliyeti olarak tanımlanır. Sertleşebilirlik
deneyleri su verme ile elde edilen sertlik
derinliğinin ölçülmesi esasına dayanır.
• Bu derinlik, martensit miktarının yüzeyden
itibaren yarıya indiği ya da % 50 martensit ve
beynitin var olduğu mesafe olarak ifade
edilmektedir.
• Sertleşebilirlik ile sertlik farklı kavramlardır.
Maksimum sertlik çeliğin karbon miktarına
bağlıdır.
• Sertleşebilirlik ise çeliğin kimyasal bileşimine
( karbon ve alaşım elementleri ) ve su verme
sırasında ostenit tane boyutuna bağlıdır.
•
•
•
•
Sertleşebilirlik deneyi 2 çeşittir:
Grossman sertleşebilirlik deneyi
Diğeri ise Jominy uçtan su verme deneyidir.
Çeliklerin sertleşebilirliklerinin ölçülmesinde
Jominy uçtan su verme deneyi Grossman
deneyine göre daha pratik ve daha az
maliyetlidir.
• Şekilde 4140, 4340, 1040, 1020 ve 1060 çeliklerinin
tipik Jominy eğrileri verilmektedir.
• Burada alaşımlı çeliklerin sertleşebilme kabiliyetlerinin
daha yüksek olduğu görülmektedir.
• Yüksek sertlik martensit yapısında, daha düşük sertlik
ise beynit ve ferrit + perlit yapısında sağlanmaktadır
•
•
•
•
Sertleşebilirliğe Etki Eden Faktörler
Alaşım elementlerinden sertleşebilirliği en fazla C, B,
Cr, Mn, Mo, Si ve Ni etkiler.
Karbon, martensitin sertliğini kontrol eder. Çelikte %
0,6’ya kadar C içeriği arttığında çeliğin sertliği artar.
Daha yüksek seviyelerdeki karbon içeriği olduğu
durumda,
ostenitten
martensite
dönüşüm
tamamlanamaz. Bu da yapıda kalıntı ostenit
bulunmasına sebep olur. Bu durumda yapıda
martensitin yanında ostenit bulunacağından sertlik
daha düşük seviyelerde kalır.
Karbon miktarının yüksek olması malzemenin daha
gevrek bir davranış göstermesine neden olur ve daha
sonra yapılacak olan işlemlerde sorunlar yaratabilir. Bu
yüzden % 0,4 C’a kadar olan çeliklerde sertleşebilirlik
kontrolü daha kolaydır.
• Bor, % 0,002 - 0,003 oranında çeliğe ilave edildiğinde %
0,5 Mo ilavesindeki etkiyi gösterir.
• Bor düşük karbonlu çeliklere ilave edildiğinde
sertleşebilirlikte en büyük etkiyi gösterir.
• Cr, Mo, Mn, Si, Ni ilaveleri çelikte ostenitten ferrit ve
perlite dönüşümü geciktirir. Bu elementler ara yüzeyde
tane büyümesini engelleyerek sertleşebilirliği arttırırlar.
DENEYİN YAPILIŞI:
• Jominy deneyi, günümüzde en yaygın
olarak
kullanılan
sertleşebilirlik
deneyidir.
Bu yöntemde
numune
olarak 1 inç (25,4 mm) çapında ve 4
inç (101,6 mm) uzunluğunda silindirik
bir çelik çubuk kullanılır.
• Numune 1/2 inç uzunluğundaki su
hortumundan 2 inç mesafede olacak
şekilde
yatay
bir yüzey üzerine
oturtulur. Suyun tazyik yüksekliği 2,5
inç ve su sıcaklığı 24-28 ° C dir. Deney
numunesi önce normalize edilir, verilen
boyutlarda işlendikten sonra bileşimine
göre uygun su verme
sıcaklığına
(ostenitleme sıcaklığı) kadar ısıtılır ve
bu sıcaklıkta en az 20 dakika tutulur.
Bu sürenin sonunda fırından çıkarılan
numune süratli bir şekilde deney
düzeneğine yerleştirilir ve bir ucundan
su püskürtmek suretiyle en az 10 dakika
soğutulur.
• Numune,
gerekli
su
verme
sıcaklığına
çıkarılırken ısıtma hızı düşük olmalı, ostenitleme
sıcaklığına yaklaşık 30-40 dk.’da ulaşılmalıdır.
• Soğuma hızı, çelik çubuk boyunca su verilmiş
uçtan itibaren kademeli olarak azalır. Çubuk
soğutulduktan sonra eksenine paralel ve yüzeyden
itibaren 0,015 inç (0,381 mm) derinliğinde talaş
kaldırma işlemi yapılarak düzgün bir yüzey
elde edilir.
• Daha sonra bu yüzey kullanılarak, su verilmiş
uçtan itibaren 1/16 inç (1,58 mm) aralıklarla
çubuğun sertliği Rockwell C skalasında ölçülür.
Su verilmiş uçtan itibaren mesafe ve elde
edilen
sertlik değerleri bir grafik üzerinde
belirtilerek, Jominy eğrileri elde edilir .
• Örnek: Silindirik parçanın
merkezindeki sertlik tahmin
edilecektir.
İşlem adımları
• 1) Parça çapından hareketle
istenilen derinlikteki soğuma
hızını belirlenmesi (Şekil a)
• 2) Soğuma hızı (ya da Jominy
mesafesi) değerinden
hareketle söz konusu
derinlikteki sertliğin
belirlenmesi (Şekil b)
• 3) Bulunan bu değer
kullanılan soğutma ortamı
için çelik parçanın
merkezindeki sertliktir (Şekil
c)
Sertleşebilirlik
ÖDEV
• 1) 1020, 1040 ve 4140 çeliğinin elde edilen mesafesertlik verilerine göre sertleşebilirlik eğrisini çiziniz
ve eğriler arasındaki farkını açıklayıp. Her bir
mesafede oluşabilecek mikro yapıları belirtiniz.
Yüzeyden
itibaren mesafe
(mm)
1020 çeliği
(HRC)
1040 çeliği
(HRC)
4140 çeliği
(HRC)
0
49
57
57
3
34
46
56
6
22
30
55
9
20
27
53
12
19
26
52
15
17
25
50
18
16
23
48
• 2) Yüksek alaşımlı çeliklere neden Jominy deneyi
uygulanmamaktadır? Açıklayınız.