Transcript Bolum 8

METALOGRAFİ
Metalografi Nedir? Ne Amaçla
Kullanılır?
• Metalografi, en bilinen şekliyle, metallerin iç
yapısını inceleyen bilim dalıdır. Metalografi,
metallerin iç yapısını inceleyerek onların
özelliklerini belirlemeye, tarihçesini açığa
çıkarmaya ve gelecekte ona ne gibi işlemler
uygulanabileceğini anlatmaya (imalatı
yönlendirmeye) çalışır.
Metalografik inceleme ile hakkında bilgi alınabilecek çok sayıda malzeme özelliği vardır.
Bunların bir kısmı şu şekilde sıralanabilir:
•Malzemenin tane boyutu,
•Malzemenin tarihçesi (daha önce ne tür işlemelere maruz kaldığı)
•Ne tür işlemleri uygulanabileceği,
•Deformasyon miktarı,
•Mikroyapısı,
•Kalıntı (inklüzyon) türü, dağılımı, yoğunluğu,
•Segregasyon durumu,
•Tane boyutu,
•Çatlak,
•Katlama,
•Dekarbürizasyon,
•Karbürizasyon,
•Sertleşme derinliği,
•Nitrasyon,
•Kaplama kalınlığı,
•Gaz boşlukları,
•Döküm boşlukları,
•Grafit türü ve dağılımı,
•Kırılma türü ve mekanizması
Numune Hazırlama
Metalografi :
• Malzemelerin mikroyapılarını incelemek için
kullanılan sistematik bir metottur (çoğunlukla metal
malzemeler için).
• Seramikleri, polimerleri ve yarı iletkenleri incelemek
için de kullanılabilir.
(1) Kesme
Niçin kesme?
1. Numuneleri optik mikroskop altında incelemede boyut
sınırlaması olduğundan kesilmesi gerekebilmektedir.
2. Büyük bir numuneden lokal bir alan tespit etmek için
gereklidir.
Numune Hazırlama
Kesme
• Abraziv kesme en yaygın kullanılan kesme
metodudur.
Numune Hazırlama
Kesme
• Elektro erozyon ile işleme
(Electric discharge machining - EDM)
• Elektriksel olarak iletken
malzemeler EDM yoluyla kesilebilirler.
• Kesim bir elektrot ve bir
dielektrik sıvı içine daldırılmış
numune arasında gerçekleştirilir.
Numune Hazırlama
Kesme
İnce Kesme:
• Polimer numuneler
gibi yumuşak
malzemeleri
hazırlamak için
kullanışlıdır.
• İnce kesme aletindeki
çelik, cam ya da elmas
bıçaklar numuneleri
çok ince parçalara
keser.
Numune Hazırlama
(2) Kalıplama
• (1) Numune küçükse veya
geometrisi düzgün değilse
kalıplamaya ihtiyaç vardır.
(2) Numunenin kenar
bölgesini incelemek için
kalıplamaya ihtiyaç vardır.
Termal (Sıcak) Kalıplama
(Bakalite Alma): Numune
yüksek sıcaklık ve basınçta
termoset veya termoplastik
polimerler içerisine gömülür.
Numune Hazırlama Teknikleri
Soğuk Kalıplama:
• Numune epoksi tipi malzemeler içine gömülür.
Epoksinin türü incelenecek malzemeye
bağlıdır.
Numune Hazırlama
(3) Zımparalama
1. Yüzeyde kesme yoluyla oluşmuş zarar giderilir.
2. Zımparalama işlemi esnasında bir sonraki zımparalama
tabakasında giderilmek üzere yüzeyde ince aşınma izleri oluşur.
3. Zımparalama aşamasının sonunda, yüzeyde sadece zımpara
hasarı varsa, bu hasar son zımparalama kademesinden
olmalıdır.
4. Bu tür hasarlar parlatma kademesi ile giderilir.
Zımparalama Malzemeleri: Aşındırıcı kağıt (zımpara kağıdı: SiC
gritlerle kaplanmış). Aşındırıcı kağıt serileri çoğunlukla kabadan
inceye doğru sıralanır.
Tipik Grit Sırası: 120-,240-,320-,400-,600-,800-,1000-,
1200-,2400-,vs.
Numune Hazırlama Teknikleri
• Başlangıçtaki grit boyutu yüzey
pürüzlülüğüne bağlıdır ve
kesme işleminden meydana
gelen hasarın derinliğine
bağlıdır.
• Abraziv kesiciler yoluyla kesilen
yüzeyler genel olarak 120- 240gritlik zımpara ile
zımparalanmaya başlanır.
• EDM ya da elmas kesicilerle
kesilen yüzeyler genel olarak
320- 400- gritlik zımpara ile
zımparalanmaya başlanır.
Numune Hazırlama Teknikleri
• Zımparalama ve parlatmadan sonra numune yüzeyleri
Numune Hazırlama Teknikleri
(4) Parlatma
600 grit ya da daha ince zımparalamadan sonra,
ayna parlaklığında çizik içermeyen düz bir yüzey
elde etmek için parlatma işlemi yapılır.
Kaba Parlatma: 30µm ile 3µm aralığında elmas
aşındırıcılar
İnce Parlatma: 1µm ya da daha küçük elmas
aşındırıcılar
Final Parlatma: 0.25µm-0.05µm elmas, silika ya da
alümina solüsyonlar.
Otomatik Parlatma Makinası
Kendi ekseninde dönen mekanik numune tutuculu
parlatma makinası
Numune Hazırlama
Elle yapılan hatalı zımparalama
Hatalı zımparalamadan ileri gelen yüzey
deformasyonundan kaçınılmalıdır, aksi halde
mikroyapıda karartılar oluşabilir.
Numune Hazırlama
Elle yapılan hatalı zımparalama
Parlatma sonucunda çizgisiz bir yüzey elde edilmeli.
Numune üzerine çok fazla baskı uygulandığında
aşağıda gösterildiği gibi kuyruklu yıldıza benzer
görünümde izler oluşabilmektedir.
Numune Hazırlama
Optik Mikroskop
(5) Dağlama
• Mikroyapısal detayları
ortaya çıkarmak için bir
malzemenin yüzeyinde
kimyasallar kullanılır.
• Tane sınırları dağlamaya
daha elverişlidir.
• Tane sınırları siyah
bölgeler olarak ortaya
çıkabilir.
• Tane sınırları boyunca
kristal yönlenmelerde
değişim olduğu için ayırt
edicidir.
Numune Hazırlama
elektrolitik parlatma/dağlama
Dağlama temelde kontrollü bir
korozyon sürecidir. Farklı
potansiyele sahip yüzey alanları
arasında elektrolitik bir eylemden
kaynaklanmaktadır.
Bu metotta aşındırıcılar yerine
elektrolitik hücreler
kullanılmaktadır. Önemli bir
metalografik gelişmedir.
Elektrolitik parlatma, en önemli ve
en iyi sonuç alınan parlatma
yöntemlerindendir. Mekanik
parlatmanın zorluklarını ortadan
kaldırmak amacıyla geliştirilmiş bir
parlatma metodudur.
Numune Hazırlama
elektrolitik parlatma/dağlama
• Çok sayıdaki numuneler kısa zamanda
parlatılabilir ve mekanik parlatmadan daha
düzgün yüzeyler elde edilir. Dezavantajı, kullanılan
kimyasal gereçlerin bir çoğunun sağlığa zararlı
maddeler içermesidir.
• Elektrolitik parlatmada, parlatma mekanizması
anodik çözünmedir. Numune yüzeyindeki
pürüzlerin ortadan kaldırılması çıkıntıların tercihli
çözünmesi ile olur ve çıkıntılar arasındaki çukurlar
anodik çözünmeden korunurlar. Bu bölgelerin
çözünme hızı çıkıntılı kısımlara nazaran daha azdır.
Mikroyapı Örnekleri
• Şekil. 1010 sac numunenin kesme esnasında oluşan
deformasyonun etkilerini gösteren mikroyapı. (a) Eşeksenli
ferrit tanelerinin mikroyapısı. (b) Kesilen kenarda uzamış
taneleri ve kırılmış karbürleri gösteren mikroyapı.
• Düşük karbonlu bir çelikte eşeksenli (poligonal) ferrit ve
perlit (koyu) tanelerini gösteren mikroyapı
• Soğuk haddelenmiş, düşük karbonlu çelik sacın ferrit tanelerini
gösteren mikroyapı (a) %30, (b) %50, (c) %70 ve (d) %90 soğuk
deformasyon.
• Östenit. Östenit faz genelde yaklaşık olarak
720°C’ nin üstündeki sıcaklıklarda oluşan bir
yüksek sıcaklık kristal yapısıdır.
• Şekil. Ferrit matrisi içinde martenzit (koyu) ve artık östenit
(oklar) adacıklarına sahip çift fazlı çelik sacın mikroyapısı
• Perlit (koyu) ve ferrit tanelerinin uzamış
bantlarını gösteren haddelenmiş 1020
çeliğinin mikroyapısı.
• Dövülmüş demir mikroyapısı (a) boylamsal
düzlem. (b) enine düzlem.
• (a) Yanlış zımparalamanın etkisini gösteren düşük
karbonlu çelik mikroyapısı. (b) Doğru
zımparalanmış çelik mikroyapısı.
• Ferrit+perliti gösteren ASTM A36 yapı çeliğinin
mikroyaıpısı.
• Düşük karbonlu bir çelik üzerinde Galvalume
(çinko-alüminyum) kaplamayı gösteren
mikroyapı
• Dökme demir (Fe%3.07C - %0.06Mn %2.89Si - %0.006P %0.015S - %0.029Mg)
C, sementit;
• L, ledeburit;
• F, ferrit;
• P, perlit.