FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... ·...

45
Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi /94 HOŞGELDİNİZ FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİ 1

Transcript of FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... ·...

Page 1: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94

HOŞGELDİNİZ

FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİ

1

Page 2: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

* Endüstriyel amaçlı kullanılan malzemelerin pek çoğu saf metal değildir. Çünkü saf metaller, servis şartlarında istenilen mekanik özelikleri sağlayamamaktadırlar.

* Bu nedenle metalik elementler, bir metal veya ametal veya bunların birkaçı ile birlikte belirli oranlarda karıştırılarak arzu edilen performansı verebilecek yeni malzemelerin üretilmesi hedeflenir.

GİRİŞ

Saf demir kolay bükülür

Fe-C alaşımı (çelik) kolay bükülmez

2

Page 3: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

* Yeni üretilen malzemelerin mekanik davranışları ve fiziksel özellikleri, o malzemelerin mikroyapısının içerdiği fazların türüne, sayılarına, biçimlerine ve oranlarına bağlı olarak değişmektedir.

* Bu nedenle bir malzemenin endüstriyel amaçlı kullanılabilmesi için mikro yapısının tanımlanması mühendislik açısından oldukça önemlidir.

GİRİŞ

Al–Cu alaşımları

3

Page 4: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

* Fakat birden fazla elementin bir araya getirilmesi sonucu oluşturulan alaşımlarda ise, çok fazlı bir yapı söz konusudur.

* Bir alaşımın mikro yapısı, alaşım elementlerinin kimyasal içeriğine, sıcaklığa, basınca ve soğutma hızına bağlı olarak değiştirilebilir.

* Dolayısıyla belirli bir kimyasal içeriğe sahip bir alaşımın, her hangi bir sıcaklık değerinde hangi mikro yapıya sahip olduğunu belirlemek amacıyla faz diyagramlarından yararlanılır.

GİRİŞ * Saf metallerin özellikleri aynı olduğu için doğal olarak tek fazlı yapıya sahiptirler.

4

Page 5: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

GİRİŞ

5

ÖRNEK FAZ DİYAGRAMLARI: Pb-Sn sistemi

http://www.crct.polymtl.ca/fact/documentation./All_Figs.htm

Page 6: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

GİRİŞ

6

ÖRNEK FAZ DİYAGRAMLARI: Mg-Pb sistemi

Page 7: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

GİRİŞ

7

ÖRNEK FAZ DİYAGRAMLARI: Fe-Fe3C sistemi

Page 8: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94

* Bu ders kapsamında değişik alaşımlara ait ve yavaş soğuma şartlarında elde edilen faz diyagramları incelenecektir.

* Faz diyagramlarının nasıl çizildiği, malzeme ile ilgili hangi bilgileri nasıl öğrenebileceğimiz hakkında detaylı bilgiler verilecektir.

* Alaşımların soğuma eğrileri ve faz dönüşümleri açıklanacaktır.

* Endüstriyel önemi oldukça büyük olan demir-sementit faz diyagramı üzerinde durulacak ve yavaş soğuma şartlarında mikroyapı değişimlerinin nasıl olduğu izah edilecektir.

GİRİŞ

8

Page 9: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü 9

- Faz diyagramları ile ilgili temel kavramları - Gibbs Faz Kuralı -Tek bileşenli sistemler - İki bileşenli sistemler - İkili ötektik sistemler - Çökelme sertleştirmesi ısıl işlemleri ve dönüşümleri - Ötektoid, peritektik, ve monotektik sistemler

- Üç bileşenli sistemler - Fe-Fe3C denge diyagramı, çeliklerin katılaşması ve faz dönüşümleri - Fe-C denge diyagramı, dökme demirlerin katılaşması - CCT ve TTT diyagramları

- Martenzitik dönüşümler

- Martemperleme,östenitleme ve östemperleme ısıl işlemleri

- Seramik faz diyagramları

İÇERİK

Page 10: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü 10

DEĞERLENDİRME SİSTEMİ

FİNAL ŞARTI: Derslere en az %70 Devam Etmek (40 saat – 10 hafta devam etmek)

Devam

Page 11: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

TEMEL KAVRAMLAR

ALAŞIM NEDİR…?

* Endüstriyel uygulamalarda kullanılan metallerin bir kısmı saf olarak kullanılır.

* Saf metallerin yüksek iletkenlik, yüksek korozyon direnci ve kolay şekillendirilebilme özelliliği gibi üstün özelliklere sahip olmalarına rağmen, genellikle mekanik özellikleri düşüktür, yumuşaktırlar ve pahalıdırlar.

Saf bakır Saf Alüminyum

11

Page 12: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

TEMEL KAVRAMLAR

ALAŞIM NEDİR…?

* Saf bakır, sahip olduğu yüksek iletkenliği sayesinde elektrik veya elektronik sektör uygulamalarında iletken tel olarak kullanılır.

* Saf bakır, sahip olduğu yüksek korozyon direnci direnci nedeniyle de estetik çatı kaplama malzemesi olarak kullanılır.

Bakır çatı Bakır iletken tel

12

Page 13: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

TEMEL KAVRAMLAR

ALAŞIM NEDİR…?

* Saf bakır yumuşak ve mukavemeti düşük bir malzemedir. Bakıra belirli oranda çinko ilave edilerek (örneğin, %60 Cu - %40 Zn alaşımı), elde edilen alaşımın mukavemeti daha yüksek, daha sert ve daha ucuz olmaktadır.

* Bir metalin diğer bir metal veya ametal veya bunların birkaçı ile birlikte belirli oranlarda karıştırılarak arzu edilen performansı verebilecek malzemelere alaşım adı verilir.

Gemi pervanesi (%80 Al- %20 Cu alaşımı)

13

Page 14: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

TEMEL KAVRAMLAR

BİLEŞEN NEDİR…?

• Alaşımı oluşturan elementlere bileşen adı verilir.

• Örneğin; Al-Cu bronz alaşımında Al ve Cu olmak üzere iki bileşen element vardır.

• Bileşenler, kimyasal sembolleri ile gösterilirler.

• Bazen örnek tanımlamalarda bileşenler A, B, C gibi büyük harflerle de gösterilirler.

Tekli bileşenlere örnek: Fe, Cu, Ni, H2O, NaCl İkili bileşenlere örnek: H2O – NaCl, Cu-Ni sistemi, Fe-C sistemi Üçlü bileşenlere örnek: Fe-Ni-Cr, Ti-V-Al, Cu-Zn-Mg

14

Page 15: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

TEMEL KAVRAMLAR

SİSTEM NEDİR…?

* Elementler, değişik kimyasal oranlarda birbirleri ile karıştırılarak çeşitli alaşımlar yapılır.

* Bir elementle, çeşitli oranlarda karışım yapan diğer bir elementin meydana getireceği tüm alaşım türlerini kapsayacak şekilde ifade edilmesine sistem adı verilir.

Örneğin; bakır ile nikel çeşitli yüzde oranlarında birbirleri ile karıştırılarak değişik alaşımlar meydana getirilebilir. Buna Cu-Ni sistemi adı verilir.

15

Page 16: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

TEMEL KAVRAMLAR

SİSTEM NEDİR…?

• Bakır ile çinko birbirleri ile karıştırıldığı zaman meydana gelen alaşımlara pirinç adı verilir. Fakat çinko yüzde miktarının değiştirilmesi ile çeşitli pirinç malzemeleri yapılabilir.

• Pirinç alaşımlarının tümünü ifade ederken Cu-Zn sistemi terimini kullanmak gerekir.

• Pirinç alaşımını tanımlarken de pirinç alaşımı demek yerine, kimyasal bileşimini belirterek tanımlamak daha doğru olur.

Örneğin; %37 Zn içeren pirinç alaşımı demeliyiz.

16

Page 17: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

TEMEL KAVRAMLAR

FAZ NEDİR…?

Bir alaşımın içinde

- kristal yapısı,

- atom dizilişleri,

- kimyasal içerikleri ve özellikleri

aynı olan ve birbirinden ayırt edilebilir homojen hallerine faz adı verilir.

Al-%12.6 Si ötektik alaşımı

Ötektik Si fazı

17

Page 18: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

TEMEL KAVRAMLAR

FAZ NEDİR…?

* Bir alaşım, belirli sıcaklık, basınç ve kimyasal bileşimde, bir veya birden fazla faza sahip olabilir.

* Sıcaklık, basınç ve kimyasal bileşim değişirse, alaşımın da faz sayısı, fazların büyüklüğü ve şekli de değişebilir.

18

* Fazların birbirinden ayırt edilebilmesi için gerekli parametrelere “düzen parametreleri” adı verilir.

- Mikroyapı

- Kimyasal içerik (bileşim)

- Atomsal düzen (kristal yapıları)

- Manyetik özellik v.b.

* Düzen parametrelerinin bir tanesi değişirse faz da değişir.

Page 19: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

Gündelik hayatta maddenin

katı,

sıvı,

gaz,

plazma (iyonlaşmış gaz)

olmak üzere dört temel fazı vardır.

MADDENİN HALLERİ

FAZ

19

Page 20: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

Sıvı kristal,

Amorf katı,

Manyetik düzenli,

Süper iletken,

Süper akışkan,

Bose-Einstein yoğunlaşması,

Rydberg molekülü,

Kuark-gluon plazması,

Dejenere madde,

Süper katı,

Sicimsi sıvı ve Süper cam

MADDENİN DİĞER HALLERİ

FAZ

Sıvı kristal

20

Page 21: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

* Bir atmosfer basınç altında ve 0°C’nin altında su (H2O) katı fazındadır (buz).

* Oda sıcaklığında ise su (H2O) sıvı fazındadır.

* Sıvı su (H2O) 100°C ‘nin üzerinde ısıtıldığında gaz fazına (buhar) geçmektedir.

Suyun katı, sıvı ve buhar fazlarındaki kimyasal içeriği aynı olmasına rağmen (H2O), her bir fazın birbirinden ayırt edilebilir kendine ait kristal yapısı, atom dizilişi ve özellikleri vardır.

SU (H2O) FAZ

21

Page 22: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

* Bir atmosfer basınç altındaki saf magnezyum metali, oda sıcaklığında katı fazdadır.

* 650°C’nin üzerine ısıtıldığında magnezyum sıvı faz haline geçmektedir.

* 1107°C’nin üzerinde ise, magnezyum buhar fazına dönüşmektedir.

SAF MAGNEZYUM

FAZ

Dikkat edilirse magnezyumda katı, sıvı ve buhar fazlarının kimyasal içerikleri aynı olmasına rağmen (saf magnezyum), her bir faz kendine has bir özelliğe sahiptir.

22

Page 24: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZ * Faz kavramını daha iyi anlayabilmek için su ile şeker karışımını örnek olarak verebiliriz.

* Bir miktar şeker, sıcak su ile karıştırıldığı zaman, su içerisinde şeker tamamen eriyerek (çözünerek) bir şeker-su karışımı elde edilir. Şekerli suyun her tarafı aynı bileşimde, aynı kimyasal ve fiziksel özellikte homojen bir karışım haline gelmiştir. Yani tek fazlıdır. Eğer şeker-su karışımını soğutup, daha fazla şeker ilave edilirse, su artık şekeri çözmez (eritmez). Şekerler, bardağın dibinde çözünmemiş bir halde ve katı olarak birikecektir. Bu durumda su-şeker karışımı iki farklı faz içerecektir. Birisi şekere doymuş sıvı faz; diğeri ise, çözünmemiş haldeki katı şeker fazıdır.

* Böylece sıcaklığın değişmesi ile faz sayısı da değişmiştir.

24

Page 25: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZ DİYAGRAMLARINDA KULLANILAN KAVRAMLAR

FAZ:

►Bir fazın her yerinde

kristal yapı, atom dizilişi aynıdır.

► Bir fazın her yerinde

kimyasal ve fiziksel özellikleri aynıdır.

► Bitişik veya cıvar fazlar

arasında kesin bir ara yüzey mevcuttur.

25

Page 26: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

* Saf metaller, tek fazlı olup özellikleri her yerde aynıdır.

•Saf bir metalin veya alaşımın değişik sıcaklık, basınç ve kimyasal içeriklerde hangi fazlardan oluştuğunu faz diyagramları yardımıyla bulabiliriz.

Örnek; Katı, sıvı, gaz

Veya

1- TEK FAZLI METALLER

2- ÇOK FAZLI METALLER

TEK FAZLI METALLER:

26

Page 27: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

* Birden fazla elementin bir araya gelerek oluşturduğu alaşımlar ise, çok fazlıdırlar.

* Alaşımların (çok fazlı) faz diyagramları, hem yavaş soğuma şartlarındaki denge halinde, hem de sabit basınçta (1 atmosfer basınç) gösterilir.

1- TEK FAZLI METALLER

2- ÇOK FAZLI METALLER

ÇOK FAZLI METALLER:

27

Page 28: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZLAR NASIL BELİRLENİR? 1- METALOGRAFİK YÖNTEMLE BELİRLEYEBİLİRİZ.

2- X-IŞINLARI ANALİZİ YARDIMIYLA BELİRLEYEBİLİRİZ.

3- ISIL ANALİZ YARDIMIYLA BELİRLEYEBİLİRİZ.

4- Diferansiyel termal analiz (DTA) yardımıyla belirleyebiliriz.

(1) (3)

(2)

28

(4)

Page 29: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZLAR NASIL BELİRLENİR? 1- METALOGRAFİK YÖNTEMLE BELİRLEYEBİLİRİZ.

* Numunenin kaç çeşit fazdan oluştuğunu

* Fazların numune içinde homojen dağılıp dağılmadığı

* Fazların kaba veya ince taneli olup olmadığı

* Bir fazın diğer faz tanesi içinde mi yoksa tane sınırında mı dağıldığı

* Tanelerin şeklinin yuvarlak mı yoksa iğne şeklinde mi olduğu belirlenmeye çalışır.

29

Page 30: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZLAR NASIL BELİRLENİR? 1- METALOGRAFİK YÖNTEMLE BELİRLEYEBİLİRİZ.

* Yüksek sıcaklıktaki bir numune oda sıcaklığına kadar çok hızlı bir şekilde soğutulursa, yüksek sıcaklık fazı oda sıcaklığında mikroskop altında incelenebilir.

* Fakat bu durum metallerde her zaman gözlenmeyebilir. Çünkü metal atomlarının difüzyon hızı çok yüksek olduğundan, yüksek sıcaklık fazı hızlı soğutma hızında bile oda sıcaklığına kadar dönüşebilir.

30

Page 31: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZLAR NASIL BELİRLENİR? 2- X-IŞINLARI ANALİZİ YARDIMIYLA BELİRLEYEBİLİRİZ.

• Bu yöntemle numune içindeki fazların kafes yapıları ve kafes parametreleri belirlenerek faz dönüşümleri incelenebilir.

• Katı hal dönüşümlerinin ve katı durumdaki çözünürlüğün belirlenmesi hassas bir şekilde yapılabilir.

• Bu yöntem fazların şekli ve dağılımı hakkında fikir vermediği için metalografik inceleme ile beraber kullanıldığı zaman mikroyapı hakkında yeterli bilgiye ulaşılabilir.

31

Page 32: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZLAR NASIL BELİRLENİR?

Günümüzde daha da geliştirilmiş cihazlarla faz analizleri yapılmaktadır.

Değişik ısıl işlem şartlarında alaşımda ortaya çıkan fazlar elektron mikroskobu (SEM) veya geçirimli elektron mikroskobu (TEM) altında dalga boyu dispersif ve enerji dispersif XRF yardımı ile faz analizleri yapılabilmektedir.

32

2- X-IŞINLARI ANALİZİ YARDIMIYLA BELİRLEYEBİLİRİZ.

Page 33: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZLAR NASIL BELİRLENİR? 3- ISIL ANALİZ YARDIMIYLA BELİRLEYEBİLİRİZ.

• Numunenin soğuması esnasında zaman-sıcaklık ilişkisinden faz dönüşümü olup olmadığı anlaşılabilir.

• Çünkü ergime sıcaklığına kadar ısıtılan bir numunenin soğutulması esnasında, eğer bir faz dönüşümü meydana gelirse, ısı açığa çıkması nedeniyle soğuma eğrisi saparak eğimi değişir. Böylece farklı bir fazın varlığı belirlenmiş olunur.

• Katılaşmanın başlama ve tamamlama sıcaklıkları, en doğru biçimde soğuma eğrileri yardımıyla belirlenir.

33

Page 34: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZLAR NASIL BELİRLENİR? 4- DİFERANSİYEL TERMAL ANALİZ (DTA) YARDIMIYLA BELİRLEYEBİLİRİZ.

• DTA analizi ile sıcaklık değişimi karşısında maddelerin ağırlıklarındaki değişimler belirlenir. Maddeler pek çok durumda bozunma ile ağırlık kaybı gösterirler. Bazı durumlarda da ağırlık artışı (örneğin oksidasyon, karbürizasyon gibi) olabilir.

• Faz değişimleri DTA analizi ile belirlenebilir.

• Katı-katı, katı-sıvı, sıvı-gaz geçişlerinin ve bunlara alaşım elementlerinin etkilerinin belirlenmesi gerçekleştirilir.

• İkili ve üçlü faz diyagramı çizilmesine katkı sağlar.

34

Page 35: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZLAR NASIL BELİRLENİR? 4- DİFERANSİYEL TERMAL ANALİZ (DTA) YARDIMIYLA BELİRLEYEBİLİRİZ.

• Kükürt elementine ait DTA analizi eğrisini inceleyelim:

35

- Kükürt 113°C’de rhombik yapıdan monklinik yapıya geçer.

- Kükürt 124°C’de ergir.

- Kükürt 446°C’de buharlaşır

- 179°C’de polimerik kükürt oluşmaya başlar

Page 36: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZ DİYAGRAMLARI (DENGE DİYAGRAMLARI)

► Bir malzemenin mekanik davranışları ve fiziksel

özellikleri, o malzemenin mikro yapısına bağlı olarak değişir.

► Bir metal alaşımının mikro yapısı ise, mevcut

fazların sayısına, bu fazların oranlarına ve fazların dağılımına bağlı olarak tanımlanır.

► Bir alaşımın mikro yapısı, alaşım elementlerinin

kimyasal içeriğine, sıcaklığa ve soğutma hızına bağlı olarak değiştirilebilir.

► Dolayısıyla bir malzemenin mikro yapısını

tanımlamak mühendislik açısından çok önemlidir.

36

Page 37: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

► Belirli bir kimyasal içeriğe sahip bir alaşımın, her hangi bir

sıcaklık değerinde, hangi mikro yapıya sahip olduğunu belirlemek amacıyla faz diyagramlarından yararlanılır.

FAZ DİYAGRAMLARI

37

Page 38: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

► Aslında faz diyagramları, alaşımların mikro yapılarını

belirlemede bir harita niteliğindedir. Bir doktor için anatomi atlası neyi ifade ediyorsa, malzeme mühendisi için de faz diyagramları aynı şeyi ifade eder. ► Belirlenen faz veya fazlar malzemenin fiziksel özelliklerini

belirler.

FAZ DİYAGRAMLARI

38

Page 39: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZ DİYAGRAMLARI OLUŞTURURKEN DİKKATE

ALINMASI GEREKEN HUSULAR

► Faz diyagramları, yavaş soğuma şartlarında

belirlenirler. Buna dengeli katılaşma hali denir.

► Yavaş soğuma esnasında kristal kafesindeki

atomlar bulundukları konumlarını korurlar.

► Böylece kararlı bir hal olan dengeli katılaşma

sağlanmış olunur.

39

Page 40: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZ DİYAGRAMLARI YARDIMIYLA HANGİ BİLGİLERİ

ELDE EDEBİLİRİZ?

* Faz diyagramlarından belirli bir alaşım sisteminde sıcaklık ve bileşime bağlı olarak oluşacak fazların türleri, fazların bileşimleri ve fazların miktarları belirlenebilir.

* Fazların mikroyapıları tahmin edilebilir.

* Endüstriyel sektörde malzemelerin üretiminde ve üretilen malzemelerin mekanik özelliklerinin değiştirilmesinde uygulanan ısıl işlem yöntemlerinde faz diyagramlarından çok fazla yararlanılır.

40

Page 41: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZ DİYAGRAMLARI YARDIMIYLA HANGİ BİLGİLERİ

ELDE EDEBİLİRİZ?

* Faz diyagramı yardımıyla farklı bileşimlere sahip bir çok alaşımın faz değişim şartları tespit edilebilir. Böylece fazların belirlenmesi için yapılacak deneysel çalışmalar azalır.

41

Page 42: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

FAZ DİYAGRAMLARI YARDIMIYLA HANGİ BİLGİLERİ

ELDE EDEMEYİZ?

• Faz diyagramları ile fazların lamel mi küresel mi şekilli olduğunu öğrenemeyiz.

• Mikroyapı içindeki fazların dağılımı hakkında bilgi sahibi olamayız.

• Eğer alaşımlar hızlı soğutulursa (örneğin; suda içerisinde hızlı soğutulursa) denge dışı şartlarında fazlar meydana geleceğinden bu fazları denge şartları altında oluşturulan faz diyagramında göremeyiz.

42

Page 43: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

ÖDEV

43

DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ

Ödevin zamanında

teslimi

Ödevin soru-cevap

şeklindeki formata

uygun hazırlanması

yeterliliği

Ödevin el

yazısıyla

yazılması

yeterliliği

Ödevdeki tüm

soruların

cevaplandırılması

yeterliliği

Ödev sorularının

yeterli ve doğru

cevaplandırılması

yeterliliği

Toplam

Puan

ÖLÇÜT

PUANI

10 10 20 20 40 100

ÖDEV HAZIRLANIRKEN DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR: * Soruların cevapları, soru-cevap şeklinde el yazısı ile A4 kağıdına yazılarak hazırlanacaktır. Gerektiğinde resim çizilecek veya yazıcı çıktısı kesilerek ödev kağıdına yapıştırılacaktır. * Ödev, 03 Mart 2014 Perşembe günü ders saatinde teslim edilecektir. Ödevini bu tarihten sonra getiren öğrencilerin ödevi alınmayacaktır.

ÖDEVLERİN DEĞERLENDİRİLMESİNDE KULLANILAN ÖLÇÜTLER VE PUANLAMA

Page 44: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

ÖDEV

44

Ödev Soruları: Soru 1: Faz nedir? Örnek bir mikroyapı üzerinde çeşitli fazları gösteriniz. Soru 2: Alaşım nedir? Al-Si alaşımlarının özellikleri ve kullanım yerleri hakkında bilgiler araştırarak kısaca yazınız. Soru 3: Bileşen nedir? Örnek bir alaşım belirleyerek bileşenlerini tayin ediniz. Soru 4: Saf bir bakırın özellikleri ile her hangi bir Cu-Ni alaşımının özellikleri arasında ne gibi bir fark vardır? Soru 5: Faz diyagramı dersinin terimi olarak sistem ne demektir. Örnek veriniz. Soru 6: Fazların belirlenmesinde kullanılan metotları yazarak kısaca izah ediniz. Soru 7: Metalografik yöntemle, fazların hangi özelliklerini belirleyebiliriz? Soru 8: Metalografik yöntemle, fazların hangi özelliklerini belirleyemeyiz? Belirleyemediğimiz bu özelliği hangi metot ile belirlemek mümkündür? Soru 9: Bir faz diyagramı yardımıyla hangi bilgileri elde edebiliriz? Soru 10: Bir faz diyagramı yardımıyla hangi bilgileri elde edemeyiz? Soru 11: Faz diyagramları ve dönüşümleri dersinde, Metalurji ve Malzeme temeline dayalı hangi sorularının cevaplarını öğrenmeye çalışacağız? Bu soruları siz yazınız.

Page 45: FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70507/42295/faz... · -Fe-Fe3C denge diyagramı, ... - CCT ve TTT diyagramları -Martenzitik dönüşümler

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

/94 Prof. Dr. Hüseyin UZUN-Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİM

45