Download - Fiziksel Metalurji - II

03.03.2007 Prof. Dr. Hatem AKBULUT 1/56

FFİİZZİİKSEL METALURJKSEL METALURJİİ--IIIIMETALURJMETALURJİİ VE MALZEME MVE MALZEME MÜÜH.H.

DENGESEL ÇÖKELTİLERİN DİFÜZYON KONTROLLÜ

BÜYÜMESİ

03.03.2007 Prof. Dr. Hatem AKBULUT 2


r

Metallerin katılaşma hızı, sistemin ısı akışı ile kontrol edilir

Katı hal dönüşümlerinin çoğu difüzyon ile kontrol edilir.

Tek faz çökelmesi, Ötektoid çökelme, Süreksiz çökelme



Yaşlanmada: solvüs eğrisi altına su verme + çökeltme. Bir metalin yavaşsoğutulmasında dengesel çökelti oluşur ve büyür. TSOL. sıcaklığından TTUT sıcaklığına soğutma ve fırından alınıp havada soğutma

γ, TSOL. → TTUT soğutulursa ve TTUT. da sıcaklığında bekletildiğinde, α çökelmeye başlar

Oluşan ferrit ötektoid öncesi ferrittir.

C1

TSOL.

TTUT

γ

α

Şekil. C1 kompozisyonundaki bir alaşımın TSOL. sıcaklığından farklıtutma, TTUT. sıcaklıklarına soğutulması.

Ferrit çökeltilerinin şekli (dengesel halde);Levhasal (plate-like), Topaksı(chunky) morfoloji.

Tek Faz Çökelmesi



A. Topaksı Çökeltiler1. Tane Sınırı Allotrimorfu: Çökeltiler tane sınırlarında topak blokları

şeklinde(a)

2. İdiomorflar: Çökeltiler, tane sınırı veya içinde daha eş eksenli topaksı şekilde (b)

B. Levhasal Çökeltiler1. Widmanstatten Kenar Levhaları: Bir allotrimorftan, tane

sınırlarından direkt büyüyen sivri uçlu keskin şekilde(c).

2. Tanelerarası Widmanstatten Levhaları: Levhasal çökeltiler, tane içinde büyür.

Şekil. Farklıçökeltilerin şekilleri; a) Tane sınırıallotrimorfu (TSA), b) İdiomorflar ve c) Widmanstattenkenar levhaları.a) c)b)



Büyüme Kinetiği - Allotrimorflar ve İdiomorflar

Cγ

T1

CoCα

γ

α

Şekil. (a) Su verme sıcaklığı T1 ve çökelme kompozisyonunda (Co) faz diyagramı, (b) α çökeltisinde kompozisyon profili.

α γ

Z yönünde γ içine büyüyen α partikülü

a)

Z

Cα

Co

Cγ

Z

L

A2

A1

b)



Co kompozisyonundaki alaşım T1 sıcaklığına soğutmada γ fazında αçökeltisi çekirdekleşir.

Arayüzeye akış VC= γ Arayüzeyden akış VC DdCdZ Arayüz

= −⎡⎣⎢

⎤⎦⎥α

γγ

.

Büyüme hızı;

)CC(

L/)CC(DV

o

αγ

γγ

−

−=

A1 yaklaşık Z mesafesi kadar büyüyen αdan dışarı atılan atom kütlesi ile orantılıdır. Atomlar, A2 = A1 olana kadar hareket ederler. A2 alanı büyürse L de artar.

Topaksı çökeltilerin büyüme kinetiği için üç uygun sonuç çıkarılır;

Çökelti büyümesi, uzun mesafeli difüzyonladır. L mesafesi mm boyutuna kadar uzanabilir. Katı halde büyüme uzun mesafeli difüzyon ile kontrol edilir ve büyüme nispeten yavaştır.Büyüme hızı ve çökelme hızı zamana bağımlıdır. Büyüme hızızamanla sürekli azalır.



Düz arayüzeyde tümsek kararlılığa yol açar.Difüzyon arayüzey eğriliğini bozar,Topaksı çökelti arayüzeyikararsız olurHızlı büyüyen levhalar oluşur.Widmanstaten kenar levhalarıortaya çıkar.Şekilde, ileri reaksiyon zamanları,

0-1 ASTM tane boyutlu numunelerde sıcaklık -kompozisyon bölgeleri

Widmanstatten Kenar Levhaları

Şekil. Uzun reaksiyon sürelerinde Çökelti şekilleri ve sıcaklık kompozisyon bölgeleri (Fe-C alaşımları).



Şekil. Farklı şekillere sahip olan a çökeltisi merkezinden geçen bir çizgi boyunca kompozisyon profili, a) sivri, b)silindirik ve c) topaksı çökeltiler.

Cα

Co

Cγ

A1 A2

γ γαα γ

α

a) b) c)



Co kompozisyonunda α levhasının γ fazı içine büyümesi, uçtan itilen çözünenlerin çoğu ince levhanın kenarlarına doğru difüzyona uğrar.

Çözünen atomların hepsi ilerleyen ucun ilerisine sıçrayamaz, A1 ≠ A2

Levha büyümesinde, L levha ucu yarıçapı ile lineer olarak orantılı. L = ar iken,

)CC(

)ar/()CC(DV

o

αγ

γγ

−

−=

a = orantılık sabiti r = uç yarıçapı



Levha büyümesinin topaksı olmaktan farklılaşması(Widmanstatten yapısına kayma) üç şekilde olur;

1. Levha ucunda eğrilik yarıçapı, 100-1000 A° derecede düşük. r << L dir levha büyüme hızı allotrimorf büyüme hızlarından çok yüksek.

2. Çok küçük uç yarıçapından dolayı levha büyümesi çok kısa mesafelere difüzyonla olur.

3. Levha sabit uç yarıçapıyla ilerler eriyen zamandan bağımsızdır, büyüme kararlı hal hızı ile büyür



Eğrilik, faz diyagramında likidüs ve solidüs eğrilerini aşağıdüşürür.

İlerleyen bir α levhasında, sivri uçta, γ fazında çözünen konsantrasyonu:

Cg dan Cg(r) ye düşer. Büyüme hızı yavaş.

VD C r C

arC r C ro

=−

−

γγ

γ α

( )

( ) ( )

Cg(r) → Co ye giderken gradyan sıfır olacak ve büyüme duracak. Bu durum için kritik uç yarıçapı =rc



Widmanstatten levha büyümesi metal ve alaşımlarında yaygın olarak meydana gelir.

Örnek; Fe-C, Fe-P, Fe-Ni, Cu-Zn, Cu-Sn, Cu-Al, Al-Ag, Al-Cu,Ti-Cr ve diğer bazı sistemler

Çökelti ve matriks arasında epitaksiyel ilişki. Fe-C sisteminde bu ilişki = Kurdjumov-Sachs ilişkisi.

Ferrit - ostenit arasındaki sınır düşük açılı sınır, ostenite doğru düşük büyüme hızı.

Widmanstatten çökeltileri küçük aşırı soğutmalarda, levhasal yerine iğnesel ve bazen çakı şekli.



100 µm



Çelikte widmanstattenkenar levhaları



Şekil. a) Perlit büyümesi sırasındaki karbon difüzyonu, b) % 0.8 C noktasını gösteren Fe-C faz diyagramı.

Ötektoid Dönüşümler

a) b)

Katılaşmada düzenli ötektik yapı, sıvıdan beraber iki katı fazın eşli (coupled) büyümesi.

Ötektoid dönüşümde iki katı faz (α ve β), γ gibi üçüncübir katıdan birlikte oluşur.



Ötektik büyüme benzeri, büyüyen faz mikroyapısı, birbirinin tekrarı; α ve β lamelli levhaları .



Perlitin karbon büyüme yönü

Sementit(Fe3C)

Karbon difüzyonu

Ostenittane sınırı

Ostenit(γ)

Ostenit(γ)

Tel çekme ile üretilen çelik birtelde perlit kolonileri ve lamelleri



Bilinen en önemli ötektoiddönüşüm % 0.8 C içeren çelikte,

Lamelli yapı, ferrit (α) –sementitin (Fe3C) alternatif olarak birbirlerini tekrarlamaları.

Yapıya denmesinin nedeni, parlatılan ve dağlanan yüzeyin sedef (pearl) renginde olması.

Çözünen dağılımının düzenlenmesi

Büyüme Yönü

Ötektoid dönüşümde büyüyen arayüzeyin atomik ölçekteki modeli.



ÖÖtektoidtektoid YapYapıılarda Morfolojilarda Morfoloji

Perlitik yapı, komşu faz tane sınırlarında çekirdeklenip nodül olarak büyür.

Nodül: Lamellerin paralel olduğu birçok yapısal birimin birleşmesinden ortaya çıkan birimler perlit kolonileri olarak bilinir

Şekil. Perlit nodüllerinin tane sınırlarından ostenit tanelerine büyüdüğünügösteren temsili şekil, b) Üç farklı koloni içeren tek bir nodül.

a) b)



Ostenit tanesine doğru büyüyen perlit kolonisini gösteren optik mikroyapı.

Sade karbonlu bir ötektoid çeliğin 705 oCye izotermal soğutulmuş mikroyapısı.



C1 karbonlu çelik, A3, Acm ve A1 faz sınırıIsıtma ve T1 sıcaklığına soğutma.

γ fazı (ostenit), karbona aşırı doymuş.

Bu nedenle, Widmanstatten + TSA Acmeğrisi, ötektoid sıcaklık altında biraz sementit olur ve perlit reaksiyonu çekirdeklenir.

TSA arayüzeyinde kompoziyonmaksimumdur.

Tane içinde perlit kompozisyonu azalır.Şekil. Fe-C Faz Diyagramı

• T1* de γ tanesi tümü α ve Fe3C e göre aşırı doymuş ötektoid üstüferrit oluşmadan hemen perlit oluşur.

• T* altında ötektoid bileşim altında % 100 perlit.

Ötektoid Yapının Çekirdeklenmesi



Şekil. Yavaş sürekli soğutma ile AISI 1040 çeliği. a)Tane içinde perlitte çok sayıda Widmanstattenkenar levhaları ve TSA ostenittane sınırlarında ferrit (x170). b) Widmanstatten kenar levhasına yakın perlit yapısının SEM fotoğrafı (x 4300).

Dengesel şartlarda % 100 perlit % 0.8 C da.

Perlit kompozisyonu ferrit ve sementit levhalarının relatifboyutları ile ilgilidir.



Ötektoid üstü çelikte ötektoid öncesi sementit perliti çekirdekler.Ötektoid altı çeliklerde ötektoid öncesi ferrit perliti çekirdekler.İlkin bir film oluşur ve başka filmin ilk film üzerinde

çekirdeklenir.Tekrarlı bir ferrit-sementit yapısı oluşur ve bir kristallografik ilişki

ortaya çıkar.



Dengesel şartlarda yavaş soğutma elde edilen yapılar (x500). a) Ötektoid altı% 0.45 C içeren çelik (beyaz alanlar ferrit siyah bölgeler perlit), b) Ötektoid üstü % 0.9 C içeren çelik (tane sınırlarında ve şebeke içinde kalın beyaz alanlar sementit, siyah bölgeler perlit



Ötektoid altı kompozisyon (% 0.38 C)

Beyaz bölgeler: Ötektoid öncesi ferrit

Koyu bölgeler: Perlit Dar lamelli tabakalar Verilen büyütmede lameller görülmüyör.

Perlit Daha geniş lamelli tabakalar



Beyaz alanlar: ötektoidöncesi sementitşebekesi Perlit

kolo-nileri

Ötektoid üstü kompozisyon (% 1.40 C)

Tane sınırlarında sementit



Ötektoid Yapı Büyümesi

TSA

Çok ince perlit

ince Widmanstatten levhaları (beynit)

İlave bü-yüme yok

a) b) a) b) c) d)c) d)

ŞŞekil: Deekil: Değğiişşik ik çöçökelti olukelti oluşşumlarumlarıınnıı ggöösteren iki ostenit tanesi (steren iki ostenit tanesi (γγ11 ve ve γγ22) ) arasarasıında bir tane snda bir tane sıınnıırrıı



PerlitPerlit kolonilerininkolonilerinin ikiiki bbüüyyüümeme metoduylametoduyla bbüüyyüürr..KenarlaraKenarlara dodoğğruru bbüüyyüümeme ((basitbasit birbir difdifüüzyonzyon prosesiprosesi ileile))

YanlaraYanlara dodoğğruru bbüüyyüümeme ((difdifüüzyonzyon + + alternatifalternatif þekildeþekilde ferritferritveve sementitinsementitin ççekirdeklenmesiekirdeklenmesi))

LamelliLamelli öötektiktektik alaalaşışımlardamlarda, , epitaksiyelepitaksiyel iliilişşkiki var. var. ÖÖtektoid tektoid mikroyapmikroyapıılarda da var.larda da var.

ŞŞekilekil: : BirBir perlitperlitkolonisindekolonisinde yanlarayanlara vevekenarlarakenarlara bbüüyyüümeme..

Kenarlarabüyüme

Yanlarabüyüme

Yanlarabüyüme



[ ] [ ]

[ ] [ ]

A dan

dan

Fe C

Fe Co

Fe Co

( ) (5 )

, .

, .

001 2 1

100 2 6 131

010 2 6 113

3

3

3

α

α

α

⎧

⎨

⎪⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪⎪

⎫

⎬

⎪⎪⎪⎪

⎭

⎪⎪⎪⎪

B

Fe C

Fe C

Fe C

( ) ( )

[ ] [ ]

[ ] [ ]

001 21 1

100 011

010 111

3

3

3

α

α

α

⎧

⎨⎪⎪

⎩⎪⎪

⎫

⎬⎪⎪

⎭⎪⎪

Ostenit tane sOstenit tane sıınnıırrıında nda öötektoid tektoid ööncesi sementitte perlit ncesi sementitte perlit ççekirdeklendiekirdeklendiğği zaman B ilii zaman B ilişşkisi kisi

Perlitin temiz ostenit tane sPerlitin temiz ostenit tane sıınnıırlarrlarıında nda ççekirdeklenmesi ile A ekirdeklenmesi ile A iliilişşkisi.kisi.

LamellerLameller arasarasıı mesafemesafe kendikendi kendinikendini ddüüzenlerzenler. . SSoptopt.(lameller.(lameller arasarasıı mesafemesafe) ) tesbittesbit ediliredilir. . SSoptopt. = 2 Smin. dir. = 2 Smin. dir

LamelliLamelli öötektiktektik alaalaşışımlardamlarda, , epitaksiyelepitaksiyel iliilişşkiki var. var. ÖÖtektoid mikroyaptektoid mikroyapıılarda da var.larda da var.



E.opt TS

4SΔ⋅Δ

γ=

f

ΔSf ΔTE = lamelli arayüzeyiçin serbs enerji.

Perlit, kendi lameller arasımesafesini,

So → Sopt. = 2 Smin ye düzenler

S S optm in. .=12

ŞŞekilekil: Optimum : Optimum veve minimum minimum lamellerlamellerarasarasıı mesafeninmesafenin grafiksel tangrafiksel tanıımmıı..



R KDS S

SSB

o o o= ⋅ ⋅ −

⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥

λ 11 min

Perlit lamelleri arası mesafe ölçümü, İzotermal büyüme işlemi

ve kararlı hal büyüme hızı;

S2.opt

1CC

DARαγ −

=

Atomlar yer alan, difüzyon boşluk mekanizması ile ise γ fazında difüzyon yavaş.

γ - ötektoid arayüzeyi uyumsuz bir arayüzey, arayüzeyde tane sınırıdifüzyonu var.



Şekil a) Al-Zn ötektoid alaşımlarında sıcaklığa karşılık lameller arasımesafe ilişkisi. b) Hillert tarafından değişik araştırmacıların perlit büyüme hızı üzerine yapmış oldukları çalışmaların Fe-C alaşımında gösterilmesi. Üç eğri de farklı araştırmacılar tarafından elde edilmiş ve sonuçlar genelde uyum sağlamıştır.

600

620

640

660

680

700

720

Hız, cm/sn.

10-5 10-4 10-3 10-2

Sıca

klık

, °C

% 0.93 C

% 0.8 C

% 0.76 C (hesaplanmış)

0

2

4

6

160 200 240 280

Sıcaklık, °C

(1/S

)x1

0-3 c

m-1

a) b)



BBüüyyüüme hme hıızzıınnıın sn sııcaklcaklığığa baa bağığımlmlııllığıığı;;

R Be TQ RTE= − / 2Δ

•• Lameller arasLameller arasıı mesafe mesafe ööllçüçümmüü, Bolling ve Richman, kontroll, Bolling ve Richman, kontrollüü katkatıılalaşşma ma ççalalışışmalarmalarıına benzerna benzerdirdir•• Sabit hSabit hıızda azda aşşaağığı inen 6.4 mm lik bir inen 6.4 mm lik bir ççelik elik ççubuk subuk sııcak zondan gecak zondan geççirilir. irilir. •• SabiSabitt hhıızda perlit bzda perlit büüyyüümeye zorlameye zorlannıırr..•• 2500 2500 °°C/cm lik bir sC/cm lik bir sııcaklcaklıık gradyantk gradyantıı kullankullanııllıır.r.

ÇÇelikte perlit arayer elikte perlit arayer çöçözzüünen atomlarnen atomlarıı ile vasile vasııtastasııyla oluyla oluşşurur..

DemirDemir ddışıışı sistemlerdesistemlerde yeryer alanalan çöçözzüünennen atomlaratomlarıı ileile DifDifüüzyonzyon katsaykatsayııssııddüüşşüükk tanetane ssıınnıırrıı difdifüüzyonuzyonu dahadaha öönemlinemli..



Şekil: a) Deneysel ve teoriye göre lameller arası mesafeninkıyaslanması, b) Perlitin izotermal büyüme hızına Cr ve Mo empüritelerinin etkisi.

Lam

elle

r ar

asLa

mel

ler

arasıı m

esaf

e, S

(cm

)m

esaf

e, S

(cm

)



Soğutma ortamının değişmesi veya soğutma hızının değişmesi lameller arası mesafelerin de değişimine yol açar.

Anlamı özellikler de önemli oranda değişir.

Lameller arası mesafe düşer ise sertlik ve mukavemet artar

Şekil. farklı sıcaklıklara soğutulup olarak bekletme ile (izotermal soğutma) soğutma) ortaya çıkan perlit mikroyapıları: a) 655 oC, a) 600 oC, c) 534 oCve d) 487 oC. İki fazlı mikroyapılar aynı olmasına rağmen ortaya çıkan farkın bekletme sıcaklığının düşmesi ile lameller arası mesafenin düşmesidir.



AlaAlaşışım m elementlerielementleri perlitperlit reaksiyonureaksiyonu geciktirirgeciktiriri) Cr, Mo i) Cr, Mo öötektoidtektoid ssııcaklcaklığıığınnıı yyüükseltirkseltir (Cr (Cr veve Mo hem Mo hem ferritferrit veve hem hem sementitsementit taraftarafıındanndan paylapaylaşışıllıır) r) ii) ii) MnMn veve Ni Ni öötektoidtektoid ssııcaklcaklığıığı ddüüşşüürrüürr ((MnMn veve Ni Ni paylapaylaşşma ma yokyok))i) ve i) ve ii) ii) perlitperlit bbüüyyüümeme hhıızzıınnıı ddüüşşüürrüürr. .

i) i) etkisietkisi dahadahafazlafazla..MnMn veve Ni, Ni, demirdedemirdekarbonunkarbonundifdifüüzyonunuzyonunugeciktirirgeciktirir

DDüüşşüük alak alaşışım miktarm miktarıı

YYüüksek alaksek alaşışım miktarm miktarıı



PerlitePerlite ddöönnüüþenþen hacimhacim, , AvramiAvrami eeşşitliitliğğii ( ( ) ) ileile ifadeifadeediliredilir..

PerlitPerlit geneldegenelde arayarayüüzeylerdezeylerde ççekirdeklenirekirdeklenir ((yyüüksekksek ssııcaklcaklıık k istisnaistisna))

YYüüksekksek ssııcaklcaklııktakta birkabirkaçç perlitperlit nodnodüüllüü oluoluşşurur ((BirBir tanetane iiççindeinde))

X e ktn= − −1

PerlitPerlit OluOluşşum um KinetiKinetiğğii



d = ortalama tane çapı, G = ortalama büyüme hızı ise, dönüţüm için gerekli olan zamanı (tf)

td

Gf =05.

TabloTablo: De: Değğiişşikik ççekirdeklenmeekirdeklenme yerleriyerleri iiççinin AvramiAvrami eeşşitliitliğği i sabitlerininsabitlerininhesaplananhesaplanan dedeğğerlerierleri. G= . G= bbüüyyüümeme hhıızzıı, A= , A= tanetane ssıınnıırrıı alanalanıı, L , L tanetane kenarkenaruzunluuzunluğğu u veve ηη = = tanetane kkööşşelerininelerinin saysayııssıı..

ÇÇekirdeklekirdekleeşşme Yerime Yeri kk nn

Tane sTane sıınnıırrıı 2AG2AG 11

Tane kenarTane kenarıı ππLGLG22 22

Tane kTane kööşşesiesi 4π4πηηGG33/3/3 33



T-T-T Diyagramları

Time Temperature Transformations (TTT)

Soğutma hızı, soğutma ortamı, mikroyapı ve mekanik özellikler hakkında bilgi verirler.

TTT diyagramı ısıl işlemde temel anahtardır.Hemen hemen her çeliğin TTT diyagramı mevcut.

(T-T-T) eğrisi nasıl elde edilir?,1. Tuz banyosu potalarına soğutma 2. Tekrar oda sıcaklığına soğutma



ŞŞekilekil: (900 : (900 °°C) de C) de ostenitlenenostenitlenen, ASTM , ASTM tanetanenumarasnumarasıı 6 6 olanolan AISI 1080 AISI 1080 ççeliðinineliðinin TT--TT--T T diyagramdiyagramıı..

Kararlı ostenit

Kararsız ostenit

Başla

ma

Bitiş

Ötektoid sıcaklık

Sıca

klık

(o C

)

Süre (sn)

ÖÖrnekrnek: 650 : 650 °°CC’’ e soe soğğutmautma, ,

--perlitperlit 5 5 snsn gegeççmeyinceyemeyinceye kadarkadaroluoluşşmayamaya babaşşlamazlamaz. .

-- 17 17 snsn de de ddöönnüüþþüümmüünn % 50 % 50 sisitamamlantamamlanıırr-- PerlitPerlit ddöönnüüşşüümmüünnüünn tamamtamamıı40 40 snsn zamanzaman gegeççmesindenmesindensonrasonra gergerççekleekleşşirir. .

ttff = (0.5d/G)= (0.5d/G)’’ den,den, dd = = 44 44 mmm, m,

BBüüyyüümeme hhıızzıı(G) = 6.3 x 10(G) = 6.3 x 10--4 cm/4 cm/snsnAlaAlaşışım m elementielementi varsavarsa bububbüüyyüümeme hhıızzıı ddüüşşerer..



Ostenit (kararlı) Ötektoid sıcaklık723 oC

Kaba perlit

Ostenit → Perlit dönüşümü Dönüşüm durumu

Sıca

klık

oC

İnce perlit

Süre (sn)

723 oC üstüne ısıtılan % 0.8 C lu çelik (Homojenizasyon-1 saat)

A: 630 oC ye hızlısoğutma

B: 3 sn bekletme

C: Perlit dönüşüm başlangıcı

D: Perlit dönüşüm bitişi



Short needles of Fe3C embedded in plates of ferrite

Diyagrama gDiyagrama gööre, re, TT--TT--T. T. diyagramdiyagramıındanda 55550 0 °°C altC altıındandaperlitperlit oluoluşşmazmaz, , kaymalkaymalııddöönnüüşşüüm m 900 900 °°CC sıcaklıktan 1 sn zaman içinde 550 oC ninaltına inildiğinde oluşmaya başlar.

% 100 kaymalı dönüşüm 230 oC de oluşur.

Ötektoid sıcaklık

Sıca

klık

oC

Süre (sn)

A: A: OstenitOstenitB: B: BeynitBeynitM: M: MartensitMartensitP: PerlitP: Perlit



Şekil: T-T-T diyagramýnda sabitsıcaklıkta dönüşüm oranı ile T-T-T

diyagramı karşılaştırılması.



Ostenit (γ)

YavaşSoğutma

Normal soğutma

TemperlemeIsıtma

Mu

kave

met

Sün

eklik

Temp MartensitBeynit

İnce PerlitKaba PerlitKüresel sementit

Genel Eğilimler

HızlıSoğutma

Perlitα+Fe3C tabakalarıα+ötektoid altı faz

Beynit. α+Fe3C levhaları /iğneleri

Martensit (HMT faz, difüzyonsuz dönüşüm)

Temperlenmişmartensit (α+çok ince Fe3C partikülleri

TTT Diyagramı Özeti



TTT diyagramlarTTT diyagramlarıı yanyanıında aynnda aynıı diyagram diyagram üüzerinde zerinde ferritferrit + + perlitikperlitik, , beynitikbeynitik ve ve martensitikmartensitik ddöönnüüşşüüm bam başşlanglangııçç ve bitive bitişşini gini göösteren esteren eğğriler riler iiççeren diyagramlar eren diyagramlar CCT CCT DiDiyyagramagramlarlarıı olarak bilinir olarak bilinir

CContinuously ontinuously CCoolingooling TTransformationransformation ((CCTCCT))

Mikro bileMikro bileşşenlerin faz denlerin faz döönnüüşşüümmüü ve ve üüretimi ZAMAN gerektirir. retimi ZAMAN gerektirir.

SSııcaklcaklıık yk yüükselmesikselmesi = = ZamanZamanıın dn düüşşmesimesiBir sBir sııcaklcaklığığa ha hıızla inip tutmak yerine zamanzla inip tutmak yerine zamanıın den değğiişşimine baimine bağğllıı olarak olarak ddöönnüüşşüüm germ gerççekleekleşştirilirse bu durumda tirilirse bu durumda ““CCTCCT””.. ğğrileririleri elde edilir.elde edilir.

DolayDolayııssııyla, biryla, bir CCT CCT didiyyagramagramıınnıınn gegeççiişş (d(döönnüüşşüüm) m) ççizgileri TTT izgileri TTT diyagramdiyagramıında farklnda farklııddıır. r.



Time in region indicates amount of microconstituent!

YavaYavaşş SoSoğğutmautma



Normal (orta) SoNormal (orta) Soğğutmautma

Cooling Rate, R, is Change in Temp / Time °C/s



This steel is very hardenable… 100% Martensite in ~ 1 minute of cooling!

HHıızlzlıı SoSoğğutmautma



KatKatıı halhal çöçökelmekelme reaksiyonlarreaksiyonlarıı; a) ; a) ssüüreklirekli veve b) b) ssüüreksizreksiz modlarmodlarSSüüreksizreksiz çöçökelmekelme = = hhüücreselcresel çöçökelmekelme {{ikiiki fazfazıın en eşşlili bbüüyyüümesimesi ileile((dubleksdubleks yapyapıı)}.)}.SSüüreksizreksiz çöçökelmekelme, , ssüüreklirekli çöçökelmekelme reaksiyonunareaksiyonuna engelengel ((yayaşşlanmalanmasertleþmesisertleþmesi))YYöönlenminlenmişş kompozitkompozit malzemelermalzemeler ((ççokok inceince levhalevha boyutuboyutu))

CCαοαο kompozisyonunda kompozisyonunda αα fazfazııTT11 ssııcaklcaklığıığına sođutmana sođutma, , tane stane sıınnıırrıında knda küçüüçük hk hüücresel cresel çöçökelti olukelti oluşşumu umu αα matriksinde bu matriksinde bu çöçökelti kelti bbüüyyüür. r. Dubleks Dubleks çöçökelti kelti αα ve ve ββ levha karlevha karışıışımmıı..ββ levhalarlevhalarıınnıın kompozisyonu = Cn kompozisyonu = Cββαα levhalarlevhalarıınnıın kompozisyonu = Cn kompozisyonu = Cαα'' ..CCαα'' > C> Cαα

Süreksiz Çökelmenin Karakteristiği

SSüüreksizreksiz ÇöÇökelmekelme



Şekil: a) α ve β solvüs eğrilerini gösteren faz diyagramı. b) İki çökeltihücresinin mikroyapısını gösteren süreksiz çökelmenin temsili çizimi

OluOluşşan an reaksiyonreaksiyon,,

α α βα α β( ) ( ) ( )'C kompozisyonunda C kompozisyonunda C kompozisyonunda→ +

ÇöÇökeltikelti--matriksmatriksarayarayüüzeyizeyi



HHüücresel cresel çöçökelme, ykelme, yüüksek voltajlksek voltajlıı (1 MeV) TEM ile direkt olarak (1 MeV) TEM ile direkt olarak ggöözlenebilmezlenebilme

ÖÖrnekrnek; 14 ; 14 farklfarklıı Cu alaCu alaşışımmıı:Cu (Mg, :Cu (Mg, --Ti, Ti, --Be, Be, --SbSb, , --SnSn, , --In, In, --CdCd, , --Ag, Ag, --SiSi, , --P, P, --Cr, Cr, --Fe, Fe, --MnMn, , --Co). Co). İİlk sekizde slk sekizde süüreksiz reksiz çöçökelme varkelme var

SSüüreksiz kelimesi = reksiz kelimesi = çöçökeltikelti--matriks smatriks sıınnıırrıındanda αα fazfazııkompozisyonunun skompozisyonunun süüreksiz bir reksiz bir şşekilde deekilde değğiişşmesi.mesi. Genelde, Genelde, çöçökelti hkelti hüücresi cresi -- ana faz ana faz arayarayüüzeyi uyumsuzazeyi uyumsuza-- αα yyüüzeylerinde zeylerinde kompozisyon ve kristallografik ykompozisyon ve kristallografik yöön sn süüreksizlireksizliğği.i. ββ−−αα yyüüzeylerindezeylerindede de aynaynıı uyumsuzlukuyumsuzluk var.var.



ŞŞekilekil: : SSüüreksizreksiz çöçökelmeninkelmenin ggöözlendizlendiğği i ikiiki Cu Cu esaslesaslıı alaalaşışımdamdaçöçökelmeninkelmenin oluoluşştutuğğu su sııcaklcaklıık k aralaralııklarklarıı..



Süreksiz Çökelmede Büyüme

RDQS

B

o=

42λ

Q C C C Co o= − −( ) / ( )'α α α α

λ = çökelti-matriks sınırının kalınlığıdifüzyon kısa mesafelere uzanır = lameller arası mesafe = 1 μm Tane sınırı difüzyonu ile α levhası önünden β levhası önüne toplanır.

Süreksiz çökelmenin oluţabilmesi için üç önemli teţvik edici faktör;

1-Tane içindeki çekirdekleşme ile kıyaslandığında, tane sınırlarında heterojen çekirdekleşme için yüksek bir olasılık.

2-Yüksek bir sınır difüzyon katsayısı.

3-Çökelme için yüksek bir itici güç.