Küresel grafitli dökme demirde sivri (spiky) grafit sorunu

Bir meteortaşı üzerinde görülen Widmanstatten dokusu (Kaynak: Wikimedia Commons CC0 1.0)

Metalurji eğitimi almış okuyucularımız biliyordur: Çeşitli malzemelerin mikroyapılarında gözlemlediğimiz ve Widmanstatten adı verilen, yapısal bir doku biçimi vardır. Aynı isme sahip Avusturyalı bir bilim adamının çeşitli meteor taşları üzerine yaptığı araştırmalarda gözlemlediği keskin çizgilere sahip bu doku sadece meteor taşlarında değil, çeliklerde, titanyum ve zirkonyum alaşımlarında sıklıkla karşımıza çıkabiliyor. Bu yazıda ele alacağımız sivri grafit de, aslında grafitin büyüme sürecinde bu dokuyu sergilemesi sonucunda ortaya çıkıyor. O nedenle sivri grafitten bazı kaynaklarda Widmanstatten grafit adıyla bahsedildiğini de görebilirsiniz.

Sivri grafitin ortaya çıkmasını sağlayan en bilindik etken, alaşımda kurşun (Pb), bizmut (Bi), titanyum (Ti) ya da antimon (Sb) gibi zararlı elementlerin bulunması. Bu yapının ortaya çıkması için alaşımda %0,0005 oranında kurşun bulunmasının yeterli olduğunu, teknik literatürde sunulan çalışmalarda görebiliyoruz.

Eğer döktüğünüz parçada bu tür bir sorunla karşılaşıyorsanız, bu illa ki kullandığınız ferroalyajda fazla miktarda Pb, Sb, Ti ve Bi gibi zararlı elementler olduğu anlamına gelmiyor. Bu zararlı elementler, ferroalyajdan ya da aşılayıcıdan gelen seryum (Ce) gibi nadir toprak elementleriyle kararlı intermetalik bileşikler oluşturduğu için, alaşımda bulunmalarına rağmen çoğu zaman bu zararlı elementlerin etkisini görmeyebiliyoruz. Fakat eğer kullandınız ferroalyajdan veya aşıdan gelen bu nadir toprak elementlerinin miktarı yetersiz kalırsa, o zaman ister istemez bu zararlı elementlerin etkisi ortaya çıkmaya başlayabiliyor. Yani bu sorunu görüyor olmanız, illa ki normalden daha kirli bir şarj kullandığınız anlamına gelmiyor. Ferroalyajlardaki nadir toprak elementi seviyesinin azalması da, birden bire bu sorunla karşılaşmanıza neden olabiliyor.

Sivri grafit, tıpkı chunky (bodur) grafit gibi dökülen parçanın tümünde değil, lokal olarak, bazı bölgelere yoğunlaşmış şekilde ortaya çıkıyor. Sivri grafit, dökme demirin mekanik özelliklerini çok olumsuz bir şekilde etkilediği için, ortaya çıktığında mutlaka giderilmesi gereken bir sorun. Sivri grafit içeren dökme demirlerin özellikle çekme dayanımında ciddi bir düşüş gerçekleşiyor.

Sivri grafit bir kere oluştuktan sonra, ısıl işlem gibi bir yöntemle giderilmesi de maalesef mümkün olmuyor. Mutlaka ergitme aşamasında seryum (Ce) gibi nadir toprak elementleri içeren bir aşı ya da ön koşullandırıcı kullanılarak, bu soruna bir çözüm aranması gerekiyor.

Kaynaklar ve ek bilgiler

İçerik hazırlığında kullanılan tüm kaynakların listesi için bu bağlantıyı takip edebilirsiniz.

Yazan: Dr. Arda Çetin. (Dökümhane Akademi ekibi hakkında ayrıntılı bilgi için bu bağlantıyı takip edebilirsiniz.)