Sfero dökme demirlerde küresellik derecesinin mekanik özelliklere etkisi
Küresel grafitli (sfero) dökme demirin özelliklerini etkileyen faktörler üzerinde dururken, küresellik (nodularity) ifadesinin zaman zaman küre sayısı (nodule count) ile karıştırıldığını görebiliyoruz. Küre sayısından farklı olarak küresellik dediğimiz zaman, grafit parçacıklarının küre biçimine ne oranda yaklaştıklarını kastediyoruz. Yani eğer grafit parçacıkları mikroskop altında kusursuz kürelerden alınmış kesitler halinde görünüyorsa, o zaman küreselliğin yüksek olduğunu söylüyoruz. Eğer parçacıkların biçiminde az da olsa çarpılma ve bozulma varsa ve kusursuz birer küre olarak görünmüyorlarsa, bu durumu düşük bir küresellik olarak ifade ediyoruz.
Küresellik derecesi, küresel grafitli dökme demirlerin mekanik özelliklerini önemli derecede etkiliyor. Grafit parçacıklarının şekli kusursuz küre formundan uzaklaştıkça, küre yapısının ortaya çıkardığı hem yüksek dayanımın hem de yüksek uzama değerlerinin düşmeye başladığını gözlemliyoruz.
Bu noktada küresellik derecesinin neden azaldığı sorusu üzerinde düşünmemiz de faydalı olabilir. Sfero dökme demirlerde küreselliği etkileyen faktörleri daha önce yayımladığımız bu yazıda ele almıştık. Yine de kısaca hatırlatmamızda fayda olabilir: Bir dökme demir eriyiğini küresel grafit yapısı ortaya çıkartacak şekilde katılaştırabilmek için, dökümden önce magnezyumla bir işlemden (Mg tretmanı) geçirmemiz gerektiğini biliyoruz. Magnezyum, düşük buharlaşma sıcaklığı ve yüksek buhar basıncı sayesinde dökme demir içinde hızlıca yayılıp, sıvıdaki kükürt ve oksijen seviyelerini aşağı çekiyor. Böylece grafit parçacıklarının küreselleşmesi sağlanmış oluyor. Fakat magnezyumun bu kadar kolay buharlaşıyor olması nedeniyle, işlem sonrasında uzun süre beklenilmesi, magnezyumun yarattığı bu etkinin yavaş yavaş kaybolmasına yol açıyor. Bunun doğal sonucu olarak grafit parçacıkları her ne kadar başta tam bir küre biçimini almış olsalar da, zamanla bu etki geçiyor ve küresellik derecesi düşmeye başlıyor.
Küresellik derecesinin düşük olmasının bir başka nedeni de, küreselleştirme işlemi sırasında sıvı içine verilen magnezyum miktarının yetersiz olması. Eğer bu işlemde tam küre şeklini elde edebileceğimiz oranda Mg kullanılmamışsa, küresellik derecesinin yine düşük kaldığını gözlemliyoruz. Uç bir örnek olarak vermiküler grafitli dökme demiri, yetersiz magnezyum kullanımı nedeniyle oldukça ciddi bir küresellik kaybına uğramış küresel grafitli dökme demir olarak değerlendirebiliriz.
Küresellik derecesinin düşmesi, kesinlikle hafife alınmaması gereken bir konu. Küresellik derecesinde sadece %10 oranında bir düşüş olması bile, mekanik özellikleri dikkat çekici oranda kötüleştirebiliyor. Örneğin aşağıdaki grafik üzerinde küreselliğin çekme dayanımı üzerindeki etkisi, karbürlerin etkisiyle birlikte veriliyor.
Dikkat ederseniz, yapıda karbür yokken küreselliğin %90 seviyesinden %70 seviyesine gerilemesi, çekme dayanımında 50-60 MPa civarında bir düşüşe yol açıyor. İşin içine bir de karbürlerin varlığı girdiği zaman durum daha da kötüye gidiyor. Fakat bu basit gösterim, küresellik derecesindeki ufak bir düşüşün çekme dayanımını ne kadar olumsuz etkilediğini görmek açısından enteresan bir perspektif sunuyor. Bu nedenle istenen mekanik değerleri tutturmakta zorlanan dökümhanelerin, küresellik derecesini daha ciddi bir şekilde ele almaları ve görüntülü analiz yazılımlarını kullanarak bu veriyi titiz bir şekilde değerlendirmeleri önerilebilir.
Kaynaklar ve ek bilgiler
- Ductile iron data for design engineers. Rio Tinto Iron & Titanium Inc. (1998) Ductile.org.
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.)
