Modern malzemeler d?rt kategoriye ayr?labilir: metaller, polimerler, seramikler ve kompozit malzemeler. Makromolekül malzemelerin h?zl? geli?imine ra?men ?elik, günümüz mühendislik teknolojisinde hala en yayg?n kullan?lan ve en ?nemli malzemedir. ?elik malzemelerin bask?n konumunu belirleyen fakt?rler nelerdir? ?imdi ayr?nt?l? olarak tan?tal?m.

Demir ve ?elik, kaynaklar? zengin ve fiyat? dü?ük olan demir cevherinden ??kar?l?r. Demir-karbon ala??m? olarak da bilinen demir ve ?elik, demir (Fe) ve karbon (C), silikon (Si), manganez (Mn), fosfor (P), kükürt (S) ve di?er kü?ük elementlerden olu?an bir ala??md?r. (Kr, V, vb.). ?elikte ?e?itli elementlerin i?eri?i ve ?s?l i?lem (d?rt pi?irim: su verme, tavlama, tavlama, normalle?tirme) ayarlanarak ?e?itli metalografik yap?lar elde edilebilir, b?ylece ?eli?in farkl? fiziksel ?zelliklere sahip olmas? sa?lan?r. Metalografik mikroskop alt?nda g?zlemlenen yap?ya, ?eli?in belirli bir a??nd?r?c? madde ile numune al?nmas?, ??ütülmesi, parlat?lmas? ve da?lanmas?ndan sonra metalografik yap? denir. ?elik malzemelerin s?rlar? bu yap?larda gizlidir.

        Fe-Fe3C sisteminde farkl? bile?imlerde demir-karbon ala??mlar? haz?rlanabilmektedir. Denge yap?lar? farkl? s?cakl?klarda farkl?d?r, ancak birka? temel fazdan olu?urlar (ferrit F, ?stenit A ve sementit Fe3C). Bu temel fazlar, ?elikte zengin ve renkli bir metalografik yap? olu?turan mekanik kar???mlar ?eklinde birle?tirilir. Sekiz ortak metalografik yap? vard?r:

I. Ferrit

 A-Fe kafesinin arayerinde karbonun ??zülmesiyle olu?an arayer kat? ??zeltisine ferrit denir ve BCC Yap?s?na ait olan ve F sembolü ile ifade edilen e? eksenli ?okgen tane da??l?m?d?r. Yap?s? ve ?zellikleri saf demire benzer. ?yi bir plastisite ve toklu?a sahiptir, ancak mukavemeti ve sertli?i daha dü?üktür (30-100 HB). Ala??ml? ?elikte, alfa-Fe'de karbon ve ala??m elementlerinin kat? bir ??zeltisidir. Karbonun alfa-Fe i?indeki ??zünürlü?ü ?ok dü?üktür. AC1 s?cakl???nda, karbonun maksimum ??zünürlü?ü 0,0218%'dir, ancak s?cakl???n dü?mesiyle ??zünürlük 0,0084%'ye dü?er. Bu nedenle, ü?üncü sementit, yava? so?uma ko?ullar?nda ferrit tane s?n?r?nda belirir. ?elikteki karbon i?eri?inin artmas?yla ferrit say?s? azal?r ve perlit say?s? artar. ?u anda, ferrit a? ve hilaldir.

Ⅱ.?stenit

 Gama-Fe kafesinin arayer bo?lu?unda karbonun ??zünmesiyle olu?an arayer kat? ??zeltisine ?stenit denir. Yüzey merkezli kübik bir yap?ya sahiptir ve A sembolü ile temsil edilen yüksek s?cakl?k faz?d?r. Ostenitin maksimum ??zünürlü?ü 1148 C'de 2.11% C ve kat? ??zeltisi 727 C'de 0.77% C'dir. Mukavemeti ve sertli?i ferritten daha yüksek, plastisitesi ve toklu?u iyidir ve manyetik de?ildir. Spesifik mekanik ?zellikleri, genellikle 170-220 HBS, = 40-50% olmak üzere karbon i?eri?i ve tane boyutu ile ilgilidir. TRIP ?eli?i, ostenitin iyi plastisitesi ve esnekli?i temelinde geli?tirilmi? bir ?eliktir. Gerinim kaynakl? transformasyon ve tutulan ostenitin transformasyon kaynakl? plastisitesi, ?elik levhan?n plastisitesini ve ?elik levhan?n ?ekillendirilebilirli?ini geli?tirmek i?in kullan?l?r. Karbon veya ala??ml? yap? ?eliklerindeki ?stenit, so?uma s?ras?nda ba?ka fazlara d?nü?ür. Sadece yüksek karbonlu ?eliklerin ve karbonlanm?? ?eliklerin karbonlama ve yüksek s?cakl?kta su vermesinden sonra, ?stenit martensit bo?lu?unda kalabilir ve metalografik yap?s?, a??nmas? kolay olmad??? i?in beyazd?r.

Ⅲ. sementit

 Sementit, belirli bir oranda karbon ve demir taraf?ndan sentezlenen metal bir bile?iktir. Fe3C molekül formülü, karbon i?eri?inin 6.69% oldu?unu ve ala??mda (Fe, M) 3C olu?tu?unu g?sterir. Sementit sert ve k?r?lgand?r, plastisitesi ve darbe toklu?u s?f?ra yak?nd?r, k?r?lganl??? ?ok yüksektir ve sertli?i 800HB'dir. Demir ve ?elikte da??t?m genellikle a?, yar? a?, pul, i?ne pul ve granüldür.

 IV. perlit

 Perlit, P sembolü ile ifade edilen, ferrit ve sementitin mekanik bir kar???m?d?r. Mekanik ?zellikleri, yüksek mukavemet, orta sertlik ve belirli bir plastisite ile ferrit ve sementit aras?ndad?r. Perlit, ?elikte ?tektoid d?nü?ümün bir ürünüdür. Morfolojisi, ferrit ve sementitin parmak izleri gibi katmanlar halinde düzenlenmesidir. Karbürlerin da??l?m modeline g?re iki tipe ayr?labilir: pul perlit ve küresel perlit.

 a. Pul perlit: ü? tipe ayr?labilir: kal?n pul, orta pul ve ince pul.

b. Küresel perlit: tavlaman?n küreselle?tirilmesiyle elde edilen sementit küreselle?tirilir ve ferrit matrisi üzerine da??t?l?r. sementit sferoidlerin boyutu sferoidle?tirme tavlama i?lemine, ?zellikle so?utma h?z?na ba?l?d?r. Küresel perlit d?rt tipe ayr?labilir: kaba küresel, küresel, ince küresel ve noktal?.

V. Beynit

Beynit, ?stenitin perlit d?nü?üm b?lgesinin alt?nda ve orta s?cakl?k b?lgesinde MS noktas?n?n üstünde d?nü?ümünün ürünüdür. Beynit, B sembolü ile ifade edilen, perlit ve martensit aras?ndaki bir yap? olan ferrit ve sementitin mekanik bir kar???m?d?r. Olu?um s?cakl???na g?re granüler beynit, üst beynit (üst B) ve alt beynit (alt B) olarak ayr?labilir. Granül beynit dü?ük mukavemete sahiptir ancak iyi toklu?a sahiptir. alt beynit hem yüksek mukavemete hem de iyi toklu?a sahiptir. taneli beynit en k?tü toklu?a sahiptir. Beynit morfolojisi de?i?kendir. Beyit, ?ekil ?zelliklerine g?re ü? türe ayr?labilir: tüy, i?ne ve granül.

a. üst beynit:

üst beynit, ince ?erit (veya k?sa ?ubuk) sementit ile ferrit i?ne eksenine paralel, tüylü ?erit ferritin paralel düzenlenmesi ile karakterize edilir.

b. Alt beynit:

ince i?ne pulu, belirli bir y?nelime sahip, erozyona kar?? s?ndürülmü? martensite g?re daha hassas, temperlenmi? martensite ?ok benzer, ???k mikroskobu alt?nda ay?rt edilmesi ?ok zor, elektron mikroskobu alt?nda ay?rt edilmesi kolay. karbür i?neli ferrit i?inde ??kelir ve hizalama oryantasyonu, ferrit levhan?n uzun ekseni ile 55-60 derecedir, alt beynit ikiz i?ermez, daha fazla ??k?k vard?r.

c. Granül beynit:

?okgen ?ekilli ve bir?ok düzensiz ada benzeri yap?ya sahip ferrit. ?eli?in osteniti, üst beynitin olu?um s?cakl???ndan biraz daha yüksek bir s?cakl??a so?utuldu?unda, ??kelmi? ferritin baz? karbon atomlar?, ferrit/ostenit faz s?n?r? boyunca ferritten ostenite g?? eder, bu da osteniti e?it olmayan bir ?ekilde karbon a??s?ndan zengin yapar, b?ylece ?stenit i?in ferrit. Bu ostenit b?lgeleri genellikle ada benzeri, tanecikli veya ?erit benzeri olup, ferrit matris üzerinde da??lm??t?r. Sürekli so?utma s?ras?nda, ?stenitin bile?imine ve so?utma ko?ullar?na g?re, tah?l kefaletlerindeki ?stenit a?a??daki de?i?ikliklere u?rayabilir.

(i) Tamamen veya k?smen ferrit ve karbide ayr??ma. Elektron mikroskobu alt?nda, ?ok y?nlü da??l?ma sahip granüler, ?ubuk veya kü?ük blok karbürler g?rülebilir.

(ii) ???k mikroskobu alt?nda tamamen sar? olan martensite k?smi d?nü?üm.

(iii) hala karbonca zengin ostenit i?erir.

Granüler karbürler, granüler beynitin ferrit matrisi üzerinde da??t?l?r (ada yap?s? orijinal olarak, so?utuldu?unda ferrit ve karbide ayr??an veya martensite d?nü?en veya karbonca zengin ?stenit par?ac?klar? olarak kalan karbonca zengin ?stenittir). Tüy beynit, ferrit matris, ferrit levhan?n kenar?nda ??keltilmi? ?erit karbür. Alt beynit, kü?ük pul karbür ile asiküler ferrit, uzun eksenin ferritindeki pul karbür kabaca 55 ~ 60 derece a??d?r. 

VI. WEISHER DOKUSU

Widmanstatten yap?s?, birbirini yakla??k 60 derece kesen ve ?elik matrise g?mülü ferrit i?nelerden olu?an bir tür a??r? ?s?t?lm?? yap?d?r. Kaba Widmanstatten yap?s? ?eli?in plastisitesini ve toklu?unu azalt?r ve k?r?lganl???n? artt?r?r. ?tektoid alt? ?elikte, a??r? ?s?nma ile kaba taneler olu?ur ve so?urken h?zla ??ker. Bu nedenle, ?stenit tane s?n?r? boyunca a? ??kelmesine ek olarak, tane s?n?r?ndan taneye kesme mekanizmas?na uygun olarak baz? ferritler olu?ur ve ayr? ayr? i?neler halinde ??keltilir. Bu da??l?m?n yap?s?na Widmanstatten yap?s? denir. A??r? ?s?t?lm?? ?tektoid üstü ?elik so?utuldu?unda, sementit de tane s?n?r?ndan taneye do?ru uzan?r ve Widmanstatten yap?s?n? olu?turur.

Ⅶ.Martenzit

Alfa-Fe i?indeki a??r? doymu? kat? karbon ??zeltisine martensit denir. Martensit yüksek mukavemete ve sertli?e sahiptir, ancak plastisitesi zay?ft?r, neredeyse s?f?rd?r. M sembolü ile ifade edilen darbe yükünü ta??yamaz. Martenzit, a??r? so?utulmu? ostenitin h?zl? so?umas?n?n ve MS ve Mf noktalar? aras?ndaki kesme modunun d?nü?ümünün ürünüdür. Bu zamanda, karbon (ve ala??m elementleri) zamanla yay?lamaz, sadece gama-Fe'nin kafesinden (yüz merkezi) alfa-Fe'nin kafesine (g?vde merkezi), yani kat? ??zeltisine (ostenit) gama-Fe'deki karbondan alfa-Fe'deki kat? karbon ??zeltisine. Bu nedenle martensit d?nü?ümü, martensitin lata martensit (dü?ük karbonlu) ve i?neli martensite ayr?labilen metalografik ?zelliklerine dayanmaktad?r.

a. ??ta martenzit:

dü?ük karbonlu martensit olarak da bilinir. Kabaca ayn? boyuttaki ince martensit ?eritleri, martensit demetleri veya martensit alanlar? olu?turmak i?in paralel olarak hizalan?r. alanlar ve alanlar aras?ndaki oryantasyon fark? büyüktür ve ilkel bir ostenit tanesinde farkl? oryantasyonlara sahip birka? alan olu?turulabilir. ??ta martenzit olu?umunun yüksek s?cakl???ndan dolay?, so?utma i?leminde kendili?inden temperleme olgusu ka??n?lmaz olarak meydana gelecek ve olu?an martenzitte karbürler ??kecek, bu nedenle erozyona ve kararmaya kar?? savunmas?zd?r.

 b. i?neli martenzit:

ayr?ca pul martensit veya yüksek karbonlu martensit olarak da bilinir, temel ?zellikleri ?unlard?r: bir ostenit tanesinde olu?an ilk martensit tabakas? nispeten büyüktür, genellikle tüm tah?l boyunca, ostenit tanesi b?lünür, b?ylece daha sonra olu?an martensitin boyutu s?n?rl?d?r , b?ylece pul martenzitin boyutu de?i?ir, düzensiz da??l?m. Asiküler martenzit belirli bir y?nde olu?ur. Martenzit i?nesinde orta ??k?nt? vard?r. Karbon i?eri?i ne kadar yüksekse, martenzit o kadar belirgindir. Ayn? zamanda martensit aras?nda beyaz kal?nt? ?stenit bulunmaktad?r.

 c. Su verme i?leminden sonra olu?an martensit ayr?ca temperlemeden sonra ü? ?zel metalografik yap? olu?turabilir:

(i) Temperlenmi? martenzit:

tavlaman?n ilk a?amas?nda ayr??an, karbonun ge?i? karbürleri formunda ??zündü?ü ve kat? madde i?inde da??lm?? son derece ince ge?i? karbür levhalar?n?n bulundu?u, su verme s?ras?nda olu?an levha martensit kompoziti (d?rtgen g?vde merkezinin kristal yap?s?na sahip) ??züm matrisi (kristal yap?s? vücut merkezli kübe d?nü?mü?tür) (matriks ile arayüz uyumlu bir arayüzdür) Faz yap?s?. bu tür bir yap?, metalografik (optik) mikroskop alt?nda maksimum büyütmeye büyütüldü?ünde bile i? yap?s?n? ay?rt edemez, yaln?zca tüm yap?s?n?n siyah i?ne oldu?unu g?rebilir (siyah i?nenin ?ekli temel olarak beyaz i?nenin ?ekli ile ayn?d?r). s?ndürme s?ras?nda). Bu tür siyah i?neye “temperlenmi? martensit” denir.

(ii) Temperlenmi? troostit:

orta s?cakl?kta tavlanm??, martenzitin i?ne ?eklinin kademeli olarak kaybolmas?yla karakterize edilen, ancak yine de belli belirsiz g?rünen (krom i?eren ala??ml? ?elik, ala??m ferrit yeniden kristalle?me s?cakl??? daha yüksektir, bu nedenle hala i?ne ?eklini korur), ??keltilmi? karbürler kü?ük olan s?ndürülmü? martensit ürünü , ???k mikroskobu alt?nda ay?rt edilmesi zor, karbür partikülleri sadece elektron mikroskobu alt?nda g?rülebilir, kutup Dokular?n a??nmas?na ve kararmas?na duyarl?d?r. Temperleme s?cakl??? daha yüksekse veya daha uzun süre korunursa, i?neler beyaz olacakt?r. Bu s?rada karbürler i?nelerin kenar?nda yo?unla?acak ve ?eli?in sertli?i biraz daha azalarak mukavemeti dü?ecektir.

(iii) tavlanm?? sorbit:

yüksek s?cakl?kta temperlenmi? s?ndürülmü? martensit ürünü. ?zellikleri ?unlard?r: ???k mikroskobu alt?nda a??k?a ay?rt edilebilen sorbit matrisi üzerinde ince taneli karbürler da??t?l?r. Ko?ullu yap? olarak da bilinen bu tür yap?, sa?laml?k ve dayan?kl?l???n iyi bir kombinasyonuna sahiptir. Ferrit üzerindeki ince karbürler ne kadar ince olursa, sertlik ve mukavemet o kadar yüksek ve tokluk o kadar k?tü olur. aksine, sertlik ve mukavemet ne kadar dü?ükse ve tokluk o kadar yüksek olur.

Ⅷ.Ledeburit

FERROCARBON ala??mlar?ndaki ?tektik kar???mlar, yani kütle fraksiyonu karbon (karbon i?eri?i) 4.3% olan s?v? FERROCARBON ala??mlar?, ?stenit ve sementitin mekanik kar???mlar? s?v?dan ayn? anda 1480 santigrat derecede kristalle?ti?inde ledeburit olarak adland?r?l?r. ?stenit 727 C de perlite d?nü?tü?ü i?in ledeburit oda s?cakl???nda perlit ve sementitten olu?ur. 727 C'nin üzerindeki ledeburiti ay?rt etmek i?in yüksek s?cakl?kl? ledeburit (L d), 727 C'nin alt?ndaki ledeburit ise dü?ük s?cakl?kl? ledeburit (L'd) olarak adland?r?l?r. Ledeburitin ?zellikleri, yüksek sertlik ve zay?f plastisite ile sementite benzer.