FAZ DİYAGRAMLARI

FAZ DİYAGRAMLARI
• Öğrenim Amaçları
• Malzeme özelliklerinin çoğu görmüş oldukları
termomekanik işlemlerin sonucu olarak oluşan iç
yapılarına bağlıdır. Faz ve faz diyagramlarına ait
bilgiler özellikle döküm-katılaşma ve ısıl
işlemlerin tasarımı ve kontrolü açısından
önemlidir.
• Faz diyagramları çoğunlukla kararlı ve dengeli
durumlar için geçerli olmasına rağmen, bunların
bize sağladığı bilgiler kararsız yapıları
kavrayabilme açısından yararlıdır.
• Mühendislik uygulamalarında dengesiz ve
kararsız yapıların sunduğu performans ve
özellikler, genellikle kararlı yapılarınkine göre
daha fazla tercih edilmektedir. En iyi örnek
«çökelme sertleşmesi» olacaktır.
Faz kavramı
• Kristal yapılı malzemelerin iç yapılarında
homojen ve belirli özellikler gösteren
bölgelere faz (phase) adı verilir.
• Fazlar; bu atom düzenlerinden ve toplam iç yapıda bu fazların
oluşturdukları tanelerden meydana gelir.
Sıvı çözelti
(a) Suyun 3 hali; gaz, sıvı, ve katı. Herbiri bir fazdır.
(b) Su ve alkol; tam çözünme.
(c) Tuz ve su; sınırlı çözünme.
(d) Su ve yağ; Hiç çözünmeme.
Katı çözelti
• Sıvı çözeltide olduğu gibi, katı durumda da bir
elementin atomları diğer bir elementin kafes yapısı
içerisinde uygun bir yer bulup yerleşmesi ile katı
çözelti meydana gelir.
• Uygun yerler arayer veya yeralan (ikame) olabilir.
• Hume-rothery kuralı gerçekleşmişse tam ve sınırsız
bir çözünme (karışma) sağlanabilir.
• Hume – Rothery prensipleri, metal atomlarının birbiri
içinde sınırsız katı eriyebilirlik oluşturması için
gerekli şartlardır. Yani birbiri içinde sınırsız
çözünebilen metal atomlar bu şartları sağlamalıdır.
Hume – Rothery kuralları
• Metal atomlarının yarıçapları farkı %15 den büyük
olmamalıdır
• Aynı kristal kafes yapısına sahip olmalıdır.
• Atomlar aynı valans elektron sayısına sahip olmalıdır.
Farklı valansa sahip olanlar bileşik oluşturabilir.
• Metal atomları aynı elektronegativiteye sahip
olmalıdır.
Bir kristal içine yabancı atomlar gösterildiği gibi
sızmışsa fakat bu atomların miktarı bir faz
dönüşümü yaratamayacak kadar düşükse yani,
kristal yapı, simetrisini aynen muhafaza ediyorsa
oluşan bu karışıma Katı Çözelti diyoruz.
• Eğer bir kristal yapı içerisinde çok az sayıda
yabancı atom varsa ve ana fazın kristal
yapısını değiştirmeyecek kadar düşük bir
miktardaysa oluşan bu katı fazdaki karışıma
katı çözelti adını veriyoruz ve içeri sızan bu
yabancı atomlara çözünen atom adını
veriyoruz.
(a)Sıvı Cu ve Ni, tam çözünür.
(b)Katı Cu ve Ni kristal yapıda rastgele yerlere yerleşmek suretiyle
tam katı çözelti oluşturur.
Katı
Çözelti
2.Faz
(c)Cu ve Zn alaşımları sınırlı
çözünmeden dolayı % 30 dan
fazla Zn çözemez, ikinci faz
bölgeleri oluşturur.
Mikroyapıda fazlar
Mikroyapıda Fazlar niçin oluşur?
Neden atomlar her noktada homojen karışım
oluşturamazlar?
• Tanelerin nasıl oluştuğundan kısaca bahsedelim. Bunun
için bir pota içerisinde yeralan sıvı bir metal düşünelim.
Çünkü taneler kristalleşme sürecinde meydana geliyorlar.
• Bu kristalleşme aynı anda başka
yerlerde de başlamaktadır.
Bunların hepsinin yönelimlerinin
farklı farklı olduğunu
gözlemliyoruz ve büyüye büyüye
biraraya geldiklerini görüyoruz.
Bu büyüyen kristal parçacıklarına
malzeme biliminde «tane» adını
veriyoruz. Bu büyüyen taneler
arasında oluşan bölgelere de tane
sınırı adını veriyoruz.
• Bir elemente diğer bir element karıştırılacak olursa,
daima toplam iç enerji mimimum olacak şekilde
yeni atom düzenleri meydana gelir.
Sistemde enerji
• Fazlar: İç enerjinin min olmasını sağlayacak şekilde
oluşurlar.
• Bir sistemde enerji durumu: sıcaklık, kimyasal
bileşim, basınç gibi değişkenler ile belirlenir.
• Eğer basınç sabit ise (atmosferik basınç) sistemin
enerjisi kimyasal bileşim ve sıcaklık tarafından
belirlenir.
Faz diagramları
• Kimyasal bileşim ve sıcaklığa bağlı olarak
belirli şartlarda hangi fazların stabil olduğu faz
diagramları ile belirlenir.
Tek Bileşenli Faz Diyagramları
Mg Ergime Sıcaklığı=651 C
Kaynama Sıcaklığı= 1090 C
Böylelikle yemekler normal bir tencerede
ısıtıldığında suyun kaynama noktası olan
100 dereceye gelindiğinde, su bu
derecede kaynar ve tüm su kaynayana
kadar bu sıcaklık sabit kalır ve yemek de
bu sıcaklıkta pişer. Düdüklü tencerede
ise buhar dışarı kaçamadığından
tencerenin içindeki basınç gittikçe artar,
dolayısıyla su 100 derecede kaynamaz,
tenceredeki sıcaklık 125 °C (257 °F)
dereceye kadar çıkar. Böylece pişirilmesi
istenen besinlerin ısısı suyun kaynama
derecesinden çok daha yükseğe
çıkmasına rağmen yüksek sıcaklık
yiyeceğe süratle nüfuz ettiğinden,vitamin
ve mineraller tahribata uğramadan daha
çabuk pişmesi sağlanır.
Hava basıncı artarsa, ağzı açık kaptaki sıvının kaynaması zorlaşır. Hava
basıncının azalması ise kaynamayı kolaylaştırır. Dolayısıyla sıvı daha
düşük sıcaklıkta kaynar.
Deniz düzeyinde 100 °C de kaynayan saf su, Ankara’da 96 °C de,
Erzurum’da ise 94 °C de kaynar.
Yeryüzünden yükseldikçe; Yerçekimi ve atmosferdeki gazların miktarı
azalır. Bunlara bağlı olarak basınç düşer. Yükselti ile basınç ters
orantılıdır.
Aynı maddenin değişik kristal biçimlerine allotrop denir;
allotrop sözcüğü değişik biçim anlamında Yunanca iki
sözcükten gelir. Elmas ve grafit, karbonun allotroplarıdır.
Elmasta her karbon atomu, dört başka karbon atomuna
bağlanarak üç boyutlu katı bir yapı oluşturur; grafitte ise
karbon atomları, üst üste yığılmış geniş, yassı levhalar
oluşturacak biçimde, iki boyutlu düzlemde birbirlerine
bağlanmıştır. Bu levhalar birbirlerinin üzerinden kolayca
kayar; grafitin iyi bir yağlayıcı olma özelliği de bundan
kaynaklanır. Grafitin kâğıt üzerinde iz bırakmasının nedeni
de, bu ince atom levhalarının grafitten ayrılarak kağıdın
üzerinde birikmesidir.
Karbonun bazı allotropları: a) elmas; b) grafit; c) altıgen elmas; d-f) fullerenler
(C60, C540, C70); g) amorf karbon; h) karbon nanotüp.
1 kelvin = -272.15 degrees Celsius
1 Kbar= 986,92 Atm
İki Bileşenli Faz Diyagramları
Basınç sabit, sıcaklık ve kimyasal kompozisyon değişken
Çözünme durumuna göre
• Tam çözünme: Bir elementin diğeri içerisinde sınırsız çözünebilmesi.
• Hiç çözünmeme: Bir elementin diğeri içinde hiç çözünememesi.
• Sınırlı çözünme: Bir elementin diğeri içerisinde kısıtlı çözünebilmesi.
a)
b)
c)
Tam Çözünme
✓ ÇEKİRDEKLENME
Likidüs
Sıcaklık
✓ BÜYÜME
Solidüs
S, Sıvı
TB
Sıvı
Tamamen sıvı faz
Sıvı
% 90 Sıvı + % 10 

S+
% 60 Sıvı + % 40 
TA
% 10 Sıvı + % 90 
, Katı

%B
X
Tamamen katı faz.
: %x oranında B elementi
içerir.
%63B
%37A
Ötektik Yapı
• Ötektik reaksiyon; sıvı fazın ani olarak iki ayrı
katı faza dönüşmesi reaksiyonudur.
Ötektik reaksiyon:
Sıvı
Soğuma
 (Katı) +  (Katı)
Ötektik nokta
Ötektik noktadan
uzaklaştıkça, ötektik
reaksiyon, dönüşüm
öncesi varolan sıvı
faz kadar gerçekleşir.
Ötektik
Sıcaklık 
• Katılaşma sırasında
çekirdeklenme bir çok
noktadan başlar,
• Bu çekirdekler tabaka şeklinde
büyürler
• Birbirlerine temas etmeleri ile
ince ve tabakalı yapı meydana
gelir,
• Çekirdeklenme ne kadar çok
noktadan meydana gelmişse
yapı o kadar ince tabakalı (veya
küçük taneli) olacaktır.
“A” kristal taneleri
(Açık renk)
“B” kristal taneleri
(Koyu renk)
Ötektik dönüşüm
Hiç Çözünmeme
Ötektik alaşım
2.Alaşım
1.Alaşım
S
TA
1•
•
2•
Ötektik
Sıcaklık
•1
A+S
3•
 4•
1
•3
•4
2•
5•
3•
X1

A+B
1
Sıvı
X2
Ötektik Bileşim
Sıvı
Sıvı
A
2
2
3
Sıvı
A
3
3
•5
X3
A Kristalleri
(Açık renk)
B Kristalleri
(Koyu renk)
1
2
4
%B
1
2
S+B
•
TB
3.Alaşım
Proötektik A
5
Ötektik Yapı
Ötektik A
Ötektik B
Sıvı
Sıvı
B
4
5
Ötektik A
Ötektik B
Proötektik B
Ötektik A
Ötektik B
Sınırlı Çözünme
• Alaşım sistemlerinin çoğunda görülür.
• B elementi A nın içerisinde sınırlı olarak çözünebilir. Oda
sıcaklığında X1 kadar, sıcaklık arttıkça (ötektik sıcaklıkta) X2 kadar
çözünebilir.
• Aynı şekilde A elementi B içerisinde sınırlı miktarda çözünebilir.
• Oda sıcaklığında X3 kadar, sıcaklık arttıkça (ötektik sıcaklıkta) X4
kadar çözünebilir.
• (Sıcaklıkla ısıl aktivasyon artar ve boşluk miktarı artar).
 fazı: Katı
Çözelti
• Çözeltiye giremeyen yabancı
atomlar kendilerinin
çoğunlukta olduğu yeni atom
düzeni (faz) oluştururlar.
• A nın çoğunlukta olduğu katı
çözelti  fazını oluşturur,
• B nin çoğunlukta olduğu katı
çözelti  fazını oluşturur.
• Fiziksel ve kimyasal
özellikleri farklı olan iki katı
faz  ve  aynı yapıda
birarada bulunabilir.
 fazı:
2.Faz ve
Katı çözelti
Ötektik
Bileşim
Ötektik altı bileşim
(hypo)
Xö
Ötektik üstü bileşim
(hyper)
Lehim: Genel olarak lehim, % 30-40 Pb, % 60-70 Sn içerir. Plastik derece istenen lehimlerde kalay %
40ın altında, kurşun % 60ın üzerindedir. Erime noktası 183oCdır.
Milyatağı alaşımları: Makinenin hareketli ve sabit bölümleri arasında bağlantı sağlayan ve hareketli
bölüme destek olarak kullanılan bu malzemeler kurşun, kalay ve bakır esaslı alaşımlardır. Ör. PbSn10.
Çökelmeyle sertleşebilir alaşımlarından olan Al-Cu-Mg alaşımları ( % 2,84,8 Cu ve %0,4-1,8 Mg), yüksek dayanımları nedeniyle taşıt ve uçak
yapımında kullanılırlar.
Al-Mg alaşımları. Esas alaşım elementi magnezyumdur. Magnezyum oranı
arttıkça sertlik ve mukavemet artar fakat süneklik azalır.
Ötektoid Reaksiyon
• Soğuma sırasında bir katı fazdan iki ayrı katı fazın oluşması
reaksiyonudur.
Ötektoid reaksiyon:
 (Katı) Soğuma
 (Katı) +  (Katı)
Recently, Ti-Pt binary alloys have been developed, and these alloys were
expected to become promising candidates for dental applications due to
alloying with non-toxic elements, better grindability, and better mechanical
compatibility with bone tissue than cp-Ti and Ti-6Al-4V alloys.
Cu–Ti alloys are now receiving a great deal of attention as ultra-high strength
conductive materials for applications such as conductive springs,
interconnections etc. essentially displacing the conventional Cu–Be alloy series
Peritektik Reaksiyon
Peritektik reaksiyon:
Sıvı +  (Katı)
Soğuma
 (Katı)
Peritektoid reaksiyon:
 (Katı) +  (Katı)
Soğuma
 (Katı)
Ötektik
Peritektik
Monotektik
Ötektoid
Peritektoid
Örnek
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning ™ is a
trademark used herein under license.
Aşağıda verilen faz diyagramında bulunan 3 adet farklı faz reaksiyonlarını tespit
ediniz.
1150oC, 920oC, 750oC, 450oC ve 300oC
lerde yatay çizgiler vardır
Örnek1
100 gr Pb-%10 Sn alaşımı için;
(a)100oC’de Sn nin Pb içerisinde max çözünürlüğünü bulunuz,
(b) Pb nin Sn içerisinde max çözünürlüğünü bulunuz,
(a) 100oC (Sn) nin (Pb) içerisinde çözünürlüğü % 5.
(b) Pb nin Sn içerisinde max çözünürlüğünü ötektik sıcaklık
olan 183oC de gerçekleşir: Bu değer % 97.5.
Tötektik:183oC
97.5% Sn
2.5% Pb
5%
Çelik üretiminde tandişe
döküldükten sonra 8 nozuldan
çıkarak kütük üretim prosesi
sırasında tandişteki sıvı
çeliğin yarısı dökülmeden
nozullar tıkanmakta ve
dökümü zorlaştırmaktadır.
Firma bu zorluğu aşmak için
metalik Ca kullanmıştır.
Nedenini faz diyagramına
bakarak yorumlayınız.
Çelik temizliği kaynaklı nozul tıkanmalarının çelikte bulunan
ergime derecesi çok yüksek alümina inklüzyonlarının nozul
çeperinde birikmesi sonucu oluşmaktadır.
Potassium acetate
Dengesiz soğuma
• Katı içerisinde difüzyon için zamanın yetersiz olması
segregasyonlu bir yapı oluşturur.
• Dengesiz solidüs çizgisinin gerçek yeri ve son
dengesiz solidüs sıcaklığı soğuma hızına bağlıdır.
Yüksek soğutma hızı, dengede daha büyük sapmalara
neden olur.
Dengesiz soğuma
Demir-Karbon Sistemi
• Tüm ikili alaşım sistemleri içinde en önemli
yeri demir-karbon alaşım sistemi tutmaktadır.
Teknolojik açıdan önemli yere sahip olan tüm
toplumlar, esas olarak demir-karbon alaşımı
olan dökme demir ve çelikleri ana yapısal
malzeme olarak kullanmışlardır.
Fe/C ve Fe/Fe3C Faz diyagramı
•
Sementit; demir karbon faz diyagramında metallerarası bir bileşiktir.
•
Pratikte Fe-C diagramında sementite kadar olan bölge önemlidir.
•
Sementit; % 6.67 C konsantrasyonuna sahiptir.
•
Daha önceki alaşım diyagramlarından farklı olarak katı fazda, yatay eksen karbon
oranı % 0-100’e kadar değil de, % 0-6,67 kadar olan aralığı gösterilir. Bu diyagram,
katılaşma aralığı, sıvı ve sıvı - katı ve ötektik ve ötektoit gibi bölgeleri
göstermektedir.
•
% 6,67 C bulunduğu durumda yapı, % 100 sementitdir( Fe3C veya demir-karbür).
Karbon oranının % 4,5 daha alan demir-karbon alaşımının teknolojik önemi yoktur.
•
Demir-karbon denge diyagramından görüldüğü gibi sıcaklığa bağlı olarak yapıların
değiştiği görülmektedir.
•
% 0-2 veya 1,7 ye kadar karbon ihtiva eden demir-karbon alaşımına çelik, % 2 den
daha fazla karbon ihtiva eden demir karbon alaşımına ise dökme demir denir.
a) Stabil Sistem (Fe-C Diyagramı):
•
Alaşımdaki tüm karbon miktarı yapı içerisinde grafit şeklindedir.
•
Bu iç yapı yavaş soğutma ile elde edilir. Silisyum miktarı iç yapının ferrit+grafit şeklinde
olmasını kolaylaştırır.
•
Bu tip yapı stabil sistem yada stabil katılaşma olarak adlandırılır.
b) Metastabil sistem (Fe-Fe3C diyagramı):
•
Alaşımın ihtiva ettiği bütün karbon miktarı, kimyasal olarak demir karbür şeklinde
bağlanmıştır ve sementit şeklinde yapıda yer alır.
•
Bu iç yapı hızlı soğutma ile oluşur ve manganez oranı ile oluşumu kolaylaşır.
•
Sementit kristali yüksek sıcaklıkta parçalanmış ferrit ve grafit taneciklerine (temper grafiti)
dönüşebileceği için bu tip katılaşmaya metastasbil (kararsız dengeli) sistem denir.
•
Demir karbon alaşımları bu sebepten ötürü birbirinden farklı eğrilere sahip iki ayrı denge
diyagramından oluşur.
•
Aralarındaki fark çok düşük olduğundan, genellikle her ikisi de aynı diyagram üzerinde
gösterilir.
A3
+
Acm

+Fe3C
A1
+Fe3C
• Çelik; %2 ye kadar C içeren demir alaşımına verilen
isimdir.
• Otektoit çelik; % 0.8 C içeren çeliğe ötektoit çelik
adı verilir.
• Bu kompozisyonun altındaki çeliklere ötektoit altı
çelikler (C oranı < % 0.8 %), bu bileşimden daha
fazla C içeren çeliklere ötektoid üstü çelikler (C
oranı > % 0.8) adı verilir.
• C oranının %2 yi geçmesi durumunda malzeme
artık çelik olarak değil, dökme demir (cast iron)
olarak adlandırılır.
• Perlit: Ötektoit reaksiyon sonrası -Fe ve Fe3C tarafından
oluşturulan özel yapıya verilen isimdir.
• Ötektoit yapı hakkında daha ayrıntılı
bilgi geçen derste verilmişti.
• C miktarı % 0.8 iken (ötektoit çelik)
%100 perlitik yapı elde edilir.
• C miktarı sıfıra doğru azaldıkça,
perlit azalır, ferrit (-Fe) artar.
• C miktarı %0.8 in üzerinde arttıkça,
perlit miktarı azalır, sementit miktarı
artar.
 (ferrit) taneleri
(Açık renk)
Sementit taneleri
(Koyu renk)
I
II
I
III

5
III

1
2
1
2
3
4
+Fe3C
3
5
Perlit

+  12
3
4
II


Otektoit
Bileşim

Perlit
Sementit
Perlit
Faz Dönüşümleri
• Şu ana kadar yavaş soğuma hızlarında elde edilebilecek iç
yapılar görüldü.
• Gerçek uygulamalarda soğuma hızlarının kontrolü ile farklı iç
yapılar elde etmek mümkündür.
• Bu sayede mikro yapı ve mekanik özellikler ayarlanabilir.
• Isıl İşlemler: Malzemelerin iç yapılarını ve bunlara bağlı
olarak özelliklerini ayarlamak amacıyla yapılan kontrollü
ısıtma ve soğutma işlemleridir.
• Şu ana kadar incelenen faz diyagramları yavaş soğumada
dengede olan fazlara göre hazırlanmıştır.
• Isıl İşlemler, malzemelerin zamana bağlı faz dönüşümlerinin
bilinmesi ile uygulanabilirlik kazanır.
Zaman-Sıcaklık Dönüşüm diagramları
Sınır: Dönüşümün
tamamlanması
• Birbiri içerisinde hiç çözünmeyen
elementler için faz diagramı.
• Faz diagramında TA nın altındaki
sıcaklıklarda A katısının oluşacağı
bilinebilir.
• Fakat dönüşüm süreleri bilinemez.
• Soğuma hızlarına bağlı olarak ne tür
katıların oluşacağı Zaman-Sıcaklık
Dönüşüm (ZSD) (TTT-Time
Temperature Transformation)
diagramları ile verilir
Çekirdeklenme/Büyüme
• Yüksek sıcaklıklarda ve düşük
sıcaklıklarda dönüşüm süreleri düşük.
Yani yavaş
• Hızlı dönüşümün gerçekleştiği bir
sıcaklık aralığı mevcut (Burun bölgesi)
• Belli sıcaklığın altında dönüşüm
gerçekleşmez.
Sıvı
• Katı oluşumu 2 aşamada olur.
Katı
Çekirdeklenme
– Çekirdeklenme (nucleation)
– Büyüme (Growth)
Büyüme
• Çekirdeklenmede: atomlar bir araya
gelerek çekirdekleri oluştururlar. Daha
sonra belli bir boyutun (kritik çap)
üzerinde olan çekirdekler büyürler.
Diğerleri çözünür yok olur.
• Dönüşüm hızı belirli bir sıcaklık aralığında (burun
bölgesinde) en yüksek değerler alır.
• Dönüşümün tamamlanması için gereken süre, dönüşüm
hızıyla ters orantılıdır. Dolayısıyla sıcaklık-zaman eğrisi
sıcaklık- hız eğrisine benzer karakterde fakat tam ters
şekilde olacaktır.
Büyüme hızı
Toplam
dönüşüm
hızı
Çekirdeklenme
hızı
Hız
Zaman
Dönüşüm hızı eğrisinin zamana göre düzenlenmiş hali
• Dönüşüm başlaması ve tamamlanması, belli bir zaman
aralığında gerçekleşecektir.
• Bu nedenle dönüşüm; dönüşüm başlangıcını ve sona
ermesini ifade eden iki çizgini arasında gerçekleşir
%50 Dönüşüm
Dönüşüm miktarları
Dönüşüm
başlangıcı
Hiç Dönüşüm
Olmamış bölge
%100 Dönüşüm
Zaman, t(sn)-logaritmik skala
T
Ostenit
Dengesiz ostenit
T
Kaba perlit
İnce Perlit
Sertlik 
Üst Beynit
Alt Beynit
Reaksiyon Başlamamış
Sürüyor
t (logaritmik skala)
Tamamlanmış
Faz dönüşümleri
Faz dönüşümlerini ikiye ayrılır:
1.Yayınmalı dönüşümler:
2.Yayınmasız dönüşümler:
Faz dönüşümleri
1. Yayınmalı dönüşümler: Atomlar, en kararlı halin
(min.enerji) gerektirdiği fazları oluşturmada yeterli
süreye sahiptirler. Bu fazlar, faz diyagramlarında
yer alan fazlardır.
a) Kaba perlit (coarse pearlite)
b) İnce perlit (fine pearlite)
c) Üst beynit (upper bainite)
d) Alt beynit (lower bainite)
2. Yayınmasız dönüşümler: Atomlar düşük
enerjili kararlı fazları oluşturacak yeterli
sürelere sahip değillerdir. Bu nedenle faz
diyagramlarında rastlanmayan yarı kararlı veya
kararsız fazlar oluştururlar.
* Martenzit
Ötektoid Çelik
T
+
+Fe3C
Kaba perlit
+P
İnce Perlit
+B
Üst Beynit
Alt Beynit
Reaksiyon
Başlamamış
Sürüyor
t (logaritmik skala)
Tamamlanmış
Perlit
Dengesiz ostenit
Ostenit
Yayınmalı dönüşüm 1: Perlit
Kaba Perlit (coarse pearlite):
– Tabakalar (lameller) halinde
dizilmiş iri  ve Fe3C
fazlarından oluşur.
– Nispeten yumuşaktır.
– Yüksek dönüşüm sıcaklıklarında
oluşmaktadır, dolayısıyla
çekirdeklenmesi yavaş,
büyümesi ise hızlı olarak
gerçekleşir.
 (Ferrit)
Fe3C
Yayınmalı dönüşüm 1: Perlit
İnce Perlit (fine pearlite):
– İnce  ve Fe3C tabakalarının
(lamellerin) istiflenmesi ile
oluşan yapıdır.
– Daha serttir.
– Düşük sıcaklıklarda
dönüşüm sonucu oluşur
(çekirdeklenme hızı yüksek).
Kaba yapıta göre daha
serttir.
 (Ferrit)
Açık renk
Fe3C
Yayınmalı dönüşüm 2: Beynit
Üst Beynit (Upper bainite):
– Ferrit matris içinde dağılmış
sementit tanelerinden
ibarettir.
– Düşük dönüşüm
sıcaklıklarında oluştuğundan
tabakalı yapı oluşturulamaz.
– Perlitle aynı kimyasal
bileşime sahip fakat daha
serttir.
 (Ferrit)
Matris
Fe3C
Yayınmalı dönüşüm 2: Beynit
Alt Beynit (lower bainite):
–Dönüşüm sıcaklıkları
daha da düşüktür.
Böylece büyüme imkanı
bulamamış ve ferrit içine
dağılmış çok ince ve sık
dağılımlı sementit
taneleri oluşur.
–Ancak elektron
mikroskopunda
görülebilir. Çok daha sert
bir yapıdır.
 (Ferrit)
Açık renk
Fe3C
Koyu tanecikler
Yayınmasız dönüşüm: Martenzit
Kararlı fazların oluşması için
gereken yayınmanın olmaması
durumlarında dönüşüm kararsız
olarak gerçekleşir.
Bu değişim yayınmasız
olmasından dolayı zamandan
bağımsızdır ve iki yatay çizgi
şeklinde gösterilir.
Soğumanın kritik bir hızın
üzerinde olması durumunda
ostenit faz martenzit faza dönüşür.
İğnemsi yapı
(Optik mikroskopta
Martenzit
• Demir allotropik bir metaldir ve farklı sıcaklıklarda farklı
yapılar gösterir.
• Ostenit ferritten çok daha
fazla C’u çözebilir.
• Yavaş soğutma sırasında
ostenit ferrite dönüşürken,
C difüzyon ile sementit
(Fe3C) fazını oluşturur.
• Fakat hızlı soğumada C, yayınma (difüzyon) için zaman
bulamaz ve ferrit içerisinde hapis olur.
• Yayınamayan C atomları hacim merkezli kübik yapıyı
gererek hacim merkezli tetragonal yapıya dönüşmesine
sebep olur.
• Bu yapıya martenzit adı verilir.
• Çok serttir ve iğnemsi bir görünüşe sahiptir.
-Fe:2.86 Å.
-Fe: 3.56 Å.
-Fe:2.96 Å.
Acm
A3
+

+Fe3C
A1
+Fe3C
“Critical Cooling rate”.
Kritik Soğuma Hızı
Özet
Ostenit
Ostenit
Ostenit
Yavaş
Soğuma
Yayınmalı
İzotermal
Dönüşüm
Yayınmalı
Çok hızlı
Soğuma
Yayınmasız
Çeliklerin mekanik
Pertlit (+Fe3C) özellikleri iç yapılarıyla
doğrudan alakalıdır.
– Ferrit
– Kaba Perlit
Beynit (+Fe3C)
– İnce Perlit
Sertlik 
– Üst beynit
– Alt beynit
Martenzit (tekfaz) – Martenzit
Ötektoit Çelik

T
+
Ostenit
+Fe3C
Kaba perlit
Dengesiz ostenit
İnce Perlit
Üst Beynit
Alt Beynit
Ms
Mf
Martenzit
t (logaritmik skala)
+Fe3C
Ötektoit altı çelik
T
Ostenit
Dengesiz ostenit
+

Kaba perlit
İnce Perlit
Üst Beynit
Alt Beynit
Martenzit
t (logaritmik skala)
+Fe3C
+Fe3C
Ötektoit üstü çelik
T
Ostenit
Dengesiz ostenit
+

+Fe3C
Kaba perlit
İnce Perlit
Üst Beynit
Alt Beynit
Ms
Mf
Martenzit
t (logaritmik skala)
+Fe3C
ZSD diyagramaları üzerinde iki ayrı soğutma
yöntemi ve bunları temsil eden eğriler uygulanarak
dönüşüm gerçekleştirilebilir.
1. Sürekli soğuma ile dönüşüm (Continuous
cooling curve)
2. İzotermal soğuma ile dönüşüm (isothermal
curve)
TTT Diagrams
Sürekli soğutma eğrisi
boyunca dönüşüm
İzotermal eğri
boyunca dönüşüm
İzotermal dönüşüm için
Sürekli soğuma için eğri
İzotermal dönüşüm için
ZSD eğrisi, özellikle
yüksek sıcaklıklarda bir
miktar sola doğru kayar.
Bunun nedeni sürekli
soğumada ısıl aktivasyon
azalan sıcaklıkla sürekli
azalacak olmasıdır.
Bu durum atom hareketlerinin yavaşlaması ve dönüş için
gereken sürenin artmasıyla sonuçlanır.
Öte yandan yüksek sıcaklıklarda ki izotermal dönüşüm de
dönüşüm sırasında ısıl aktivasyon sürekli etkin kalacaktır.
Soru: Yapılar nedir
T
t (logaritmik skala)
Ostenit
T
T
Kaba perlit
t (logaritmik skala)
Ostenit
Kaba perlit
t (logaritmik skala)
Kırmızı çizgi; çeliği ostenit sıcaklıktan 600oC ye hızla
soğutulduğunu, bu sıcaklıkta 102 s tutulduğunu ve daha
sonra oda sıcaklığına soğutulduğunu göstermektedir. Perlit
başlangıç ve bitiş çizgileri kesildiği için çelik %100 perlitik bir
yapıya sahip olacaktır.
Ödev 1 cevap
Ödev 2 cevap