Sıcağa Dayanıklı Çelikler/Soğuga Dayanıklı Çelikler...

[Ahmet EFE]

[b]SOĞUĞA DAYANIKLI ÇELİKLER

Hidrojen ve helyumun kaynama sıcaklığma kadar iyi bir sünekiilik karakteristiği için en önemli koşul, ostenitin stabilitesİ'dir. % 18 Cr ve % 8 Ni içeren çeliklerde ostenit, düşük sıcaklıklarda yeterli stabiliteye sahip değildir ve özellikle soğuk şekillendirme esnasmda ya da sonrasında difüzyonsuz katlanmayla kübik hacim merkezli martensite dönüşme eğilimi vardır, a'- martensiti adı verilen bu yapının teşekkülü, sünekliliği ve korozyon dayanımını kötüleştirir. Bundan başka, dış manyetik alanın malzemeden etkilenmesinin istenmediği, Örneğin süper iletken manyetik sistem gibi durumlarda, ferromanyetik a'- martensite etkime yapar. Şekil 200'de, direkt olarak ostenitten ya da metastabil hekzagonal s- fazından geçişle meydana gelmiş a'- fazının mevcudiyet alanı, krom ve nikel miktarına bağlı olarak verilmiştir.
Karbon miktarının smırlandırılması, nikel mıktarmm yükseltilmesi ve azot ilavesiyle, Ms martensit teşekkül başlangıç noktası -269 °C sıcaklığında da dönüşüm görülmeyecek şekilde düşürülebilir. Azot alaşımlı çelikler (örneğin X 5 CrNiN 19 7 ya da X 2 CrNiMoN 18 12), iyileştirilmiş ostenit stabilitesi yanında, yükseltilmiş 0,2 sınırına da sahiptirler. Yüksek şekil değiştirme derecesinde iyi ostenit stabilitesi gösteren X 5 CrNiMo 18 11 çeliği, cıvata formunda ve Standard parça olarak -250 °C sıcaklığma kadar kullanılabilir. Ostenitik krom-nikel çelikleri, tüm elektrikli yöntemlerle ve uygun kaynak maddesi kullanılarak kaynak edilebilirler.

Ni miktarından tasarruf için, krom-nikel çelikleri yerine, ostenitik krom-manganlı çelikler de kullanılabilir. Kullanılabilen alaşım tipleri şunlardır :
% 13 ilâ 17 Mn + % 14 ilâ 16 Cr % 18 ilâ 20 Mn + % 9 ilâ 13 Cr % 18 ilâ 22 Mn + % 2 ilâ 4 Cr
Son grubun tipik bir çeşidi, X 40 MnCr 22 4 çeliğidir. Tavlamada sünekliliğin azalmasına yol açan karbür çökelmesinden dolayı, kaynaktan sonra ısıl işlem uygulanması emniyetli değildir. Soğuk şekil verme için, özellikle kuvvetli soğuk sertleşme eğilimi İle ostenitin dönüşmesi sonucu a1- martensiti ya da s- martensiti teşekkül edebileceğine dikkat edilmelidir.


DÜŞÜK SICAKLIKLARDA MALZEME SEÇİMİ İÇİN ÖZEL KAYNAKLAR
Garanti edilebilen en düşük çentik darbe dayanım değerleri ve Bölüm 5.2'de açıklanan sünekiilik kriterleri esas alınarak, düşük sıcaklıklarda kullanım için çok sayıda yönlendirici kaynak mevcuttur. Örnek olarak, gemi yapımında malzeme kullanımı için spesifîkasyonlar, muhtelif ülke Loyd'ları tarafından verilir. Ayrıca, tarafsız çalışan teknik denetim kurumları da, basınçlı kap, aparat, boru donanımı, yapı elemanları ve bunların 0 °C 'nin altındaki sıcaklıklarda kullanım için malzeme ve test önerileri de, standardlarla yaklaşık aynı geçerliliğe sahip olarak belirtirler. Örneğin, ülkemizde de yalandan tanınan, Almanya TÜV (Technische übemachungs Verem) teşkilatının, bu yönde çok kapsamlı yönlendirici dokümanları bulunmaktadır. Tablo 133 ve 134'de, bu amaçla önerilen dokümanlardan emniyetli olarak seçilebilecek çelik ve döküm malzemeler, örnek olmak üzere verilmiştir.
Bu kaynaklara göre, dökme demir ve çelik döküm parçalar yalnızca statik zorlamalarda ve alaşımsız çelik döküm -10 °C 'ye kadar, dökme demir (lamelli, küresel) -30 °C 'ye kadar kullanılabilirler. Sıcaklık sınırlaması olmadan kullanılabilecek malzemeler olarak, arı alüminyum (Al miktarı en az % 99,5) ve alüminyum alaşımları, bakır, balar miktarı en az % 60 olan Cu-Zn hadde ve döküm alaşımları, Cu-Ni alaşımları, nikel ve Ni-Cu alaşımları, CrNi 18 8 ve MnCr 22 tiplerinde ostenitik çeliklerde % 10 'dan fazla soğuk şekillendirme olmadığında sayılabilir.

Nikel alaşımlı çelikler soğuk şekillendirilebilirler ve talaşlı şekillendirilebilen diğer ıslah çelikleriyle yaklaşık aynı dayanıma sahiptirler. Ayrıca bundan başka, kusursuz kaynak edilebilirler ve uygun kaynak yöntemi ve kaynak maddesi seçilmesi halinde, kaynak bölgesinin süneklîliği de garanti edilebilir, kaynaktan sonra ısıl işlem gerekli değildir. % 9 Ni içeren çeliklerle ostenitik krom-nikel çeliklerinin (Bkz. Bölüm 7.3.3) ısıl genleşme katsayısı oranları yaklaşık 1:2 olduğundan, birleşik konstrüksiyonlarda sıcaklık değişimlerinde önemli genleşme farkları olacağına dikkat etmek gerekir. % 9 Ni içeren çeliklerin statik dayanım değerleri, Co ilave edilerek iyileştirilebilir. İyi süneklilik karakteristiğinde çok yüksek dayanım değerlerine, maraging (martensit + çökelme sertleşmeli) (fakat pahalı) nikel çeliklerinde ulaşılabilir.

YÜKSEK ALAŞIMLI KROM-NİKEL ve KROM-MANGAN ÇELİKLERİ
% 13 ilâ 17 Cr içeren paslanmaz martensitik çeliklerden, -100 °C 'ye kadar kullanılabilen soğuğa dayanıklı çelikler geliştirilmiştir. Bunlar, % 13 Cr 'un yanında % 3,5 ilâ 6 kadar Nİ içerirler ve karbon miktarı yaklaşık % 0,05 değerine düşürülmüştür. Ostenitleştirme ve yağda ani soğutma ya da havada soğutma ve ardından 500 ilâ 600 °C 'de menevişleme ile yüksek dayanım ve yüksek sünekliliğin birarada olduğu yumuşak martensitik yapı elde edilir. Bu grubun en önemli çeşidi, X 5 CrNİ 13 4 çeliği basmçiı kaplarda, gemi yapımmda ve soğutma tekniği tesislerinde kullanılır.
-200 °C 'nin altındaki sıcaklıklarda, yaklaşık olarak ostenitik yapılı paslanmaya ve aside dayanıklı krom-nikel çelikleriyle (Bkz. Bölüm 10) aynı sayılabilecek çelikler kullanılır. Bu çelikler, kübik yüzey merkezli kafes yapıları nedeniyle, yaklaşık olarak mutlak sıfir sıcaklıklarına kadar çok iyi süneklilik gösterirler. % 9 Ni içeren çeliklere nazaran CrNi 18 8 tipindeki bu çeliklerin yaklaşık % 50 değerinde nisbeten düşük olan statik dayanımları, nikel ve molibden miktarlarının arttırılmasıyla biraz iyileştirilebilir.

Soğuğa dayanıklı çelikler yapılarına göre iki. ana gruba ayrılabilirler :
Ferritik çelikler : Alaşımsız ve düşük alaşımlı çelikler ile nikel alaşımlı çelikler, ıslah edilmiş halde daha iyi sünekliİik karakteri gösterirler. Normal tavlanmış halde, yalnızca ince taneli ferritik-perlitik yapı mevcut olduğunda, iyi bir soğukta sünekliİiğe sahiptirler, kaba taneli yapıda ya da örneğin perlit ve bainit gibi karışık yapıda, sünekliİik kötüleşir.
Ostenitik çelikler : Krom-nikel çelikleri ve krom-mangan çelikleri olan ostenilik yapılı çeliklerde, çözme tavlaması uygulandığında en iyi sünekliİiğe ulaşılır. Sıcak şekillendirmede ya da kaynakta, daha sonra ani soğutma (hızlı soğutma) yapılmazsa, çözme sıcaklığı sahasında karbür ya da ûıtermetaiik fazlar çökeldiğinden, sünekliİik azalır,

ALAŞIMSIZ ve DÜŞÜK ALAŞIMLI ÇELİKLER
-20 °C sıcaklıklara kadar, çekme dayanımlarına göre belirtilen genel yapı çelikleri 2, kalite grubunda olanlar, yani Fe 37-2, Fe 44-2, Fe 50-2, Fe 60-2 ve Fe 70-2 çelikleri (Bkz. Bölüm 5.1.) kullanılabilir. -20 ilâ -40 °C sıcaklık sahasında (statik zorlamalarda -60 °C 'ye kadar) 3. kalite grubunda alüminyumla sakinleştirilmiş Fe 37-3, Fe 44-3 ve Fe 52-3 çelikleri ile (Bkz. Bölüm 5.1.) TS 10321 ile DİN 17102'ye göre verilen çeliklerden soğuğa dayanıklı TFe E ... ve özel soğuğa dayanıklı EFe E ... serisi ince taneli çelikler (Bkz, Bölüm 5.2.) kullanılabilir. Alüminyumla sakinleştirme yapılmakla, normal Siemens Martin çeliklerinde sünek ve gevrek kırılma karakteristiği arasında yaklaşık 20 K iyileşme olur. Yüksek dayanımh mikro alaşımlı EFe E ... serisi ince taneli yapı çelikleri, normal tavlanmış halde -60 °C 'ye kadar rahatlıkla kullanılabilir. Ayrıca yeni gelişmekte olan, perliti az ve perlitsiz yapı çeliklerinin de (Bkz. Bölüm 5.4.) düşük sıcaklıklarda kullanılabilirliği oldukça yüksektir.
Basınçlı kap, boru donanımı ve -55 °C 'ye kadar sıvı gazların depolanması ve taşmmasmda kullanılan diğer konstrüksiyon elemanlarının üretiminde, düşük karbonlu (C en fazla % 0,15) ve yaklaşık % 1,4 Mn, % 0,7 Ni ve % 0,03 Nb içeren mikro alaşımlı yapı çelikleri uygundur. Bu çelikler, normal tavlanmış halde iyi bir sünekliİik karakteristiği gösterirler ve NDT sıcaklığı da yaklaşık -65 °C kadardır.
Genellikle kaynakla birleştirilen, alaşımsız ve düşük alaşımlı soğuğa dayanıklı çeliklerde, kaynak yönteminin ve kaynak maddesinin seçimi çok dikkatli yapılarak, kaynak dikiş bölgesinde sünekliliğin düşmesine mani olunmalıdır. Sac kalınlığı, dikiş formu ve kaynak yöntemine bağlı olarak uygun talimatlar doğrultusunda, Ön ısıtma ve diğer ısıl işlem koşullarına tam uyulmalıdır.

Düşük alaşımlı ıslah çeliklerinin düşük sıcaklıklarda tutumu hakkında, bu çelikier mil, dişli çark, saplama, cıvata ve somun gibi fonksiyonu oldukça önemli makine ve aparat imalinde kullanılmalarına karşın, henüz pek az güvenilir tecrübi değer bulunmaktadır. 25 CrMo 4 çeliği, ıslah edilmiş halde -120 °C ve ayrıca % 0,1 'den fazla nikel ilavesiyle -185 °C 'ye kadar kullanılabilir. Daha çok, soğutma tekniğinde (düşük sıcaklık tekniği) tanklarda cıvata ve saplamalar bu malzemeden yapılır. Sementasyonla sertleştirilebilen çeliklerin kullanımı, -40 °C 'ye kadar çevre sıcaklıklarıyla sınırlıdır.

İslah çeliklerinin düşük sıcaklıklarda tutumlarıyla ilgili sistematik deneylerin ısıl işlem ve ıslah kesiti ile bağlantılı olarak yapılmasının, amaca uygun kullanım için en uygun çözümü sağlayacağma kuşku yoktur. Bu amaçla, yüksek dayanmalı kaynak edilebilir çeliklerin de, düşük sıcaklıklarda başarıyla kullanılabileceği söylenebilir. Örneğin, Şekil 195'de CrNiMoV alaşımlı suda ıslah edilmiş yapı çeliğinin, çekme deneyi ile saptanmış mekanik karakteristik değerlerinin sıcaklığa bağımlılığı görülmektedir. -195 °C 'de, henüz şekil değiştirme kırılması ve çekme numunesinde dikkate değer bir büzülme görülmektedir.

NİKEL ALAŞIMLI YAPI ÇELİKLERİ
Islah çeliklerinin sünekliliğİ, % 2 ilâ 10 kadar nikel ilavesiyle Önemli ölçüde iyileştirilebilir. Nikelin tane inceltici etkisi ve ıslahta sünek demir-nikel martensiti elde edilmesiyle, bu iyileşme sağlanır. Bu çeliklerin ısıl işleminde, y- sahasının çok fazla genişlediğine ve nisbeten düşük difıizyon katsayısı nedeniyle ostenit dönüşmesinde gecikme olduğuna dikkat edilmelidir. % 3 'den fazla nikel içeren çeliklerde, ötektik öncesinde ferritin teşekkülü ve keza difüzyonsuz dönüşüm gerçekleştiğinden, perlit ve bainit kademesi arasında ayırma sınırı görülmez. % 9 Ni miktarında da perlit teşekkülü görülmez, aksine A3 ve A] arasındaki tüm sıcaklık sahasında, bainitik yapı meydana gelir. 500 °C 'nin üzerindeki sıcaklıklarda, demir-nikel katı çözeltisi içerisinde çökelme ile bağlantılı olarak tekrar ostenite dönüşme olacağından, meneviş sıcaklığı en fazla 500°C olabilir.
Nikel alaşımlı çelikler, % 1,5 Ni; % 3,5 Ni; % 5 Ni ve % 9 Ni miktarlarında kademelendirilerek, -196 °C 'ye kadar tüm sıcaklık sahalarmda kullanılabilirler. Bundan dolayı, bu çeliklerin sıvı doğal gaz, sıvı oksijen ve sıvı azotun depolama ve transport tanklarında kullanılması mümkündür. Bu çeliklerin düşük sıcaklıklarda mekanik özelikleri ve çentik darbe dayanımı değerleri, Tablo 130'da verilmişti. Tablo 132*de ise, garanti edilebilen çentik darbe dayanım değerleri, ısıl işlem durumlarıyla biriikte tekrar verilmiştir. % 1,5 kadar Ni içeren çelik (14 Ni 6), nikel içermeyen yapı çeliklerinin yalnızca kaynak edilmediği duruma nazaran daha iyi sünekîilik gösterdiğinden, özel bir öneme sahiptir. % 3,5 kadar Ni içeren çelik, daha çok sıvı etilen için kullanılır. -120 ilâ -196 °C sıcaklık sahasında kullanım için daha çok 12 Ni 19 ve X 8 Ni 9 (X 10 Ni 9) çelikleri, geniş kullanım alanı bulurlar. -160 ilâ -196 °C sıcaklık sahasında ekonomik bir alternatif olarak, % 5 ilâ 6 Ni içeren, daha yüksek mangan ve molibdeni! çelikler geliştirilmiştir. Bu çelikler, hem yağda ve hem de havada ıslah edilebilirler, iyi dayanım özelikleriyle birlikte yüksek kırılma güvenliğine de sahiptirler. Örneğin X 8 Ni 9 çeliğinin kırılma tokluğu Kıc değeri, -200 °C 'de henüz 4000 ilâ 5000 N/mm2.mm1/2 kadardır.

Malzeme seçimi ve malzemelerin hesaplanması için, kırılma mekaniğinden yararlanma konusunda bugün yeterli düzeyde kaynak bulunmaktadır. Bu konuda en geniş bilgiler, basınçlı kaplar ve nükleer reaktör yapım kılavuzlarıdır. Düşük sıcaklık (soğuk) tekniğinde bu bilgilerin kullanılmasında, sınır sıcaklığına göre emniyetli hata büyüklüklerinin saptanması gibi, yakın zamana kadar alışılmış kriterler, giderek önemini yitirmektedir.

SOĞUĞA DAYANIKLI ÇELİKLER
Soğuğa dayanıklı çelikler kavramından, -40 °C sıcaklığın altında kullanılabilen çelikler anlaşılır. Düşük kullanım sıcaklıklarında, değişik yöntemlere göre saptanabüen çentik darbe dayanımı değerinin, en küçük değer olarak 30 ilâ 70 J/cm2 olması gerekir. Soğuğa dayanıklı çeliklerin süneklilik karakteristikleri, ergitme tarzı ve dezoksidasyona, alaşımlamaya (özellikle nikel ile) ya da ısıl işleme ve dövme parçalarda mümkün olduğunca yüksek ve homojen şekil değiştirme derecesine bağlı olarak, çok geniş sınırlar arasında değişir. Böylece, farklı işletme sıcaklıkları için ve her zaman ekonomik olabilecek uygun malzemeyle değiştirme amacıyla, seçim yapmak mümkün olur.
Tablo 128, önemli soğuğa dayanıklı çeliklerin bileşimlerini vermektedir. Tablo 129'da, buraların ısıl işlem durumları ve oda sıcaklığında mekanik özelikleri, Tablo Î30'da bu çeliklerden bîr kısmının düşük sıcaklıklarda mekanik özelikleri ve Tablo 131'de önemli kullanım yerleri verilmiştir. Şekil 194'de ise, bu çeliklerden bir kısmının çentik darbe dayanımı-sıcaklık eğrileri verilmiştir.
Düşük sıcaklıklarda kullanılan dikişsiz çelik borular TS 8322'de (Nisan 1990) standardlaştınlmıştır. Bunlarla ilgili bilgiler Bölüm 5.20'de (Bkz. Tablo 91 ve 92 - Sayfa 31§) verildiğinden, burada tekrar açıklanmamıştır.
414

SOĞUĞA DAYANIKLI ÇELİKLER
kalınlığı 8 İlâ 300 mm arasmda değişebilir. Numuneye İki sac kaynak edilir ve bir çekme test cihazında statik olarak ön gerilme uygulanır. Ön gerilme olarak, genellikle malzemenin akma sınırının % 60 'ı alınır. Statik yüklemeden sonra, delinmiş ve testereyle çentik yapılmış burun tarafından, darbe çekici yardımıyla numuneye darbe uygulanır ve çentikten başlayan numunenin içine doğru devam eden çatlak oluşması sağlanır. İki değişken kullanımı bulmak için, deney esnasında numune soğutulur. Gradyan deneyinde, numunenin burnu sıvı azot ile soğutulur ve karşı tarafındaki numune ucunda ısıtma yapılarak, numune boyunca sıcaklık düşüşünün 4 ilâ 5 K/cm olması sağlanır. Eşit aralıklarla yerleştirilmiş termoelemanlarla, sıcaklık değeri belirli yerlerde sürekli ölçülerek, yükselen sıcaklıkla birlikte artan plastik şekil değişebilİrlik sonucunda, stabil olmayan çatlak gelişmesinin durması (çatlak durdurma sıcaklığı) tesbit edilir.


İzotermik deneyde, numuneler 60 ilâ -140 °C arasmda ayarlanabilen termostat içerisine konularak, deney esnasmda numunenin sıcaklığının sabit kalması sağlanır. İlave olarak, numunenin burnu sıvı azotla soğutulur. CAT olarak, çatlağın tam durduğu sınır sıcaklığı tesbiti yapılır. Bunun için, farklı sıcaklıklarda yapılan en az iki deneyin, yani çatlağın başladığı ve çatlağın durduğu iki deneyin yapılması zorunludur. Yüksek maliyet ve malzeme gerektirmesinden dolayı, Roberîson deneyi pratikte pek fazla tercih edilmez.
Sınır sıcaklıkları NDT ve CAT esasına göre, Pellini ve çalışma grubu (A.B.D.) tarafından geniş kapsamlı yapı elemanlarında geliştirdikleri Kırılma Güvenirlik Diyagramı yardımıyla, adsal gerilme, çatlak büyüklüğü ve sıcaklık arasmda yarı kantitatif ilişki kurulabilir (Şekil 192). Akma sınırı yüksekliğindeki adsal gerilmelerde ve mevcut daha büyük çatlaklarda gevrek kırılmanın görülmeyeceği TNDT + 35 °C değeri, en önemli güvenlik kriteridir. TNDT + 35 °C ve TNDT + 70 °C arasmda, tüm parçada yalnızca kuvvetli plastik şekil değiştirmeden sonra kırılma mümkündür. Bu sıcaklık sahası içerisinde sınır sıcaklığının yeri, patlama tehlikesi olan konstrüksiyonlar için önerilebilir.

KIRILMA MEKANİĞİ ESASINA GÖRE MALZEME SEÇİMİ
Gevrek kınlına emniyetinin değerlendirilmesi için kantitatif kriterler ortaya konmada önemli bir aşamaya, kırıima mekaniği ile ulaşılmıştır. Kırılma mekaniğinde reel (gerçek) ya da hipotetik (henüz tam oluşmamış) çatlaklardan gidilerek, hem imalat esnasmda (örneğin kaynak çatlağı) ve hem de işletme zorlamaları sonucu (yorulma, gerilim çatlağı korozyonu) çatlakların değerlendirilmesi yapılabilmektedir. Değişik kırılma kriterleri esaslarına göre devam eden çatlak büyümesine karşı malzemenin direnç kabiliyeti için karakteristik büyüklükler ifade edilerek, adsal gerilme, çatlak büyüklüğü ve malzeme sünekliliği arasmda, herhangibir sıcaklık İçin kantitatif bağıntı üretilebilmektedir.

Çatlak başlama bazı üzerinde sınır sıcaklığı, çatlak başlama sıcaklığı T, (i - imtiation) olarak alınır. Bu değer, kem statik ve hem de darbe tarzında zorlamayla tesbit edilebilir. Bununla ilgili en önemli deney, düşen ağırlıkla ayırma deneyi DWTT {drop weight tear test) 'tir. Numune, düşen ağırlıklı bir test cihazına ya da pandüllü çekiç karşısına yerleştirilerek, darbe ile kırılır ve bunun için gerekli iş, darbe Öncesi ve sonrasında düşen ağırlığın kinetik enerjileri farkından yararlanılarak belirlenir. T%50 sınır sıcaklığı, ya sünekliğin en yüksek değerinin % 50 darbe işi karşılığı sıcaklık ya da kristalin olmayan krrıima yüzdesinin % 50 olduğu sıcaklık değeridir. Çatlak başlangıcı için yönlendirici çizik, bir sert metal takımının bastırılmasıyla elde edilen çentikle (çentik yuvarlağı en fazla 0,025 mm) ya da bir Ti-elektrodun radyasyon kaynağı sonucu bölgesel boşaltma ile sağlanabilir. Düşen ağırlıkla ayırma deneyi, daha çok boruların süneklilik karakteristiğinin belirlenmesinde kullanılır.
Çatlak büyümesi ya da çatlak durma tasarımı, yüksek hızla büyüyen çatlağın durdurulmasıyla ilgili malzeme sünekliliği için yeterlidir. Bu amaçla, Pellini 'ye göre düşen ağırlık deneyi DWT {Peliinî testi - drop weight test -DWT) uygulanır. Bu deneyin üstünlüğü, deneyin kolay uygulanabilmesi, ölçme değerlerinde daha az dağılma ve kaim cidarlı saclarda da uygulanabilir olmasıdır. Plaka formundaki numunelerde (numune ölçüleri 355x89x25 ya da 127x51x19 mm) kırılgan bir dolgu kaynağı ve kaynak dolgusunun ortasında bir çentik yapılır. Bu numune, değişik sıcaklıklara düşmeli bir test cihazında darbeli olarak zorlanır. Numuneye etki eden adsal gerilim malzemenin akma smınna ulaştığında, sehim yapması sınırlanan numunenin altında pek az plastik şekil değiştirmenin görüldüğü sıcaklık değeri saptanır. Smır sıcaklığı, çentikli kaynak dolgusundaki meydana gelen çatlağın, ana malzemede devam etmediği sıcaklık değeridir. Bu sıcaklık, Şekil 190'a göre NDT sıcaklığı olarak tanımlanır.
Çatlak büyümesi ve çatlak durması olaylarının pratiğe yakın koşullarda denenebildiği bir diğer imkan, Robertson deneyidir. Bu deneyle, smır sıcaklığı olarak çatlak durdurma sıcaklığı CAT değeri saptanır. Bunun için farklı ölçülerde sac numuneler kullanılabilir. Numune boyu 250 ilâ 1000 mm, genişliği 90 ilâ 1000 mm ve

artık direnç kalacaktır. Manyetik özeliklerin değişmesi, malzemeye bağlı olarak farklı olmaktadır. Ferromanyetik malzemelerde doyma polarizasyonu, sıcaklığa bağımlı olarak belirli bir değişim yaparak -273 °C sıcaklığında en yüksek değerine ulaşır. Düşen sıcaklıkla birlikte manyetik anizotropik enerjilerin toplamı kural olarak büyüyeceğinden dolayı, permeabilite düşer ve aynı zamanda koerzitif alan şiddeti yükselir. Oda sıcaklığında paramanyetik karakteristik gösteren ostenitik krom-nikel çelikleri, -230 °C sıcaklığında antiferromanyetiktir. Bunun anlamı, bu sıcaklığa (Neel sıcaklığı) kadar manyetlenme yükselir, bundan sonra mutlak sıfir noktasına kadar tekrar çok küçük değere İner. Neel sıcaklığının yeri, nikel miktarmm bir fonksiyonu durumundadır. % 17 Cr 'lu çelikler için, nikel miktarı % 13 'den % İS 'e yükselirse, Neel sıcaklığı -235 °C 'den yaklaşık -255 °C 'ye düşer

DÜŞÜK SICAKLIKTA MALZEME SEÇİMİ İÇİN KRİTERLER
Konstrüksiyon malzemelerinin düşük sıcaklıklarda kullanımı için, daha dnce de açıklandığı gibi, gevrek kırılmaya karşı yeterli güvenilirliğin olması gereklidir. Bundan dolayı, herhangibir işletme sıcaklığında gerçek yapı elemanları karakteristiğmin süneklilik koşullarına mümkün olduğunca yakın değer verecek şekilde, malzeme tanmılama değerlerine uygun olarak malzemenin seçilmesi gereklidir

ÇENTİK DARBE DAYANIMI YA DA GEÇİŞ SICAKLIKLARININ GARANTİ
EDİLMESİ ESASINA GÖRE MALZEME SEÇİMİ
Ferritik-perlitik konstrüksiyon çeliklerinden yapılmış ve gevrek kırılma yapabilecek parçalarda malzeme kalite belgesi, çentikli darbe deneyi ile saptanan Çentik darbe dayanımı ya da değişik kriterlere göre tesbit edilen darbe geçiş sıcaklığı Tg ile belirtilir. Bu bilgilerden yararlanılarak, belirli bir en az çentik darbe dayanımı ya da çentik darbe sünekliliğinin ani düşme geçiş sıcaklığının üzerinde kalınarak, stabiî olmayan çatlak büyümesi
tehlikesi, yani gevrek kırılma tehlikesi önlenmiş olur.
Bu yöntem tarzı biraz daha geliştirilerek, düşük sıcaklık malzemelerinin süneklilik bilgisi İçin, üçgen çentikli numune de kullanılarak, daha fazla bilgi alınabilir. Geçiş sıcaklığmm tesbiti için kriter olarak, örneğin çentik darbe dayananı = 35 J/cm2 için Tgî5 tarzında belirtme yapılabilir ya da kristalin kırılma oranı için, çentik darbe dayanımındaki ani düşüş bölgesinin orta sıcaklığı değeri olarak Tg%50 tarzında değer belirtilebilir.
Bu tarzdaki bilgiler esasına göTe, örneğin kaynaklı konstrüksiyonlar için çelik seçiminde öneriler (Bkz. Bölüm 7.2.) geliştirilmiştir. Her ne kadar çoğu zaman bu önerilerden yararlanılır ise de, geçiş sıcaklığmm değişik malzemeler ya da işlem durumları için relatif değer taşıdığına ve bir parçanın gevrek kırılma güvenliğinin
belirli bir işletme sıcaklığı için tam tesbît edilmesi gerektiğine, dikkat etmek gerekir.


SINIR SICAKLIĞI ESASINA GÖRE SÜNEKLİLİĞE. BAĞIMLI MALZEME
SEÇİMİ
Gevrek kırılma karakteristiğinin büyük ölçüde parçanın formuna ve büyüklüğüne bağlı olduğu bilgiler, parçanın ölçülerinde yapılan numune boyutlarında geliştirilen deney yöntemleriyle test yapılarak, bu numunelerde keskin çentik ya da çatlakların gerçek gerilme değerleriyle tetkiki ile sağlanabilir. Gevrek kırılma tehlikesi olmadan emniyetli en düşük işletme sicaklığı olan sınır sıcaklığını saptamak için önerilen değişik test yöntemleri, Şekil 19l'de görülmektedir.
Çatlak başlama ve çatlak genişlemesi kavramları tarzında ayırım yapmadan malzeme karakteristiğini belirten geçiş sıcaklığının aksine, sınır sıcaklığı tasarımında, çatlak başlamaya karşı emniyet ve çatlak genişlemesine karşı emniyet, birbirinden ayrılarak değerlendirilir. Birinci durumda, mevcut bir çatlağın stabil olmayan gelişmesinin olmaması garanti, edilirken, çatlak genişlemesine karşı emniyetten yürüyen bir çatlağın durmasının (çatlak durma olanağı) garanti edilmesi sözkonusudur. Bu emniyet tasarımlarından hangisinin seçileceği, bir riziko ve maliyet sorunudur. Süneklilik kriteri için kural olarak, daha önceden mevcut olan bir çatlağın öngörülen işletme koşullarında stabil olmayan bir gelişme göstermemesidir (emniyet kriteri olarak çatlak başlamanın alınması). Fakat özel durumlarda, çatlağın durma olanağı da, kullanım için emniyet kriteri olarak aimabilir.

Gevrek kırılma için sıcaklığın yanında, ayrıca hem dış zorlanma koşullarından doğan ve hem de malzeme özelikleriyle ilgili diğer faktörler de etkilidir (Tablo 128). Burada en önemli rolü, çentiklerde ya da çatlaklarda meydana gelen gerilim konsantrasyonları oynar. Şekil 190'da, dayanım karakteristik değerleri akma smın, çekme dayanımı ve kopma gerilmesinin, çentiksiz ve çentikli numunelerde sıcaklığa bağımlılığı görülmektedir. Çentik olmadığında, gerçek kesite indirgenmiş kopma gerilmesi, çok düşük sıcaklıklarda (yapı çelikleri için T! sıcaklığı -150 ilâ -200 °C) çekme dayanımı, daha doğrusu akma smırı değerine düşer. Buna karşm çatlak ya da çentik mevcutsa, oldukça yüksek sıcaklıklarda şekil değiştirme olmaksızın kırılma meydana gelir. T2 sıcaklığı, parçanın kınldığı malzemenin akma smın adsal değeri, sıfir süneklilik sıcaklığı NDT (nil-ductiHty-transition) olarak tanımlanır. NDT sıcaklığının altında, malzemenin akma sınırından daha küçük adsal gerilmede de gevrek kınima meydana gelebilir.
Büyüyen çentik ya da çatlakla birlikte, kırılma gerilmesi-sıcaklık eğrisi bir sınır değere ulaşana kadar sağa doğru kayar, çok büyük çentikte de kırılma meydana gelmez, daha doğrusu bu büyüklük çatlağın büyümesiyle yükselmeye devam etmez. Bu durum, çatlak durdurma sıcaklık eğrisi CAT (crack-arrest-temperature) ile karakterize edilir. CAT-eğrİsinin akma sınırına ulaştığı T3 sıcaklığı FTE (fracture-transition-elastic) ile ve çekme dayanımı ile kesişme noktası T4 sıcaklığı FTP (fracture-transition-plastic) İle tanımlanır. Türkçe olarak belirtilirse, CAT - çatlak durdurma sıcaklığı, FTE - elastik kırılma geçişi ve FTP - plastik kırılma geçişi olarak ifade edilebilir, örnekle belirtilmek istenirse, alaşımsız yapı çeliklerinde NDT ve FTP arasındaki sıcaklık aralığı, yani adsal gerilme akma smırı değerine ulaştığında en küçük hatalı yerin kırılma meydana getirdiği sıcaklık ve en büyük çatlağın İlerlemediği sıcaklık arası değer, yaklaşık 70 °K kadardır.
Dayanım ve süneklilik karakteristiklerinin yanında, sıcaklığın azalmasıyla metalik malzemelerin fiziksel özelikleri de değişir, özgül ısı, ısı iletme kabiliyeti ve ısıl genleşme -273 °C 'ye kadar, asimtotik sıfir değerine doğru azalır.

Düşük sıcaklıklarda malzemelerin kullanımında birinci planda, süneklilik ve gevrek kırılma güvenliği belirlendiğinden dolayı, bu amaçla daha çok soğukta sünek kalabilen çelikler ve demir olmayan sünek metaller gibi metalik malzemeler ile darbeye dayanıklı ve takviyeli plastikler kullanılır. Özellikle son yıllarda büyük gelişme gösteren ince taneli yüksek dayanımlı mikro alaşımlı çelikler, kalitelerine de bağlı olarak -60 °C sıcaklığa kadar kullanılabilmektedir. Bölüm 5.2'de bu çeliklerle İlgili detaylı açıklama verildiğinden, burada tekrar açıklanmamıştır.

Metalik malzemelerde, düşen sıcaklıkla birlikte dayanım yükselir, yani çekme dayanımı ve akma sınırı artar. Ancak, bu durumda sertliğin, sürekli titreşim dayanımının ve eîastiklik modülünün artacağına dikkat edilmelidir. Dayanım karakteristiklerindeki değişimin büyüklüğü, malzemenin kafes yapısına ve strüktürüne bağımlıdır. Kübik yüzey merkez kafesli metallerde plastik şekil değiştirme görülmesi için gerekli akma sınırı gerilmesinde, sıcaklığa pek az bağımlılık vardn ve dayanım artma karakteristiğinde de önemli bir farklılık görülür. Buna karşm, kübik hacim merkez kafesli metallerde sıcaklığa bağımlılık oldukça yüksektir ve dayanım artma karakteristiği yaklaşık sabit kalır. Hekzagonal yapılı metaller, düşen sıcaklıkla birlikte akma gerilmesinde ve dayanımda ortalama bir yükselme gösterirler.
İşletme koşullarında malzeme karakteristiği için, sıcaklığın azalmasıyla süneklilikte dikkate değer önemli miktarda azalma olması, büyük Önem taşır. Sünekliliğin ifade edilmesinde önemli bir kavram olan tokluk teriminden, malzemenin çatlak genişletme enerjisine absorbsiyonla karşı koyması ve böylece şekil değiştirme yapmadan meydana gelen gevrek kırılma olayına mani olma kabiliyeti anlaşılır.

Düşük sıcaklığa (soğuğa) dayanıklı konstrüksiyon maizemelerinin kullanımlan genellikle -40 ilâ -200 °C arasındadır. Bu tip malzemelerin başlıca kullanım alanları şöyle gruplanabiîir :
Çelik yapı konstruksiyonlan,
Ekstrem klimatik koşullarda çalışan iletme tesisleri ve gemiler,
Sıvı hava, tabii (LPG - Liguefîed Petroleum Gas ve LNG - Liquefied Natural Gas) ve sentetik hidrokarbonlar,
Amonyak ve asal gazların, üretim, transport ve depolama tankları,
Hava ve uzay taşıtları.
Teknik gazların konsantrasyonlanyla, bu gazlar için kullanılabilecek malzeme grupları, Tablo 127'de verilmiştir. Aynca kullanım yeri olarak elektroteknikte ve manyetik cihazlar için, süper iletken malzemelerde, helyumun kaynama sıcaklığına (-269 °C) kadar sıcaklıklar için de malzeme gereklidir.

Titreşim zorlamalarında malzeme tahribatına sebep olan özel bir durum da, alçak peryodîu yorulmadır (iow cycle fatigue). Burada periyodik şekil değiştirme, nisbeten düşük frekanslarda meydana gelir. Bu tarz zorlamalar, örneğin kuvvet santrallarmda tesisin çalışmaya başlaması ve durdurulmasında, kazanlarda, türbinlerde, boru donanımları ve benzeri parçalarda meydana gelir ve ritmik olarak birkaç dakika ile birkaç gün arasmda süre ile gerçekleşebilir. Pratikte ve deneyimlere dayalı sonuçlarda, düşük peryodîu zorlamaların-, yüksek frekanslarda ulaşılabilen yük değişimlerinde görülen kırılmaya yakın değerler verdiğini göstermektedir. Zaman etkisi ve bununla bağıntılı sürünme olayları, malzemede ömrü kısaltır

SOĞUK ŞEKİL VERME TAKIMLARI
Metallere haddeleme, basma, çekme ve diğer işlemlerle soğuk şekil verilmesinde, sıcaklığın yükselmesi takımlarda meneviş etkisi yapmadığmda, sertlik ve yapı değişmesi meydana gelmez. Takımlar, yüksek baskı ve aşınma zorlamasına maruz kalırlar. Bundan başka, kırılmaya karşı çok İyi güvenirlik göstermek zorundadırlar.
Özelikle, İnce sac ve band üretimindeki soğuk haddelemede, oldukça fazla zorlanma vardır. Haddelenen malzeme ile direkt temasta olan haddeler, çok yüksek yüzey sertliğine, oldukça fazla sertleşme derinliğine ve sünek çekirdeğe sahip olmalıdır. Buna karşm, yönlendirici haddelerde, çok iyi çekirdek dayanımında orta sertlik aranır. Ayrıca, kusursuz bir yüzey kalitesi ve metalik olmayan partiküllerin yorulma çatlaklarım genişletmesiyle ortaya çıkan dış yüzey kırılmalarına karşı, yeterli direnç istenir. Bu özelikler, esas olarak arıklık derecesine ve mikro ayrışmalar eğilimine bağlı olduğundan, soğuk hadde çeliklerinin büyük bir kısmı ultra arıklıkta ve daha çok da ESU yöntemine göre üretilir.
Sert bir çeliğin (örneğin ledeburitik krom çeliği ya da hız çeliği) diğer bir çeliğe birleştirilmesiyle, sünek çekirdekli ve sert yüzeyli birleşik (çift malzemeli) hadde yapılması da mümkündür. Soğuk haddeleme için karakteristik malzemeler, 85CrMo 7 2 ve 100 CrMo 5 çelikleridir.
Matbaa, değirmen, kağıt, lastik ve tekstil makinalanndaki haddeler için, tipik bir malzeme de hadde dökümü (sert döküm) olarak da adlandırılan beyaz dökme demirdir. Bu dökümün yapısı, perlit, sementit ve ledeburitten oluşur ve beyaz kesitlidir.
Dövülmüş sıcak haddeler de, çalışma sıcaklığı çok iyi soğutma ile düşük tutulabildiğinden dolayı, keza soğuk iş çeliklerinden (örneğin 50 Cr 2, 70 CrMn 4, 90 Cr 3) imal edilebilirler. Presleme ve ezme takımları için de 40 NİCrMo 15 ve 50 NiCr 13 nikel alaşımlı çelikler tercih edilir. Derin çekme takımları, sürtünmeye ve aşınmaya maruzdurlar. Malzeme olarak, alaşımsız takım çelikleri yanında düşük alaşımlı 100 V 3, 125 CrSi 5 ve yüksek alaşımlı X 210 Cr 12 çelikleri kullanılır.

SÜREKLİ DARBEYE DAYANIKLI ÇELİKLER
örneğin, basmçiı hava tabancalarında olduğu gibi, yüksek basınç ve darbe zorlamalarında, en iyi şekilde orta karbonlu ve karbür teşkil edici alaşım elementleri içeren, örneğin 45 WCrV 7 ve 60 WCrV 7 çelikleri kullanılır. Madencilik takımlarında, aşınma direncini yükseltmek için, daha çok sert metal ya da elmas (Diamant) kaplama yapılır.

ÖLÇME CİHAZLARI
Ölçme cihazlarının iyi işlenebilir ve sertleşebilir olması, ayrıca pek az ve mümkün olduğunca homojen ölçü değiştirme göstermesi gerekir. Bu iş için özel çelik olarak, 1ÖÖ Cr 6, 100 V 3 ve X 210 Cr 12 kullanılabilir. Aşınma direncini iyileştirmek için, ölçme cihazlarının yüzeyleri çoğu zaman sert kromla ya da elmasla kaplanır.
Şekil 159 ilâ 169 'da, Örnek olarak X 165 Crl2MoV çeliğinin yumuşak tavlı, normal tavlı ve yağda, havada, sıcak banyoda sertleştirme İle değişik meneviş işlemleri sonrasında metalografik yapı görüntüleri ve ulaşılan
sertlik değerleri verilmiştir. Müteakip kısımlarda ise, alaşımlı soğuk iş takım çeliklerinin herbiri için detaylı açıklamalarla birlikte ZSD diyagramları ve menevişte karakteristik değişmeler verilmiştir.

Tahta, selüloz ve kağıt işlenmesi için makina kesiciler, çift malzemeli çelik kesici olarak da imal edilebilirler. Çift malzemeli kesicilerde, kesme kenarı iyi aşınma direncine sahiptir ve hadde kaynağıyla, karbonu az çeliğe birleştirilmiştir. Bu tarz çift malzemeli takımların avantajı, hem daha yüksek kırılma güvenliğine sahip olması, hem de daha dar toleranslarla imal edilebiimesidir.
El takımlarında, kesme kabiliyetini yeniden bileme olmaksızın uzun kullanım suresinde koruma zorunluluğundan dolayı, daha fezla beklenti vardır. Bunun için gerekli uygun alaşımsız ve alaşımlı soğuk iş çelikleri, Tablo 113'de verilmiştir.

Tahta, selüloz ve kağıt işlenmesi için makina kesiciler, çift malzemeli çelik kesici olarak da imal edilebilirler. Çift malzemeli kesicilerde, kesme kenarı iyi aşınma direncine sahiptir ve hadde kaynağıyla, karbonu az çeliğe bHestirilmiştir. Bu tarz çift malzemeli takımların avantajı, hem daha yüksek kırılma güvenliğine sahip olması, hem de daha dar toleranslarla imal edilebilmesidir.
/Birtakımlarında, kesme kabiliyetini yeniden bileme olmaksızm uzun kullanım süresinde koruma «oranluluğundan dolayı» daha fezla beklenti vardır. Bunun için gerekli uygun alaşımsız ve alaşımlı soğuk iş Çelikleri, Tablo 113!de veritaüştir.
350
TAKIM ÇELİKLERİ
Alaşımlı soğuk iş çeliği grubundaki çok sayıdaki çelik çeşidi, beş kullanım grubunda (Bölüm 6.3.1. ilâ 6.3.5.) incelenebilir (gruplarda Standard dışı çelik türleri de verilmiştir).


YÜKSEK POLİMERLERİN ÜRETİMİ İÇİN TAKIMLAR
Enjeksiyon döküm, pres ve enjeksiyon pres kalıbı için kullanılabilecek çeliklerin, iyi işlenebilir olması, çok iyi parlatılabilmesi, ısıl İşlemde çekme yapmaması, yüksek aşınma direnci ve yeterli korozyon dayanımına sahip olması istenir. Bunun için, CrNi-, CrMn- ve CrMo-alaşımh sementasyon ve ıslah çelikleri, ultra arıklıkta kullanılırlar. Çekirdeğin nisbeten yumuşak olması, yüzeyin sementasyon veya nitrasyonla sertleştirilmesi tercih edilir. Yüksek dayanıma sahip olması ve aynı zamanda iyi sünekîilik ve işlenebilirlik göstermesinden dolayı, martensitik yapıda çökelme sertleşmesi yapan Maraging çelikleri de kalıp yapımına girmiştir.
Belirli bir yüksek polimer malzemenin, örneğin PVC 'nin işlenmesinde, takım yüzeyi korozif etki altında kalır. Bu durumda, ya nikel veya krom kaplama ile korozyondan korunma yapılmalı ya da korozyona dayanıklı çelikler kullanılmalıdır.
Enjeksiyon döküm makinalannm ve ekstruderİerhı helis pistonunun ömrü, esas itibariyle helis ve silindirin yapıldığı malzemenin kalitesine bağlıdır. Bunlar, abrasif aşınmaya karşı yüksek direnç göstermeli ve böylece kalıptan kopabilecek metal partiküUerin işlenen malzemeye girmesi önlenmelidir. Bunun için pratikte daha çok, banyo ya da gaz nitrasyonla yüzey sertliğinin 1000 ilâ 1100 VSD olduğu, 34 CrAINi 7 ve 30 CrMoV 9 nitrasyon çelikleri kullanılır.
Cam fazı takviyeli yüksek polimerlerin üretimi için, genel olarak daha yüksek aşınma direnci gerekir. Bunun için takım yüzeyi, sert metal ya da tikankarbür veya volframkarbür ile kaplanır. Tablo 111 'de, TS 3921 ve TS 3941'de verilen çeliklerle birlikte, DENPe göre çelikler de verilmiştir. Seçkin olarak kullanılabilen çeliklerin yanında, enjeksiyon döküm takımlar için, çinko alaşımları, çok metalli alüminyum bronzları, bakır-berilyum bronzu, nikel ve epoksi reçinesi de kullanılmaya başlanmıştır.

KESİCİ TAKIMLAR
Demir esaslı ve demir olmayan metal malzemelerin talaşsız imalatı ve kağıt, karton, deri ve lastiklerin işlenmesi için yapılan takımların kesici kenarları, basmaya, aşınmaya ve kesmeye zorlanırlar. Bunun için, yeterli kırılma da-yammma, sürtünme aşınmasına karşı iyi aşınma direncine ve soğuk kaynağa karşı pek az eğilime sahip olmalıdırlar. Malzeme seçimi için, takım formu yanında kesilen malzemenin cinsi ve gösterdiği direnç de önemlidir.


Yaklaşık % 1,5 ilâ 2,5 C ve % 12 ilâ 13 Cr içeren ledeburitik yüksek karbon ve yüksek kromlu takım çelikleri (X 210 Cr 12, X 210 CrW 12 ve X 165 CrMoV 12 1) çok fazla kullanılır. Bu çeliklerin katılaşmasında, kromu zengin karışık karbürlü ledeburit ötektiği teşekkül eder ve devam eden soğumada, y-katı çözeltilerinden sekunder karbür çökelmesi olur. Sertliği yaklaşık 1700 VSD olan, M7C3 karışık karbürü, yüksek aşınma direnci sağlar. Sertleştirmeden sonra görülen anizotropik ölçü değişmeleri, şekillendirme doğrultusunda yönlenmiş karbürlerden etkilenir. Karbürlerin ısıl genleşme katsayısı, ana yapının î/3 'ü kadar olduğundan, soğuma esnasında büyüklüğü karbür teşekkülüne bağlı olan, karbürlerin engelleme etkisi meydana gelir.


ESU yönteminin ilave bir gelişimiyle, % 3,3 'e kadar karbonlu ledeburitik krom çeliklerinin, hem dövme ve hem de sac olarak haddelenebilecek blok halinde üretimi mümkün olmaktadır. Karbon miktarı % 2,5 ilâ 3,3 arasında olan bu çelikler, normal ledeburitik kromlu çelikler ile yüksek krom alaşımlı özel dökme demir çeşidi arasındadır ve döküm malzemeler alaşım sahasına girmektedir. Bu çeliklerde karbür miktarı yüksek olduğu için (X 210 Cr 12 çeliğinde hacimde yaklaşık % 22 karbür olmasına karşın, X 290 Cr 12 çeliğinde hacimde yaklaşık % 30 karbür vardır), 66 ilâ 70 RSD-C sertliğinde, iyi bir aşınma direnci gösterirler.
Yaklaşık % 1 karbonlu orta alaşımlı çelikler, daha düşük aşınma direnci gösterirler, fakat daha yüksek sünekliliğe ve daha İyi işlenebilirliğe sahiptirler. Bunlardan Örnek olarak, 90 MnCrV 8, 105 WCr 6, 100 MnCrW 6 çelikleri, daha çok metalik olmayan organik malzemelerin kesilmesinde tercih edilirler. 6 mm ve daha yüksek kalınlığı olan sac ve bandlan kesmek için, % 0,5 karbonlu sünek sert soğuk iş çelikleri (örneğin 60 WCrV 7 veya X 47 CrVMo 5 1 çelikleri kullanılır. Tabio 112'de, çelik seçimi ile ilgili bilgiler verilmiştir.


ALAŞIMLI SOĞUK İŞ TAKIM ÇELİKLERİ


Alaşımlı soğuk iş takım çelikleri grubu, aîaşımsız takım çeliklerinin geliştirilmesiyle ortaya çıkmıştır. Bu çeliklerin kullanımı, takımlarda maksimum yüzey sıcaklığının en fazîa 200 °C 'ye kadar yükselebildiği, özellikle talaşsız ve talaşlı şekil verme işlemleridir. Önemli bir miktar da, ölçme cihazlarının imalatında kullanılır.
Alaşımlı soğuk iş takım çelikleri, TS 3921 ve DİN 17350'de standardlaştırılmıştır. Her İki standardta da çeiik çeşitleri ve özelikleri, büyük Ölçüde uyum içerisindedir. Tablo 108'de, bu çeliklerin bileşimleri, Tablo 109'da ısıl işlem durumu ve özelikleri, Tablo ÎİO'da ise önemli kullanım yerleri örnekleri ve AISI/SAE karşılıkları verilmiştir.
Alaşımlı soğuk iş takım çeliklerinde, aîaşımsız takım çeliklerine nazaran özeliklerin iyileştirilmesi amacıyla düşük ya da yüksek alaşımlama yapılır. Karbür teşekkül ettirici V, Mo, W ve Cr ile alaşımlama yapıldığında ve buna uygun ısıl işlem uygulandığında, dayanımın (0,2 uzama sınırı 1800 ilâ 2500 MPa arasında) yanında, özellikle sertlik ve aşınma direnci de yükselir. Bu durum, Knoop sertliklerinin karşılaştınlmasıyla daha iyi açıklanabilir:

Alaşımlı soğuk iş çeliklerinde karbon miktarı, % 0,3 ilâ 2,5 arasında değişir ve hatta yüksek alaşımlı çeliklerde % 3 'e ulaşır. % 1 karbonda düşük alaşımlı çeliğin yapısındaki karbür miktarı % 5 iken, % 2 'den fazla karbon içeren yüksek alaşımlılarda bu değer % 10 İlâ 30 değerine yükselir.

Isıl işlemde, özellikle sertleştirmede, öngörülen sıcaklıklar tam olarak sağlanmalı ve garanti edilmeli, ısıtma işlemi yavaş ve homojen gerçekleştirilmelidir. Komplike formdaki ya da büyük boyutlu takımlarda sertleştirme çatlağını önlemek için, su ve daha sonra yağda kesintili sertleştirme tavsiye edilmektedir. Aşırı ısıtmalarda çatlak teşekkülü, yanma ve deformasyon, düşük sıcaklıklarda ise daha az sertlik değeri elde edilir. Yüzeysel karbon azalması ya da takım ve soğutma ortamı arasmda buhar hapsolması sonucunda, yumuşak cidar ya da lekeler meydana gelebilir. Çatlak oluşumunu engellemek için, ani soğutma banyosundan alınan parçalar, vakit geçirilmeksizin derhal menevişlenmeîidir. Meneviş sıcaklığı, arzu edilen çalışma sertliğine bağlı olarak, 100 ilâ 300 °C arasmda seçilir. Menevişİemeden sonra, havada soğutma yapılır. Alaşımsız ve sertleştirme sıcaklığı 900 °C 'nin altmda olan düşük alaşımlı çeliklere uygulanabilecek sertleştirme işlemi zanıan-sıeaklık diyagramı Şekil I5?de verilmiştir.
Takımlardan beklentilerin yükselmesine ve çoğu zaman alaşımlı çelikler gerekmesine karşın, alaşımsız takım çeliklerinin de çok yönlü kullanım alanı vardır (Tablo 107). Esas olarak, şiddetli darbe zorlamalarına maruz kalan takımlar için düşük karbon miktarlı çelikler ve aşınma direncinin ön planda olduğu yerlerde de yüksek karbonlu çelikler tercih edilir. Tablo 107'de, TS 3941 ile birlikte, DİN standardında alaşımsız takım çelikleri ve SAE/AISI karşılıkları ile, bu çeliklerin kullanım yerlerine Örnekler verilmiştir.
Müteakip sayfalarda, alaşımsız takım çeliklerinin her biri için değişik ülke standardlannda yaklaşık karşılıkları, kimyasal bileşimleri, ısıl işlem koşullan ve önemli kullanım yerleriyle birlikte, sertleştirme sıcaklığı ve soğutma ortamına bağlı olarak menevişte sertlik değişimleri verilmiştir.

ALAŞIMSIZ TAKIM ÇELİKLERİ
Alaşımsız takım çelikleri, asal çeliklerin klasik temsilcisidir. Bunlar, yüksek derecede arıklık ve sertleştirme tutumlarında homojenlik gösterirler. Karbon miktarının ve arıtılamayan elemanların smıflandınlmasma göre, sertleşebilirlik değişir. Karakteristik özelikleri, iyi çekirdek sünekliğinde, yüksek yüzey sertliğidir. Çekirdeğe kadar tam sertleşme, yalnızca küçük kesitlerde mümkündür. Kuşkusuz, 200 °C 'nin üzerindeki sıcaklıklarda, meneviş etkisi sonucunda sertlikte düşme olur. Bu durum, bu çeliklerin takım olarak kullammını sınırladığından, çok fazla ısınmadan sakınılması gerekir.
Alaşımsız takım çelikleri, sembolle belirtmede DİN standardında Wl, W2, ve W özel amaçlar için olarak, üç kalite grubunda sınıflanduılırlar. TS 3941 standardında ise Tl, T2 ve T olarak üç kalitede belirtilmektedirler. Sembolde karbon miktarı belirtildikten sonra , örneğin % 1,05 karbonlu çelik için C 105 ve 1. kalite de ayrıca belirtilmek istendiğinde C 100 W1 (C 100 Tl) olarak gösterim yapılır. Alaşımsız takım çeliklerinin çeşitleri, bileşimleri Tablo 105'de ve ısıl işlem karakteristikleri, Tablo 106'da verilmiştir.

Tablo 105 : TS 394l'e gö


*) Bu ç


Herbir kalite grubundaki çelikler, arıklık derecesi (P ve S), sertleşebilirliğe etki eden elementler Si, Mn ve Ni miktarı, sertleşme derinliği ve sertlik hassasiyeti bakımlarından fark gösterirler. 1. Kalite grubundaki çelikler, en fazla arıklıkta ve en az sertleşme derinliğine sahiptirler. Bunlar, aşırı sertleştirme sıcaklığına ve aşın bekleme suresine hassas değildirler, yani sertleştirme güvenilirlikleri büyüktür. Dezoksidasyon esnasında vanadyum ve titan ilavesiyle, çekirdek teşekkülü etkisi kuvvetlenir ve böylece ince taneli yapıya ulaşılır. 2. Kalite grubundaki çelikler de keza, yüksek arıklığa sahiptirler, fakat sertleşme derinliği 1. kalite grubuna nazaran biraz büyüktür. Sertleştirme güvenirliği, özellikle basit ve robust kalıplann imaline izin verecek Ölçüde, yeterli düzeydedir. 1. ve 2. kalite çeliklerde, arıtılamayan element olarak fosfor ve kükörtün yanında, silisyum ve mangan miktarları da belirli sınırlarda tutulur. Özel kalite grubundaki çelikler, yüksek miktarda silisyum ve mangan içerdiklerinden, oldukça fazla sertleşme derinliği sağlarlar. Aşırı ısıtmaya hassastırlar ve daha cok yağda sertleştirilirler. Bazı kullanım amaçlan için, sertleştiriîmemiş ya da ıslah edilmiş durum da söz konusudur. Özel kalite grubu, özel kullanım amaçlı çelikleri kapsar.


TAKIM

Tablo 104 : Takı

Takımlarda ilave bir güç yükseltilebilmesi için, değişik yöntemlerle yüzey sertleştirme işlemi de uygulanır. Daha çok makina konstrüksiyon çeliği olarak kullanılan sementasyon çelikleri (Bölüm 5.6.), pres döküm kalıplarmda ve yüksek polimerlerin üretiminde olduğu gibi, bazı takımların imalinde de kullanılır. Ancak, eğer takım son aşamada taşlanabilecek durumda ise, yalnızca bu durumlarda sementasyon çelikleri kullanılabilir. Ayrıca, çalışma sıcaklığının da, sementasyon sertleştirmesinden sonraki meneviş sıcaklığım aşmaması gerekir.
Gaz ya da sıvı ortamda uygulanan, nitrasyon (Bkz. Bölüm 4.5.2.2) ya da karbonitrasyon İşlemi (Bkz. Bölüm 4.5.2.3.) de, keza aşınma direncini yükseltir. Bu işlemlerle, kayma özeliği de iyileşir, döküm kalıplarında yapışma ve takım kesmelerinde malzeme parçacıklarının yapışması (kaynak olması) engellenir. Nitrasyon işleminde yüzeyin kırılgan olduğuna, darbe tarzındaki zorlamalarda ya da ani sıcaklık değişimlerinde çatlak ve kenarlarda kırılma olabileceğine dikkat etmek gerekir. Yüksek polimerleri işleyen takım ve kalıplarda, iyon nitrasyon (tenifer) işlemi tercih edilir. Torna kalemi gibi talaşlı şekillendirme yapan takımlarda, daldırma nitrasyonla 0,01 mm kalınlığında elde edilen sert tabaka ile takımın ömrü 2 ilâ 8 kat yükselir.
Metalfosfat banyolarmda kısa süreli işlemle (fosfatlama), takım yüzeyinde sıkı yapışan, kayma özeliğini iyileştiren ve aşınmayı azaltan fosfat tabakası elde edilir.
Çok sık kullanılan bir diğer yüzey işlem yöntemi de, sert krom kaplamadır. Elektrolizle ayrıştırılan sert krom tabakası, aşınmaya direnci, özellikle kaymalı sürtünmelerde oldukça yükseltir. Şiddetli basma ve darbe zorlamalarında ince krom tabakasının çökmesini önlemek için, takımlarm krom kaplama öncesinde dikkatlice sertleştiriimesi ve meneviş yapılması gereklidir. Bu durumda sertlik kaplanmamış çeliklere göre 2 ilâ 4 RSD-C daha düşük olur. Krom ayrışmasında çeliğe nüfuz eden hidrojeni dışarı atmak için, takımlarm kromiama işleminden sonra direkt olarak 270 °C sıcaklıkta tavlanması gerekir. Sert kromiama işleminde banyo sıcaklığı, yalnızca yaklaşık 50 °C olduğundan, deformasyon tehlikesi yoktur. Sertliği 65 İlâ 70 RSD-C olan sert krom tabakası, yaklaşık 350 °C sıcaklıkta yumuşar ve oda sıcaklığına soğumada da yumuşak kalır. Bundan dolayı, kesici takımların sert kromlanması, yalnızca takımın çalışma sıcaklığı 350 °C sıcaklığını aşmadığında anlam taşır. Sert kromlanmış kalıplarda, iyi kayma özeliği bozulmadan kalabildiğinden, yumuşama fazla önemli değildir. Sert kromiama ile kromlanmamış takımlara göre talaşlı şekil vermede takımlarm gücü, çeliğin talaşlı şekillendirmeyle İşlenmesinde 2 ilâ 3 kat ve tahta testerelerde 6 kat yükseltebilmektedir.


Tablo 104 : Takı


Oldukça yüksek yüzey sertliklerine borlama (Bkz. Bölüm 4.5.2.4.) ile, yani cidar tabakasına bor difüzyonu ile ve ayrıca titankarbür veya titannitrür kaplanmasıyla ulaşılır. Bundan başka, takımlarm yüzeyinde kıvılcım erozyonu ve sıcak buhar menevişi gibi kaplama yöntemleri uygulanabilir. Yüzey işlem yönternlerinin kullanımda, takımlarm her bilenme işleminden sonra, bu işlemin tekrar edilmesi gerektiğine dikkat etmek gerekir.


m çeliklerinin sertleştiriimesinde sık rastlanılan hatalar

TAKIM ÇELİKLERİ
Perlitik Takım Çelikleri : Yüksek karbon miktarlı, alaşımsız ve düşük alaşımlı çeliklerdir. Su ya da yağda sertîeştİrOdikteıı sonra yapısı, martensit ve artık ostenitten oluşur.
Martensitik (havada sertleşen) Takım Çelikleri : Ostenitleştirme sıcaklığından yavaş soğumada da martensit meydana getirebildiğinden dolayı, bunlar doğal sertleşen ya da havada sertleşen olarak da tanınırlar.
Ostenitik Takım Çelikleri : Alaşım ilavesiyle, hızlı soğumada y => a dönüşmesi engellenen, oda sıcaklığında ostenitik yapıya sahip çeliklerdir. Bunlar mağnetik değildirler ve dönüşümle sertleşmezier.
Ledeburitik Takım Çelikleri: Ötektiğin katılaşmasından sonra, ledeburit fezı içerirler.
ISIL İŞLEM ve YÜZEY İŞLEMLERİ
Sertlik, süneklilik ya da aşınma direnci gibi arzu edilebilecek özeliklerin öncelikle garanti edilmesi gerektiğinden dolayı, kullanma amacına yönelik olarak, takımın ömrü ve gücü açısından en uygun ısıl işlem uygulanmalıdır.
Takımlar için en önemli ısıl işlem, sertleştirmedir. Yeterli karbür çözülmesine ulaşabilmek için, sertleştirme sıcaklığının (ostenitleştirme sıcaklığı) ötektik altı çeliklerde Ac3 dönüşüm sıcaklığının, ötektik üstü çeliklerde Acl sıcaklığının en azından 40 °C üzerinde olması gerekir. Özel karbürlerin bulunması halinde (örneğin, volframkarbür, vanadyumkarbür) sertleştirme sıcaklığının, dönüşüm sıcaklığının 300°C üzerine kadar yükseltilmesi zorunludur. Diğer taraftan, sertleşmiş yapıda mevcut olan karbürlerin, meneviş dayanımını ve sıcakta sertliği korumasından dolayı, belirli bir sertliği sağlayabilecek karbürün çözülmesi yeterli sayılır. Bu durum, ostenitleştirme sıcaklığının ve süresinin tam belirlenmesini gerektirir.
Sertleşme gerilmelerinin çatlak meydana getirmeden dengelenmesi ve süneklilîği yükseltmek için, ani soğutmadan hemen sonra direkt olarak hiç bekletilmeden meneviş gereklidir. Meneviş sıcaklığının belirlenmesi için temel kuraL takımın kullanım amacına göre, gerekli çalışma sertliği ve maksimum sünekiiliğin teminidir. Sıcak iş takım çeliklerinde meneviş sıcaklığının, kullanımdaki çalışma sıcaklığının en azından 30 °C üzerinde olması gerekir. Meneviş işlemiyle gerilmelerin dengelenmesi yanında, sertleştirme işleminde yapıda kalabilen artık ostenitin dönüştürülmesi ve sertlik yükselten karbürlerin çökertilmesi de sağlanır. Şekil 156, değişik takım çeliği gruplarının sertleştirilmiş ve menevişlenmiş haldeki Rockweîl sertlik değerlerindeki değişimi göstermektedir. Bu tarzdaki meneviş eğrileri, her çelik cinsi için belirli bir çalışma sertliğine uygun, gerekli meneviş sıcaklığının bulunmasını sağlar.
Takımların sertleştirilmesinde, diğer konstrüksiyon çeliklerine nazaran daha çok dikkat edilmelidir. Özellikle tek üretilen kalıplarda bu durum çok daha fazla önem taşır



SICAĞA DAYANIKLI KROM ÇELİKLERİ


Sıcağa dayanıklı krom çelikleri, % 12 kromlu çelikler tipindedir. Bunlar hem yalnızca X 20 Cr 13 çeliğinde olduğu gibi kromla alaşımlanırlar ve hem de ilave alaşım elemanlanyla % 12 kromlu çeliklerin geliştirilmiş çeşidi tarzmda olabilirler. Bunlar daha çok kimya, kağıt ve petrol endüstrisinde kullanılırlar. Ancak, enerji santrallannda türbin rotoru, kanadı ve gövdesinin yapımında da (Tablo 141) kullanılmaları mümkündür. Yüksek güçlü buhar üreticilerinde de, aşın ısıtma boruları ve buhar donanımında, ilave elementle geliştirilmiş % 12 kromlu çelikler kullanılır.
% 12 kromlu çelik bazmda tanman çok sayıdaki çelik çeşidi, yüksek sıcaklıklarda kullanıidığmda, iki gruba ayrılırlar : Mo içeren % 12 kromlu çelikler ve Mo ile birlikte karbür teşekkül ettirici elementler ve Co içeren % 12 kromlu çelikler. Karbür teşekkül ettirici elementlerin, ve Co miktarının artmasıyla, ostenitik sahadan normal soğumada d- ferritli martensitik ana yapı içerisinde karbür ye intermetaİtk bağlantılardan meydana gelen sekunder fazlar bulunduğundan dolayı, bu çeliklerin sıcağa dayanıklılığı artar.

Molibden, volfram ve vanadyum ilaveli % 12 kromlu çeliklerin zaman sürekli dayanımları, % 0,17 ilâ 0,25 arasında olan karbon miktarına büyük ölçüde bağımlıdır. Bu durum özellikle, örneğin çökelmelerin bölgesel farklılıklar gösterebileceği türbin mili gibi, büyük dövme parçalarında daha fazla öneme sahiptir. Yüksek 5-ferrit miktarı, sıcakta form alabilirliği olumlu etkiler, fakat % 30 'dan daha yüksek miktarlarda bulunduğunda sıcakta dayanımı azaltır. S- ferritm teşekküllüyle ilgili alaşım elemanlarının etkisi, modifıye edilmiş Schaeffler diyagramı'ndan (Şekil 215) alınabilir. Korozyon dayanımı için % 8 Cr yeterli olmasına karşın, sürünme direncinin iyileştirilmesi için genellikle % 12 ya da daha çok krom gereklidir, % 8 Cr miktarında sürünme dayanımı en düşük değer gösterir. Ancak, Özel alaşımlama ile % 8 Cr sahasında da kullanılabilir zaman sürekli dayanımı olan çelikler geliştirilmiştir.


Sıcağa dayanıklı krom çelikleri, oksidasyona dayanıklıdır. Uygun dayanım yükseltici alaşım elemanları ilavesiyle, 620 ilâ 650 °C sıcaklıklarına kadar kullanılabilirler. Bunlar, kısmen fiyatın rol oynadığı ostenitik çeliklerin yerine ve ferritik-perîitik çeliklerle ostenitik çeliklerin arasındaki dayanım boşluğunda kullanılırlar.

SICAĞA DAYANIKLI OSTENİTİK ÇELİKLER
Sıcağa dayanıklı ostenitik çeliklerin gelişimi, çok tanman paslanmaz 18/8 krom-nikel çeliklerine dayanır, Krom ostenitik sahayı daraltırken, nikel karşı etki yapar. Eğer önceden tüm alaşım elemanlarının, nikel- ve kron. eküvelan (eşdeğeriilik) değerleri belirlenirse, ostenitik çeliklerin faz bileşimleri belirlenebilir.

ALAŞIMSIZ VE DUŞUK ALAŞIMLI ÇELİKLER
Alaşımsız çeliklerdeki karbon ve diğer arıtılamayan elementlerin yanında, sıcağa dayanıklı düşük alaşımlı çeliklerde dayanımı arttırıcı element olarak krom, molibden, nikel, vanadyum ve volfram, aynca bazılarmda da bakır, alüminyum, titanyum, bor, cer ve zirkonyum bulunur. Bu elementlerin toplam miktarı, genellikle % 6 'yi aşmaz. Alaşımsız ve düşük alaşımlı çeliklerin kullanım sıcaklığı sahası 400 ilâ 580 °C arasıdır ve oda sıcaklığında çekme dayanımları 350 ilâ 600 MPa arasındadır. Bu çelikler, silisyum ya da alüminyumla sakinleştirilmiş ya da yan sakinleştirümiş (Bkz. Bölüm 3.4) ve ince taneli çeliklerdir.


Alaşımsız ferritik-perlitik çeliklerin (karbon çelikleri) dayanım karakte-ristikleri, karbon (% 0,10 ilâ 0,30) ve mangan (% 0,30 ilâ 1,60) miktan ile birlikte, aktif (çözülmüş) azot miktarına bağımlıdır. Mangan ve azotun (nitrür çökelmesi) etkisi, düşen sıcaklıkla birlikte artar, 450 ilâ 500 °C sıcaklıklarının üzerinde önemli bir etkileri yoktur.


Düşük alaşımlı çeliklerin iyileştirilmiş sıcakta dayanım karakteristikleri, özel karbür teşekkül ettiren Cr, Mo ve V gibi elementlerle alaşımlanmasından dolayıdır. Kuvvetli karbür teşekkül ettirici olarak molibden özel bir öneme sahiptir (Bu durum, yalnızca düşük alaşımlı çelikler için geçerli değildir). Buna karşm krom ve vanadyum, tek başlarmda katıldıklarında sürünme direncinde belirgin bir iyileşme sağlamazlar.


450 °C sıcaklığın altmda, alaşımsız çelikler yeterli özeliklere sahip oldukları, daha doğrusu düşük alaşımlılarla aynı özelikleri gösterdiğinden dolayı, molibden alaşımlı çelikler genellikle kullanılmazlar. Ancak, çok uzun işletme süreleri (105h 'den fazla) ve pek az form değiştirme olması gereken parçalarda, 450 °C 'nin altmda da molibden alaşımlı çelikler kullanılabilir. Genel olarak 450 °C sıcaklığının üzerinde kullanılan molibdeni! çelikler, % 0,5 kadar Mo içerirler. Bu tipin en tanınmış çeşidi, 15 Mo 3 çeliğidir. Mo miktarının daha çok artması, önemli bir dayanım artması sağlamaz.
Çeliğe % 0,5 Mo miktarına ilave olarak 13 CrMo 4 4 çeliğinde olduğu gibi, aynca yaklaşık % 1 kadar krom katılırsa ya da 10 CrMo 9 10 çeliğinde olduğu gibi, molibden ve krom miktarı birlikte yükseltilirse, çeliğin sürünme dayanımı, sûnekliîiği ve oksİdasyon dayanımı iyileştirilebilir (Şekil 211.2). Birinci alternatifte, yalnızca yaklaşık % 0,5 Mo içeren çeliğe nazaran, 550 °C ve 1000 h için kopma uzaması % 5 'den % 10 'a yükselir ve tufiallaşma direnci de daha iyi olur. 10 CrMo 9 10 çeliği, 580 °C sıcaklığa kadar oldukça iyi yüksek sıcaklık özelikleri gösterir. Bu çelik daha çok, yüksek sıcaklıklarda buhar iletiminde ve kimya sanayiinde, aynı zamanda çeliğin hidrojene karşı dayanıklılığı da arttığından dolayı % 2,25 'e yükseltilmiş krom miktarıyla kullanılır.


Titreşim zorlamalarında malzeme tahribatına sebep olan özel bir durum da, alçak peryodîu yorulmadır (iow cycle fatigue). Burada periyodik şekil değiştirme, nisbeten düşük frekanslarda meydana gelir. Bu tarz zorlamalar, örneğin kuvvet santrallarmda tesisin çalışmaya başlaması ve durdurulmasında, kazanlarda, türbinlerde, boru donanımları ve benzeri parçalarda meydana gelir ve ritmik olarak birkaç dakika ile birkaç gün arasmda süre ile gerçekleşebilir. Pratikte ve deneyimlere dayalı sonuçlarda, düşük peryodîu zorlamaların-, yüksek frekanslarda ulaşılabilen yük değişimlerinde görülen kırılmaya yakın değerler verdiğini göstermektedir. Zaman etkisi ve bununla bağıntılı sürünme olayları, malzemede ömrü kısaltır

SICAĞA DAYANIKLI ÇELİKLER
Sıcağa dayanıklı çelik olarak, genellikle 400 °C 'nin üzerinde kullanılan alaşımsız ve alaşımlı çelikler anlaşılır. Tüm sıcağa dayanıklı malzemeler içerisinde, daha fazla kullanım alanına sahip olduklarından ve büyük ölçüde standardlaştırıldıkları için, sıcağa dayanıklı çelikler sıcakta kullanılan diğer malzemelere nazaran daha fazla önem taşır.


Sıcağa dayanıklı çelikleri, alaşımsız ve düşük alaşımlı çelikler, sıcağa dayanıklı krom çelikleri ve yüksek sıcaklığa dayanıklı ostenitik çelikler olarak, üç ana gruba ayırmak mümkündür. Böylece, bu amaçla kullanılabilecek çelik türlerinin alaşım tipleri hakkında da sınıflandırma yapılmış olmaktadır. Ancak, özel bir
kullanım yerine sahip kazan saclarının bunlara ilave olarak ve öncelikli olarak açıklanması uygun görülmüştür.

KAZAN SACLARI
Buhar kazanları, basınçlı kap ve boruların yapımında kullanılan, et (cidar) kalınlığı 3 ilâ Î00 mm arasmda olan, kaynak edilebilen, soğuk ve sıcak şekiîlendirilebilen çelik sac ve levhalar, TS 3650'de (Temmuz 1981) standardlaştırılmıştır. Bu amaçla kullanılan çeliklerin bileşimi, Tablo 135'de görüldüğü gibi, alaşımsız ya da düşük alaşımlı olabilmektedir. Bu çelikler, H I çeşidinin dışmda sakinîeştirilmiş olarak dökülürler, H I çeşidi sakin ya da kaynar dökülmüş olabilir. Azot miktarı, sakin dökülmüş çeliklerde en fazla %0,010, kaynar dökülmüşte ise en fazla % 0,008 kadardır.
Alaşımsız kazan sacları ve mangan alaşımlı 1? Mn 4 ve 19 Mh 5 çelikleri 450 °C, diğer alaşımlı çelikler ise genellikle 500 °C 'ye kadar kullanılırlar. Çeliklerin sıcaklığa bağımlı mekanik özelikleri Tablo 136'da verilmiştir. Kullanmada ayrıca göz önünde tutulması gereken, sıcaklığa bağımlı eîastiklik modülü Tablo 137de, ısıl genleşme katsayısı Tablo 138'de, ısı iletme kabiliyetleri Tablo 139'da ve ısıl işlem durumları Tablo 140'da
verilmiştir.

SICAĞA DAYANIM TANINMA BÜYÜKLÜKLERİ

Zaman dayanımı ve zaman uzama sınırı, sıcakta dayanmam değerlendirilmesi İçin ana kriterlerdir. Bunlar. malzemede sürünmenin açık bir şekilde görüldüğü işletme sıcaklığına bağlı olarak, parçalar için ölçülendirme büyüklüklerinin saptanmasında esas alınırlar. Sürünmenin görülmediği ya da yalnızca pek az sürünme meydana gelen düşük sıcaklıklarda, sıcakta çekme deneyi ile elde edilen sıcakta akma smırı (0,2 sınırı). genellikle hesaplama karakteristiği olarak alınabilir. Sıcakta çekme deneyinin yeterli olabileceği en üst ve zaman sürekli deneyinin yapılması gerektiği en ait sınır sıcaklık değeri olarak, alışılmış bir değer halinde sıcakta akma smırı eğrisiyle, zaman sürekli dayanımı-sıcakiık eğrisinin kesişme noktalan (Bkz. Şekil 211.2) alınabilir. Zaman sürekli deneyinde, sabit kalabilen bir sıcaklıkta, çok uzun zaman arahğmda sabit bir yükleme yapılır. Bu duruma, deney esnasmda zaman içerisinde kesit ve gerilim değişmeleri göz önünde tutulmadığı ve pratikte geçerli zorlamalar uygulandığı için, teknik sürünme deneyi (mühendislik sürünme deneyi) de denir. Deney esnasmda, zamana bağlı olarak meydana gelen uzamalar, sürünme olayı sonucu kırılma olana kadar tesbit edilir. Deney süresini, konstrüksiyon elemanının pratikteki işletme süresiyle bağdaştırabilmek için, deneyler genellikle 105h 'e kadar yükleme süreleriyle, uzun süre deneyi olarak yapılır.
Değişik zorlamalar için saptanan sürünme eğrilerinden (Şekil 207), zaman sürekli diyagramı çizilerek, buradan zaman sürekli dayanımı, yani belirli bir yükleme süresinde kırılmayı meydana getiren çekme geriimesi, örneğin 105h yükleme süresi için gerilme değeri olarak Rm/ıo5 tesbiti yapılır. Çoğu zaman, kırılmaya kadar olan süre daha az önemlidir, aksine belirli bir uzama değerine ulaşılması daha ilginç ya da Önemli olabilir. Bu durumda, belirli bir kalıcı uzamayı meydana getiren gerilme değeri olan, zaman uzama sınırı saptanır. Örneğin, % 0,2 kalıcı uzama ve 10Jh süre için, Ro,2/ıo"-
Bu tarz araştırmalar çok uzun zaman aldığı ve masraflı olduğu için, zaman ve sıcaklıkla ilgili ölçme sonuçlarının deney sonuçlarıyla doğrulanamadiğı durumlarda, gerektiğinde enterpolasyon veya extrapolasyonia çözüm aranır.

Kabul edilebilir kullanım sıcaklığının seçimi açısından, alaşımda disperse olmuş fazın, çökelme sertleşmesi sonucu olabileceğine dikkat etmek gerekir. Bu olayda sıcaklığın artmasıyla partiküllerin büyüyebileceği (yaşlanma), bu esnada ortalama parçacık aralığmm daha büyük ve sürünmeyi engelleyici etkisinin daha az olabileceği ya da daha yüksek sıcaklıklarda partiküllerin tekrar çözeltiye geçebilecekleri ve hatta yok olabilecekleri söz konusudur. Bu tarz yaklaşımlar, eğer partiküller ergime sıcaklığına kadar matrikste stabil kalabiliyorsa, geçersiz olur. Bu durum, özellikle daha çok tez metalürjisi ile üretimde ince disperse yığılmalar yapan (dispersiyon sertleştirmesi) oksitlerde görülür. Bu grup malzemelerin karakteristik ve aynı zamanda şüphesiz pahalı da olan temsilcisi, TD-Nikeİ'dir. Kaba bir yaklaşımla kullanım sıcaklığının üst sının olarak, rekristalizasyon sıcaklığı alınabilir.

yalnızca mekanik karakteristikleri saptanan volfram, niobyum ya da molibden gibi yüksek sıcaklıkta ergiyen metaller, yüksek sıcaklık malzemesi grubunda sayılırlar. Ancak bu metal ve alaşımlarının az oksidasyon dayanımları, üretimlerinin pahalı olması ve ayrıca zor işlenebiiiriiklermden dolayı, başka çözüm bulunmadığında sıcağa dayanıklı konstrüksiyon parçalarında kullanılabilirler.

Malzeme seçimi ve değerlendirme için, genel olarak şu büyüklükler ve özelikler aranır ; Kısa süre dayanımı (özellikle sıcakta akma sınırı), zaman sürekli dayanımı, zaman uzama smırı, gevşeme (reiaksiyon) direnci, dinamik dayanım (sürekli titreşim karakteristiği, termik yorulma, düşük frekans yorulması), uzun süre zorlanmada plastisite karakteristiği (zaman sürekli deneyine göre kopma uzaması değerine bağlı değerlendirme ile zaman sürekli dayanımı, ve zaman uzama smırı farkı) ile tufalîaşmaya ve korozyona dayanım. Çok fazla önemli olmasından dolayı, sürünme ve yorulma karakteristikleri, genellikle birlikte saptanır.


Sıcağa dayanıklı çeliklerde ve süper alaşımlarda olduğu gibi, yüksek sıcaklıklarda malzeme karakteristiğini iyileştirmek için çok sık izlenen yol, hem sıcakta dayanımı ve hem de oksidasyon dayanımını iyileştiren alaşımiama işlemidir. Baz komponentlerin seçilmesiyle, esas olarak ergime sıcaklığı ve sürünme dayanımını etkilemenin yanında, alaşımların kullanım sıcaklığını ergime sıcaklığının yaklaşık % 80'ine kadar arttırabilen özel elementler ilavesi de mümkündür. Yapısal olarak, katı çözelti ve ince disperse olmuş fazlar, farklı düzene sahiptirler ve müştereken etki yaparlar.
Alaşım elementi ilavesiyle rekristalizasyon sıcaklığı ne kadar fazla yükseltilebilirse, sürünme karakteristiği üzerine katı çözelti teşekkülünün etkisi o kadar iyi olur. Alaşım atomları tercihli olarak dislokasyonların çevresinde toplanırlar ve bunların diiüzyon katsayısı ne kadar düşükse, dislokasyonlan o kadar kuvvetli engellerler (katı çözelti dayanıklaşması). Bu bakışa göre, ostenitik ana yapılı çeliklerde de, ostenitteki difüzyon katsayısı aynı sıcaklıktaki ferrite nazaran daha düşük olduğundan, daha üstün durumdadırlar.

Eğer bir ya da birkaç faz, sıcağa dayanıklı çeliklerde FejC ve değişik özel karbürler ya da süper alaşımlarda Nİ3AI tipindeki "f- fazında olduğu gibi matriks içerisinde disperse olmuş halde bulunursa, sürünme karakteristiği için heterojen yapılar büyük önem taşır. Partikül halinde çökelen fazlar, tane sınırı kaymasını ve dislokasyon hareketini zorlaştırırlar veya dislokasyon çoğalmasına sebep olurlar. Matriks içerisinde homojen dağılımda, aralarındaki mesafenin azalmasıyla partiküllerin etkisi artar. Çeliklerde de akma sınırı, karbür partiküllerİ aralığının İogarİtmik azalmasıyla orantılı bir şekilde lineer artar.


Sürünme şekil değiştirmesinin büyük bir kısmı, disİokasyon reaksiyonlarından meydana gelir. Konservatİf olmayan termik aktifleşmiş hareketlerle (tırmanma) dislokasyonlar kayma düzlemİerindeki boş yerli değişken etki ile terkeder ve dış gerilmelerin eksenine uygun yönlenmiş, şekil değiştirmenin etkin olduğu tırmanma etabı meydana getirirler. Tırmanmada, dislokasyonlar tane sınırlarında çökelmelerde ya da hareketsiz dislokas-yonlarda birikim yapar ve küçük açılı alt tane sınırları meydana getirir (poligonlaşma). Sub tanelerin kabalaşması (büyümesi), disİokasyon yoğunluğunu tekrar arttırır ve yeterli yükseklikteki şekil değiştirme hızlarında rekristalizasyon (büyük açı tane sınırı oluşumu ve hareketi) meydana getirebilecek rekristalizasyon çekirdekleri teşekkül eder. Sub tane sınırlarında disİokasyon çözülmesi ve tane sınırı teşekkülü İle dayanım azalması veya yeni disİokasyon teşekkülü ile dayanım artması, devam eden şekillendirmeye bağlı olarak ortaya çıkar. Dayanımın azalması ya da ar

[kapriss]

o-ha falan olduğum an şuandır.bu sitedeki linksiz en uzun yazı bu sanırım.teşekkürler ahmet!

[morfin03]

PEKİ KOPYALA YAPILTIR DEĞİLMİ ? AMA GÜSEL Bİ KONU GERÇEK YAZARI KİMSE UĞRAŞMIŞ ARAŞTIRMIŞ BÜYÜK İHTİMALLE ZATEN BU İŞE YILLARINI VERMİŞ ELEMAN

[morfin03]

ŞİMDİ FARKETTİM AMA BİTMEMİŞ BU YAZI HİÇ Bİ ANLAMAI KALMADI

[Ahmet EFE]

Karakterler fazla geldiği için,

Döküman elimde mevcut word formatında isteyenler olursa yollarım.

Not: Lütfen tamamen büyük harflerle yazmayalım.

[minerx]

[quote=KaRTaL ]
[b]SOĞUĞA DAYANIKLI ÇELİKLER

Hidrojen ve helyumun kaynama sıcaklığma kadar iyi bir sünekiilik karakteristiği için en önemli koşul, ostenitin stabilitesİ'dir. % 18 Cr ve % 8 Ni içeren çeliklerde ostenit, düşük sıcaklıklarda yeterli stabiliteye sahip değildir ve özellikle soğuk şekillendirme esnasmda ya da sonrasında difüzyonsuz katlanmayla kübik hacim merkezli martensite dönüşme eğilimi vardır, a'- martensiti adı verilen bu yapının teşekkülü, sünekliliği ve korozyon dayanımını kötüleştirir. Bundan başka, dış manyetik alanın malzemeden etkilenmesinin istenmediği, Örneğin süper iletken manyetik sistem gibi durumlarda, ferromanyetik a'- martensite etkime yapar. Şekil 200'de, direkt olarak ostenitten ya da metastabil hekzagonal s- fazından geçişle meydana gelmiş a'- fazının mevcudiyet alanı, krom ve nikel miktarına bağlı olarak verilmiştir.
Karbon miktarının smırlandırılması, nikel mıktarmm yükseltilmesi ve azot ilavesiyle, Ms martensit teşekkül başlangıç noktası -269 °C sıcaklığında da dönüşüm görülmeyecek şekilde düşürülebilir. Azot alaşımlı çelikler (örneğin X 5 CrNiN 19 7 ya da X 2 CrNiMoN 18 12), iyileştirilmiş ostenit stabilitesi yanında, yükseltilmiş 0,2 sınırına da sahiptirler. Yüksek şekil değiştirme derecesinde iyi ostenit stabilitesi gösteren X 5 CrNiMo 18 11 çeliği, cıvata formunda ve Standard parça olarak -250 °C sıcaklığma kadar kullanılabilir. Ostenitik krom-nikel çelikleri, tüm elektrikli yöntemlerle ve uygun kaynak maddesi kullanılarak kaynak edilebilirler.

Ni miktarından tasarruf için, krom-nikel çelikleri yerine, ostenitik krom-manganlı çelikler de kullanılabilir. Kullanılabilen alaşım tipleri şunlardır :
% 13 ilâ 17 Mn + % 14 ilâ 16 Cr % 18 ilâ 20 Mn + % 9 ilâ 13 Cr % 18 ilâ 22 Mn + % 2 ilâ 4 Cr
Son grubun tipik bir çeşidi, X 40 MnCr 22 4 çeliğidir. Tavlamada sünekliliğin azalmasına yol açan karbür çökelmesinden dolayı, kaynaktan sonra ısıl işlem uygulanması emniyetli değildir. Soğuk şekil verme için, özellikle kuvvetli soğuk sertleşme eğilimi İle ostenitin dönüşmesi sonucu a1- martensiti ya da s- martensiti teşekkül edebileceğine dikkat edilmelidir.


DÜŞÜK SICAKLIKLARDA MALZEME SEÇİMİ İÇİN ÖZEL KAYNAKLAR
Garanti edilebilen en düşük çentik darbe dayanım değerleri ve Bölüm 5.2'de açıklanan sünekiilik kriterleri esas alınarak, düşük sıcaklıklarda kullanım için çok sayıda yönlendirici kaynak mevcuttur. Örnek olarak, gemi yapımında malzeme kullanımı için spesifîkasyonlar, muhtelif ülke Loyd'ları tarafından verilir. Ayrıca, tarafsız çalışan teknik denetim kurumları da, basınçlı kap, aparat, boru donanımı, yapı elemanları ve bunların 0 °C 'nin altındaki sıcaklıklarda kullanım için malzeme ve test önerileri de, standardlarla yaklaşık aynı geçerliliğe sahip olarak belirtirler. Örneğin, ülkemizde de yalandan tanınan, Almanya TÜV (Technische übemachungs Verem) teşkilatının, bu yönde çok kapsamlı yönlendirici dokümanları bulunmaktadır. Tablo 133 ve 134'de, bu amaçla önerilen dokümanlardan emniyetli olarak seçilebilecek çelik ve döküm malzemeler, örnek olmak üzere verilmiştir.
Bu kaynaklara göre, dökme demir ve çelik döküm parçalar yalnızca statik zorlamalarda ve alaşımsız çelik döküm -10 °C 'ye kadar, dökme demir (lamelli, küresel) -30 °C 'ye kadar kullanılabilirler. Sıcaklık sınırlaması olmadan kullanılabilecek malzemeler olarak, arı alüminyum (Al miktarı en az % 99,5) ve alüminyum alaşımları, bakır, balar miktarı en az % 60 olan Cu-Zn hadde ve döküm alaşımları, Cu-Ni alaşımları, nikel ve Ni-Cu alaşımları, CrNi 18 8 ve MnCr 22 tiplerinde ostenitik çeliklerde % 10 'dan fazla soğuk şekillendirme olmadığında sayılabilir.

Nikel alaşımlı çelikler soğuk şekillendirilebilirler ve talaşlı şekillendirilebilen diğer ıslah çelikleriyle yaklaşık aynı dayanıma sahiptirler. Ayrıca bundan başka, kusursuz kaynak edilebilirler ve uygun kaynak yöntemi ve kaynak maddesi seçilmesi halinde, kaynak bölgesinin süneklîliği de garanti edilebilir, kaynaktan sonra ısıl işlem gerekli değildir. % 9 Ni içeren çeliklerle ostenitik krom-nikel çeliklerinin (Bkz. Bölüm 7.3.3) ısıl genleşme katsayısı oranları yaklaşık 1:2 olduğundan, birleşik konstrüksiyonlarda sıcaklık değişimlerinde önemli genleşme farkları olacağına dikkat etmek gerekir. % 9 Ni içeren çeliklerin statik dayanım değerleri, Co ilave edilerek iyileştirilebilir. İyi süneklilik karakteristiğinde çok yüksek dayanım değerlerine, maraging (martensit + çökelme sertleşmeli) (fakat pahalı) nikel çeliklerinde ulaşılabilir.

YÜKSEK ALAŞIMLI KROM-NİKEL ve KROM-MANGAN ÇELİKLERİ
% 13 ilâ 17 Cr içeren paslanmaz martensitik çeliklerden, -100 °C 'ye kadar kullanılabilen soğuğa dayanıklı çelikler geliştirilmiştir. Bunlar, % 13 Cr 'un yanında % 3,5 ilâ 6 kadar Nİ içerirler ve karbon miktarı yaklaşık % 0,05 değerine düşürülmüştür. Ostenitleştirme ve yağda ani soğutma ya da havada soğutma ve ardından 500 ilâ 600 °C 'de menevişleme ile yüksek dayanım ve yüksek sünekliliğin birarada olduğu yumuşak martensitik yapı elde edilir. Bu grubun en önemli çeşidi, X 5 CrNİ 13 4 çeliği basmçiı kaplarda, gemi yapımmda ve soğutma tekniği tesislerinde kullanılır.
-200 °C 'nin altındaki sıcaklıklarda, yaklaşık olarak ostenitik yapılı paslanmaya ve aside dayanıklı krom-nikel çelikleriyle (Bkz. Bölüm 10) aynı sayılabilecek çelikler kullanılır. Bu çelikler, kübik yüzey merkezli kafes yapıları nedeniyle, yaklaşık olarak mutlak sıfir sıcaklıklarına kadar çok iyi süneklilik gösterirler. % 9 Ni içeren çeliklere nazaran CrNi 18 8 tipindeki bu çeliklerin yaklaşık % 50 değerinde nisbeten düşük olan statik dayanımları, nikel ve molibden miktarlarının arttırılmasıyla biraz iyileştirilebilir.

Soğuğa dayanıklı çelikler yapılarına göre iki. ana gruba ayrılabilirler :
Ferritik çelikler : Alaşımsız ve düşük alaşımlı çelikler ile nikel alaşımlı çelikler, ıslah edilmiş halde daha iyi sünekliİik karakteri gösterirler. Normal tavlanmış halde, yalnızca ince taneli ferritik-perlitik yapı mevcut olduğunda, iyi bir soğukta sünekliİiğe sahiptirler, kaba taneli yapıda ya da örneğin perlit ve bainit gibi karışık yapıda, sünekliİik kötüleşir.
Ostenitik çelikler : Krom-nikel çelikleri ve krom-mangan çelikleri olan ostenilik yapılı çeliklerde, çözme tavlaması uygulandığında en iyi sünekliİiğe ulaşılır. Sıcak şekillendirmede ya da kaynakta, daha sonra ani soğutma (hızlı soğutma) yapılmazsa, çözme sıcaklığı sahasında karbür ya da ûıtermetaiik fazlar çökeldiğinden, sünekliİik azalır,

ALAŞIMSIZ ve DÜŞÜK ALAŞIMLI ÇELİKLER
-20 °C sıcaklıklara kadar, çekme dayanımlarına göre belirtilen genel yapı çelikleri 2, kalite grubunda olanlar, yani Fe 37-2, Fe 44-2, Fe 50-2, Fe 60-2 ve Fe 70-2 çelikleri (Bkz. Bölüm 5.1.) kullanılabilir. -20 ilâ -40 °C sıcaklık sahasında (statik zorlamalarda -60 °C 'ye kadar) 3. kalite grubunda alüminyumla sakinleştirilmiş Fe 37-3, Fe 44-3 ve Fe 52-3 çelikleri ile (Bkz. Bölüm 5.1.) TS 10321 ile DİN 17102'ye göre verilen çeliklerden soğuğa dayanıklı TFe E ... ve özel soğuğa dayanıklı EFe E ... serisi ince taneli çelikler (Bkz, Bölüm 5.2.) kullanılabilir. Alüminyumla sakinleştirme yapılmakla, normal Siemens Martin çeliklerinde sünek ve gevrek kırılma karakteristiği arasında yaklaşık 20 K iyileşme olur. Yüksek dayanımh mikro alaşımlı EFe E ... serisi ince taneli yapı çelikleri, normal tavlanmış halde -60 °C 'ye kadar rahatlıkla kullanılabilir. Ayrıca yeni gelişmekte olan, perliti az ve perlitsiz yapı çeliklerinin de (Bkz. Bölüm 5.4.) düşük sıcaklıklarda kullanılabilirliği oldukça yüksektir.
Basınçlı kap, boru donanımı ve -55 °C 'ye kadar sıvı gazların depolanması ve taşmmasmda kullanılan diğer konstrüksiyon elemanlarının üretiminde, düşük karbonlu (C en fazla % 0,15) ve yaklaşık % 1,4 Mn, % 0,7 Ni ve % 0,03 Nb içeren mikro alaşımlı yapı çelikleri uygundur. Bu çelikler, normal tavlanmış halde iyi bir sünekliİik karakteristiği gösterirler ve NDT sıcaklığı da yaklaşık -65 °C kadardır.
Genellikle kaynakla birleştirilen, alaşımsız ve düşük alaşımlı soğuğa dayanıklı çeliklerde, kaynak yönteminin ve kaynak maddesinin seçimi çok dikkatli yapılarak, kaynak dikiş bölgesinde sünekliliğin düşmesine mani olunmalıdır. Sac kalınlığı, dikiş formu ve kaynak yöntemine bağlı olarak uygun talimatlar doğrultusunda, Ön ısıtma ve diğer ısıl işlem koşullarına tam uyulmalıdır.

Düşük alaşımlı ıslah çeliklerinin düşük sıcaklıklarda tutumu hakkında, bu çelikier mil, dişli çark, saplama, cıvata ve somun gibi fonksiyonu oldukça önemli makine ve aparat imalinde kullanılmalarına karşın, henüz pek az güvenilir tecrübi değer bulunmaktadır. 25 CrMo 4 çeliği, ıslah edilmiş halde -120 °C ve ayrıca % 0,1 'den fazla nikel ilavesiyle -185 °C 'ye kadar kullanılabilir. Daha çok, soğutma tekniğinde (düşük sıcaklık tekniği) tanklarda cıvata ve saplamalar bu malzemeden yapılır. Sementasyonla sertleştirilebilen çeliklerin kullanımı, -40 °C 'ye kadar çevre sıcaklıklarıyla sınırlıdır.

İslah çeliklerinin düşük sıcaklıklarda tutumlarıyla ilgili sistematik deneylerin ısıl işlem ve ıslah kesiti ile bağlantılı olarak yapılmasının, amaca uygun kullanım için en uygun çözümü sağlayacağma kuşku yoktur. Bu amaçla, yüksek dayanmalı kaynak edilebilir çeliklerin de, düşük sıcaklıklarda başarıyla kullanılabileceği söylenebilir. Örneğin, Şekil 195'de CrNiMoV alaşımlı suda ıslah edilmiş yapı çeliğinin, çekme deneyi ile saptanmış mekanik karakteristik değerlerinin sıcaklığa bağımlılığı görülmektedir. -195 °C 'de, henüz şekil değiştirme kırılması ve çekme numunesinde dikkate değer bir büzülme görülmektedir.

NİKEL ALAŞIMLI YAPI ÇELİKLERİ
Islah çeliklerinin sünekliliğİ, % 2 ilâ 10 kadar nikel ilavesiyle Önemli ölçüde iyileştirilebilir. Nikelin tane inceltici etkisi ve ıslahta sünek demir-nikel martensiti elde edilmesiyle, bu iyileşme sağlanır. Bu çeliklerin ısıl işleminde, y- sahasının çok fazla genişlediğine ve nisbeten düşük difıizyon katsayısı nedeniyle ostenit dönüşmesinde gecikme olduğuna dikkat edilmelidir. % 3 'den fazla nikel içeren çeliklerde, ötektik öncesinde ferritin teşekkülü ve keza difüzyonsuz dönüşüm gerçekleştiğinden, perlit ve bainit kademesi arasında ayırma sınırı görülmez. % 9 Ni miktarında da perlit teşekkülü görülmez, aksine A3 ve A] arasındaki tüm sıcaklık sahasında, bainitik yapı meydana gelir. 500 °C 'nin üzerindeki sıcaklıklarda, demir-nikel katı çözeltisi içerisinde çökelme ile bağlantılı olarak tekrar ostenite dönüşme olacağından, meneviş sıcaklığı en fazla 500°C olabilir.
Nikel alaşımlı çelikler, % 1,5 Ni; % 3,5 Ni; % 5 Ni ve % 9 Ni miktarlarında kademelendirilerek, -196 °C 'ye kadar tüm sıcaklık sahalarmda kullanılabilirler. Bundan dolayı, bu çeliklerin sıvı doğal gaz, sıvı oksijen ve sıvı azotun depolama ve transport tanklarında kullanılması mümkündür. Bu çeliklerin düşük sıcaklıklarda mekanik özelikleri ve çentik darbe dayanımı değerleri, Tablo 130'da verilmişti. Tablo 132*de ise, garanti edilebilen çentik darbe dayanım değerleri, ısıl işlem durumlarıyla biriikte tekrar verilmiştir. % 1,5 kadar Ni içeren çelik (14 Ni 6), nikel içermeyen yapı çeliklerinin yalnızca kaynak edilmediği duruma nazaran daha iyi sünekîilik gösterdiğinden, özel bir öneme sahiptir. % 3,5 kadar Ni içeren çelik, daha çok sıvı etilen için kullanılır. -120 ilâ -196 °C sıcaklık sahasında kullanım için daha çok 12 Ni 19 ve X 8 Ni 9 (X 10 Ni 9) çelikleri, geniş kullanım alanı bulurlar. -160 ilâ -196 °C sıcaklık sahasında ekonomik bir alternatif olarak, % 5 ilâ 6 Ni içeren, daha yüksek mangan ve molibdeni! çelikler geliştirilmiştir. Bu çelikler, hem yağda ve hem de havada ıslah edilebilirler, iyi dayanım özelikleriyle birlikte yüksek kırılma güvenliğine de sahiptirler. Örneğin X 8 Ni 9 çeliğinin kırılma tokluğu Kıc değeri, -200 °C 'de henüz 4000 ilâ 5000 N/mm2.mm1/2 kadardır.

Malzeme seçimi ve malzemelerin hesaplanması için, kırılma mekaniğinden yararlanma konusunda bugün yeterli düzeyde kaynak bulunmaktadır. Bu konuda en geniş bilgiler, basınçlı kaplar ve nükleer reaktör yapım kılavuzlarıdır. Düşük sıcaklık (soğuk) tekniğinde bu bilgilerin kullanılmasında, sınır sıcaklığına göre emniyetli hata büyüklüklerinin saptanması gibi, yakın zamana kadar alışılmış kriterler, giderek önemini yitirmektedir.

SOĞUĞA DAYANIKLI ÇELİKLER
Soğuğa dayanıklı çelikler kavramından, -40 °C sıcaklığın altında kullanılabilen çelikler anlaşılır. Düşük kullanım sıcaklıklarında, değişik yöntemlere göre saptanabüen çentik darbe dayanımı değerinin, en küçük değer olarak 30 ilâ 70 J/cm2 olması gerekir. Soğuğa dayanıklı çeliklerin süneklilik karakteristikleri, ergitme tarzı ve dezoksidasyona, alaşımlamaya (özellikle nikel ile) ya da ısıl işleme ve dövme parçalarda mümkün olduğunca yüksek ve homojen şekil değiştirme derecesine bağlı olarak, çok geniş sınırlar arasında değişir. Böylece, farklı işletme sıcaklıkları için ve her zaman ekonomik olabilecek uygun malzemeyle değiştirme amacıyla, seçim yapmak mümkün olur.
Tablo 128, önemli soğuğa dayanıklı çeliklerin bileşimlerini vermektedir. Tablo 129'da, buraların ısıl işlem durumları ve oda sıcaklığında mekanik özelikleri, Tablo Î30'da bu çeliklerden bîr kısmının düşük sıcaklıklarda mekanik özelikleri ve Tablo 131'de önemli kullanım yerleri verilmiştir. Şekil 194'de ise, bu çeliklerden bir kısmının çentik darbe dayanımı-sıcaklık eğrileri verilmiştir.
Düşük sıcaklıklarda kullanılan dikişsiz çelik borular TS 8322'de (Nisan 1990) standardlaştınlmıştır. Bunlarla ilgili bilgiler Bölüm 5.20'de (Bkz. Tablo 91 ve 92 - Sayfa 31§) verildiğinden, burada tekrar açıklanmamıştır.
414

SOĞUĞA DAYANIKLI ÇELİKLER
kalınlığı 8 İlâ 300 mm arasmda değişebilir. Numuneye İki sac kaynak edilir ve bir çekme test cihazında statik olarak ön gerilme uygulanır. Ön gerilme olarak, genellikle malzemenin akma sınırının % 60 'ı alınır. Statik yüklemeden sonra, delinmiş ve testereyle çentik yapılmış burun tarafından, darbe çekici yardımıyla numuneye darbe uygulanır ve çentikten başlayan numunenin içine doğru devam eden çatlak oluşması sağlanır. İki değişken kullanımı bulmak için, deney esnasında numune soğutulur. Gradyan deneyinde, numunenin burnu sıvı azot ile soğutulur ve karşı tarafındaki numune ucunda ısıtma yapılarak, numune boyunca sıcaklık düşüşünün 4 ilâ 5 K/cm olması sağlanır. Eşit aralıklarla yerleştirilmiş termoelemanlarla, sıcaklık değeri belirli yerlerde sürekli ölçülerek, yükselen sıcaklıkla birlikte artan plastik şekil değişebilİrlik sonucunda, stabil olmayan çatlak gelişmesinin durması (çatlak durdurma sıcaklığı) tesbit edilir.


İzotermik deneyde, numuneler 60 ilâ -140 °C arasmda ayarlanabilen termostat içerisine konularak, deney esnasmda numunenin sıcaklığının sabit kalması sağlanır. İlave olarak, numunenin burnu sıvı azotla soğutulur. CAT olarak, çatlağın tam durduğu sınır sıcaklığı tesbiti yapılır. Bunun için, farklı sıcaklıklarda yapılan en az iki deneyin, yani çatlağın başladığı ve çatlağın durduğu iki deneyin yapılması zorunludur. Yüksek maliyet ve malzeme gerektirmesinden dolayı, Roberîson deneyi pratikte pek fazla tercih edilmez.
Sınır sıcaklıkları NDT ve CAT esasına göre, Pellini ve çalışma grubu (A.B.D.) tarafından geniş kapsamlı yapı elemanlarında geliştirdikleri Kırılma Güvenirlik Diyagramı yardımıyla, adsal gerilme, çatlak büyüklüğü ve sıcaklık arasmda yarı kantitatif ilişki kurulabilir (Şekil 192). Akma sınırı yüksekliğindeki adsal gerilmelerde ve mevcut daha büyük çatlaklarda gevrek kırılmanın görülmeyeceği TNDT + 35 °C değeri, en önemli güvenlik kriteridir. TNDT + 35 °C ve TNDT + 70 °C arasmda, tüm parçada yalnızca kuvvetli plastik şekil değiştirmeden sonra kırılma mümkündür. Bu sıcaklık sahası içerisinde sınır sıcaklığının yeri, patlama tehlikesi olan konstrüksiyonlar için önerilebilir.

KIRILMA MEKANİĞİ ESASINA GÖRE MALZEME SEÇİMİ
Gevrek kınlına emniyetinin değerlendirilmesi için kantitatif kriterler ortaya konmada önemli bir aşamaya, kırıima mekaniği ile ulaşılmıştır. Kırılma mekaniğinde reel (gerçek) ya da hipotetik (henüz tam oluşmamış) çatlaklardan gidilerek, hem imalat esnasmda (örneğin kaynak çatlağı) ve hem de işletme zorlamaları sonucu (yorulma, gerilim çatlağı korozyonu) çatlakların değerlendirilmesi yapılabilmektedir. Değişik kırılma kriterleri esaslarına göre devam eden çatlak büyümesine karşı malzemenin direnç kabiliyeti için karakteristik büyüklükler ifade edilerek, adsal gerilme, çatlak büyüklüğü ve malzeme sünekliliği arasmda, herhangibir sıcaklık İçin kantitatif bağıntı üretilebilmektedir.

Çatlak başlama bazı üzerinde sınır sıcaklığı, çatlak başlama sıcaklığı T, (i - imtiation) olarak alınır. Bu değer, kem statik ve hem de darbe tarzında zorlamayla tesbit edilebilir. Bununla ilgili en önemli deney, düşen ağırlıkla ayırma deneyi DWTT {drop weight tear test) 'tir. Numune, düşen ağırlıklı bir test cihazına ya da pandüllü çekiç karşısına yerleştirilerek, darbe ile kırılır ve bunun için gerekli iş, darbe Öncesi ve sonrasında düşen ağırlığın kinetik enerjileri farkından yararlanılarak belirlenir. T%50 sınır sıcaklığı, ya sünekliğin en yüksek değerinin % 50 darbe işi karşılığı sıcaklık ya da kristalin olmayan krrıima yüzdesinin % 50 olduğu sıcaklık değeridir. Çatlak başlangıcı için yönlendirici çizik, bir sert metal takımının bastırılmasıyla elde edilen çentikle (çentik yuvarlağı en fazla 0,025 mm) ya da bir Ti-elektrodun radyasyon kaynağı sonucu bölgesel boşaltma ile sağlanabilir. Düşen ağırlıkla ayırma deneyi, daha çok boruların süneklilik karakteristiğinin belirlenmesinde kullanılır.
Çatlak büyümesi ya da çatlak durma tasarımı, yüksek hızla büyüyen çatlağın durdurulmasıyla ilgili malzeme sünekliliği için yeterlidir. Bu amaçla, Pellini 'ye göre düşen ağırlık deneyi DWT {Peliinî testi - drop weight test -DWT) uygulanır. Bu deneyin üstünlüğü, deneyin kolay uygulanabilmesi, ölçme değerlerinde daha az dağılma ve kaim cidarlı saclarda da uygulanabilir olmasıdır. Plaka formundaki numunelerde (numune ölçüleri 355x89x25 ya da 127x51x19 mm) kırılgan bir dolgu kaynağı ve kaynak dolgusunun ortasında bir çentik yapılır. Bu numune, değişik sıcaklıklara düşmeli bir test cihazında darbeli olarak zorlanır. Numuneye etki eden adsal gerilim malzemenin akma smınna ulaştığında, sehim yapması sınırlanan numunenin altında pek az plastik şekil değiştirmenin görüldüğü sıcaklık değeri saptanır. Smır sıcaklığı, çentikli kaynak dolgusundaki meydana gelen çatlağın, ana malzemede devam etmediği sıcaklık değeridir. Bu sıcaklık, Şekil 190'a göre NDT sıcaklığı olarak tanımlanır.
Çatlak büyümesi ve çatlak durması olaylarının pratiğe yakın koşullarda denenebildiği bir diğer imkan, Robertson deneyidir. Bu deneyle, smır sıcaklığı olarak çatlak durdurma sıcaklığı CAT değeri saptanır. Bunun için farklı ölçülerde sac numuneler kullanılabilir. Numune boyu 250 ilâ 1000 mm, genişliği 90 ilâ 1000 mm ve

artık direnç kalacaktır. Manyetik özeliklerin değişmesi, malzemeye bağlı olarak farklı olmaktadır. Ferromanyetik malzemelerde doyma polarizasyonu, sıcaklığa bağımlı olarak belirli bir değişim yaparak -273 °C sıcaklığında en yüksek değerine ulaşır. Düşen sıcaklıkla birlikte manyetik anizotropik enerjilerin toplamı kural olarak büyüyeceğinden dolayı, permeabilite düşer ve aynı zamanda koerzitif alan şiddeti yükselir. Oda sıcaklığında paramanyetik karakteristik gösteren ostenitik krom-nikel çelikleri, -230 °C sıcaklığında antiferromanyetiktir. Bunun anlamı, bu sıcaklığa (Neel sıcaklığı) kadar manyetlenme yükselir, bundan sonra mutlak sıfir noktasına kadar tekrar çok küçük değere İner. Neel sıcaklığının yeri, nikel miktarmm bir fonksiyonu durumundadır. % 17 Cr 'lu çelikler için, nikel miktarı % 13 'den % İS 'e yükselirse, Neel sıcaklığı -235 °C 'den yaklaşık -255 °C 'ye düşer

DÜŞÜK SICAKLIKTA MALZEME SEÇİMİ İÇİN KRİTERLER
Konstrüksiyon malzemelerinin düşük sıcaklıklarda kullanımı için, daha dnce de açıklandığı gibi, gevrek kırılmaya karşı yeterli güvenilirliğin olması gereklidir. Bundan dolayı, herhangibir işletme sıcaklığında gerçek yapı elemanları karakteristiğmin süneklilik koşullarına mümkün olduğunca yakın değer verecek şekilde, malzeme tanmılama değerlerine uygun olarak malzemenin seçilmesi gereklidir

ÇENTİK DARBE DAYANIMI YA DA GEÇİŞ SICAKLIKLARININ GARANTİ
EDİLMESİ ESASINA GÖRE MALZEME SEÇİMİ
Ferritik-perlitik konstrüksiyon çeliklerinden yapılmış ve gevrek kırılma yapabilecek parçalarda malzeme kalite belgesi, çentikli darbe deneyi ile saptanan Çentik darbe dayanımı ya da değişik kriterlere göre tesbit edilen darbe geçiş sıcaklığı Tg ile belirtilir. Bu bilgilerden yararlanılarak, belirli bir en az çentik darbe dayanımı ya da çentik darbe sünekliliğinin ani düşme geçiş sıcaklığının üzerinde kalınarak, stabiî olmayan çatlak büyümesi
tehlikesi, yani gevrek kırılma tehlikesi önlenmiş olur.
Bu yöntem tarzı biraz daha geliştirilerek, düşük sıcaklık malzemelerinin süneklilik bilgisi İçin, üçgen çentikli numune de kullanılarak, daha fazla bilgi alınabilir. Geçiş sıcaklığmm tesbiti için kriter olarak, örneğin çentik darbe dayananı = 35 J/cm2 için Tgî5 tarzında belirtme yapılabilir ya da kristalin kırılma oranı için, çentik darbe dayanımındaki ani düşüş bölgesinin orta sıcaklığı değeri olarak Tg%50 tarzında değer belirtilebilir.
Bu tarzdaki bilgiler esasına göTe, örneğin kaynaklı konstrüksiyonlar için çelik seçiminde öneriler (Bkz. Bölüm 7.2.) geliştirilmiştir. Her ne kadar çoğu zaman bu önerilerden yararlanılır ise de, geçiş sıcaklığmm değişik malzemeler ya da işlem durumları için relatif değer taşıdığına ve bir parçanın gevrek kırılma güvenliğinin
belirli bir işletme sıcaklığı için tam tesbît edilmesi gerektiğine, dikkat etmek gerekir.


SINIR SICAKLIĞI ESASINA GÖRE SÜNEKLİLİĞE. BAĞIMLI MALZEME
SEÇİMİ
Gevrek kırılma karakteristiğinin büyük ölçüde parçanın formuna ve büyüklüğüne bağlı olduğu bilgiler, parçanın ölçülerinde yapılan numune boyutlarında geliştirilen deney yöntemleriyle test yapılarak, bu numunelerde keskin çentik ya da çatlakların gerçek gerilme değerleriyle tetkiki ile sağlanabilir. Gevrek kırılma tehlikesi olmadan emniyetli en düşük işletme sicaklığı olan sınır sıcaklığını saptamak için önerilen değişik test yöntemleri, Şekil 19l'de görülmektedir.
Çatlak başlama ve çatlak genişlemesi kavramları tarzında ayırım yapmadan malzeme karakteristiğini belirten geçiş sıcaklığının aksine, sınır sıcaklığı tasarımında, çatlak başlamaya karşı emniyet ve çatlak genişlemesine karşı emniyet, birbirinden ayrılarak değerlendirilir. Birinci durumda, mevcut bir çatlağın stabil olmayan gelişmesinin olmaması garanti, edilirken, çatlak genişlemesine karşı emniyetten yürüyen bir çatlağın durmasının (çatlak durma olanağı) garanti edilmesi sözkonusudur. Bu emniyet tasarımlarından hangisinin seçileceği, bir riziko ve maliyet sorunudur. Süneklilik kriteri için kural olarak, daha önceden mevcut olan bir çatlağın öngörülen işletme koşullarında stabil olmayan bir gelişme göstermemesidir (emniyet kriteri olarak çatlak başlamanın alınması). Fakat özel durumlarda, çatlağın durma olanağı da, kullanım için emniyet kriteri olarak aimabilir.

Gevrek kırılma için sıcaklığın yanında, ayrıca hem dış zorlanma koşullarından doğan ve hem de malzeme özelikleriyle ilgili diğer faktörler de etkilidir (Tablo 128). Burada en önemli rolü, çentiklerde ya da çatlaklarda meydana gelen gerilim konsantrasyonları oynar. Şekil 190'da, dayanım karakteristik değerleri akma smın, çekme dayanımı ve kopma gerilmesinin, çentiksiz ve çentikli numunelerde sıcaklığa bağımlılığı görülmektedir. Çentik olmadığında, gerçek kesite indirgenmiş kopma gerilmesi, çok düşük sıcaklıklarda (yapı çelikleri için T! sıcaklığı -150 ilâ -200 °C) çekme dayanımı, daha doğrusu akma smırı değerine düşer. Buna karşm çatlak ya da çentik mevcutsa, oldukça yüksek sıcaklıklarda şekil değiştirme olmaksızın kırılma meydana gelir. T2 sıcaklığı, parçanın kınldığı malzemenin akma smın adsal değeri, sıfir süneklilik sıcaklığı NDT (nil-ductiHty-transition) olarak tanımlanır. NDT sıcaklığının altında, malzemenin akma sınırından daha küçük adsal gerilmede de gevrek kınima meydana gelebilir.
Büyüyen çentik ya da çatlakla birlikte, kırılma gerilmesi-sıcaklık eğrisi bir sınır değere ulaşana kadar sağa doğru kayar, çok büyük çentikte de kırılma meydana gelmez, daha doğrusu bu büyüklük çatlağın büyümesiyle yükselmeye devam etmez. Bu durum, çatlak durdurma sıcaklık eğrisi CAT (crack-arrest-temperature) ile karakterize edilir. CAT-eğrİsinin akma sınırına ulaştığı T3 sıcaklığı FTE (fracture-transition-elastic) ile ve çekme dayanımı ile kesişme noktası T4 sıcaklığı FTP (fracture-transition-plastic) İle tanımlanır. Türkçe olarak belirtilirse, CAT - çatlak durdurma sıcaklığı, FTE - elastik kırılma geçişi ve FTP - plastik kırılma geçişi olarak ifade edilebilir, örnekle belirtilmek istenirse, alaşımsız yapı çeliklerinde NDT ve FTP arasındaki sıcaklık aralığı, yani adsal gerilme akma smırı değerine ulaştığında en küçük hatalı yerin kırılma meydana getirdiği sıcaklık ve en büyük çatlağın İlerlemediği sıcaklık arası değer, yaklaşık 70 °K kadardır.
Dayanım ve süneklilik karakteristiklerinin yanında, sıcaklığın azalmasıyla metalik malzemelerin fiziksel özelikleri de değişir, özgül ısı, ısı iletme kabiliyeti ve ısıl genleşme -273 °C 'ye kadar, asimtotik sıfir değerine doğru azalır.

Düşük sıcaklıklarda malzemelerin kullanımında birinci planda, süneklilik ve gevrek kırılma güvenliği belirlendiğinden dolayı, bu amaçla daha çok soğukta sünek kalabilen çelikler ve demir olmayan sünek metaller gibi metalik malzemeler ile darbeye dayanıklı ve takviyeli plastikler kullanılır. Özellikle son yıllarda büyük gelişme gösteren ince taneli yüksek dayanımlı mikro alaşımlı çelikler, kalitelerine de bağlı olarak -60 °C sıcaklığa kadar kullanılabilmektedir. Bölüm 5.2'de bu çeliklerle İlgili detaylı açıklama verildiğinden, burada tekrar açıklanmamıştır.

Metalik malzemelerde, düşen sıcaklıkla birlikte dayanım yükselir, yani çekme dayanımı ve akma sınırı artar. Ancak, bu durumda sertliğin, sürekli titreşim dayanımının ve eîastiklik modülünün artacağına dikkat edilmelidir. Dayanım karakteristiklerindeki değişimin büyüklüğü, malzemenin kafes yapısına ve strüktürüne bağımlıdır. Kübik yüzey merkez kafesli metallerde plastik şekil değiştirme görülmesi için gerekli akma sınırı gerilmesinde, sıcaklığa pek az bağımlılık vardn ve dayanım artma karakteristiğinde de önemli bir farklılık görülür. Buna karşm, kübik hacim merkez kafesli metallerde sıcaklığa bağımlılık oldukça yüksektir ve dayanım artma karakteristiği yaklaşık sabit kalır. Hekzagonal yapılı metaller, düşen sıcaklıkla birlikte akma gerilmesinde ve dayanımda ortalama bir yükselme gösterirler.
İşletme koşullarında malzeme karakteristiği için, sıcaklığın azalmasıyla süneklilikte dikkate değer önemli miktarda azalma olması, büyük Önem taşır. Sünekliliğin ifade edilmesinde önemli bir kavram olan tokluk teriminden, malzemenin çatlak genişletme enerjisine absorbsiyonla karşı koyması ve böylece şekil değiştirme yapmadan meydana gelen gevrek kırılma olayına mani olma kabiliyeti anlaşılır.

Düşük sıcaklığa (soğuğa) dayanıklı konstrüksiyon maizemelerinin kullanımlan genellikle -40 ilâ -200 °C arasındadır. Bu tip malzemelerin başlıca kullanım alanları şöyle gruplanabiîir :
Çelik yapı konstruksiyonlan,
Ekstrem klimatik koşullarda çalışan iletme tesisleri ve gemiler,
Sıvı hava, tabii (LPG - Liguefîed Petroleum Gas ve LNG - Liquefied Natural Gas) ve sentetik hidrokarbonlar,
Amonyak ve asal gazların, üretim, transport ve depolama tankları,
Hava ve uzay taşıtları.
Teknik gazların konsantrasyonlanyla, bu gazlar için kullanılabilecek malzeme grupları, Tablo 127'de verilmiştir. Aynca kullanım yeri olarak elektroteknikte ve manyetik cihazlar için, süper iletken malzemelerde, helyumun kaynama sıcaklığına (-269 °C) kadar sıcaklıklar için de malzeme gereklidir.

Titreşim zorlamalarında malzeme tahribatına sebep olan özel bir durum da, alçak peryodîu yorulmadır (iow cycle fatigue). Burada periyodik şekil değiştirme, nisbeten düşük frekanslarda meydana gelir. Bu tarz zorlamalar, örneğin kuvvet santrallarmda tesisin çalışmaya başlaması ve durdurulmasında, kazanlarda, türbinlerde, boru donanımları ve benzeri parçalarda meydana gelir ve ritmik olarak birkaç dakika ile birkaç gün arasmda süre ile gerçekleşebilir. Pratikte ve deneyimlere dayalı sonuçlarda, düşük peryodîu zorlamaların-, yüksek frekanslarda ulaşılabilen yük değişimlerinde görülen kırılmaya yakın değerler verdiğini göstermektedir. Zaman etkisi ve bununla bağıntılı sürünme olayları, malzemede ömrü kısaltır

SOĞUK ŞEKİL VERME TAKIMLARI
Metallere haddeleme, basma, çekme ve diğer işlemlerle soğuk şekil verilmesinde, sıcaklığın yükselmesi takımlarda meneviş etkisi yapmadığmda, sertlik ve yapı değişmesi meydana gelmez. Takımlar, yüksek baskı ve aşınma zorlamasına maruz kalırlar. Bundan başka, kırılmaya karşı çok İyi güvenirlik göstermek zorundadırlar.
Özelikle, İnce sac ve band üretimindeki soğuk haddelemede, oldukça fazla zorlanma vardır. Haddelenen malzeme ile direkt temasta olan haddeler, çok yüksek yüzey sertliğine, oldukça fazla sertleşme derinliğine ve sünek çekirdeğe sahip olmalıdır. Buna karşm, yönlendirici haddelerde, çok iyi çekirdek dayanımında orta sertlik aranır. Ayrıca, kusursuz bir yüzey kalitesi ve metalik olmayan partiküllerin yorulma çatlaklarım genişletmesiyle ortaya çıkan dış yüzey kırılmalarına karşı, yeterli direnç istenir. Bu özelikler, esas olarak arıklık derecesine ve mikro ayrışmalar eğilimine bağlı olduğundan, soğuk hadde çeliklerinin büyük bir kısmı ultra arıklıkta ve daha çok da ESU yöntemine göre üretilir.
Sert bir çeliğin (örneğin ledeburitik krom çeliği ya da hız çeliği) diğer bir çeliğe birleştirilmesiyle, sünek çekirdekli ve sert yüzeyli birleşik (çift malzemeli) hadde yapılması da mümkündür. Soğuk haddeleme için karakteristik malzemeler, 85CrMo 7 2 ve 100 CrMo 5 çelikleridir.
Matbaa, değirmen, kağıt, lastik ve tekstil makinalanndaki haddeler için, tipik bir malzeme de hadde dökümü (sert döküm) olarak da adlandırılan beyaz dökme demirdir. Bu dökümün yapısı, perlit, sementit ve ledeburitten oluşur ve beyaz kesitlidir.
Dövülmüş sıcak haddeler de, çalışma sıcaklığı çok iyi soğutma ile düşük tutulabildiğinden dolayı, keza soğuk iş çeliklerinden (örneğin 50 Cr 2, 70 CrMn 4, 90 Cr 3) imal edilebilirler. Presleme ve ezme takımları için de 40 NİCrMo 15 ve 50 NiCr 13 nikel alaşımlı çelikler tercih edilir. Derin çekme takımları, sürtünmeye ve aşınmaya maruzdurlar. Malzeme olarak, alaşımsız takım çelikleri yanında düşük alaşımlı 100 V 3, 125 CrSi 5 ve yüksek alaşımlı X 210 Cr 12 çelikleri kullanılır.

SÜREKLİ DARBEYE DAYANIKLI ÇELİKLER
örneğin, basmçiı hava tabancalarında olduğu gibi, yüksek basınç ve darbe zorlamalarında, en iyi şekilde orta karbonlu ve karbür teşkil edici alaşım elementleri içeren, örneğin 45 WCrV 7 ve 60 WCrV 7 çelikleri kullanılır. Madencilik takımlarında, aşınma direncini yükseltmek için, daha çok sert metal ya da elmas (Diamant) kaplama yapılır.

ÖLÇME CİHAZLARI
Ölçme cihazlarının iyi işlenebilir ve sertleşebilir olması, ayrıca pek az ve mümkün olduğunca homojen ölçü değiştirme göstermesi gerekir. Bu iş için özel çelik olarak, 1ÖÖ Cr 6, 100 V 3 ve X 210 Cr 12 kullanılabilir. Aşınma direncini iyileştirmek için, ölçme cihazlarının yüzeyleri çoğu zaman sert kromla ya da elmasla kaplanır.
Şekil 159 ilâ 169 'da, Örnek olarak X 165 Crl2MoV çeliğinin yumuşak tavlı, normal tavlı ve yağda, havada, sıcak banyoda sertleştirme İle değişik meneviş işlemleri sonrasında metalografik yapı görüntüleri ve ulaşılan
sertlik değerleri verilmiştir. Müteakip kısımlarda ise, alaşımlı soğuk iş takım çeliklerinin herbiri için detaylı açıklamalarla birlikte ZSD diyagramları ve menevişte karakteristik değişmeler verilmiştir.

Tahta, selüloz ve kağıt işlenmesi için makina kesiciler, çift malzemeli çelik kesici olarak da imal edilebilirler. Çift malzemeli kesicilerde, kesme kenarı iyi aşınma direncine sahiptir ve hadde kaynağıyla, karbonu az çeliğe birleştirilmiştir. Bu tarz çift malzemeli takımların avantajı, hem daha yüksek kırılma güvenliğine sahip olması, hem de daha dar toleranslarla imal edilebiimesidir.
El takımlarında, kesme kabiliyetini yeniden bileme olmaksızın uzun kullanım suresinde koruma zorunluluğundan dolayı, daha fezla beklenti vardır. Bunun için gerekli uygun alaşımsız ve alaşımlı soğuk iş çelikleri, Tablo 113'de verilmiştir.

Tahta, selüloz ve kağıt işlenmesi için makina kesiciler, çift malzemeli çelik kesici olarak da imal edilebilirler. Çift malzemeli kesicilerde, kesme kenarı iyi aşınma direncine sahiptir ve hadde kaynağıyla, karbonu az çeliğe bHestirilmiştir. Bu tarz çift malzemeli takımların avantajı, hem daha yüksek kırılma güvenliğine sahip olması, hem de daha dar toleranslarla imal edilebilmesidir.
/Birtakımlarında, kesme kabiliyetini yeniden bileme olmaksızm uzun kullanım süresinde koruma «oranluluğundan dolayı» daha fezla beklenti vardır. Bunun için gerekli uygun alaşımsız ve alaşımlı soğuk iş Çelikleri, Tablo 113!de veritaüştir.
350
TAKIM ÇELİKLERİ
Alaşımlı soğuk iş çeliği grubundaki çok sayıdaki çelik çeşidi, beş kullanım grubunda (Bölüm 6.3.1. ilâ 6.3.5.) incelenebilir (gruplarda Standard dışı çelik türleri de verilmiştir).


YÜKSEK POLİMERLERİN ÜRETİMİ İÇİN TAKIMLAR
Enjeksiyon döküm, pres ve enjeksiyon pres kalıbı için kullanılabilecek çeliklerin, iyi işlenebilir olması, çok iyi parlatılabilmesi, ısıl İşlemde çekme yapmaması, yüksek aşınma direnci ve yeterli korozyon dayanımına sahip olması istenir. Bunun için, CrNi-, CrMn- ve CrMo-alaşımh sementasyon ve ıslah çelikleri, ultra arıklıkta kullanılırlar. Çekirdeğin nisbeten yumuşak olması, yüzeyin sementasyon veya nitrasyonla sertleştirilmesi tercih edilir. Yüksek dayanıma sahip olması ve aynı zamanda iyi sünekîilik ve işlenebilirlik göstermesinden dolayı, martensitik yapıda çökelme sertleşmesi yapan Maraging çelikleri de kalıp yapımına girmiştir.
Belirli bir yüksek polimer malzemenin, örneğin PVC 'nin işlenmesinde, takım yüzeyi korozif etki altında kalır. Bu durumda, ya nikel veya krom kaplama ile korozyondan korunma yapılmalı ya da korozyona dayanıklı çelikler kullanılmalıdır.
Enjeksiyon döküm makinalannm ve ekstruderİerhı helis pistonunun ömrü, esas itibariyle helis ve silindirin yapıldığı malzemenin kalitesine bağlıdır. Bunlar, abrasif aşınmaya karşı yüksek direnç göstermeli ve böylece kalıptan kopabilecek metal partiküUerin işlenen malzemeye girmesi önlenmelidir. Bunun için pratikte daha çok, banyo ya da gaz nitrasyonla yüzey sertliğinin 1000 ilâ 1100 VSD olduğu, 34 CrAINi 7 ve 30 CrMoV 9 nitrasyon çelikleri kullanılır.
Cam fazı takviyeli yüksek polimerlerin üretimi için, genel olarak daha yüksek aşınma direnci gerekir. Bunun için takım yüzeyi, sert metal ya da tikankarbür veya volframkarbür ile kaplanır. Tablo 111 'de, TS 3921 ve TS 3941'de verilen çeliklerle birlikte, DENPe göre çelikler de verilmiştir. Seçkin olarak kullanılabilen çeliklerin yanında, enjeksiyon döküm takımlar için, çinko alaşımları, çok metalli alüminyum bronzları, bakır-berilyum bronzu, nikel ve epoksi reçinesi de kullanılmaya başlanmıştır.

KESİCİ TAKIMLAR
Demir esaslı ve demir olmayan metal malzemelerin talaşsız imalatı ve kağıt, karton, deri ve lastiklerin işlenmesi için yapılan takımların kesici kenarları, basmaya, aşınmaya ve kesmeye zorlanırlar. Bunun için, yeterli kırılma da-yammma, sürtünme aşınmasına karşı iyi aşınma direncine ve soğuk kaynağa karşı pek az eğilime sahip olmalıdırlar. Malzeme seçimi için, takım formu yanında kesilen malzemenin cinsi ve gösterdiği direnç de önemlidir.


Yaklaşık % 1,5 ilâ 2,5 C ve % 12 ilâ 13 Cr içeren ledeburitik yüksek karbon ve yüksek kromlu takım çelikleri (X 210 Cr 12, X 210 CrW 12 ve X 165 CrMoV 12 1) çok fazla kullanılır. Bu çeliklerin katılaşmasında, kromu zengin karışık karbürlü ledeburit ötektiği teşekkül eder ve devam eden soğumada, y-katı çözeltilerinden sekunder karbür çökelmesi olur. Sertliği yaklaşık 1700 VSD olan, M7C3 karışık karbürü, yüksek aşınma direnci sağlar. Sertleştirmeden sonra görülen anizotropik ölçü değişmeleri, şekillendirme doğrultusunda yönlenmiş karbürlerden etkilenir. Karbürlerin ısıl genleşme katsayısı, ana yapının î/3 'ü kadar olduğundan, soğuma esnasında büyüklüğü karbür teşekkülüne bağlı olan, karbürlerin engelleme etkisi meydana gelir.


ESU yönteminin ilave bir gelişimiyle, % 3,3 'e kadar karbonlu ledeburitik krom çeliklerinin, hem dövme ve hem de sac olarak haddelenebilecek blok halinde üretimi mümkün olmaktadır. Karbon miktarı % 2,5 ilâ 3,3 arasında olan bu çelikler, normal ledeburitik kromlu çelikler ile yüksek krom alaşımlı özel dökme demir çeşidi arasındadır ve döküm malzemeler alaşım sahasına girmektedir. Bu çeliklerde karbür miktarı yüksek olduğu için (X 210 Cr 12 çeliğinde hacimde yaklaşık % 22 karbür olmasına karşın, X 290 Cr 12 çeliğinde hacimde yaklaşık % 30 karbür vardır), 66 ilâ 70 RSD-C sertliğinde, iyi bir aşınma direnci gösterirler.
Yaklaşık % 1 karbonlu orta alaşımlı çelikler, daha düşük aşınma direnci gösterirler, fakat daha yüksek sünekliliğe ve daha İyi işlenebilirliğe sahiptirler. Bunlardan Örnek olarak, 90 MnCrV 8, 105 WCr 6, 100 MnCrW 6 çelikleri, daha çok metalik olmayan organik malzemelerin kesilmesinde tercih edilirler. 6 mm ve daha yüksek kalınlığı olan sac ve bandlan kesmek için, % 0,5 karbonlu sünek sert soğuk iş çelikleri (örneğin 60 WCrV 7 veya X 47 CrVMo 5 1 çelikleri kullanılır. Tabio 112'de, çelik seçimi ile ilgili bilgiler verilmiştir.


ALAŞIMLI SOĞUK İŞ TAKIM ÇELİKLERİ


Alaşımlı soğuk iş takım çelikleri grubu, aîaşımsız takım çeliklerinin geliştirilmesiyle ortaya çıkmıştır. Bu çeliklerin kullanımı, takımlarda maksimum yüzey sıcaklığının en fazîa 200 °C 'ye kadar yükselebildiği, özellikle talaşsız ve talaşlı şekil verme işlemleridir. Önemli bir miktar da, ölçme cihazlarının imalatında kullanılır.
Alaşımlı soğuk iş takım çelikleri, TS 3921 ve DİN 17350'de standardlaştırılmıştır. Her İki standardta da çeiik çeşitleri ve özelikleri, büyük Ölçüde uyum içerisindedir. Tablo 108'de, bu çeliklerin bileşimleri, Tablo 109'da ısıl işlem durumu ve özelikleri, Tablo ÎİO'da ise önemli kullanım yerleri örnekleri ve AISI/SAE karşılıkları verilmiştir.
Alaşımlı soğuk iş takım çeliklerinde, aîaşımsız takım çeliklerine nazaran özeliklerin iyileştirilmesi amacıyla düşük ya da yüksek alaşımlama yapılır. Karbür teşekkül ettirici V, Mo, W ve Cr ile alaşımlama yapıldığında ve buna uygun ısıl işlem uygulandığında, dayanımın (0,2 uzama sınırı 1800 ilâ 2500 MPa arasında) yanında, özellikle sertlik ve aşınma direnci de yükselir. Bu durum, Knoop sertliklerinin karşılaştınlmasıyla daha iyi açıklanabilir:

Alaşımlı soğuk iş çeliklerinde karbon miktarı, % 0,3 ilâ 2,5 arasında değişir ve hatta yüksek alaşımlı çeliklerde % 3 'e ulaşır. % 1 karbonda düşük alaşımlı çeliğin yapısındaki karbür miktarı % 5 iken, % 2 'den fazla karbon içeren yüksek alaşımlılarda bu değer % 10 İlâ 30 değerine yükselir.

Isıl işlemde, özellikle sertleştirmede, öngörülen sıcaklıklar tam olarak sağlanmalı ve garanti edilmeli, ısıtma işlemi yavaş ve homojen gerçekleştirilmelidir. Komplike formdaki ya da büyük boyutlu takımlarda sertleştirme çatlağını önlemek için, su ve daha sonra yağda kesintili sertleştirme tavsiye edilmektedir. Aşırı ısıtmalarda çatlak teşekkülü, yanma ve deformasyon, düşük sıcaklıklarda ise daha az sertlik değeri elde edilir. Yüzeysel karbon azalması ya da takım ve soğutma ortamı arasmda buhar hapsolması sonucunda, yumuşak cidar ya da lekeler meydana gelebilir. Çatlak oluşumunu engellemek için, ani soğutma banyosundan alınan parçalar, vakit geçirilmeksizin derhal menevişlenmeîidir. Meneviş sıcaklığı, arzu edilen çalışma sertliğine bağlı olarak, 100 ilâ 300 °C arasmda seçilir. Menevişİemeden sonra, havada soğutma yapılır. Alaşımsız ve sertleştirme sıcaklığı 900 °C 'nin altmda olan düşük alaşımlı çeliklere uygulanabilecek sertleştirme işlemi zanıan-sıeaklık diyagramı Şekil I5?de verilmiştir.
Takımlardan beklentilerin yükselmesine ve çoğu zaman alaşımlı çelikler gerekmesine karşın, alaşımsız takım çeliklerinin de çok yönlü kullanım alanı vardır (Tablo 107). Esas olarak, şiddetli darbe zorlamalarına maruz kalan takımlar için düşük karbon miktarlı çelikler ve aşınma direncinin ön planda olduğu yerlerde de yüksek karbonlu çelikler tercih edilir. Tablo 107'de, TS 3941 ile birlikte, DİN standardında alaşımsız takım çelikleri ve SAE/AISI karşılıkları ile, bu çeliklerin kullanım yerlerine Örnekler verilmiştir.
Müteakip sayfalarda, alaşımsız takım çeliklerinin her biri için değişik ülke standardlannda yaklaşık karşılıkları, kimyasal bileşimleri, ısıl işlem koşullan ve önemli kullanım yerleriyle birlikte, sertleştirme sıcaklığı ve soğutma ortamına bağlı olarak menevişte sertlik değişimleri verilmiştir.

ALAŞIMSIZ TAKIM ÇELİKLERİ
Alaşımsız takım çelikleri, asal çeliklerin klasik temsilcisidir. Bunlar, yüksek derecede arıklık ve sertleştirme tutumlarında homojenlik gösterirler. Karbon miktarının ve arıtılamayan elemanların smıflandınlmasma göre, sertleşebilirlik değişir. Karakteristik özelikleri, iyi çekirdek sünekliğinde, yüksek yüzey sertliğidir. Çekirdeğe kadar tam sertleşme, yalnızca küçük kesitlerde mümkündür. Kuşkusuz, 200 °C 'nin üzerindeki sıcaklıklarda, meneviş etkisi sonucunda sertlikte düşme olur. Bu durum, bu çeliklerin takım olarak kullammını sınırladığından, çok fazla ısınmadan sakınılması gerekir.
Alaşımsız takım çelikleri, sembolle belirtmede DİN standardında Wl, W2, ve W özel amaçlar için olarak, üç kalite grubunda sınıflanduılırlar. TS 3941 standardında ise Tl, T2 ve T olarak üç kalitede belirtilmektedirler. Sembolde karbon miktarı belirtildikten sonra , örneğin % 1,05 karbonlu çelik için C 105 ve 1. kalite de ayrıca belirtilmek istendiğinde C 100 W1 (C 100 Tl) olarak gösterim yapılır. Alaşımsız takım çeliklerinin çeşitleri, bileşimleri Tablo 105'de ve ısıl işlem karakteristikleri, Tablo 106'da verilmiştir.

Tablo 105 : TS 394l'e gö


*) Bu ç


Herbir kalite grubundaki çelikler, arıklık derecesi (P ve S), sertleşebilirliğe etki eden elementler Si, Mn ve Ni miktarı, sertleşme derinliği ve sertlik hassasiyeti bakımlarından fark gösterirler. 1. Kalite grubundaki çelikler, en fazla arıklıkta ve en az sertleşme derinliğine sahiptirler. Bunlar, aşırı sertleştirme sıcaklığına ve aşın bekleme suresine hassas değildirler, yani sertleştirme güvenilirlikleri büyüktür. Dezoksidasyon esnasında vanadyum ve titan ilavesiyle, çekirdek teşekkülü etkisi kuvvetlenir ve böylece ince taneli yapıya ulaşılır. 2. Kalite grubundaki çelikler de keza, yüksek arıklığa sahiptirler, fakat sertleşme derinliği 1. kalite grubuna nazaran biraz büyüktür. Sertleştirme güvenirliği, özellikle basit ve robust kalıplann imaline izin verecek Ölçüde, yeterli düzeydedir. 1. ve 2. kalite çeliklerde, arıtılamayan element olarak fosfor ve kükörtün yanında, silisyum ve mangan miktarları da belirli sınırlarda tutulur. Özel kalite grubundaki çelikler, yüksek miktarda silisyum ve mangan içerdiklerinden, oldukça fazla sertleşme derinliği sağlarlar. Aşırı ısıtmaya hassastırlar ve daha cok yağda sertleştirilirler. Bazı kullanım amaçlan için, sertleştiriîmemiş ya da ıslah edilmiş durum da söz konusudur. Özel kalite grubu, özel kullanım amaçlı çelikleri kapsar.


TAKIM

Tablo 104 : Takı

Takımlarda ilave bir güç yükseltilebilmesi için, değişik yöntemlerle yüzey sertleştirme işlemi de uygulanır. Daha çok makina konstrüksiyon çeliği olarak kullanılan sementasyon çelikleri (Bölüm 5.6.), pres döküm kalıplarmda ve yüksek polimerlerin üretiminde olduğu gibi, bazı takımların imalinde de kullanılır. Ancak, eğer takım son aşamada taşlanabilecek durumda ise, yalnızca bu durumlarda sementasyon çelikleri kullanılabilir. Ayrıca, çalışma sıcaklığının da, sementasyon sertleştirmesinden sonraki meneviş sıcaklığım aşmaması gerekir.
Gaz ya da sıvı ortamda uygulanan, nitrasyon (Bkz. Bölüm 4.5.2.2) ya da karbonitrasyon İşlemi (Bkz. Bölüm 4.5.2.3.) de, keza aşınma direncini yükseltir. Bu işlemlerle, kayma özeliği de iyileşir, döküm kalıplarında yapışma ve takım kesmelerinde malzeme parçacıklarının yapışması (kaynak olması) engellenir. Nitrasyon işleminde yüzeyin kırılgan olduğuna, darbe tarzındaki zorlamalarda ya da ani sıcaklık değişimlerinde çatlak ve kenarlarda kırılma olabileceğine dikkat etmek gerekir. Yüksek polimerleri işleyen takım ve kalıplarda, iyon nitrasyon (tenifer) işlemi tercih edilir. Torna kalemi gibi talaşlı şekillendirme yapan takımlarda, daldırma nitrasyonla 0,01 mm kalınlığında elde edilen sert tabaka ile takımın ömrü 2 ilâ 8 kat yükselir.
Metalfosfat banyolarmda kısa süreli işlemle (fosfatlama), takım yüzeyinde sıkı yapışan, kayma özeliğini iyileştiren ve aşınmayı azaltan fosfat tabakası elde edilir.
Çok sık kullanılan bir diğer yüzey işlem yöntemi de, sert krom kaplamadır. Elektrolizle ayrıştırılan sert krom tabakası, aşınmaya direnci, özellikle kaymalı sürtünmelerde oldukça yükseltir. Şiddetli basma ve darbe zorlamalarında ince krom tabakasının çökmesini önlemek için, takımlarm krom kaplama öncesinde dikkatlice sertleştiriimesi ve meneviş yapılması gereklidir. Bu durumda sertlik kaplanmamış çeliklere göre 2 ilâ 4 RSD-C daha düşük olur. Krom ayrışmasında çeliğe nüfuz eden hidrojeni dışarı atmak için, takımlarm kromiama işleminden sonra direkt olarak 270 °C sıcaklıkta tavlanması gerekir. Sert kromiama işleminde banyo sıcaklığı, yalnızca yaklaşık 50 °C olduğundan, deformasyon tehlikesi yoktur. Sertliği 65 İlâ 70 RSD-C olan sert krom tabakası, yaklaşık 350 °C sıcaklıkta yumuşar ve oda sıcaklığına soğumada da yumuşak kalır. Bundan dolayı, kesici takımların sert kromlanması, yalnızca takımın çalışma sıcaklığı 350 °C sıcaklığını aşmadığında anlam taşır. Sert kromlanmış kalıplarda, iyi kayma özeliği bozulmadan kalabildiğinden, yumuşama fazla önemli değildir. Sert kromiama ile kromlanmamış takımlara göre talaşlı şekil vermede takımlarm gücü, çeliğin talaşlı şekillendirmeyle İşlenmesinde 2 ilâ 3 kat ve tahta testerelerde 6 kat yükseltebilmektedir.


Tablo 104 : Takı


Oldukça yüksek yüzey sertliklerine borlama (Bkz. Bölüm 4.5.2.4.) ile, yani cidar tabakasına bor difüzyonu ile ve ayrıca titankarbür veya titannitrür kaplanmasıyla ulaşılır. Bundan başka, takımlarm yüzeyinde kıvılcım erozyonu ve sıcak buhar menevişi gibi kaplama yöntemleri uygulanabilir. Yüzey işlem yönternlerinin kullanımda, takımlarm her bilenme işleminden sonra, bu işlemin tekrar edilmesi gerektiğine dikkat etmek gerekir.


m çeliklerinin sertleştiriimesinde sık rastlanılan hatalar

TAKIM ÇELİKLERİ
Perlitik Takım Çelikleri : Yüksek karbon miktarlı, alaşımsız ve düşük alaşımlı çeliklerdir. Su ya da yağda sertîeştİrOdikteıı sonra yapısı, martensit ve artık ostenitten oluşur.
Martensitik (havada sertleşen) Takım Çelikleri : Ostenitleştirme sıcaklığından yavaş soğumada da martensit meydana getirebildiğinden dolayı, bunlar doğal sertleşen ya da havada sertleşen olarak da tanınırlar.
Ostenitik Takım Çelikleri : Alaşım ilavesiyle, hızlı soğumada y => a dönüşmesi engellenen, oda sıcaklığında ostenitik yapıya sahip çeliklerdir. Bunlar mağnetik değildirler ve dönüşümle sertleşmezier.
Ledeburitik Takım Çelikleri: Ötektiğin katılaşmasından sonra, ledeburit fezı içerirler.
ISIL İŞLEM ve YÜZEY İŞLEMLERİ
Sertlik, süneklilik ya da aşınma direnci gibi arzu edilebilecek özeliklerin öncelikle garanti edilmesi gerektiğinden dolayı, kullanma amacına yönelik olarak, takımın ömrü ve gücü açısından en uygun ısıl işlem uygulanmalıdır.
Takımlar için en önemli ısıl işlem, sertleştirmedir. Yeterli karbür çözülmesine ulaşabilmek için, sertleştirme sıcaklığının (ostenitleştirme sıcaklığı) ötektik altı çeliklerde Ac3 dönüşüm sıcaklığının, ötektik üstü çeliklerde Acl sıcaklığının en azından 40 °C üzerinde olması gerekir. Özel karbürlerin bulunması halinde (örneğin, volframkarbür, vanadyumkarbür) sertleştirme sıcaklığının, dönüşüm sıcaklığının 300°C üzerine kadar yükseltilmesi zorunludur. Diğer taraftan, sertleşmiş yapıda mevcut olan karbürlerin, meneviş dayanımını ve sıcakta sertliği korumasından dolayı, belirli bir sertliği sağlayabilecek karbürün çözülmesi yeterli sayılır. Bu durum, ostenitleştirme sıcaklığının ve süresinin tam belirlenmesini gerektirir.
Sertleşme gerilmelerinin çatlak meydana getirmeden dengelenmesi ve süneklilîği yükseltmek için, ani soğutmadan hemen sonra direkt olarak hiç bekletilmeden meneviş gereklidir. Meneviş sıcaklığının belirlenmesi için temel kuraL takımın kullanım amacına göre, gerekli çalışma sertliği ve maksimum sünekiiliğin teminidir. Sıcak iş takım çeliklerinde meneviş sıcaklığının, kullanımdaki çalışma sıcaklığının en azından 30 °C üzerinde olması gerekir. Meneviş işlemiyle gerilmelerin dengelenmesi yanında, sertleştirme işleminde yapıda kalabilen artık ostenitin dönüştürülmesi ve sertlik yükselten karbürlerin çökertilmesi de sağlanır. Şekil 156, değişik takım çeliği gruplarının sertleştirilmiş ve menevişlenmiş haldeki Rockweîl sertlik değerlerindeki değişimi göstermektedir. Bu tarzdaki meneviş eğrileri, her çelik cinsi için belirli bir çalışma sertliğine uygun, gerekli meneviş sıcaklığının bulunmasını sağlar.
Takımların sertleştirilmesinde, diğer konstrüksiyon çeliklerine nazaran daha çok dikkat edilmelidir. Özellikle tek üretilen kalıplarda bu durum çok daha fazla önem taşır



SICAĞA DAYANIKLI KROM ÇELİKLERİ


Sıcağa dayanıklı krom çelikleri, % 12 kromlu çelikler tipindedir. Bunlar hem yalnızca X 20 Cr 13 çeliğinde olduğu gibi kromla alaşımlanırlar ve hem de ilave alaşım elemanlanyla % 12 kromlu çeliklerin geliştirilmiş çeşidi tarzmda olabilirler. Bunlar daha çok kimya, kağıt ve petrol endüstrisinde kullanılırlar. Ancak, enerji santrallannda türbin rotoru, kanadı ve gövdesinin yapımında da (Tablo 141) kullanılmaları mümkündür. Yüksek güçlü buhar üreticilerinde de, aşın ısıtma boruları ve buhar donanımında, ilave elementle geliştirilmiş % 12 kromlu çelikler kullanılır.
% 12 kromlu çelik bazmda tanman çok sayıdaki çelik çeşidi, yüksek sıcaklıklarda kullanıidığmda, iki gruba ayrılırlar : Mo içeren % 12 kromlu çelikler ve Mo ile birlikte karbür teşekkül ettirici elementler ve Co içeren % 12 kromlu çelikler. Karbür teşekkül ettirici elementlerin, ve Co miktarının artmasıyla, ostenitik sahadan normal soğumada d- ferritli martensitik ana yapı içerisinde karbür ye intermetaİtk bağlantılardan meydana gelen sekunder fazlar bulunduğundan dolayı, bu çeliklerin sıcağa dayanıklılığı artar.

Molibden, volfram ve vanadyum ilaveli % 12 kromlu çeliklerin zaman sürekli dayanımları, % 0,17 ilâ 0,25 arasında olan karbon miktarına büyük ölçüde bağımlıdır. Bu durum özellikle, örneğin çökelmelerin bölgesel farklılıklar gösterebileceği türbin mili gibi, büyük dövme parçalarında daha fazla öneme sahiptir. Yüksek 5-ferrit miktarı, sıcakta form alabilirliği olumlu etkiler, fakat % 30 'dan daha yüksek miktarlarda bulunduğunda sıcakta dayanımı azaltır. S- ferritm teşekküllüyle ilgili alaşım elemanlarının etkisi, modifıye edilmiş Schaeffler diyagramı'ndan (Şekil 215) alınabilir. Korozyon dayanımı için % 8 Cr yeterli olmasına karşın, sürünme direncinin iyileştirilmesi için genellikle % 12 ya da daha çok krom gereklidir, % 8 Cr miktarında sürünme dayanımı en düşük değer gösterir. Ancak, Özel alaşımlama ile % 8 Cr sahasında da kullanılabilir zaman sürekli dayanımı olan çelikler geliştirilmiştir.


Sıcağa dayanıklı krom çelikleri, oksidasyona dayanıklıdır. Uygun dayanım yükseltici alaşım elemanları ilavesiyle, 620 ilâ 650 °C sıcaklıklarına kadar kullanılabilirler. Bunlar, kısmen fiyatın rol oynadığı ostenitik çeliklerin yerine ve ferritik-perîitik çeliklerle ostenitik çeliklerin arasındaki dayanım boşluğunda kullanılırlar.

SICAĞA DAYANIKLI OSTENİTİK ÇELİKLER
Sıcağa dayanıklı ostenitik çeliklerin gelişimi, çok tanman paslanmaz 18/8 krom-nikel çeliklerine dayanır, Krom ostenitik sahayı daraltırken, nikel karşı etki yapar. Eğer önceden tüm alaşım elemanlarının, nikel- ve kron. eküvelan (eşdeğeriilik) değerleri belirlenirse, ostenitik çeliklerin faz bileşimleri belirlenebilir.

ALAŞIMSIZ VE DUŞUK ALAŞIMLI ÇELİKLER
Alaşımsız çeliklerdeki karbon ve diğer arıtılamayan elementlerin yanında, sıcağa dayanıklı düşük alaşımlı çeliklerde dayanımı arttırıcı element olarak krom, molibden, nikel, vanadyum ve volfram, aynca bazılarmda da bakır, alüminyum, titanyum, bor, cer ve zirkonyum bulunur. Bu elementlerin toplam miktarı, genellikle % 6 'yi aşmaz. Alaşımsız ve düşük alaşımlı çeliklerin kullanım sıcaklığı sahası 400 ilâ 580 °C arasıdır ve oda sıcaklığında çekme dayanımları 350 ilâ 600 MPa arasındadır. Bu çelikler, silisyum ya da alüminyumla sakinleştirilmiş ya da yan sakinleştirümiş (Bkz. Bölüm 3.4) ve ince taneli çeliklerdir.


Alaşımsız ferritik-perlitik çeliklerin (karbon çelikleri) dayanım karakte-ristikleri, karbon (% 0,10 ilâ 0,30) ve mangan (% 0,30 ilâ 1,60) miktan ile birlikte, aktif (çözülmüş) azot miktarına bağımlıdır. Mangan ve azotun (nitrür çökelmesi) etkisi, düşen sıcaklıkla birlikte artar, 450 ilâ 500 °C sıcaklıklarının üzerinde önemli bir etkileri yoktur.


Düşük alaşımlı çeliklerin iyileştirilmiş sıcakta dayanım karakteristikleri, özel karbür teşekkül ettiren Cr, Mo ve V gibi elementlerle alaşımlanmasından dolayıdır. Kuvvetli karbür teşekkül ettirici olarak molibden özel bir öneme sahiptir (Bu durum, yalnızca düşük alaşımlı çelikler için geçerli değildir). Buna karşm krom ve vanadyum, tek başlarmda katıldıklarında sürünme direncinde belirgin bir iyileşme sağlamazlar.


450 °C sıcaklığın altmda, alaşımsız çelikler yeterli özeliklere sahip oldukları, daha doğrusu düşük alaşımlılarla aynı özelikleri gösterdiğinden dolayı, molibden alaşımlı çelikler genellikle kullanılmazlar. Ancak, çok uzun işletme süreleri (105h 'den fazla) ve pek az form değiştirme olması gereken parçalarda, 450 °C 'nin altmda da molibden alaşımlı çelikler kullanılabilir. Genel olarak 450 °C sıcaklığının üzerinde kullanılan molibdeni! çelikler, % 0,5 kadar Mo içerirler. Bu tipin en tanınmış çeşidi, 15 Mo 3 çeliğidir. Mo miktarının daha çok artması, önemli bir dayanım artması sağlamaz.
Çeliğe % 0,5 Mo miktarına ilave olarak 13 CrMo 4 4 çeliğinde olduğu gibi, aynca yaklaşık % 1 kadar krom katılırsa ya da 10 CrMo 9 10 çeliğinde olduğu gibi, molibden ve krom miktarı birlikte yükseltilirse, çeliğin sürünme dayanımı, sûnekliîiği ve oksİdasyon dayanımı iyileştirilebilir (Şekil 211.2). Birinci alternatifte, yalnızca yaklaşık % 0,5 Mo içeren çeliğe nazaran, 550 °C ve 1000 h için kopma uzaması % 5 'den % 10 'a yükselir ve tufiallaşma direnci de daha iyi olur. 10 CrMo 9 10 çeliği, 580 °C sıcaklığa kadar oldukça iyi yüksek sıcaklık özelikleri gösterir. Bu çelik daha çok, yüksek sıcaklıklarda buhar iletiminde ve kimya sanayiinde, aynı zamanda çeliğin hidrojene karşı dayanıklılığı da arttığından dolayı % 2,25 'e yükseltilmiş krom miktarıyla kullanılır.


Titreşim zorlamalarında malzeme tahribatına sebep olan özel bir durum da, alçak peryodîu yorulmadır (iow cycle fatigue). Burada periyodik şekil değiştirme, nisbeten düşük frekanslarda meydana gelir. Bu tarz zorlamalar, örneğin kuvvet santrallarmda tesisin çalışmaya başlaması ve durdurulmasında, kazanlarda, türbinlerde, boru donanımları ve benzeri parçalarda meydana gelir ve ritmik olarak birkaç dakika ile birkaç gün arasmda süre ile gerçekleşebilir. Pratikte ve deneyimlere dayalı sonuçlarda, düşük peryodîu zorlamaların-, yüksek frekanslarda ulaşılabilen yük değişimlerinde görülen kırılmaya yakın değerler verdiğini göstermektedir. Zaman etkisi ve bununla bağıntılı sürünme olayları, malzemede ömrü kısaltır

SICAĞA DAYANIKLI ÇELİKLER
Sıcağa dayanıklı çelik olarak, genellikle 400 °C 'nin üzerinde kullanılan alaşımsız ve alaşımlı çelikler anlaşılır. Tüm sıcağa dayanıklı malzemeler içerisinde, daha fazla kullanım alanına sahip olduklarından ve büyük ölçüde standardlaştırıldıkları için, sıcağa dayanıklı çelikler sıcakta kullanılan diğer malzemelere nazaran daha fazla önem taşır.


Sıcağa dayanıklı çelikleri, alaşımsız ve düşük alaşımlı çelikler, sıcağa dayanıklı krom çelikleri ve yüksek sıcaklığa dayanıklı ostenitik çelikler olarak, üç ana gruba ayırmak mümkündür. Böylece, bu amaçla kullanılabilecek çelik türlerinin alaşım tipleri hakkında da sınıflandırma yapılmış olmaktadır. Ancak, özel bir
kullanım yerine sahip kazan saclarının bunlara ilave olarak ve öncelikli olarak açıklanması uygun görülmüştür.

KAZAN SACLARI
Buhar kazanları, basınçlı kap ve boruların yapımında kullanılan, et (cidar) kalınlığı 3 ilâ Î00 mm arasmda olan, kaynak edilebilen, soğuk ve sıcak şekiîlendirilebilen çelik sac ve levhalar, TS 3650'de (Temmuz 1981) standardlaştırılmıştır. Bu amaçla kullanılan çeliklerin bileşimi, Tablo 135'de görüldüğü gibi, alaşımsız ya da düşük alaşımlı olabilmektedir. Bu çelikler, H I çeşidinin dışmda sakinîeştirilmiş olarak dökülürler, H I çeşidi sakin ya da kaynar dökülmüş olabilir. Azot miktarı, sakin dökülmüş çeliklerde en fazla %0,010, kaynar dökülmüşte ise en fazla % 0,008 kadardır.
Alaşımsız kazan sacları ve mangan alaşımlı 1? Mn 4 ve 19 Mh 5 çelikleri 450 °C, diğer alaşımlı çelikler ise genellikle 500 °C 'ye kadar kullanılırlar. Çeliklerin sıcaklığa bağımlı mekanik özelikleri Tablo 136'da verilmiştir. Kullanmada ayrıca göz önünde tutulması gereken, sıcaklığa bağımlı eîastiklik modülü Tablo 137de, ısıl genleşme katsayısı Tablo 138'de, ısı iletme kabiliyetleri Tablo 139'da ve ısıl işlem durumları Tablo 140'da
verilmiştir.

SICAĞA DAYANIM TANINMA BÜYÜKLÜKLERİ

Zaman dayanımı ve zaman uzama sınırı, sıcakta dayanmam değerlendirilmesi İçin ana kriterlerdir. Bunlar. malzemede sürünmenin açık bir şekilde görüldüğü işletme sıcaklığına bağlı olarak, parçalar için ölçülendirme büyüklüklerinin saptanmasında esas alınırlar. Sürünmenin görülmediği ya da yalnızca pek az sürünme meydana gelen düşük sıcaklıklarda, sıcakta çekme deneyi ile elde edilen sıcakta akma smırı (0,2 sınırı). genellikle hesaplama karakteristiği olarak alınabilir. Sıcakta çekme deneyinin yeterli olabileceği en üst ve zaman sürekli deneyinin yapılması gerektiği en ait sınır sıcaklık değeri olarak, alışılmış bir değer halinde sıcakta akma smırı eğrisiyle, zaman sürekli dayanımı-sıcakiık eğrisinin kesişme noktalan (Bkz. Şekil 211.2) alınabilir. Zaman sürekli deneyinde, sabit kalabilen bir sıcaklıkta, çok uzun zaman arahğmda sabit bir yükleme yapılır. Bu duruma, deney esnasmda zaman içerisinde kesit ve gerilim değişmeleri göz önünde tutulmadığı ve pratikte geçerli zorlamalar uygulandığı için, teknik sürünme deneyi (mühendislik sürünme deneyi) de denir. Deney esnasmda, zamana bağlı olarak meydana gelen uzamalar, sürünme olayı sonucu kırılma olana kadar tesbit edilir. Deney süresini, konstrüksiyon elemanının pratikteki işletme süresiyle bağdaştırabilmek için, deneyler genellikle 105h 'e kadar yükleme süreleriyle, uzun süre deneyi olarak yapılır.
Değişik zorlamalar için saptanan sürünme eğrilerinden (Şekil 207), zaman sürekli diyagramı çizilerek, buradan zaman sürekli dayanımı, yani belirli bir yükleme süresinde kırılmayı meydana getiren çekme geriimesi, örneğin 105h yükleme süresi için gerilme değeri olarak Rm/ıo5 tesbiti yapılır. Çoğu zaman, kırılmaya kadar olan süre daha az önemlidir, aksine belirli bir uzama değerine ulaşılması daha ilginç ya da Önemli olabilir. Bu durumda, belirli bir kalıcı uzamayı meydana getiren gerilme değeri olan, zaman uzama sınırı saptanır. Örneğin, % 0,2 kalıcı uzama ve 10Jh süre için, Ro,2/ıo"-
Bu tarz araştırmalar çok uzun zaman aldığı ve masraflı olduğu için, zaman ve sıcaklıkla ilgili ölçme sonuçlarının deney sonuçlarıyla doğrulanamadiğı durumlarda, gerektiğinde enterpolasyon veya extrapolasyonia çözüm aranır.

Kabul edilebilir kullanım sıcaklığının seçimi açısından, alaşımda disperse olmuş fazın, çökelme sertleşmesi sonucu olabileceğine dikkat etmek gerekir. Bu olayda sıcaklığın artmasıyla partiküllerin büyüyebileceği (yaşlanma), bu esnada ortalama parçacık aralığmm daha büyük ve sürünmeyi engelleyici etkisinin daha az olabileceği ya da daha yüksek sıcaklıklarda partiküllerin tekrar çözeltiye geçebilecekleri ve hatta yok olabilecekleri söz konusudur. Bu tarz yaklaşımlar, eğer partiküller ergime sıcaklığına kadar matrikste stabil kalabiliyorsa, geçersiz olur. Bu durum, özellikle daha çok tez metalürjisi ile üretimde ince disperse yığılmalar yapan (dispersiyon sertleştirmesi) oksitlerde görülür. Bu grup malzemelerin karakteristik ve aynı zamanda şüphesiz pahalı da olan temsilcisi, TD-Nikeİ'dir. Kaba bir yaklaşımla kullanım sıcaklığının üst sının olarak, rekristalizasyon sıcaklığı alınabilir.

yalnızca mekanik karakteristikleri saptanan volfram, niobyum ya da molibden gibi yüksek sıcaklıkta ergiyen metaller, yüksek sıcaklık malzemesi grubunda sayılırlar. Ancak bu metal ve alaşımlarının az oksidasyon dayanımları, üretimlerinin pahalı olması ve ayrıca zor işlenebiiiriiklermden dolayı, başka çözüm bulunmadığında sıcağa dayanıklı konstrüksiyon parçalarında kullanılabilirler.

Malzeme seçimi ve değerlendirme için, genel olarak şu büyüklükler ve özelikler aranır ; Kısa süre dayanımı (özellikle sıcakta akma sınırı), zaman sürekli dayanımı, zaman uzama smırı, gevşeme (reiaksiyon) direnci, dinamik dayanım (sürekli titreşim karakteristiği, termik yorulma, düşük frekans yorulması), uzun süre zorlanmada plastisite karakteristiği (zaman sürekli deneyine göre kopma uzaması değerine bağlı değerlendirme ile zaman sürekli dayanımı, ve zaman uzama smırı farkı) ile tufalîaşmaya ve korozyona dayanım. Çok fazla önemli olmasından dolayı, sürünme ve yorulma karakteristikleri, genellikle birlikte saptanır.


Sıcağa dayanıklı çeliklerde ve süper alaşımlarda olduğu gibi, yüksek sıcaklıklarda malzeme karakteristiğini iyileştirmek için çok sık izlenen yol, hem sıcakta dayanımı ve hem de oksidasyon dayanımını iyileştiren alaşımiama işlemidir. Baz komponentlerin seçilmesiyle, esas olarak ergime sıcaklığı ve sürünme dayanımını etkilemenin yanında, alaşımların kullanım sıcaklığını ergime sıcaklığının yaklaşık % 80'ine kadar arttırabilen özel elementler ilavesi de mümkündür. Yapısal olarak, katı çözelti ve ince disperse olmuş fazlar, farklı düzene sahiptirler ve müştereken etki yaparlar.
Alaşım elementi ilavesiyle rekristalizasyon sıcaklığı ne kadar fazla yükseltilebilirse, sürünme karakteristiği üzerine katı çözelti teşekkülünün etkisi o kadar iyi olur. Alaşım atomları tercihli olarak dislokasyonların çevresinde toplanırlar ve bunların diiüzyon katsayısı ne kadar düşükse, dislokasyonlan o kadar kuvvetli engellerler (katı çözelti dayanıklaşması). Bu bakışa göre, ostenitik ana yapılı çeliklerde de, ostenitteki difüzyon katsayısı aynı sıcaklıktaki ferrite nazaran daha düşük olduğundan, daha üstün durumdadırlar.

Eğer bir ya da birkaç faz, sıcağa dayanıklı çeliklerde FejC ve değişik özel karbürler ya da süper alaşımlarda Nİ3AI tipindeki "f- fazında olduğu gibi matriks içerisinde disperse olmuş halde bulunursa, sürünme karakteristiği için heterojen yapılar büyük önem taşır. Partikül halinde çökelen fazlar, tane sınırı kaymasını ve dislokasyon hareketini zorlaştırırlar veya dislokasyon çoğalmasına sebep olurlar. Matriks içerisinde homojen dağılımda, aralarındaki mesafenin azalmasıyla partiküllerin etkisi artar. Çeliklerde de akma sınırı, karbür partiküllerİ aralığının İogarİtmik azalmasıyla orantılı bir şekilde lineer artar.


Sürünme şekil değiştirmesinin büyük bir kısmı, disİokasyon reaksiyonlarından meydana gelir. Konservatİf olmayan termik aktifleşmiş hareketlerle (tırmanma) dislokasyonlar kayma düzlemİerindeki boş yerli değişken etki ile terkeder ve dış gerilmelerin eksenine uygun yönlenmiş, şekil değiştirmenin etkin olduğu tırmanma etabı meydana getirirler. Tırmanmada, dislokasyonlar tane sınırlarında çökelmelerde ya da hareketsiz dislokas-yonlarda birikim yapar ve küçük açılı alt tane sınırları meydana getirir (poligonlaşma). Sub tanelerin kabalaşması (büyümesi), disİokasyon yoğunluğunu tekrar arttırır ve yeterli yükseklikteki şekil değiştirme hızlarında rekristalizasyon (büyük açı tane sınırı oluşumu ve hareketi) meydana getirebilecek rekristalizasyon çekirdekleri teşekkül eder. Sub tane sınırlarında disİokasyon çözülmesi ve tane sınırı teşekkülü İle dayanım azalması veya yeni disİokasyon teşekkülü ile dayanım artması, devam ede

[farukserife]

çelikte ışıl işlem konusu varsa göndrirmisiniz lütfeennnn...

[yaramashcocuks]

vallahi harıka bır makale.....egerkı bunun word halı varsa bana yollayabılırmısın..?
e-mail: [Misafirler Kayıt Olmadan Link Göremezler Lütfen Kayıt İçin Tıklayın ! ]

[heyycanlii]

Arkadaşlar bu tür yazıların kullanılabilmesi açısından (tez, ödev vs gibi) alıntı yapılan kaynagın adı, derği kitap vs belirtilirse daha sağlıklı olur kanaatindeyim.