Bileşen deyimi, çoğunlukla alaşımı oluşturan saf metaller ve/veya bileşikler için kullanılır. Örneğin bir bakır-çinko alaşımı olan pirinçte Cu ve Zn, bileşenlerdir. • Sistem



Yüklə 73,34 Kb.
Pdf görüntüsü
tarix11.04.2018
ölçüsü73,34 Kb.
#37604


CALLİSTER FAZ DİYAGRAMLARI 

ve 


Demir-Karbon Diyagramı 



• Bileşen

 deyimi, çoğunlukla alaşımı oluşturan saf 

metaller ve/veya bileşikler için kullanılır. Örneğin bir 

bakır-çinko alaşımı olan pirinçte Cu ve Zn, 

bileşenlerdir. 

 

• Sistem



 deyimi öncelikle incelenen bir malzemenin 

sahip olduğu özel durumunu (örneğin bir potadaki 

ergimiş çelik) ifade etmek için kullanılır. Ayrıca sistem 

deyimi, kimyasal bileşimden bağımsız olarak aynı 

alaşım elementleri tarafından oluşturulan olası 

alaşımları ifade etmek için de kullanılmaktadır 

(örneğin Fe-C sistemi). 



• Birçok alaşım sisteminde belirli bir sıcaklıkta 

çözünen atomların, çözen kafes içinde 

ulaşabileceği ve 

çözünebilirlik (çözünürlük) sınırı 

olarak isimlendirilen bir üst konsantrasyon sınır 

değeri vardır. 

 

• Bu çözünebilirlik sınırının üzerinde yapılan 



element ilavesi sonucunda, başka bir bileşime 

sahip bir diğer katı çözelti veya bileşik meydana 

gelmektedir. 




• Faz,

 bir sistemin homojen fiziksel ve kimyasal 

özellikler gösteren parçası olarak 

tanımlanabilir.  

 

• Her saf malzeme bir faz olarak düşünülebildiği 



gibi her katı, sıvı ve gaz çözelti de faz olarak 

değerlendirilebilir. 




• Çoğu zaman bir malzemenin fiziksel özellikleri, 

özellikle de mekanik özellikleri sahip olduğu iç 

yapıya yani 

mikroyapıya

 bağlıdır.  

 

• Mikroyapı, optik veya elektron 



mikroskoplarında gerçekleştirilen mikroskobik 

incelemelerle belirlenir. 




• Denge

 hâli, en iyi şekilde serbest enerji adı verilen 

bir termodinamik büyüklük ile tanımlanan bir 

diğer temel kavramdır. Kısaca 

serbest enerji 

bir 


sistemin iç enerjisi ile atom veya moleküllerinin 

rastgeleliği veya düzensizliğinin (entropi) bir 

fonksiyonudur. 

 

• Faz dengesi 



deyimi sıklıkla içinde birden fazla faz 

bulunduran sistemlerin denge halini tanımlamada 

kullanılır. Faz dengesi bir sisteme ait faz 

özelliklerinin zamanla değişmediğini ifade eder. 

Şekil 9.1

 



• Özellikle katı sistemlerde denge haline ulaşma 

hızı çok yavaş olduğundan, tam denge haline 

ulaşılmaz ve bu tür sistemler dengesiz veya 

yarı-kararlı

 (meta stabil) halde bulunur. 

 

• Yarı-kararlı hal veya mikroyapı zamanla birlikte 



ya değişmeyerek ya da fark edilmeyecek 

boyutta çok az değişerek devamlılığını ve 

sürekliliğini korur.  



• Belirli bir sistemin faz yapısının kontrol edilmesine ait 

bilginin birçoğu, kısaca 



faz diyagramları

 veya denge 

diyagramları olarak da isimlendirilen grafikler 

yardımıyla elde edilir. 

 

• Faz diyagramlarını etkileyen ve kontrol edilebilen üç 



dış parametre sıcaklık, basınç ve kimyasal bileşim 

olup, faz diyagramları bunların çeşitli 

kombinasyonlarının birinin diğerine göre çizilmesiyle 

belirlenir. 





• İkili faz diyagramları

 alaşımların bulundukları 

sıcaklıkta ve sahip oldukları kimyasal bileşimde 

iç yapılarında hangi fazları denge halinde 

bulundurduğunu, bu fazların hangi oranlarda 

mikroyapıya dağıldığını ve fazların kimyasal 

bileşimleri hakkındaki bilgileri veren 

haritalardır. 



Devam ediyor… 



• Cu-Ni elementlerinin hem sıvı hem de katı 

hallerde gösterdiği tam çözünürlük 

özelliğinden dolayı, bu sistem 

izomorfik

 olarak 

nitelendirilir. 




• Sistemde hangi fazların bulunduğunu 

belirlemek nispeten kolaydır. Sıcaklık-kimyasal 

bileşimin oluşturduğu nokta faz diyagramına 

yerleştirildiğinde hangi faz veya fazların 

bulunduğu bölgede yer alıyorsa, o bölgenin 

sınırladığı faz ve/veya fazların sistemde 

mevcut olduğu bilgisine doğrudan ulaşılır. 



• Tek bir fazın mevcut olması durumunda yöntem belli 

olup, fazın kimyasal bileşimi ile alaşımın kimyasal 

bileşimi aynıdır. 

 

• İki fazın birlikte bulunduğu bölgeler için durum biraz 



daha karmaşıktır. Tüm iki fazlı bölgelerde her bir 

sıcaklık için yatay eksene paralel olarak uzanan hayali 

doğrular düşünülebilir. Bu tip doğruların iki fazlı 

bölgenin faz sınırı çizgileri arasında kalan kısmı genel 

olarak 

bağ çizgisi 

veya 


izoterm doğrusu 

olarak 


bilinmektedir. 


• Eğer bileşim ve sıcaklığı oluşturan nokta iki 

fazlı bölgede ise durum biraz daha karmaşıktır. 

 

• Bu amaçla kullanılan yöntem çoğunlukla 



kaldıraç kuralı 

olarak nitelendirilmektedir. 













• 779

o

C’nin altındaki sıcaklıklar için α fazı 



bölgesini α β faz bölgesinden ayıran çizgi 

solvüs

 adını alır ve benzer şekilde 779

o

C’nin 



üzerindeki sıcaklıklar için α fazı bölgesini α + S 

faz bölgesinden ayıran çizgi 



solidüs

 olarak 

tanımlanır. 




• Bakıra gümüş ilave edildikçe alaşımın tam olarak 

eridiği sıcaklık AE 



likidüs çizgisi

ne bağlı olarak 

sürekli azalma gösterir. Aynı şeyleri gümüş için de 

söylemek mümkündür. Gümüşe ilave edilen bakır 

alaşımın ergime sıcaklığı FE çizgisiyle de 

belirtildiği gibi, sürekli azaltmaktadır. İki likidüs 

çizgisi diyagramdaki BEG doğrusu üzerindeki 

noktasında birleşir. Buradaki noktası 



değişmez 

nokta

 niteliğinde olup, C

E

 bileşimi ve T

Ö

 sıcaklığı 

ile tanımlanır. 




• Soğuma sırasında T

Ö

 sıcaklığındaki sıvı faz α ve 

β gibi iki ayrı katı faza aynı anda dönüşür. Aynı 

şekilde, ısınma sırasında da iki ayrı katı faz aynı 

anda sıvı faza dönüşür. Bu durum malzeme 

biliminde 

ötektik reaksiyon 

adını almakta olup 

(ötektik kolayca ergiyen anlamındadır), C

α

ve 

C

βE



 α ve β fazlarının T

Ö

 sıcaklığındaki kimyasal 

bileşimlerini vermektedir. 








• Ötektik reaksiyonla oluşan α ve β katı 

fazlarının yapıda katmanlar halinde ve birbirini 

tekrar eder tarzda oluşması neticesinde lamelli 

yapı olarak da nitelendirilen 



ötektik yapı 

meydana gelir ve bu özel yapı, 

Şekil 9.13

’teki 

noktasındaki daire içinde temsili olarak 

gösterilmiştir. 







• α fazlarını birbirinden ayırt edebilmek için, 

Şekil 9.16

’da gösterildiği gibi ötektik reaksiyon 

sırasında oluşanına 



ötektik

 α, ötektik sıcaklık 

geçilmeden önce oluşmuş olanına ise 



birincil 

(primer)

 veya 

ötektik öncesi 

α adı verilmiştir. 

 

• Mikroyapıların incelenmesi sırasında yapıda 



bulunan ve tanımlanabilir belli özelliklere 

sahip elemanları (fazlar) temsil etmesi 

açısından 

mikroyapı bileşenleri 

deyiminin 

kullanılmasında fayda vardır. 







Şekil 9.7 

ve 

9.8


’de verilen ötektik bakır-gümüş ve 

kurşun-kalay faz diyagramları sadece α ve β katı 

fazlarını içerir, aynı zamanda bu fazlar diyagramın 

iki ucuna yakın bölgelerde oluştukları için 



uç katı 

çözeltiler

 olarak isimlendirilir. Diğer alaşım 

sistemlerinde uç katı çözeltilerin dışında 



ara katı 

çözeltilere,

 yani 

ara faz

lara da rastlamak 

mümkündür. Buna benzer bir durum, 

Şekil 


9.19

’da verilen bakır-çinko alaşım sistemi için 

geçerlidir. 




• Bazı sistemlerde katı çözeltilerden ziyade farklı 

ara bileşiklerin yer aldığı görülebilmektedir. Bu 

bileşikler belirli tek bir kimyasal bileşime sahip 

olup, literatürde 



metaller arası bileşikler 

olarak isimlendirilir. 






• Katı δ fazı soğumayla birlikte aşağıda verilmiş olan 

reaksiyon neticesinde γ ve ϵ katı fazlarına dönüşür. 

 

 

 



 

• Aynı şekilde bunun tersi olan reaksiyon ısıtma 

sırasında gerçekleşir ve iki katı faz tek bir δ katı fazına 

dönüşür. Bu dönüşüm 



ötektoid reaksiyon 

sonucunda 

gerçekleşmekte olup bunun gerçekleştiği 560

o

C, 



ötektoid sıcaklığı ve ağırlıkça % 74 Zn-% 26 Cu ise 

ötektik bileşim olarak isimlendirilir. 




• Peritektik reaksiyon

 üç farklı fazın bir arada 

bulunduğu bir noktada gerçekleşen bir diğer 

reaksiyon türüdür. Peritektik reaksiyon 598

o

C’de ve 



ağırlıkça % 78,6 Zn ile % 21,4 Cu kimyasal 

bileşiminde aşağıdaki ilişkiye bağlı olarak 

gerçekleşir: 



• Faz dönüşümleri reaksiyonlar sırasında 

herhangi bir kimyasal bileşim değişikliğinin 

gerçekleşip gerçekleşmemesine bağlı olarak da 

sınıflandırılabilir. Dönüşüm sırasında kimyasal 

bileşimde bir değişiklik olmaması durumunda 

uyumlu faz dönüşümü 

reaksiyonları söz 

konusudur. 




• Faz diyagramlarının sadece metal-metal 

sistemleri için geçerli olduğu 

düşünülmemelidir. Seramik sistemlerin 

tasarlanmasında ve işlenme aşamalarında çok 

yararlı bilgiler sağlayan faz diyagramları bunlar 

gibi birçok malzeme için deneysel olarak 

belirlenmiştir. 



• Faz diyagramlarının oluşturulmasında kullanılan esaslar ile 

fazların denge durumuna ait prensipler termodinamik 

kanunlarıyla açıklanır. Bunlardan birisi de 19. yüzyıl 

fizikçilerinden J. Williard Gibbs tarafından öne sürülen 



Gibbs faz kuralıdır

. Bu kural bir sistemde denge 

durumunda bulunan fazların sayısını belirlemede 

kullanılan bir kriteri vermekte ve aşağıdaki basit 

denklemle ifade edilmektedir: 




• Tüm ikili alaşım sistemleri içinde en önemli 

yeri demir-karbon alaşım sistemi tutmaktadır. 

Teknolojik açıdan önemli yere sahip olan tüm 

toplumlar, esas olarak demir-karbon alaşımı 

olan dökme demir ve çelikleri ana yapısal 

malzeme olarak kullanılmışlardır. 





• Demir-karbon faz diyagramının bir bölümü 

Şekil 9.24

’te verilmiştir. Saf demir ısıtılması 

sırasında ergimeden önce iki defa kristal yapı 

değişikliğine uğrar. Oda sıcaklıklarında demir, 

α-demiri veya 



ferrit

 adını almakta olup hacim 

merkezli kübik (HMK) kristal yapıya sahiptir. 

Ferrit 912

o

C’nin üzerine çıkıldığında yüzey 



merkezli kübik (YMK) yapıya sahip γ-demirine 

veya 


ostenit

 fazına dönüşür. 


• Kimyasal bileşimin belirtildiği yatay eksen, 

sadece ağırlıkça % 6,67 C miktarına kadar 

uzanmaktadır. Bu karbon miktarında bir 

metaller arası bileşik olan demir karbür veya 

daha yaygın olarak kullanılan ismiyle 

sementit

 

(Fe


3

C) oluşur ve demir-sementit faz 

diyagramının sağ tarafındaki düşey eksenle 

temsil edilir. 







• Ötektoid çeliğinin mikroyapısı, ötektoid 

sıcaklıktan yavaşça soğuma sırasında, birbirini 

tekrar edecek tarzda üst üste α ve Fe

3

C fazlarına 



ait tabakaların (lamellerin) bir araya gelmesiyle ve 

bir anda oluşan özel bir yapıya dönüşür. Burada 

oluşan α ve Fe

3

C lamellerinin (tabakalarının) 



kalınlıklarının oranı 8’e 1 mertebelerindedir. 

Şekil 


9.26

’daki faz diyagramının altında yer alan ve 

noktasını gösteren daire içinde şematik olarak 

gösterilen bu tipik yapıya malzeme biliminde 



perlit

 adı verilmiştir. 




Şekil 9.29

’da gösterildiği gibi, ötektoid 

noktanın solunda kalan ve ağırlıkça % 0,022 

ile % 0,76 arasında olmak üzere karbon 

bileşimine sahip alaşımlar 



ötektoid altı 

alaşımlar 

olarak nitelendirilir. 





• Reaksiyon neticesinde oluşan ferrit fazına 

ötektoid ferrit

daha önce oluşmuş bulunan ferrit fazına 



da ötektoid 

öncesi

 (veya primer) 

ferrit

 denilir. 





• Ostenit bölgesinden yavaşça soğutulan ve 

bileşiminde ağırlıkça % 0,76 ile % 2,14 C 

bulunan 

ötektoidüstü alaşımlar

 için de 

benzer dönüşümler ve mikroyapılar söz 

konusudur. 




Şekil 9.29

’daki noktasında α’nın başlamasına 

benzer şekilde Fe

3

C fazının önceki ostenit tane 



sınırları boyunca oluşmaya başladığı görülür. 

Ötektoid reaksiyondan önce oluşan bu 

sementite 

ötektoid öncesi sementit 

(veya 


primer sementit

) denilir ve sıcaklık değişse 

bile bileşimindeki ağırlıkça % 6,67 C oranı 

değişmez. 





• Pratikteki uygulamalar açısından 

denge dışı 

soğuma

 şu sonuçlara neden olmaktadır: (1) 

Faz dönüşümleri ve değişiklikleri faz 

diyagramlarındaki faz sınırlarını belirleyen 

çizgilerin öngördüğü sıcaklıkların dışında 

gerçekleşmekte ve (2) denge dışı şartlarda 

oluşan fazlar, faz diyagramları üzerinde yer 

almamaktadır. 






Yüklə 73,34 Kb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2022
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə