Lamel grafitli dökme demirlerde silisyumu'un mekanik özelliklere etkisi

Abstract

Günümüzde dökme demirler geniş kullanım alanlarıyla yaşantımızda büyük bir yer edinmişlerdir. Dökme demirlerin üstün mekanik özellikleri ve diğer önemli özelliklerinin yam sıra fiyatlarının da alternatiflerine göre düşük olması sayesinde tercih sebebi olmuşlardır. Mühendislik malzemeleri içinde lamel grafitli dökme demirlerin özel bir yeri vardır. Lamel grafitli dökme demirler, demir esaslı metaller arasında en düşük döküm ısısına sahip olmaları, dökme demirler ailesinde özel bir yerleri olmasının nedenlerinden sadece bir tanesidir. Lamel grafitli dökme demirler, bileşimlerindeki karbonun çoğunu serbest grafit lamelleri halinde içeren dökme demir tipidir. Yaklaşık %2,50'den %4,0'a kadar çıkan erimiş karbon nedeniyle lamel grafitli dökme demirler, demir esaslı metaller arasında en düşük döküm ısısına ve en az büzülmeye sahiptir. Lamel grafitli dökme demir özellikleri büyük oranda katılaşma sırasında oluşan grafit lamel tipine bağlıdır. Grafit lamel tipi ise kimyasal bileşim, soğuma hızı, kesit kalınlığı, aşılama hızı gibi faktörlerden etkilenmektedir. Bu çalışmada, lamel grafitli dökme demirlerde değişen miktarlarda silisyum elementinin etkileri incelenmiştir. Lamel grafitli dökme demirlerin analizinde silisyum elementinin miktarını değiştirmek, bunun lamel grafitli dökme demirlerin mikroyapısında ve mekaniksel özelliklerinde meydana gelen değişikliler gözlenmiştir. Döküm işlemleri îmas Sanayii Sitesi'ndeki dökümhanede, deneysel çalışmaların bir kısmı T.C. Sanayii ve Ticaret Bakanlığı'na bağlı Kosgep laboratuarlarında, diğer bir kısmı ise İ.T.Ü. Kimya-Metalurji fakültesi laboratuarlarında yapılmıştır. Döküm işlemlerinde kullanılan hematit II piki Karabük Demir Çelik Fabrikalan'ndan istihsal edilerek endüksiyon ocaklarında ergitme işlemi yapılmıştır. Bu ergitme işlemleri sırasında Silisyum elementinin değişen miktarları potada değil de bizzat endüksiyon ocağında yapılmıştır. Döküm işlemi sırasında %1,8 Si miktarı olan dökümden başlanarak sırası ile %2,0, %2,20, %2,50 ve %2,70 Si miktarları içeren dökümler endüksiyon ocağına yapılan Si ilavesiyle elde edilmişlerdir. Silisyum elementinin değişen miktarlarmdaki döküm işlemleri sırasında %C 3,62 ve %Mn 0,94 olarak sabit tutulmaya çalışılmıştır. Bu çalışmalar sırasında artan silisyum miktarı neticesinde çekme mukavemeti ve sertlik değerlerinde düşmeler, mikroyapıda ise çoğunlukla perlitikten çoğunlukla ferritiğe doğru değişmeler gözlenmiştir.

Today, cast irons have a wide range of use. Cast irons have good mechanical properties, they are preferred since their costs are lower than their alternatives in addion to their other important properties. Lamellar graphite cast irons have a special place in engineering materials. Having lowest casting temperature among the ferrous metals is only one of the reasons for being a special place inside the cast iron family. Lamellar graphite cast irons are a cast iron type that most of the carbon in its composition is in the form of free graphite lamels. Lamellar graphite cast irons have lowest casting temperature and minimum shrinkage amoung the ferrous metals due to the carbon content from about 2,80% to 4,0% in their compositions. Properties of the lamellar graphite cast irons depend mostly on the type of graphite lamels occuring during solidification. The type of the graphite lamels is affected by the factors such as chemical composition, cooling rate, section thickness and inoculation. In this study, the effect of Si element on the properties of lamellar graphite cast irons are investigated. Changes occuring in the microstructure and the mechanical properties by changing the content of the Si element of the lamellar graphite cast irons are observed. Casting operations were done in a foundry in the İMES industrial site, some parts of the experimental studies were done in the KOSGEB laboratories of the T.C. Ministry of Industry and Trade, and the other parts were done in the laboraties of the Chemical-Metallurgical Engineering Faculty of Istanbul Technical University. Hematite II pig used in the casting operations was produced in the KARDEMÎR iron and steel factory and remelted in an induction furnace. Changing amounts of silicon were added to the melt in the induction furnace, not in the crucible during casting operations. Starting alloy contains 1,80% Si, and castings containing 2,0% Si, 2,20% Si, 2,50% Si, and 2,70% Si were obtained by adding silicon directly to the induction furnace. During the casting of the lamellar graphite cast irons containing various amounts of Si, the amount of the carbon and manganese was tried to be held constant; C%:3,62, Mn%:0,94. During these studies, decrease in the tensile strength and hardness values, and changes in the microstructures from mostly pearlite to mostly ferrite were observed with the increasing Si content.