Kategori arşivi: Malzeme Bilimi

Isıl İşlemlerin Tarihi

Yazıyı Paylaş

İnsanlar ısıl işlemlerini binlerce yıldan beri uygulamışlardır. Arkeolojik kazı çalışmaları ısıl işlem yöntemleri hakkında bilgi edinmemizi sağlamıştır. Taş devrinden bronz çağına geçişte insanlar altın ve bakırı taştan yapılmış çekiçlerle döverek metalik araç gereçler yaptılar.

İlk insanlar, bıçakların inceltilmesi, ok başlıkların sivriltilmesi gibi soğuk şekillendirme olgusuyla karşılaşmışlardır. Demircinin metale yeniden şekil verebilmesi için soğuk dövülmüş bakır gereci ısıtması, yani yeniden kristalleştirme tavlaması yapması gerekmiştir. Bununla ilgili ilk güvenilir kaynaklar MÖ. onbeşbin yılın sonlarına aittir. Güney Türkmenistan’da Eneolithik çağa ait kazılardan çıkan gereçlerde bu sonuca varılmıştır. Yine M.Ö. 2000 yıllarına ait kazılarda bol miktarda tabak ve sahan yapımında kullanılan levhalara rastlanmıştır. Bakırı döverek levha haline getirmek için yeniden kristalleşme tavlaması uygulaması yapmak zorunludur. Bunun için, yeniden kristalleştirme tavlaması başvurulan ilk ısıl işlem yöntemidir.

İlk demir doğrudan cevherden “Bloomery Proses” ile elde edildi. Bu yöntemle elde edilen demirin karbon oranı çok düşüktü. Dolayısıyla demirden yapılmış silahlar sertleştirilemiyordu. Daha sonra, sıcak dövme işleminden önce meşe kömürü içinde ısıtılmış ve sonra su da soğutulmuş silahların daha iyi netice verdiği bulundu. Böylece meşe kömürünün demirin karbon oranını arttırdığı, bir çeşit karbürleme yaptığı görüldü. Demirin üretimi ve buna bağlı olarak karbürleme ve su verme işlemleri insanlık tarihinin en büyük başarılarından biridir.

Çeliğe su vererek sertleştirme işlemi eski Grek ve Romalılardan beri başarı ile uygulanmıştır. Orta çağlarda ısıl işlem yöntemleri çok çeşitliydi. Bunlar değişik sıvı ortamlarda su verme, basınçlı hava ile sertleştirme; düşük, orta ve yüksek-sıcaklıklarda menevişleme, karbürleme, karbonsuzlaşmaya karşı çeliğin korunması, yeniden kristalleştirme tavlaması vb.di.

Işıl işlemlerde ilk bilimsel çalışmalar

10. ve 15.yüzyıllara ait yüzlerce buluntu üzerinde mikroyapı çalışmaları, x-ışını analizleri mikrosertlik ölçümleri yapılmıştır. Mühendislik alanındaki gelişmeler, ısıl işlemi bir sanat eseri olmaktan çıkarıp bir bilim olmasını sağlamıştır. 1868 yılında Dmitry K. Chernov (1839-1921), Rus İmparatorluk Bilimler Akademisinin bir oturumunda, çeliğin iç yapısı ve su verildiğinde neden sertleştiği hakkında bir tez sunmuştur. Bu tezinde Chernov, içinde önemli bir miktarda karbon
olmadıkça ve belirli bir kritik sıcaklığın üzerine çıkmadıkça su verme yoluyla çeliğin sertleştirilemiyeceğini gösterdi.

Metalografi alanındaki yeni buluşlar sayesinde çelik, alüminyum diğer metal alaşımlarındaki dönüşümleri basit ve dakik olarak incelemek mümkün olmuştur. 1890-1920 yılları arasındaki 30 yıl içinde, bu devreden önceki 200 yılda elde edilen gelişmeden daha fazla ilerleme elde edilmiştir. Bu zaman zarfında büyük hacimlerde araştırma eseri hazırlanmış ve binlerce sayfalık araştırma etüdü basılıp yayınlanmıştır. Bu çalışmalar bize metal ve alaşımlarının denge diyagramını, yapılarını ve bunların ısınıp soğumaları esnasındaki olayları kesin ve detaylı bilgiler halinde elde etmemizi sağlamıştır.

Kaynak: Feryal MERSİN HARMAN – YÜKSEK LİSANS TEZİ


Yazıyı Paylaş

Metalik Malzemelerin Darbe Deneyleri

Yazıyı Paylaş

Ani darbelere karşı dayanımı yüksek olan malzeme seçimi için, malzemenin kopmaya karşı olan direnci darbe testi ile ölçülmelidir. Malzemenin ani darbelere karşı dayanımı tokluğu ile yakından ilişkilidir. Tokluk bir malzemeyi kırmak için gerekli enerji miktarıdır. Darbe deneyi süresince malzeme tarafından soğurulan enerji, malzemenin dayanımının ve tokluğunun bir ölçüsüdür.

Uygulama yerine ve kullanım amacına göre malzemenin maruz kalabileceği darbeler çok farklı şekillerdedir. Buna karşın darbeye karşı olan cevap malzeme tarafından belirlenir. Metal ve metal alaşımlarının darbeye karşı cevabı; elastik uzama ve plastik şekil değiştirme şeklinde meydana gelir. Darbe hasarı çarpma yüzeyinde başladığı anda kolay bir şekilde tespit edilir.

Metalik Malzemelerin Darbe Deneyleri yazısına devam et
Yazıyı Paylaş

Kristal Kafeslerde Düzlem Çizmek

Yazıyı Paylaş

Simülasyon miller düzlemlerini kafes yapısı üzerinde çizimi yapar. Bir kafes düzlemi çizmek için miller indislerini girin. Numaralar noktalı virgül (;) ile ayrılmalıdır. Miller indisleri -6 ve 6 arasında olmalıdır.


Simülasyonun çalışması için cihazınızda Adobe Flash Player yüklü olmalıdır. Bu nedenle bazı mobil cihazlarda kristal kafeslerde düzlem çizici çalışmayabilir. Lütfen bilgisayardan deneyin.

Kristal yapılarda düzlemler

Yazıyı Paylaş

İnvar Alaşımı

Yazıyı Paylaş

İnvar, Demir-Nikel36 alaşımının genel ticari adıdır. Bu isim değişmez anlamına gelen ‘invariable’ kelimesinin kısaltmasıdır. Isı altında herhangi bir uzama yada kısalma göstermez.

İnvar FeNi36 alaşımı

İsviçreli bilim adamı Charles Édouard Guillaume tarafından 1896 yılında keşfedilmiştir. Bu buluş 1920 yılından Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülmüştür.

Sıfır Isıl Genleşme

Bu alaşım %64 demir ve %36 Nikel içerir. İnvar’ın en önemli özelliği ısıl genleşme katsayısının sıfıra yakın olmasıdır. Böylece sıcaklığa maruz kaldıklarında şekil değişimine uğramazlar. İnvar yüksek boyut hassasiyeti gerektiren uygulamalarda sıkça tercih edilir. Örneğin bilimsel araştırmalarda kullanılan test cihazları, saatler, deprem ölçüm cihazları gibi.

İnvar’ın ısıl genleşme katsayısı stardart bir karbon çeliğinin 10’da 1i kadardır.(200 C dereceye kadar) Spesifik olarak İnvar 1.2 × 10−6 K−1 ısıl genleşme katsayısına sahipken sıradan bir çelikğin ısıl genleşme katsayısı 11-15 × 10−6 K−1 dır.

İnvar alaşımının Nikel yüzdesine bağlı olarak değişen ısıl genleşme katsayısı
Yazıyı Paylaş

Cam elyaflar/fiberler

Yazıyı Paylaş

Cam elyaflar, sıradan bir şişe camından yüksek saflıktaki kuartz camına kadar pek çok tipte imal edilirler. Cam amorf bir malzemedir ve polimerik yapıdadır. Üç boyutlu moleküler yapıda, bir silisyum atomu dört oksijen atomu ile çevrilmiştir. Silisyum metalik olmayan hafif bir malzemedir, doğada genellikle oksijenle birlikte silis (SiO2) şeklinde bulunur. Cam eldesi için silis kumu, katkı malzemeleri ile birlikte kuru halde iken 1260 °C civarına ısıtılır ve soğumaya bırakıldığında sert bir yapı elde edilir.

E-cam elyaf

Cam Elyafların Özellikleri

Cam elyaflar/fiberler yazısına devam et
Yazıyı Paylaş

Tahribatsız Muayene

Yazıyı Paylaş

Tahribatsız muayene, malzemelerin tahrip edilmeden muayene işlemlerine denir. Limit dizaynlarında kusursuzluk, hatayı önceden tespit etmek, masrafları minimuma indirip olası kazaları önlemek ve ya sürekli çalışan bir sistemin durmamasını sağlamak açısından büyük önem arz eder. Endüstride en çok kullanılan tahribatsız muayene yöntemleri:

Tahribatsız Muayene yazısına devam et
Yazıyı Paylaş

Isıl İşlem Nedir? Neden Yapılır

Yazıyı Paylaş

Malzeme bilimi için son derece önemli ve vazgeçilmez bir seçenek olan ısıl işlemi ele alacağız. Başta çelikler olmaz üzere alüminyum alaşımların bir çoğuna ve çeşitli metallere uygulanarak malzemelerin mikroyapısı, fiziksel ve mekanik özellikleri değiştirilebilir.

ısıl-islem

ISIL İŞLEM NEDİR?

Metal metal bir parçanın özelliklerinde belirgin bir değişiklik sağlamak amacıyla metal veya alaşımların katı halde ısıtılıp soğutulması işlemlerine “ısıl işlem” denir. Isıl işlem istenen değişikliklerin yanı sıra istenmeyen değişiklikler de yaratabilir.Özel olarak yapılabileceği gibi başka bir işlemin sonucu olarakta ortaya çıkabilir.

ÇELİĞE NEDEN ISIL İŞLEM YAPILIR?

  • Aşınma dayanımını arttırmak için.
  • Mekanik özelliklerini iyileştirmek için(tokluk,çekme ve akma dayanımı).
  • Sünekliğini geliştirmek ve yumuşatmak için.
  • Kaba tane yapısını inceltmek için.

NE ZAMAN YAPILIR?

  • Çeliğe yapılan ilk işlem olabilir. Örneğin,işlenebilirliği geliştirmek için.
  • Bir parçanın imalat sırasında ısıl işlem görmesi gerekebilir. Örneğin soğuk şekillendirme sırasında parçanın tekrar şekil verilebilmesi için yumuşatılması gerekebilir.
  • Aşınma dayanımı elde etmek için en son işlem olarak yapılabilir. Örneğin saban demiri(pulluk kulağı).

NASIL YAPILIR?

  • Değişik mikro yapılar elde etmek amacı ile allotropik dönüşümlerden yararlanılarak.
  • Bu mikro yapıların oluşumu öncelikle soğuma hızına, ya da daha teknik bir ifade ile, zaman-sıcaklık ilişkisine bağlıdır.
  • Soğuk işlem görmüş düşük karbonlu bir çeliğin yapısını yeniden kristalleştirme işlemi, allotropik dönüşüme bağımlı değildir.

Uygun bir ısıl işlem, hassas zaman ve sıcaklık kontrolü gerektirir. Çoğu ısıl işlem parçanın belli bir dereceye kadar ısıtılmasıyla başlar. Buradaki amaç malzemede faz dönüşümünü sağlamaktır. Sıcaklıktan gelen enerji kristal yapıdaki faz dönüşümü için harcanır. Sıcaklıktan ziyade, bu sıcaklıkta bekleme süresi önem taşır. Eğer kısa süre beklenirse faz dönüşümü tamamlanmaz, çok uzun süre beklenirse kristal yapıda tane büyümesi oluşur ve büyük taneler mekanik sertlik ve çekme dayanımı gibi özellikleri düşürür. Bu nedenle parça boyutlarına bağlı olarak optimum süre hesaplanmalı ve test edilmelidir.

Malzemenin mekanik özelliklerinin nasıl değiştiğini öğrenmek için genellikle jominy sertleşebilirlik deneyi kullanılır.

MALZEME – TASARIM – ISIL İŞLEM İLİŞKİLERİ

Pratikte sık sık karşılaşılabilen yetersiz sertlik, yetersiz mukavemet değerleri veya çatlak vb. sorunlar, üretim birimleri arsında çözümü zor tartışmalara neden olur ve hata, genellikle ısıl işlem bölümüne yüklenir. Aslında, amaçlar doğrultusunda, hatasız parçalar üretmek için dikkat edilmesi gereken bir çok nokta vardır. Örneğin, malzeme seçimi, tasarımı, taşlama ilk akla gelen önemli faktörlerdir.

Yazıyı Paylaş
Bir taramalı Elektron Mikroskobu resmi

Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM)

Yazıyı Paylaş

Taramalı Elektron Mikroskobu Nedir, Çalışma Presibi, Kullanım Alanları ve Elektron Demeti – Numune Etkileşimi ve Sonuçları

İnsan gözünün çok ince ayrıntıları görebilme olanağı sınırlıdır. Bu nedenle görüntü iletimini sağlayan ışık yollarının merceklerle değiştirilerek, daha küçük ayrıntıların görülebilmesine olanak sağlayan optik cihazlar geliştirilmiştir. Ancak bu cihazlar, gerek büyütme miktarlarının sınırlı olusu gerekse elde edilen görüntü üzerinde işlem yapma imkânının olmayışı nedeniyle araştırmacıları bu temel üzerinde yeni sistemler geliştirmeye itmiştir. Elektronik ve optik sistemlerin birlikte kullanımı ile yüksek büyütmelerde üzerinde işlem ve analizler yapılabilen görüntülerin elde edildiği cihazlar geliştirilmiştir.

Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) Nedir?

Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) yazısına devam et
Yazıyı Paylaş

Malzemelerde Kırılma Türleri

Yazıyı Paylaş

Kırılma, malzemelerin gerilme altında birden fazla parçalara ayrılması olarak tanımlanmakta olup başlıca iki safhada gerçekleşmektedir. Birinci safhada çatlak teşekkülü, ikinci safha ise çatlağın ilerlemesi ile meydana gelmektedir. Yani kırılma, karakteri ne olursa olsun çatlak teşekkülü ile birlikte çatlağın ilerlemesi ile oluşur. Kırılmanın karakteri malzemeden malzemeye değişir ve genellikle tatbik edilen gerilmeye, sıcaklığa ve deformasyon hızına bağlıdır.

Kırılma türleri makroskopik ve mikroskopik olarak iki şekilde incelenmektedir. Makroskopik incelemede daha çok oluşan deformasyonlar dikkate alınır iken mikroskopik incelemede kırılmanın oluş mekaniği değerlendirilmektedir.

Malzemelerde Kırılma Türleri yazısına devam et
Yazıyı Paylaş