küresel grafitli dökme demir

8/13/2019 Kresel Grafitli Dkme Demir

1/6

Madencilik

KRESEL GRAFTL DKME DEMR

Tayfun UZUNOVA*)

ZET :

Yeni ti p bi r dkm e dem ir son senelerde dnya nn muh te li f yer ler ind e e it li end str i dal la rn da geni bi r

kullanlma sahas bulmutur.

Bu yeni tip dkme demiri nde grafit yaprak eklinden ok kresel bir ekildedir. Gra fiti n bu ekli dkm

demirine, baz tatbikat sahalarnda eliinkine yakn iyi kaliteler salar, imaltndaki kolaylk ve ekonomik avan-tajlar yznden baz sahalarda elik yerini yaknda tutabilecektir.

Trkiye'de kresel grafitli dkme demir ne yazk ki, halen tatminkr bir ekilde iml edilmemektedir. Bu ma-

kalede bu malzemenin metalrjisi hakknda genel bilgiler verilmektedir.

ABSTRACT :

In recent years a new type of cast iron has been widely in use in various industrial plants in different parts

of the world.

In this new type of cast iron the graphite is in the form of spheroids rather than flakes. This shape of the

graphites gives better qualities to cast irons which approach those of steel in some applications. Beceause of the

ease in its production and economical advantages, it may soon replace steel in certain fields.

Unfor tunate ly spheroidal cast iron hast not yet been successfully produced in Turkey. In this art icle general

information about the metallurgy of this material is presented.

2. Kresel Grafitin Teekkl :

Ad dkme demir lerde, graf it ya pr ak la rhalindedir. Bu grafitler yap ierisinde kolla-r vastasiyle birleip matrisde bir devamsz-lk yaratarak gerilim dourucu bir rol oynar-lar. Metal bylece zayf ve gevrek olur.

Temper dkme ise daha toplu, grafitle-rin tecrit edilmi ekilleri dolaysiyle yksekmekanik mukavemet ve uzama verir. Fakatbu graf it ekli ok s l ilemleri ge re kt irmek-tedir, ayrca da genellikle ince kesitli i par-alarna uygulanabilmektedir.

Kresel dkmede grafitler kreler halin-dedir. Bu sv kr dkme demire Mg veya Cemetal veya ah mlann n pek az mikt ardailvesi ile gerekletirilir. Kresel dkme de-mir son yirmi ylda gere kleti rilmi iyievsafl bir malzeme olup, yksek ekme veakma mukavemetli, elstisite modll, yk-sek uzama ve kolay ilenebilme kaabiliyetli

ve korrozyona mukav imdir. Ayr ca i par a-s boyut ve kesitleri iin bir snrlama yok-tur. Bir ok yerlerde, kr dkme, temper dk-me, dvme elik ve demir olmayan almlarn yerini tutmaya balamtr.

*) Metalrj i Yk. Mh.

Grafitlerin kresel olarak teekkl bugn tam olarak henz aydnlanmamtr. e-itli hipotezler mevcuttur. Bizim iin soumaerilerinden hareket etmek en makl yol ola-ra k grlmekt edir . (ekil : 1) de krese l ve

ekil 1 : KUresel Grafit li Dkme ve KrDkme Demirin souma erileri

kr dkme demirlerin souma erileri veril-mitir. Kresel dkme demirde bir scaklkaral vardr, halbuki kr dkme durak nok-tasna sahiptir. Kresel dkmede, kristalle-meyi durduran bir tutuklu olmas icap etmek-te ve svnn dar verdii s, kristalleme

240

1. Giri :


2/6

Ciit : VI , Say : 4 T. Uzunova ; Kresel Grafi t l i Dkme Demir241

ss tarafndan tamamen giderilememektedir.

Bu tutukluu izah iin iki dnce ekli var-dr : Birincisi : nce ostenit dendritleri ayr-makta, bundan sonra bunlarn ierisinde k-resel grafitler meydana gelmektedir.

Byme iin lzumlu karbon, ostenit ka-t zeltisinden dar yaylmak suretiyle gra-fit billur larna gemektedir . kincis i : gra fitkreler svdan teekkl etmekte, bir sre son-ra zerleri ostenit kabuu ile sarlmaktadr.Bu esnada bir taraftan birinci ayrlm oste-nit dendritleri zerleri sarl veya sarlmamgrafi t kreler inin irilemesine, dier taraf-tan ikinci dereceden svnn karbon derime-sini daha yksek karbon mikta rna doru

kaydrmaktadr. [3]. *)Grafitlerin krelemesi kkrt azalmasveya graf it ek irdekl erinin yzey geri limle-rinin ykselmesi veya magnezyum atomlar-nn graf it kafesleri ara sn a girerek, grafi tdzlemlerinin yaylmasn nliyerek vuku bul-duu dnlebilir.

3. Mikro Yap :

Kresel dkme demirlerde, btn yapbileenlerinden, malzemenin kul lanl yerle-rine gre, bir veya birka n bulma k mm-kndr.

3. 1 Perl itik Kresel Dkme : Ad

kimyasal bileimlerin normal artlarda, kesitkalnlklar 50 mm'ye kadar olan i parala-rnd a gsterdi i yapdr. Malzeme ser t vekuvvetli olup ad kr dkmenin iki misli ek-me mukavem etin e sahiptir. (ekil : 2)

ekil 2 : Perl itik Kresel Dkm e Demir

3. 2 Ferr iti k Kresel Dkme : Fe rri tmatri sli kres el dkme demir yapmak in yol mevcutt ur. Birincisi, dkme demirinarl na gre % 0.20 magn ezyum ka rb ralam kulla nmak, ikincisi, perl itik dkmedemiri tavlamak, ncs, sv demirin ka-tlamasn ok yava bir ekilde gerekletir-mek. Elde edilen kresel dkme demir okyksek uz am a kabil iyetin e sahiptir. (ekil S).

ekil 3 : Ferri tik Kresel Dkme Demir

3. 3 Oste nitik Kre sel Dkme : % 35ka dar Ni ihtiva eder ve kr esel Ni Resistadn alr. Korrozyona mukav im olup yk-

sek mekanik mukavemeti mevcuttur. Grafit-ler bir miktar kresel ekillerini kaybederler.Matris ostenit ve pek az da perlitden meyda-na gelmitir. (ekil : 4).

ekil 4 : Ost enitik Kre sel Dkme Demi r

3. 4 inel i Kresel Dkme : Dierdemir almlar gibi su verme ve temperleme ile kresel dkme demirin yaps deiti-rilebilir. Elde edilen yap beyniti k ma tr isierisinde kresel grafitlerdir.

ineli kresel dkme demirin yksek me-kan ik muka vemet i v e sertli i vardr. (e-kil : 5)

4. Kresel Dkme Demirin zellikleri :

Kresel dkmenin zellikleri elik ledkme demirler aras nda yer alr ; Meka nik.zellikler ynnden elie benzerken, kimya-

sal ve fiziksel zellikleri dkme demirlereyaklar . Bu sebept en geni kullanlma sa ha-lar bulur.

*) Kseli parantez iindeki rakamlar yaznn sonunda ve-

rilen referanslara iaret etmektedir. ekU 5 : ineli Kresel Dkme Demir


3/6

242 T. Uzunova ; Kresel G rafi ti I Dkme Demir Madencilik

ekil 6 : elik, Kttresel Dkme, ve KrDkme Demirin Titr eim Sndrme Kaabili

yet lerinin ka r la tr lmas [5 ]

4. 1 Mukave met : ekme mukave-meti, tatbik edilen sl ilem ve almlandrmaya gre 40 kg/mm2 ile 100 kg/mm2 ara-snda deiir. Uzama/gerilme diyagram, addkmelerden ayrl arak , Qellginkine benzer.

Akma nokt as temper dkmeninkinden okfazladr. Bu sebepten kresel dkme demir-ler ok a r ykleri kalc bir deformasyonolmadan tayabilirler. Tablo : 1 de eitli k-resel dkmeler ve meka nik zellikleri veril-mitir.

Kresel dkme demirlerin elastisite mo-dlleri de olduka yksektir. Perlitik ve ferritik olanlarn 1, 75x10104 kg/mm.2, yksekalaml ostenitik olanlarn ise 1,0x104 kg/mm2civarndadr. Tablo : l

4. 2 ' Yorulma Direnc i : Yorulma mu-kavemetinin, ekme mukave metin e oranolarak tarif edilen, dayanma (tahamml) ora-

n dvme karbon lu eliklerden yksek tir.Ayr ca gerilim der ime fakt r elikten d-k olduu iin, bilhassa aft imlin e elve-rilidir. Tablo : 2 de, kr dkme ve dvme kar-bonlu elik ile bu deerlerin mukayeses i ve-rilmitir.

Kresel Dkme Demir eidi

PerlitikYa da Su Verilmi (850C)Temperlenmi (350 C)

Tavlanm (850900 C 2 4 saat)Ferritik (650 700 C 6 8 saa t)

g neli {% 3 Ni, % 1 Mo)

Ostenitik (% 22 Ni)

ekmeMukave-

meti(kg/mm2)

62 76

84 92

38 54

68 86

38 46

AkmaSmn

(kg/mm2)

45 55

71 84

30 38

60 68

22 29

Uzama

(%)

2 4

1 2

15 25

2 3

10 27

Sertlik

(kg/mm2)

240 280

45 0 500

14 0 180

28 0 360

14 0 200

Tablo 1 : Kttresel Grafiti! Dkme Demirin Mekanik zellikleri [1]

M a l z e m e

Kr Dkme Demir

Kresel Dkme Demir

(900 C Su Ver. 50 0oC Tav)

Kresel Dkme Demir

Dvme Karbon elii

ekme

Mukavevemeti

(kg/mm2)

31,5

63,0

94,5

55,1

Yorulma Mukavemet i

entiksiz(kg/mm2)

12,6

28,3

34,6

25,2

entikli(kg/mm2)

9,5

18,9

21,3

12,6

Dayanma

Oran(entik-

siz)

0,40

0,45

0,34

0,45

GerilimDerime

Faktr

1,3

1,5

1,6

2,0

Tablo 2 : Kresel Grafit Dkme Yorulma Mukaveme tinin Kr Dkme Demir ve Dvmeelikle Mukayesesi


4/6

Cilt : VI, Say : 4 T. Uzunova ; Kresel Grafitti Dkme Demir 243

4. 8 An ma Direnci : Anm ayadiren dkme demirlerin genel karakteristi-idir. Kresel dkmenin de anma direnciolduka yksektir. Dinamik ve statik ykleraltnda geliigzel dalm gerilimlere kar- kresel dkme ok iyi mukavemet gste-rir. Bu sebepten bilhassa dili imlinde birok yerlerde eliin yerini tu tm a a bala-mtr.

4. 4 Titre im Sndrme : Grafitle-rin kresel halde bulunmas kr dkmeye na-zaran bu kabiliyetini azaltmas na ramenyine de elie na za ra n daha iyidir. eki l : 6

da, kr dkme, elik ve kresel dkmenintitreim sndrme kaabiyetleri karlatrlmtr. ekil : 3

4. 5 Termik ok : Kr dk me demir,termik oklar altnda hemen krlr. Kreseldkme demir ise termik oklara gayet mu-kavimdir. An scaklk tesiriyle kresel dk-me atlayabilir ve bu atlama i parasnnierisine doru erleyebilir. Ancak mhen-dislik de pek iyi bilinen bir ey de, ilerliyenbir atl a du rdur ma k iin, atlan iler lemiucuna delik amaktr. Eer atlak ilerlemekistiyorsa yeni bir balang noktas bulma-s lzmdr. Kresel dkmede ayn vazifeyi,

yap ierisinde ad eta birer boluk olan k-resel graf itle r grr. Bu sebepten kreseldkme demirler scak hadde merdanel eriolarak kullanl sahas bulurlar.

4. 6 Korrozyona Diren : Kresel dk-me demir, kr dkmenin gsterdii korrozyondirencine sahiptir. Deniz suyuna, alkalilere vezayf asitlere kar mukavimdir. elikten da-ha iyi korrozyon direnci ve yksek mekanikmukavemete sahip olmas dolaysiyle bilhas-sa, petrol ve kimya endstrisinde ve denizci-likte kullanr.

5. Kresel Dkme Demirin ml i :

Sv dkme demire pek az miktarda Mgve Ce ka t l rsa graf it ler ya pr ak yer ine k-resel olarak katlarlar. Mg veya Ce'un svdemire ilve usul ve reaksiyonlar prensipolarak ayndr. Bu sebepten sadece Mg il-vesi ile kresel dkme demir imlini incele-mek yerinde olur.

5. 1 Ergitme Frnlan ve Kkrt Gi-derme :

Sv demirin kk rt miktarnn % 0,02nin altn da olmas icap eder. Aksi takd irdeMg'un S'e olan yksek affinitesinden

FeS + Mg = MgS + Fe (1)

reaksiyonu meydana gelir. Eer S muhteva-

s % 0,02 nin altnda ise Mg, karbr stabili-z a t o r gibi alp, kresel grafit teekkl-ne sebep olur. Genel bir kaide olarak Mg ni-ha dkme demir analizinde % 0,02 den azve S de % 0,02 den fazla ise krese l graf itmeydana gelemez. Mg pahal bir metal ol-duu iin k k rt giderici olar ak kullanl-maz. Bu sebepten kkrt miktar minimumolacak bir sv demir elde edilmesi gerekjr.Bu gaye ile arjda kullanlacak piglerin k-krt yzdesi en dk olan tercih edilir.

Ergitme frnlarnn kkrt absorbe e4ici olmalar istenir. Bu sebepten bazik astar-

l scak haval kupol oca, pota veya elek-trik frnlar kullanlmaldr. Fakat duplexingsistemi ile alarak ilk ergitme kupolde tut-ma ve Mg ve alayc ilvesi de elektrik f-rnla rnda yaplabilir. lk ergit me frndanalnan sv demirin kkrt miktar, eer Ka-rab k elik Pigleri kullanlrsa % 0,06 nin,Karabk Hematit Pigleri kullanlrsa % 0,5in zerinde olmaktadr. O halde, pota veyatutma frnnda bu kkrtn % 0,02 ye indi-rilmesi lzmdr. Bu amala sv demireNa 2 C0 3 ' imento ierisine kartrp, paketlerhalinde sv demire daldrmak suretiyle yap-lr. Na 2 C0 3 sv demir ierisinde uniform ya-

y larak yava erir ve

Na 2 0 0 3 + FeS = Na2 S + FeO + C02 (2)

reaksiyonundan kan C02 gaz tedrici olarakhabbecikler halinde yzeye ykselir.

ilve edilecek Na2CO, miktar sv de-mirdeki S miktarna gre forml (2) de he-sap edilir. Dier tar af tan sv demirdekiMn'nn kendi yzdesi kadar kkrt ile birle-ecei unutulmamaldr. Buna gre Na2CO,miktarnda indirme yaplmaldr.

5. 2 Magnezyum lvesi : Magnez-yum ilvesinden nce sv demirin bile imiaadaki snrlar ierisinde olmaldr.

Sv demirin ayrca belirli scaklk limit-

leri dahilinde olmas gerekir. Zira alak s-

cakl klar da (1300C m alt nda) bir ksm

grafit yaprak halinde teekkl eder. Yksek

scaklklarda (1450C in zerinde) ise ilve

Mg da kayp ok olur. Bu sebepten sv de-

mir scaklnn 1350 ile 1450 C arasnda

tutulmas uygun olur.

Mg 1 atmosfer basnda 650 C da ergi

yen ve 1120 C da buharlaan bir met aldir .

Sv demire, 1400'C da ilve edilirken ani-

den buharlaga ca aikrdr. ekil : 7 de,


5/6

244 T. Uzunova ; Kresel Gra fit i i Dkme De mir Madencilik

ekil 7 : Ma gnezyum metalin in buh arbasncnn scaklkl a dei imi . (Eucken,

Harkman, Schneider.)

Mg un ilvesinden hemen sonra % 0,50 0,75 miktarnda alayc ilvesi gerekir. A-layc magnezyumun karbr yapcln n-ler ve grafitl emeyi kolayla trr. Alaycolarak ferro Silisyum briketleri kullanlr.

Alayc sv demirin yzeyine dklr, son-ra kartrlr. Alayc ve Mg alam ilve-si mnavebeli olarak sv demir ierisine dal-drlan seramik (refrakter) borularla da ya-plabilir.

Mg ye alaycnn ilvesinden sonra, Mgcruf halinde ykselir. Bu miktar, ilk kkrt

muhtevas ile ilgilidir. Crufun dkmn ii-ne girmesini nlemek gerekir. Bu sebepten,

Mg un buharlama basn ve scaklklar ve-rilmitir. Bu ekilde grld gibi sv de-mire 1500 C da ilvesi iin 10 atmosferlikbir bas nca ihtiya vard r. Bylece Mg un bu-harlamas nlenmi olur. ilve, Azot veyaArgon veya Hava vas ta siy le temin edilenbasnl f rn larda yapl r.

Magnezyumun eer Tablo : 3 de verilenergime ve buharlama scaklklar yksek armetallerle alam yaplrsa, sv demire nor-mal atmosfer basncnda ilvesi mmkndr.Ancak, ayn buharl ama problemi yine zuhureder. Fakat bu kez alamlandrma muflu f-rnlarda yaplr. Buharlaan Mg tekrar you

ur ve alama intikal eder. Bu ekilde birok ala mlar elde edilebilir. Tablo : 4 de bualamlardan birka verilmitir.

crufun syrlmas ilk kademede yaplr. Bun-dan sonra yolluklarda cruf nleyici tedbir-ler alnmaldr.

5. 3 Magnezyumun Sv Demire Ge-mesi : Sv demire ilve edilen Mg un hepsiniha demir bileimine intikal etmez. almaartlarna gre belirli bir yzdesi buharla-ma ile zayi olur. Dier taraftan fazla Mg*dakarbr yapc olarak altndan grafitle-meyi nler. Bu sebepten sv demire ilve edi-lecek Mg miktarnn iyi bir yaklakla bilin-mesi gerekir. Sv demire geen Mg miktar

metal scakl, ilem sresi, kkrt yzdesive i paras a rl gibi faktrlere bal dr .

Metal

Cu

Mn

Si

Ni

Fe

ErgimeScakl (C)

1084

1244

1414

1453

1528

BuharlamaScakl CC)

2585

2152

2630

3177

2730

Tablo 3 : Magnezyum alamlarnda knHn.min.ii bazmetallerin ergime ve buharlama scaklklar.

A l a m

M g Nl S

MgSF e

MgSiF eZr

Mg

(%)

12 30

7 17

15 30

Si

(%)

10 45

53 70

20 45

Ni

(%)

35 40

Fe

(%)

Balans

5 35

Zr

(%)

15 30

Tablo 4 : Kresel Dkme Demir imalinde kullanlan baz alamlar
http://knhn.min.ii/http://knhn.min.ii/


6/6

Cilt : VI, Say : 4 T. Uzunova ; Kresel Grafi tti Dkme Demir 245

lem sresi, kk rt yzdesi ve i para sarl gibi faktrlere baldr. ilem sre-si uzun ve k kr t yzdesi fazla olurs a Mgkayb fazla olur. Eer i paras ar ve s-caklk alak olursa demire geen Mg mik-tar artar . (ekil : 8)

ekil 8 : Demir e geen Mg yzdesinin,par a arl ve scakl k ile deiimi. [4]

Pratik olarak, Mg un % 0,08 i kk rd ntralize etmek, % 0,20 si grafiti kreletirmek iin harcanr. alma ihtimamna g-

re belirli bir yzdesi de buhar halinde zayiolur.

6. Isl ile mler :

Kresel dkme demir bt n sl ilemameliyeleri iin uygundur. Gerilim giderme,tavlama, normalizasyon, su verme, temperleme ve mahall sertletirmelere tabi tutula-

bilir.

Gerilim Gider : Bir ka saat 500550 Cda tutularak salanr. Bilhassa kompleks ke-sitli i paralarna uygulanr.

Tav lama : 1 il 4 sa at 850 900C da

tutulur. Bundan sonra frnda ok yava ola-ra k 650 C'a ka da r soutulur, sonra da odascaklna braklr.

Normali zasyon : 1 il 4 saa t 850 900 Cda tutulur. Sonra 800 C a kadar yava so-utulur, arkasndan ak havaya braklr. Builem ile maks imu m ak ma ve ekme muka-vemetler ini n kombinasyonu sa lan r.

Su ve rm e: 1 il 4 saat 850900C datutulur ve sonra lk yada su verilir.

Temper leme : Su verildik ten sonra arzuedilen zelliklere gre 200 il 600 C arasn-da bir sre tutulur.

Yzey Se rt let irme : Kr esel dk me de-mir kolayca alev ve endksiyon sertletirme-sine tabi tutulabilir. Parann maksimum sert-lie ve bu sertliin de derin olmas iin ya-pnn sertletirme ileminden nce perlitik vebileiminin % 1,52 Ni ihtiva etmesi gere-kir. Yap perlitik olduu taktirde yzey sert-lii 600 750 Bhn ve de rinl ik 12 mm. ola-bilir. E er yap ferr it ik ise su ver meden n-ce para y yksek scaklk da uzun mddettutup su vermek lzmdr.

7. Kresel Dkme Demirinma sahalar :

Kullanl

Kresel dkme bu gn eitli ends trisahalarnda uygulanma imknlar bulmu birmalzeme tipidir. Aada bu kullanlma sa-halar ve para adlar verilmitir.

Madencilik ve Metalrji : Krc gvde-ler, Konveyr dirsekleri, Pomp a gvdeleri,Alminyum ve ku r un ergi tme potalar, C-ruf potalar, Pres makinalar, Kalplama de-receleri, Scak hadde merdaneleri, v.s.

Makina : Hidrolik presler, Silindirler,Dvme presl eri kaf a ve silindirleri, Kr ankpresleri dilileri, Eme makinalar erevele-ri, Akslar, Bilmum dililer, v.s.

Ziraat : Tra kt r par alan , n tekerlekatallar, Transmisyon kutular, Pedallar, v.s.

naa t : Kreyn par alan , Beton kan t nc paralan, Yol inaat makinalan, v.s.

Kimya : Kur utm a silindirleri, Valvler,Pompalar, Plst ik ekstrzyon silindirleri,Plstik kantmclar, Tabi gaz payp laynlan, Rafineri valvlan, v.s.

Ulat rma : Uak konstrksiyonu, Dife-ransiyel dili kutusu, Volanlar, Dili Kutulan, Dili selektr atallan, Tekerlek kalpla-r, v.s.

G : Kompres r gvde ve kafalar , Gaztrbini kompresr kutulan, Kontrol halkalan,Su trbinleri dkme paralan, Brlr gvde-leri, Scaa mukavim fnn paralan, v.s.

R E F E R A N S L A R

[1 ] SG Iron, Properties and Applications International Nickel

Mond Co. London, 1967.

[2 ] Nod ular Graph ite Cast Iron Foseco, The Intern ationa l

Foundry Service. London, 1957.

[3 ] E. Scheil ; Dkme Demirin Bill rlamas. .T.. Ma-

kina Fakltesi Teknoloji Krss. zmir Matbaas, 1961.

[ 4 ] R.A. Clark ; Magnesium Additi on Agents for Ductile

Iron. Union Carbide Metals Co. 1961.

[ 5 ] E. Piwowarsky ; Hochwertiges Gusseisen ; Springer Ver

lag, Berlin, 1961.

küresel grafitli dökme demir

Documents