Besleyici altı segregasyonu, bir metal alaşımında bileşenlerin homojen dağılmadığı durumu ifade eder. Bu durum, metal alaşımının istenmeyen özelliklere sahip olmasına ve işlenebilirliğini, mekanik özelliklerini ve kimyasal direncini olumsuz yönde etkileyebilir.
İşte besleyici altı segregasyonun bazı zararlı etkileri:
- Mekanik Özelliklerin Zayıflaması: Besleyici altı segregasyon, alaşımdaki bileşenlerin homojen olmayan dağılımı nedeniyle malzemenin mekanik özelliklerini olumsuz yönde etkileyebilir. Bu durum, malzemenin dayanıklılığını, tokluğunu ve gerilme direncini azaltabilir.
- Yapısal Bozulmalar: Segregasyon, malzemenin iç yapısında düzensizliklere ve bozulmalara neden olabilir. Bu, malzemenin istenmeyen mikroyapısal özelliklere sahip olmasına yol açabilir, bu da mekanik performansını olumsuz yönde etkileyebilir.
- Döküm Kalitesinin Düşmesi: Metal döküm işlemlerinde besleyici altı segregasyon, dökümün homojen olmayan bir bileşimle sonuçlanmasına neden olabilir. Bu, döküm parçaların kalitesini düşürebilir ve istenmeyen özelliklere sahip olmalarına yol açabilir.
- İşlenebilirlik Sorunları: Segregasyon, metal alaşımlarının işlenmesini zorlaştırabilir. Heterojen bileşim, malzemenin homojen olmayan bir şekilde tepki vermesine neden olabilir, bu da işleme sırasında tutarsızlık ve sorunlara yol açabilir.
- Korozyon Hassasiyeti: Segregasyon, malzemenin kimyasal bileşimindeki düzensizlikler nedeniyle korozyon hassasiyetini artırabilir. Bu, malzemenin dayanıklılığını ve ömrünü azaltabilir.
- Ürün Kalitesinde Azalma: Sonuç olarak, besleyici altı segregasyon, metalürjik işlemlerde ürün kalitesinde genel bir azalmaya neden olabilir. Bu, üretim süreçlerinde verimliliği azaltabilir ve maliyetleri artırabilir.
Besleyici altı segregasyonu; tipik olarak pek çok çelik döküm parçada “v” olduğundan açıktır ki bu durum genel olarak bu parçaların kullanılabilirliğini azaltmamaktadır.
Etkin besleyiciler parçanın en büyük kütleli yerine yerleştirilir ki bu durumda segragasyon problem olmaz. Gerçi besleyicinin yerleştiği alan çok fazla gerilime maruz kalan bölge değildir. Bu nedenle besleyici altı segrasyonu problem yarattığında yanlış teşhis konulur.
Segragasyon bölgesi parçanın diğer kısımlarına göre daha kötü fiziksel özelliklere sahiptir. Özellikler arasındaki farkın miktarı Makro Segrasyon derecesine ve metalin orijinal kimyasal kompozisyonuna bağlıdır.
Eğer parça herhangi bir nedenle kırılır ve fiziksel ve kimyasal testler için segrege olmuş alandan numune alınırsa, parça spefikasyon dışı olacaktır. Bu durumun nedeni açıktır; kalite gereklerine ilave olarak besleyici altı segregasyonları besleyici altı çatlağına neden oldukları ya da çatlağın nedenlerinden biri oldukları için istenmezler.
Segragasyonu anlamak ve kontrol etmek metalurjide istenen malzeme özelliklerini ve performansını sağlamak açısından kritik öneme sahiptir.
Besleyici Altı Çatlaklar Nasıl Oluşur?
Besleyici altı çatlaklarının oluşmasının üç nedeni vardır ve her birinin etkisi de besleyici altı segregasyonu ile artar.
1)Besleyici altı çatlakları çoğunlukla taneler arası zayıf camsı çökeltiler nedeniyle oluşur. En yaygın olanı Alüminyum Nitrit ’tir. Bu akide şekerine benzer bir kırılganlık yapar.
Alüminyum Nitrit oluşumu üç değişkene bağlıdır.
- Alüminyum miktarı
- Azot miktarı
- Çökelme miktarındaki soğuma hızı
Alüminyum deoksidasyon amacı ile ilave edildiğinde parça katılaştıkça sıvı içindeki miktarı azalır. Bununla birlikte bazı besleyici yardımcı malzemeleri yakıt olarak Alüminyum içerirler. Birikim bu kaynaktan olabilir ve parça Alüminyum Nitrit oluşumu için yeterli Alüminyum alabilir. Azot segrege olduğu ve besleyici dökümün en yavaş soğuyan parçası olduğundan, segregasyon alanının, Alüminyum Nitrit oluşumu için uygun olacağı açıktır.
Deneyimler Alüminyum Nitrit ‘in, parçanın diğer yerlerinde değil, ancak besleyici altında bulunmasının mümkün olabileceğini göstermiştir.
Alüminyum Nitrit ‘e ilave olarak yüksek miktarlarda Fosfor, tane sınırları filmlerine neden olur ve temper kırılganlığı olasılığını arttırır.
2)Tane sınırı filmleri olmasa bile segregasyon bölgeleri ısıl gerilim çatlaklarına, daha yüksek karbonun, daha kırılgan yapı oluşturması nedeniyle, döküm parçanın diğer yerlerine göre daha duyarlıdır.
Bu malzeme besleyicinin şaluma ile kesimi, besleyici boyunun hava akımına maruz kalması ve tamir veya konstrüksiyon kaynakları nedeniyle maruz kaldığı ısıl gerilimler nedeniyle kolayca çatlar. İyi bir ön ısıtma, bu işlemleri takip eden iyi bir gerilim giderme işlemi yardımcı olabilir ancak besleyici altı segregasyonu varsa bu önlemler besleyici altı çatlaklarını önleyemeyebilir.
3)Besleyici altı çatlakları küçük boşlukların gerilim arttırıcı etkisi ile de oluşabilir. Bu boşluklar katılaşma sırasında çözeltiden ayrılan gazlar tarafından oluşturabileceği gibi mikro çekintiler ya da her ikisinin birlikte davranması ile de olabilir. Kaynağı ne olursa olsun, eğer segrasyon bölgesinde bir boşluk varsa çatlak başlatmak için segregasyonsuz bölgede olduğundan daha az bir gerilimle çatlak başlangıcına neden olur.
Besleyici altı segragasyonun diğer zararlı bir etkisi de besleyicideki istenmeyen element konsantrasyonunun yüksekliği nedeniyle besleyicilerin yeniden ergitilmesinin cazibesini azaltmasıdır. Yeniden ergitildiklerinde yüksek miktarda Karbon, Kükürt ve Fosfor verirler.
Bu neden dökümhaneler özellikle; sadece endüksiyon ocaklı dökümhaneler besleyici ergitmeyi sınırlamalıdırlar. Bazı hallerde besleyicileri yeniden ergitmek pratik olmayabilir.
Endüksiyon ocağı ile düşük karbonlu paslanmaz üreten bazı dökümhaneler; besleyicilerini AOD (Argon-Oxygen –Degassing)prosesi ile başka dökümhanelere ergittirip, pik halinde döktürmeyi ve daha sonra bu pikleri kendi endüksiyon ocaklarında güvenle ergitmeyi daha avantajlı bulmaktadırlar.
Bu zararlı etkileri önlemek için, metalürjik işlemlerde bileşenlerin homojen dağılımını sağlamak için dikkatli bir kontrol ve işlem süreci gereklidir.
