Sfero demirin mikroyapısı, yumuşatma tavına tabi tutulmuş PERLİTİK TEMPER döküm yapısına benzer. Sadece mevcut grafitler, TEMPER mikro yapıdaki grafit kürelerden daha yuvarlaktır.
SFERO demirin mikroyapısı dökümden çıktığı halde genel olarak PERLİT veya PERLİT ve FERRİT halindedir. Yumuşatma tavı yapılarak tamamen FERRİT haline çevrilir.
SFERO ,Küresel Grafitli Demir Döküm; döküm sektöründe NODULAR IRON, SPHERULITIC IRON,DUCTİLE IRON gibi isimlerle de anılır.
PERLİTİK yapıda SFERO demir yani küresel grafitli dökme demir isteniyor ise analiz ve şartlar değiştirilmeden Bakır ve Molibden ilaveler yapılır.
Böylelikle GGG55, GGG60, GGG70, GGG90, GGG100 değerleri kolaylıkla elde edilir.
Burada Molibden ilavesi GGG70’den sonra yapılır.
Mikroyapının Kontrolü:
Kullanma yerine bağlı olarak mevcut mikroskobik yapılardan birinin seçilmesi ve kullanılması gerekir. Bu sebeple, hangi şartların tamamen karbür içeren veya karışık bünyeler meydana getireceğinin bilinmesi gerekir.
Normal bir dökme demir katılaşmaya başlayınca grafit-karbür dengesi üç esas faktörün birleşik etkisi altındadır.
1)Soğuma Hızı
2)Kimyasal Kompozisyon
3)Sıvı Metalin Fiziksel Durumu
Soğuma Hızının Etkileri:
SFERO (küresel) dökmenin katılaşma hızı arttıkça fazla karbür ihtiva etme ihtimali de artar. Eriyik metalin kimyasal kompozisyonu ve fiziksel durumu sıkı kontrol altında bulundurulmadığı hallerde, 13 mm. cidar kalınlığına sahip küresel dökme plaklar bile, yapısında bir miktar demir karbür oluşur.
Cidar kalınlığı bir milimetreden küçük SFERO demir ( küresel dökme demir) plakaları, uygun şartlar altında daha demir karbürden ibaret bir mikro yapı oluşturacak şekilde katılaşırlar.
Kimyasal Bileşimin Etkileri:
Dökümcü; dökümün katılaşma hızını gereğine göre değiştirebildiği gibi kimyasal kompozisyonunu da ayarlayabilir. Yani malzemeyi oluşturan yapı bileşenlerinin % miktarında değişiklik yaparak kimyasal kompozisyonu değiştirebilir.
Genel olarak yapı bileşenleri üç sınıfa ayrılabilir.
1)Grafit oluşumunu arttıran yapı bileşenleri(yumuşatıcı elementler)
2)Karbür oluşumunu arttıran yapı bileşenleri(sertleştirici elementler)
3)Yumuşatıcı ve sertleştirici etkileri çok az olan yapı bileşenleri (etkisiz elementler)
SFERO dökümde (Küresel dökmelerde); grafit teşkil eden alaşım elemanları, azalan etkiye göre şöyle sıralanabilirler.
1)Karbon
2)Silisyum
3)Bakır
4)Nikel
Magnezyum ve Manganez, karbür teşkil eden en önemli iki elementtir.
Küresel dökme demirden imal edilen dökümlerde serbest karbür mevcut olmaması istenilir. Malzeme içerisine %1-3 silisyum ilavesi ile demir karbür oluşumunu önlemek mümkündür.
Sıvı Metalin Fiziksel Durumu:
Soğuma hızı ve kimyasal kompozisyonu sabit olmasına rağmen katılaşmak üzere olan Sfero demirin mikroyapısı farklı olabilir. Malzeme yapısı serbest karbür ihtiva etmediği gibi az veya çok karbür ihtiva edebilir. Buna rağmen yukarıda anlatılan yapıların meydana gelmesine sebep olan faktörlerin neler olduğu akla gelebilir.
Pik demir dökümcüleri, şarj malzemelerinin fiziksel kalitesinin dökme demir özelliklerine ve yapısına ne kadar büyük etkileri olduğunu çok iyi bilirler. Şarj malzeme tamamen eritildiği, karıştırıldığı ve yeniden katılaşmaya tabi tutulduğu halde yeni değişmeler meydana gelir. Bu fiziksel değişmelerin sebeplerini kimyasal analizlerde her zaman aramak doğru olmaz.
Fiziksel özelliklerdeki ayrılıklar sıvı metalin fiziki durumundan ileri gelir. Fiziksel ayrıntıların kaynağını maden mikroskopu ile görülemeyen kristaller ve sıvı metal içerisindeki mevcut çekirdekler oluşturur. Bu çekirdeklerin cinsine bağlı olarak malzeme yapısı karbür içererek veya grafitli katılaşır.
Karbür veya grafit oluşumuna çekirdeklerin sebep olduğu düşünülmektedir.
Çünkü Magnezyum ilavesinin öncelikle mevcut fiziksel farklılıkları ortadan kaldırması gerekir. Magnezyum ilavesinden sonra sıvı metal karbür oluşturacak şekilde katılaşır. Malzeme yapısının grafit içermesi gerekirse, malzeme içerisine grafit oluşturucu yapı bileşenlerinin ilave edilmesi gerekir. Bu elementler sıvı metal içerisine aşılama ile ilave edilir. Aşılayıcı olarak FERRO-SİLİSYUM briketleri kullanılır.
SIVI METAL SOĞUMASININ YAPIYA ETKİLERİ
Magnezyumla aşılanmış sıvı dökme demir katılaştıktan sonra üç farklı yapı arz eder. Malzeme yapısı karbür içeren, grafitli veya grafit-karbür karışımından ibaret olabilir. Bunun aksine dökümlerde hararet normal sıcaklığa düştükten sonra döküm yapısında hayret verici sayıda farklılıklar belirir.
Bu değişik yapıların pratik bakımdan bir tek sebebi vardır. Pik ve çeliklerde olduğu gibi sfero demirin mikroyapısı değişimlere maruz kalır. Yüksek hararette ÖSTENİT yapıya sahip olan küresel dökme,735 C° ’in altındaki sıcaklıklarda değişik yapı arz eder.(Bu durumda bir istisna vardır)
Malzeme sıcaklığı düşünce, ÖSTENİT normal sıcaklıkta mevcut olan asıl FERRİT yapıya dönüşür. Bu dönüşüm sonucunda kimyasal kompozisyonda hiçbir değişme meydana gelmez. Bununla beraber, küresel dökme demirde kimyasal değişmeler meydana gelir. ÖSTENİT içerisinde çözünebilen karbon miktarı yaklaşık olarak %1 ‘dir. Diğer taraftan karbon FERRİT içerisinde yok denecek kadar az çözünür. Bu sebeple ÖSTENİT in FERRİT e dönüşümü sırasında %1 kadar karbon ÖSTENİT ten ayrışır. Ayrışan karbür olarak oluşur veya küresel grafitler üzerinde katılaşır.
Kaynak :
Toktaş G, Tayanç M and Toktas A. Effect of matrix structure on the impact properties of an alloyed ductile iron. Materials Characterization. 2006; 57(4-5):290-299.
http://dx.doi.org/10.1016/j.matchar.2006.02.008.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044580306000659?via%3Dihub
