Katı çözelti ile mukavemetlendirilmiş ferritik sfero dökme demirde mekanik özelliklerin incelenmesi

Son yıllarda sfero dökme demirlerin bulunması ile metalurji ve malzeme bilimi sektöründe dökme demirlerin önemi oldukça artmıştır. Birinci nesil dökme demirlerden farklı olarak, 20. Yüzyılın sonlarında ikinci nesil adı verilen, yeni bir sfero dökme demir sınıfı ortaya çıkmıştır. Katı çözelti ile güçlendirilmiş ferritik sfero dökme demir (solid solution strengthened ferritic ductile iron, SSF) olarak adlandırılan bu malzemeler, yüksek mekanik dayanımın yanı sıra yüksek uzama değerleri de göstererek çeliğin kimyasal yapısı kadar kompleks olmayan, çelik benzeri özellikler taşıyan, işleme kabiliyeti yüksek, metalurji sektörü için oldukça avantajlı ve üretimi çeliğe nazaran ucuz olan bir malzeme sınıfı haline gelmiştir. Bu tez çalışmasında, döküm parçalarında kesit kalınlığına bağlı olarak görülen farklı soğuma hızından dolayı yapı içerisinde bölgesel faz değişimlerinden kaynaklanan dayanım farklılıklarına çözüm olarak yeni nesil sfero dökme demir malzemelerinden olan ve üretimi henüz yaygın olmayan EN-GJS-500-14 kalite ve EN-GJS-600-10 kalite malzemenin kimyasal bileşimini, standartta verilen mekanik test değerlerini sağlayacak şekilde oluşturmak ve 200mm ve üstü kesit kalınlığındaki parçalarda da bu özellikleri sağlayabilmek amaçlanmıştır. Yüksek kesitli ürünlerde soğuma daha yavaş olduğundan döküm hata riski daha fazladır. Sınır oranlarda çalışılan SSF dökümde çekinti, segregasyon ve chunky grafit oluşumu gibi hataların oluşmasını engellemek için etkin bir aşılama uygulaması yapılacaktır. Tez çalışması kapsamında hazırlanan sünek özelliklere sahip yeni nesil sfero dökme demir malzeme grubu, başta demir (Fe) olmak üzere, silisyum (Si), mangan (Mn), karbon (C), magnezyum (Mg), gibi toplam 16 farklı elementin uygun oranlarda bileşimi ile elde edilmiştir. Bu elementler farklı oranlarda ve malzemenin bileşimine farklı zamanlarda ilave edilerek standartlara uygun bir döküm parçası oluşturulmuştur. Neticede hem kimyasal bileşime hem de mekanik özelliklere yönelik olarak standartlarda tanımlanan kriterleri karşılayacak optimum oranlar tespit edilmiştir. Hazırlanan dökme demir malzemelerin üretimi henüz dünyada yaygın değildir. Ülkemizde ise üretimi optimize edilmemiştir ve bu malzeme grubundan 100 kg üzeri döküm parçası üretimini ilk gerçekleştiren firma Dirinler Döküm A.Ş olmuştur. Tez çalışması kapsamında, çelikten daha ucuz ve daha hafif ancak çelikle benzer mekanik özellikler gösteren, çelik döküm üretimine alternatif çözüm olabilecek yapısında 16 element içeren metal malzeme grubunun mekanik özellikleri bakımından incelemesi yapılmıştır.