Temper Dökme Demir Nedir

Dövülebilir döküm diye de anılan temper dökme demir (DIN 1692), karbon ve silisyum miktarının ayarlanmasıyla grafitsiz olarak katılaştırılır. İlk aşamada elde edilen bu beyaz dökme demirin (DDB) veya diğer adıyla ham temper dökümün kendini çekmesi % 1...2 arasında değişir; yoğunluğu yaklaşık 7,4 gr/cm³ tür. Yüzeyden uzaklaştıkça soğuma hızındaki azalmanın iç kısımda grafit lamellerinin oluşmasına yol aç-maması için, temper dökümde en büyük et kalınlığı normal koşullarda 40 mm ile sınırlanmıştır. Aynı nedenle ve diğer döküm malzemelerinden farklı olarak, dökülen parçaların kütlesi de çoğunlukla 1 kg'ın altındadır. 

Beyaz dökme demir ancak bir ısıl işlem (temperleme) gördükten sonra temper dökme demir niteliği kazanır. Yeni içyapıyı ham dökümün bileşimi ile ısıl işlemin yapıldığı ortam, sıcaklık ve süre belirler. Ayrıca bir parçanın her yanında benzer içyapıya ulaşmak için, et kalınlığının mümkün olduğu kadar sabit tutulması gerekir. Karbonu azaltılmış ve/veya meydana gelebilecek grafitin biçimi nedeniyle iç çentik etkisi hafifletilmiş olan temper döküm, dayanım ve şekil değiştirme özellikleri bakımından kır döküm ile çelik döküm arasında yer alır. Kırık yüzeyi görünümüne göre, beyaz ve siyah diye ayırt edilen iki çeşidi vardır. 
 

Toplamları %3,8'i aşmamak üzere bileşiminde %2,8...3,4 C ve %0,8...0,4 Si bulunan ham temper döküm yaklaşık 1000°C sıcaklıkta 50 ila 80 saat süreyle ve hafif oksitleyici atmosferde temperlenir. Temel amaç malzemenin bağlı (Fe₃C) ve ostenitte çözümüş karbonu aşağıdaki reaksiyonlar yardımıyla azaltmaktadır:

Fe₃C+O₃ ⇒ 3Fe+CO₂ 

C + CO₂ ⇒ 2Co 

Parça yüzeyindeki bu reaksiyonlardan sonuncusu, karbon atomlarının eksilenlerin yerine geçmek üzere içten yüzeye doğru yayınması ve karbon monoksidin ortamdaki oksijen vericiler tarafından karbondioksite çevrilmesiyle devam eder. Ancak CO₂ miktarı işlem sırasında demiri oksitleyecek düzeye erişmemelidir. Uygulamada döküm parçalar, ya kapalı kaplarda cevher vb. demir oksitlerin uygun bileşimli karışımlarına gömülü veya kontrollü atmosfer altında çıplak durumda tavlanırlar. İkinci yöntemde gaz sızdırmaz olan fırının CO:CO₂ oranı ortama hava/su buharı katılarak ayarlanır.

Temperlenen parçada karbonsuzlaşma, tav süresine göre ve ilk 2-3 mm de çok etkin olmak üzere genellikle en fazla 7 mm derinliğe kadar ilerler. Böylece 5-6 mm’den ince kesitlerde içyapı tümüyle ferritik ve grafitsizdir. Daha kalın parçalarda, ferritik tabakanın altındaki karbon azalması ikincil grafitleşmeyi engelleyecek düzeye ulaşmaz. Sementitin ısı etkisiyle ayrışması nedeniyle serbest kalan karbon atomlarının eklenebileceği birincil grafitler bulunmadığından, oluşan grafit parçacıkları topaklanır. Temper karbonu (grafiti) diye anılan bu topakların yuvalandığı ana kütle ferritik-perlitiktir; içeriye doğru gidildikçe tam perlitik yapıya dönüşebilir. İçyapının böyle bir değişim göstermesi sonucu, herhangi bir kesitteki faz oranları ve dolayısıyla mekanik özellikler kalınlığa bağlıdır. 

DIN1692'ye göze beyaz dökme demir GTW işaretine, 12 mm çapındaki işlenmemiş deney çubuklarında saptanmak koşuluyla, minimum çekme dayanımının sayısal değeri (kgf/mm²) eklenerek sınıflandırılır. Öte yandan aynı standartta GTW-35’ten CTW-45'e kadar her sınıfın özellikleri verilirken, 9 ve 15 mm'lik çaplar da dikkate alınmıştır.

Karbonu özel olarak kuvvetle azaltılmış GTW -S38 kalitesinde ön ısıtma gerek-maden birleştirme kaynağı yapılabilir (S harfi bu durumu belirtir). Diğer kalitelerde ise kaynak bölgesindeki karbon derişikliğine göre hareket edilmelidir. Sert ve yumuşak lehimlemeyi bütün türlere uygulamak mümkündür. GTW'nin talaşlı işlenmesi, perlit miktarı yükseldikçe (kalın parçalarda) bir ölçüde zorlaşır. Ancak 700°C dolayında yumuşatma tavı ile sementiti küreleştirerek (taneli perlit), bu güçlük büyük çapta ortadan kaldırılabilir. 

Beyaz temper döküm ürünleri çoğunlukla ince etlidir. Örneğin: anahtarlar, el aletleri, boru bağlama parçaları, zincirler, kollar, vidalı işkenceler, manşonlar ve fren tamburları. 

Önerilen Makale: Galvaniz sac sac malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için galvaniz sac sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
 

Bu malzemenin ham dökümü, GTW için öngörülenden ortalama %0,4 daha az karbon, %0,5...0,6 daha fazla silisyum içerir ve nötr ortamda temperlenir. Tav işlemi, eskiden döküm parçalar kapalı kaplarda kuvars kumu veya kır döküm talaşına gömülerek yapılırken, günümüzde daha çok gaz sızdırmaz fırınların azotça zengin koruyucu atmosferi altında gerçekleştirilmektedir. 

Temperleme sırasında içyapı dönüşünü iki aşamada olur. Önce yaklaşık 950°C sıcaklıkta ledeburit içindeki sementitten ostenit ve temper karbonu meydana gelir. Daha sonra 760°C C-680°C arasında saatte birkaç derece gibi yavaş soğuma ile ostenit de, ferrit ve temper karbonuna ayrışır. İşlem karbonsuzlaştırmayı amaçlamadığı ve ham (beyaz) dökümün bileşimi ikincil grafitleşmeyi miktarca artırmadan biçimde seçildiği için, süre beyaz temper döküme göre daha kısadır.  Sonuçta GTW'den farklı olarak döküm parçanın tüm kesitinde temper karbonu içeren ferritik bir içyapıya ulaşılır. Dolayısıyla siyah temper dökümün mekanik özellikleri et kalınlığına bağlı değildir. 

Tav işleminin birinci aşamasını hızlı (havada) soğutma izlerse, ostenit büyük ölçüde perlite dönüşür. Böylece tokluk ve aşınmaya dayanıklılık artar.

Siyah temper dökümün kaynak davranışı kır ve sfero dökme demirinkine benzer. Buna karşın yumuşak ve sert (gümüş) lehimlemede pek sorun yaratmaz. Talaşlı işlenmeye GTW'den daha elverişlidir. Birinci temper aşaması sonunda çoğu kez doğrudan yağda su verilip temperlenerek ıslah edilebilir. Yağ yerine havada soğutmadan sonra yapılacak yumuşatma tavı ise, işlenmesi daha kolay olan bir ana kütle (lamelli yerine taneli perlit) meydana getirir. Perlitik türlere alev ve indüksiyonla yüzey sertleştirme uygulanabilir.

DIN 1692'ye göre siyah temper döküm, GTS harflerine minimum çekme dayanımının sayısal değeri (kgf/mm²) eklenerek sınıflandırılır. GTS-35'ten GTS-70'e kadar 5 farklı kalite söz konusudur. Bunlarda perlit miktarı giderek artar ve en yüksek kalite ıslah edilmiş bir içyapıya sahiptir. Ancak dayanım iyileştikçe kopma uzamasının alt sınırı %10'dan %2'ye düşer.

Talaşlı işlenecek kalın etli siyah temper dökümlerde ferritik içyapı tercih edilir. Perlitik olanlar ise aşınmaya dayanıklılık ile tokluğun birlikte istendiği yerlerde kullanılır: tahrik sistemi parçaları, pistonlar, transport zinciri elemanları ve dişli çarklar.