Kaynakta Çatlamaya Tesiri Olan Gazlar

 

H₂O molekülü atmosferinde bulunmaktadır. Su molekülünü oluşturan Kovelent bağ 2700 °C sıcaklıkta çözülebilir. Elektrik arkı 3500 °C - 3600 °C sıcaklıklara ulaşabilir. Bu durumda su molekülü (H₂O) hidrojene ve oksijene parçalanmak suretiyle ayrılır. Oksijen demirle birlikte demir okside dönüşür. Ve böylelikle sahneden ayrılır. Ancak hidrojen ve demirle ve ne de alaşım elementleriyle kimyasal bir reaksiyona girmediğinden bünye içerisinde bir yabancı gibi kalır.

Yayınım; katı, sıvı, gaz bütün ortamlarda cereyan dene fiziksel bir olaydır. Bir ortama bir noktadan katılan yabancı maddenin yavaş yavaş bütün ortama yayılması olayıdır. Yabancı madde ortamın her yanına eşit olarak dağılıncaya kadar yayınım devam eder. Örneğin çayın içerisine atılan şekerin yayınımı. Çeliklerdeki karbon ve azot emdirme işlemi de bu temele dayanır.

Hidrojen yayınımı çok kolay olmaktadır. Çünkü atom çapı küçüktür. Atom çapı 0,62`Ndır. Bunun yanı sıra yapı içerisinde kafes bozukluklar, mevcuttur. Bu da yayınımı hızlandırır. Taki hidrojen atama diğer bir hidrojen atomuyla birleşip H₂ molekülünü oluşturuncaya kadar. Bu durumda hareket sona erer.

Ergimiş metal içerisindeki hidrojen ya havaya kadar ya da ona metalin derinlikleri girer. Kaynaktan sonra sıcaklığın zamana bağlı olarak azalması hidrojen yayınımını azaltır ve kaynağın ITAB bölgesinde hapsolup kalır. 

Hidrojen kırılganlığının nedeni hidrojenin üç eksenli yüksek gerilim bölgelerinde toplanıp buralarda gerilimi daha da artırması, onları büyümeye zorlamasıdır. Hidrojen kırılganlığı kendini kaynak işleminden sonra gösterir. Onun için hidrojen çatlamasına soğuk çatlama adı verilir. Soğuk çatlamaların diğer adı da mikro çatlaklardır.

Hidrojenin varlığına etki eden diğer bir etmen rutubettir. Özellikle rutubetli elektrotlarda kaynak sırasında hidrojenin difüzyonu söz konusu olmaktadır. Elektrotların girişine göre nem oranı kontrol altında tutulmalıdır. 

Önerilen Makale: Çelik çubuk malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için altıgen çelik çubuk sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
 

Demir ve alaşımlarının kaynağını takip eden en önemli kimyasal olaylardan biri ergimiş metalin Fe₄N demir nitrürü hasıl etmek üzere, azotu tespit etmesidir. 
Bu absorbsiyon hem mekanik özellikler (kırılganlık artışı), hem çeliğin su alma kabiliyeti, hem de doku sertleşmesine (yaşlanma) tesir eder. 

Bu itibarla absorpsiyonun mekanizmayla faktörlerinin ve bunun birleşmelerinin özelliklerine yanıma şeklinin bilinmesi önemlidir. 

Azot, nitrürler hasıl ederek demire tesir eder. Bu hadise ya alçak sıcaklıkta ve uzun (70 ila 100 saat) işlemlerle amonyağın dolaylı tesiriyle veya azotun çok yüksek sıcaklıkta doğruca metale etkisiyle vaki olur. 

Böylece, çeliklerin nitrürlenme işleminde (N₂>%3) hasıl olan nitrürler (Fe₂N) çok yüksek sertlikte yüzeyler verirler; bu takdirde azot faydalı bir element olmaktadır. Buna karşılık, çeliğin elde edilmesinde veya kaynakta olduğu gibi, ergime sırasında vaki değişmelerde meydana gelen çok düşük azot oranlan çeliğin şekil değiştirme kabiliyetini (uzamasını, kırılmaya mukavemetini, büzülmesini) azalttığından, azot bu durumda arzu edilmeyen bir element olarak görülür. 

Adi sıcaklıkta azot demir içinde çok az erir (N₂<%0,001). Erime sonra hızla artar ve 590 °C'ta % 0,13 olur. Bu sıcaklıkta braunit adı verilen α demiri ötektoidi teşekkül eder. Bu braunit, perlit gibi lamelli bir dokuya haiz olup lameller perlitinkilerden daha incedir. 

Demir gamma haline geçtiğinde azotun erime kabiliyeti ani olarak artar, fakat bu alanda, sıcaklık 900°C tan 1400 °C'a çıktığında bu erime kabiliyeti azalır. 1600°C'ta sıvı demir % 0,04'e kadar azotla birleşebilir. 

a) Oksi-asetilen Kaynağında: Deney sonuçları yumuşak çeliklerin oksi-asetilen kaynağında çok az azot (N₂=% 0,20) birleştiği göstermiştir. Bu itibarla bu usulle yapıları kaynaklarda bu gazın etkisi önemlidir. Bununla birlikte bu oranın doku sertleşmesini etkilemesi mümkündür. 

b) Ark Kaynağında: Ark kaynağında azot absorpsiyonu üzerinde şu faktörler etkilidir. 

1. Akman cins ve karakteristikleri. 
2. Örtünün kalınlığı. 
3. Çıplak elektrotlar için dış çevrenin tabiat. 
4. Örtünün cinsi. 

Alternatif akını azot absorpsiyonunu teşvik eder gibi görünmektedir. Akını şiddetinin etkisi çok az olmakla beraber geriliminki açıktır. Ark gerilimi yükselince azot absorpsiyonu artar. Gerilim yükselmesi sonucu ark boyunun büyümesi neticesi olabilir. Diğer faktörler sabit kalarak arkla ergimiş demirin azot absorpsiyonu örtü kalınlığının artmasıyla azalır. 

Bildiğimiz gibi örtü, çeşitli metalürjik görevleri arasında ergimiş metalin deoksidasyon ve denitrürasyonunu da temin eder. Bunun sonucu işlem şöyle elde edilir: 

a) Elektrod telinde bulunan ilave elementlerle, 
b) Bir gaz atmosferi neşretmek suretiyle veya bir metalürjik cüruf hasıl ederek örtü ergimiş metali korur. 
c) Örtünün kalınlığıyla. 

Mo, zr, cr, al, v oranları arttıkça azot absorpsiyonu da artar. (Bu artış sırasıyla azalarak gider.) Si, Mn, Ti, C oranları arttıkça azot absorbsiyonu azalır. (bu azalma sırasıyla artarak gider). 

Örtüde denitrüan elementleri varlığı ergimiş metalin azot oranını düşürür, metalik nitrür büyük ölçüde cürufa geçer. 

Feo - SiO₂ tipinde oksit örtüler ergimiş metali kimyasal reaksiyon olmadan korurlar, de nitrürasyon bu takdirde sadece korucu cürufun kalınlığına, yani örtü kalınlığına bağlı kalır. 
 

Mekanik karakteristikler üzerine oksijen, erimiş halde veya girmeler şeklinde bulunduğuna göre farklı etki yapar. Erimiş halde oksijen mekanik karakteristikleri doğruca etkiler. Mukavemet ve sertlik hissedilir derecede azalır; dolayısıyla kırılganlık çok artar. Girmeler halinde FeO oksidi metalin tokluğuna tesir edip dolayısıyla bütün mekanik karakteristikleri düşürür. Bu itibarla, alev fena ayarlanmadığı sürece oksi-asetilen kaynağının mekanik karakteristikleri oksijen absorbsiyonundan az etkilenmiş olur. Buna karşılık ark kaynaklarında, özellikle deoksidan element içeren oksit (O₂ = % 0,15) veya asit (O₂ = % 0,10) örtülü elektrotlarla oksijenin mekanik özellikler üzerine etkisi açıktır.