Sabit bir sıcaklıkta sabit bir gerilim ya da yükleme etkisi altında, malzemede zamanla oluşan kalıcı biçim değişikliğine " sürünme " denir. Metalsel malzemelerde atomların sıcaklıkta artan hareketliliği ile kristal kusurlarının sayı ve davranışına bağlı olan olayda, yayınma ağırlıklı ısıl aktiviteli yer değiştirmeler etkin rol oynar.
Genelde, sürünme % 1/dak.’dan daha düşük deformasyon hızlarında gerçekleşir, daha yüksek hızlar çoğu zaman mekanik işlemelerle (dövme-haddeleme gibi) birlikte olur. Sürünme sonucu malzemenin şeklindeki değişiklikler genelde istenmez ve parçanın kullanım ömrünü kısıtlayıcı faktör olabilir. Örneğin, türbin motorlarında döner rotor üzerindeki kanatlar çalışma sırasında boyuna yavaş olarak büyür ve yuvaya değmeden önce değiştirilmesi gerekir.
Sürünme herhangi bir sıcaklıkta meydana gelebilmesine rağmen, yalnız ergime sıcaklığının 0.4 ' ünü aşan sıcaklıklarda sürünmenin tüm etkileri görülebilir.
Yüksek sıcaklıklarda iç yapıda ve malzeme özelliklerinde görülen bazı değişimler şunlardır;
- Boş yer yoğunluğu artar, yayınma kolaylaşır.
- Dislokasyonların tırmanması ve çapraz kayması gibi yeni kayma sistemleri ortaya çıkar.
- Tane sınırları şekil değiştirebilir, şekil değişimi giderek kolaylaşır.
- Yapının kararlılığı azalır. Soğuk şekil değiştirmiş malzeme yeniden kristalleşir, çökelme sertleşmesine uğramış malzeme aşın yaşlanır.
- Parça yüzeyi ortamla daha kolay reaksiyona girer, korozyon ve tufal sorunu ortaya çıkar.
Önerilen Makale: Pirinç malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için
pirinç otomat çubuğu sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
Yukarıda söz edilen değişimlerden dolayı yüksek sıcaklıklarda kullanılacak bir malzemede müsaade edilebilir birim uzama ve gerilmelerin normal çekme deneyi sonuçlarından elde edilmesi veya hesaplanması olanaksızdır. Dayanım değerleri büyük ölçüde zorlama süresine bağlıdır ve bazen 10 yıla varabilen uzun süreli deneylerle saptanabilir.
Kullanılan malzemelerin sürünmeye maruz kaldığı bazı uygulamalar:
- Petrol rafineleri ve kimya tesisleri
- Buhar güç tesisleri
- Gaz türbinleri
- Uçaklar
- Nükleer enerji santralleri
Sürünmede temel olaylar, difüzyon reaksiyonları ve dislokasyon reaksiyonlarıdır. Eğer basmaya yüklenen boş yerlerde ve çekmeye zorlanan sahada kristal sınırlarında atomlar yer değiştirmeyle difüzyon yaparsa, düşük gerilme ve yüksek sıcaklıklarda yalnızca difüzyon sonucu olarak form değişmeleri görülür. Çekme yüzeylerine yerleşmiş atom tabakaları sürünme olayı yapar ve olayın hızı, tane büyüklüğünün karesiyle ters orantılıdır.
Benzer şekilde difüzyona bağımlı bir diğer "mikroplastik proses" tane sınırı kaymasıdır. Oda sıcaklığında dayanan artırıcı etkiye karşılık olarak, yüksek sıcaklıklarda tane sınırları "yumuşak bölge" durumundadırlar. Bu bölgelerde hata yoğunluğunun yüksek olmasından dolayı, difüzyon için gerekli aktivasyon enerjisi, kristale nazaran burada daha küçüktür. Bundan dolayı, düşük gerilmelerde tane sınırı yüzeylerinin düzgünsüzlüğü ile atom ve boş yer difüzyonu ve tane sınırı dislokasyonlarıyla değişken etki yaparak, tanelerin karşılıklı kaymaları dengelenir. Ayrıca, tane sınırlarında ve ikizlerde devam eden tane sınırı kaymaları, mikro boş hacim teşekkülüne yardımcı olurlar ve taneler arası kırılma için başlangıç noktası teşkil ederler. Bunun anlamı düşük sıcaklıkta ince taneli, buna karşılık yüksek sıcaklıkta kaba taneli malzeme daha iyi dayanım özelliği gösterir.
Sürünme şekil değiştirmesinin büyük bir kısmı, dislokasyon reaksiyonlarından meydana gelir. Konservatif olmayan ısıl aktifleşmiş hareketlerle (tırmanma) dislokasyonlar kayma düzlemindeki boş yerli değişken etki ile terk eder ve dış gerilimlerin eksenine uygun yerleşmiş, şekil değiştirmenin etkin olduğu tırmanma etabı meydana getirirler. Tırmanmada, dislokasyonlar tane sınırlarında çökelmelerde ya da hareketsiz dislokasyonlarda birikim yapar ve küçük açılı alt tane sınırlarını meydana getirir. Alt tanelerin kabalaşması, dislokasyon yoğunluğunu tekrar artırır ve yeterli yükseklikteki şekil değiştirme hızlarında rekristalizasyon (büyük açı tane sınırı oluşumu ve hareketi ) meydana getirebilecek rekristalizasyon çekirdekleri teşekkül eder. Alt tane sınırlarında dislokasyon çözülmesi ve tane sının teşekkülü ile dayanan artması, devam eden şekillendirmeye bağlı olarak ortaya çıkar. Dayanım azalması ya da artmasından hangisinin etkin olduğu veya dengede kaldığı duruma göre, sürünme hızı artar, azalır veya sabit kalır.
Yüksek sıcaklıktaki zorlamada, soğuk şekillendirmeyle yükseltilmiş dislokasyon yoğunluğu ve dayanım artması, eğer zorlama sıcaklığı, malzemenin poligonlaşma ya da rekristalizasyon sıcaklığının altında kalırsa, sürünme karakteristiğinin iyileştirilmesi için yararlı olur. Kullanım sıcaklığı ile dayanım azalmasının meydana geldiği sıcaklık arasındaki fark ne kadar büyükse, soğuk şekillendirmenin olumlu etkisi de o ölçüde fazla olur.
Düşük deney sıcaklıklarında kopma daha kolay şekil değiştirebilen tane içinde yüksek sıcaklıklarda ise enerjisi yüksek ve yayınmanın kolaylaştığı tane sınırlarında görülür. Her iki olayın beraber görülebildiği sıcaklığa ekikohezif sıcaklık denir. Bu sıcaklığın altında sürünme tane içi elastik hareketlerle, üstünde ise tane sınırlarında vizkozumsu hareketle olur.
