DÖKME DEMİRLER

Dökme demirler demir - karbon - silisyum alaşımından ibaret malzemelerdir. Genel olarak malzeme bünyesinde %2-4 karbon %0,4-3 silisyum, %0,4 - 0,8 manganez, %0,1 - 0,8 fosfor ve %0,05 - 0,10 kükürt bulunmaktadır. Dökme Demirler, içerdiği karbonun şekline göre şu kısımlara ayrılır.

1. LAMEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİR

Lamel grafitli dökme demir, bileşimindeki grafit yaprağımsı lameller şeklinde olan dökme demirdir.

2. KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİR

Küresel grafitli dökme demir, bileşimindeki grafit küresel şekilde olan dökme demirdir. Bu dökme demire SFERO DÖKME DEMİR de  denir. Karbonun yaprağımsı lamelden küre şekline dönüşmesini sağlamak amacıyla erimiş dökme demire az miktarda magnezyum (mg) veya seryum (ce) katılır. Özel olarak elde edilen bu dökme demire, grafit yapısından dolayı küresel grafitli dökme demir denir. Küre şekilli grafitler dökme demire yumuşaklık (süneklik) kazandırır. Kırılmış yüzeyi parlak görünüşlüdür.

2.1. KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN TANITILMASI

Küresel grafitli dökme demirin bileşimi ile gri dökme demirin bileşimi arasında belirli farklar mevcuttur. Fakat; özelikleri, kullanma amaçları ve alanları bakımında büyük farkları vardır.  Gri dökme demirin yapısında grafitler lamel halindedir. Bu grafitler yapı içinde boş hacim meydana getirerek dayanımı düşürürler.  Gri dökme demirin sayısız fayda ve kullanma alanları olmasına rağmen içerisine bazı katkı maddeleri konularak küresel grafitli dökme demirin yapımı gerçekleştirilmiştir. Küresel grafitli dökme demirin yapısındaki grafitler küreler halindedir. Grafitlerin küresel hale dönüşümünü sağlamak için sıvı dökme demire magnezyum (mg) veya seryum (ce) saf veya alaşım halinde az miktarda katılır. Küresel grafitli dökme demirin mekanik özellikleri oldukça iyidir. Talaşlı imalat işçiliği kolaydır.  Korozyona karşı dayanıklıdır. Dökülecek parçaların konstrüksüyon  (kesit dağılımı) bakımından sınırlanmasına gerek yoktur. Küresel grafitli dökme demir çok yerde gri dökme demir, dökme çelik ve demir olmayan metal alaşımlarının yerine kullanılmaktadır. Küresel grafitli dökme demirler; “nodular cast iron, ductile iron, fonte sphreroidale graphit, kufelgrapfit  gusseisen, spheregus” isimleri ile bir çok ülkede tanınır. Türk standartlarındaki adı ise KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİR ' dir. Rumuzu “GGG” dir.

2.1.a KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN KİMYASAL BİLEŞİMİ

Küresel grafitli dökme demirin kimyasal bileşimi genel olarak aşağıdaki sınırlar içinde bulunur.

% BİLEŞİM   Karbon  (C) 3.00-4.00 Silisyum  (Si) 2.00-3.00 Mangan  (Mn) 0.10-0.90 Fosfor  (P) 0.10 Max. Kükürt  (S) 0.03 Max. Magnezyum  (Mg) 0.030-0.080 KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRLERİN MİKRO YAPI VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ Malzeme Cinsi GGG 40 GGG 50 GGG 60 GGG 70 GGG 80 Mikro Yapı FERRİTİK PERLİTİK Küreselleştirici elementlerin ve kükürdün dışında bileşimdeki karbon (c), silisyum (si), mangan (mn) ve fosfor (p) un alaşımın özelliklerine etkileri gri dökme demirin özelliklerine olan etkileri gibidir. Bileşimdeki karbon (c) miktarı arttıkça alaşımın dayanımı azalır. Fosfor gri dökme demirde olduğu gibi küresel grafitli dökme demirde de alaşıma kırılganlık veren bir elementtir. Bu nedenle fosfor (p) alaşım içinde bulunabildiği minimum miktarda yani  % 0,10 civarında tutulması zorunludur. Mangan (mn) karbürleştirici bir elementtir.  Alaşımın sertliğini ve kırılganlığını arttırmamak için bileşimdeki mangan (mn) miktarı maximum % 0,50 civarında olmalıdır. Küreselleştirici elementlerin etkilerinin azalmaması için, küresel grafitli dökme demirin oluşumunda kullanılması en sınırlı olan element kükürt (s)tür. Bileşim içinde %0.02den fazla olmamalıdır.

2.1.b KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKRO YAPISI

Yüksek sıcaklıklarda ostenit yapıya sahip olan küresel grafitli dökme demir, 735 °c ‘nin altındaki sıcaklıklarda değişik yapıya sahiptir. Ostenit içinde çözülebilen karbon (c) miktarı yaklaşık olarak %1dir. Karbon (c) ferrit içinde yok denecek kadar az çözülür. Bundan dolayı ostenitin ferrite dönüşümü sırasında %1 karbon ostenitten ayrışır. Ayrışan karbon karbür olarak oluşur ve mevcut küresel grafitler üzerinde katılaşır. Ostenit içinde çözülen karbonun tamamı, küresel grafite dönüşmeye zaman bulursa yapı ferritik ve bu yapı içinde gelişi güzel dağılmış küresel grafitlerden oluşur. Birçok hallerde ostenitten ayrılan karbon grafitlerin bulunduğu bölgelere kadar hareket edemez. Ve orada katılaşmaya zaman bulamaz. Bu durumda grafitler ince karbür tabakaları şeklinde oluşur. Bu karbürlü tabakalar ferrit yapının devamlılığını bozar. Ferrit ve karbür tabakaları devamlı olarak birbirine bitişik şekilde oluşur. Böyle yapıya perlit adı verilir. Bu tanıtımdan sonra küresel grafitli dökme demirin yapısında, yapı bileşenlerinden bir veya bir kaçını görmek mümkündür. Kimyasal bileşim ve kullanma alanı bu yapıların oluşumunda önemli rol oynar.

2.1.c FERRİTİK KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİR

Ferritik yapılı dökme demir yapımı için  3 yol vardır. Sıvı dökme demire, ağırlığına göre uygun miktarda magnezyum alaşımı katmak. Perlitik küresel grafitli dökme demire ısıl işlem uygulamak. Sıvı küresel grafitli dökme demirin katılaşmasını çok yavaş bir şekilde yapmak. Ferritik küresel grafitli dökme demir çok yüksek % uzama özelliğine sahiptir.

2.1.d PERLİTİK KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİR

Kesit kalınlıkları 50 mm. Ye kadar olan döküm parçalarında görülen bir yapıdır. Alaşım serttir ve mekanik özellikleri iyidir.

2.1.e OSTENİTİK KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİR

Korozyona dayanıklı  ve yüksek mekanik özelliklere sahip bir alaşımdır. Yapı ostenit ve pek azda perlitten meydana gelmiştir.