#metalkalitesi

[dokumtek]

Empürite Nedir?

Metalürji ve metal döküm endüstrisinde, malzemenin performansını ve kalitesini doğrudan etkileyen kritik bir kavram olan empürite, metal alaşımların içindeki istenmeyen yabancı maddeler ve safsızlıkları ifade eder. Deoksidasyon sonunda empürite (pisliklerden) tamamen temizlenmemiş sıvı çeliğin dökülmesi sırasında, çelik döküm parçanın bünyesinde ve yapısında;çözülmüş empürite ler(Mangan, Silis, Fosfor ve Oksijen, Hidrojen, Nitrojen gazları) süspansiyonda kalan metal olmayan kalıntılar bırakır. Bu nedenle katılaşma sonunda birikimli(segregasyonlu) ve kalıntılı(inkluzyonlu) çekirdeklenmiş(cored) katı çözeltisi oluşur. Soğuma sırasında dönüşüm (TRANSFORMASYON) aralığında başlangıçta östenit olan kristaller ferrit ve perlit tanelerine (GREYN)dönüşür. Fakat Fosfor gibi metalik olmayan ve sıvı çelik içinde çözünebilmiş inkluzyonlar, çok yavaş yayınırlar ve orijinal pozisyonlarını korurlar. Böylece primer(ilk oluşan) yapı dağlama elemanların bu inkluzyonları ortaya çıkarmasıyla tespit edilebilir. Kimyasal analizden bir elementin, çeliğin özelliklerine etkisinin belirlenmesinde yanıltıcı olabileceği unutulmamalıdır. Zira pek çok element değişik yapılarda bulunarak bu yapının karakteristik etkisini taşır. Örneğin: Mangan ferrit içinde çözünür(katı çözelti kuvvetlendiricisi) ve Mn MnS, MnO ve Mangan silikat oluşturur. Empürite, bir metalin veya alaşımın içerisinde doğal olarak bulunan veya üretim süreçleri sırasında ortaya çıkan safsızlıklar ve yabancı elementlerdir. Bu maddeler, metalin temel kimyasal ve mekanik özelliklerini önemli ölçüde etkileyebilir. Tipik Empürite Elementleri Metalürjik süreçlerde yaygın olarak karşılaşılan empürite elementleri şunlardır: Metalik Empüriteler: Mangan: Mangan sertlik derinliğini etkiler ancak sulama çatlaklarının nedenlerinden de biridir. Bundan dolayı suda sulanacak, yüksek karbonlu çeliklerde %0,5 ten az bulunmalıdır. Mangan, çekme-kopma değerini ve darbe-çentik mukavemetini yükseltir. Silisyum: Silis pek çok çelikte bulunur ve yararlıdır. Özellikle grafit oluşumuna eğilimi olan takım çeliklerde, genellikle Silis miktarı %2’den azdır. - Kükürt: Kükürt çelikte MnS(mangan sülfit) veya FeS(demir sülfit) olarak bulunur. Demir sülfit; kırılgan, düşük ergime noktalı, sarımsı kahverengi film bulutları halinde çelik kristalleri etrafında bulunur ve dövme sırasında çatlamalara sebep olur.Yüksek ergime noktalı kurşuni-gri Mangan Sülfit demir içinde az çözünür ve yapı içinde büyük küresel parçacıklar halinde düzensiz dağılmış olarak bulunur. Manganın Kükürt ile birleşmesi için gerekli olan miktar teorik olandan beş kat fazladır. Fosfor : Hem fosfor sülfit hem de fosforun, Fe-S ve Fe-P denge diyagramlarındaki sıvı ve katı fazlar arasındaki geniş bölge nedeniyle, birikim(segregasyon) eğilimi yüksektir. Bu nedenle ortalama fosforu %0,025 olan çeliklerin bazı yerlerinde fosfor %0,01’ e çıkabilir ki bu da tehlikelidir. Haddelenmiş çeliklerde yüksek fosfor bulunan alanlarda fosfor bir band halinde uzar ve perlitin yokluğu ile karakterize olur. Bu açık renkli bandlar HAYALET BAND (GHOST BAND)diye adlandırılır ve fosforun varlığı, perlitin yokluğu nedeniyle zayıftırlar. “Hayaletler” ignotların katılaşması esnasında pisliklerin (empürite) yerel brikimi sonucudurlar ve çoğu zaman bu bantlarda kalıntılar(inkluzyonlar) da bulunur ve çözünmüş oksijende benzer band oluşmasına neden olur. Fosfor pek çok uygulamada çok sıkı kontrol edilmelidir. Çok düşük miktardaki fosforun her zaman istenen kaliteyi sağlayacağını düşünmek gerçekten akıllıca değildir. Bazı çeliklerde çok küçük yüzdeler banyo içindeki yüksek oksidasyon nedeniyle çok miktarda mekanik olmayan kalıntı oluşmasına neden olur. Gazsal Empüriteler: Oksijen Hidrojen Nitrogen

Empüritelerin Oluşum Mekanizmaları

1. Hammadde Kaynaklı Empüriteler Cevherlerden ve ham metallerden gelen doğal safsızlıklar Üretim öncesi ham maddelerdeki izler 2. Üretim Süreci Kaynaklı Empüriteler Ergitme ve döküm sırasında reaktör veya kalıplardan gelen kontaminasyonlar Proses ekipmanlarından gelen metal parçacıkları Üretim ortamındaki çevresel faktörler

Empüritelerin Metal Üzerindeki Etkileri

Mekanik Özellikler Üzerindeki Etkiler Mukavemet değişimleri Tokluk kaybı Kırılganlık artışı Yorulma direncinde azalma Metalografik Yapı Üzerindeki Etkiler Segregasyon (birikimli yapılanma) İnklüzyon (kalıntı) oluşumu Çekirdeklenmiş (cored) katı çözeltisi meydana gelmesi

Empürite Kontrolü ve Arıtma Yöntemleri

1. Ön Arıtma Teknikleri Cevher seçimi Zenginleştirme işlemleri Kimyasal ön işlemler 2. Metalürjik Arıtma Yöntemleri Deoksidasyon Vakum işlemleri Eritme ve süzme teknikleri Spektroskopik ayıklama Empüriteler, metal üretiminde kaçınılmaz ancak kontrol edilebilir unsurlardır. Modern metalürji teknolojileri, bu safsızlıkların minimize edilmesi ve istenmeyen etkilerinin bertaraf edilmesi üzerine sürekli gelişim göstermektedir. Read the full article