Metalde Yüksek Oksijen Çözünmesi: Nedenleri ve Mekanizmaları

Metalde yüksek Oksijen çözünmesi için birkaç neden vardır: - Kristal Yapı ve Boşluklar: Metalin kristal yapısında boşluklar bulunabilir. Bu boşluklar, oksijen gibi küçük atomların çözünmesine izin verebilir. Özellikle sıcaklık arttıkça bu boşluklar genişleyebilir ve oksijen molekülleri daha fazla çözünebilir. - Difüzyon: Oksijen, metalin kristal yapıları içinde difüzyon yoluyla hareket edebilir. Bu, atomların boşluklardan veya taneler arasındaki sınırlardan geçerek çözünmesini sağlar. - Reaksiyonlar: Metal yüzeyindeki oksijen ile kimyasal reaksiyonlar sonucu oksit tabakaları oluşabilir. Bu oksit tabakaları, daha fazla oksijenin çözünmesine neden olabilir. Özellikle paslanmaz çelik gibi alaşımlarda görülen bir durumdur. - Sıcaklık: Genellikle sıcaklık arttıkça metaldeki oksijen çözünmesi de artar. Daha yüksek sıcaklıklarda atomlar daha hareketli olduğu için oksijen molekülleri daha kolay çözünebilir. - Alaşımın Kimyasal Bileşimi: Bazı metal alaşımları, doğal olarak yüksek miktarda oksijen çözebilecek kimyasal bileşimlere sahiptir. Bu durum, alaşımın içindeki elementlerin oksijenle etkileşimini etkileyebilir. Bu faktörler, metal içinde yüksek miktarda oksijen çözünmesine katkıda bulunabilir. Ancak her metalin bu özellikleri farklılık gösterebilir ve çözünme miktarını etkileyen birden fazla faktör olabilir.

Metalde yüksek Oksijen çözünmesi hangi faktörlere bağlıdır?

- Madendeki düşük Karbon veya Silis miktarı - Cürufta yüksek FeO miktarı - Bazik cüruf kompozisyonu (içeriği) ve düşük cüruf akışkanlığı - Yüksek sıcaklıktır. Karbon kaynaması sıcaklık ve karbon miktarı yeterince yüksek olduğunda ve silis miktarı yeterince düşük olduğunda meydana gelir. Rafinasyon işlemi süresince banyodaki oksijen miktarı esas olarak karbon tarafından kontrol edilir ve oldukça düşüktür. Karbon çok düşük olduğunda (yaklaşık %0,20 veya daha az) artık banyodaki oksijen miktarını kontrol etmekte etkin değildir. Bu durumda cüruf kompozisyonu yani muhteviyatı önemli faktör haline gelir. Bu durumda cüruftaki yüksek demir oksit miktarı sadece karbonu daha fazla düşürme eğilimi göstermez ve aynı zamanda metaldeki FeO miktarını da yükseltme eğilimi taşıyacaktır. Böylece düşük karbon nedeniyle metal içinde daha çok demir oksit gidecektir. Elektrikli ocaklarda cüruftaki FeO miktarı oksit ilaveleriyle ayarlanabilir. Böylece FeO miktarını oksidasyon periyodu sonunda oldukça düşük seviyelere indirmek mümkün olur. Sadece cüruftaki FeO miktarı değil, cürufun diğer bileşenlerinin değişimi de elde edilen oksidasyon derecesini etkiler. Eğer cüruftaki FeO miktarı sabit olarak alınırsa, cürufun belli bir FeO miktarı için, maden içindeki FeO miktarı gittikçe azalarak bazik asidik oranı 0,7 ye yaklaşır. İster asidik ister bazik cürufla olsun FeO miktarının kontrolü, cüruf kompozisyonu ayarlanırken en azından geçici olarak sağlanır. Çelik ergitildiği zaman banyodan çatlaklara girer ve diğer ergitme sürecinde bir miktar banyoya geçebilir ve ergitmenin yapısını bozabilir. Bazik magnezit astarlar, temel olarak yüksek sıcaklık ve korrozif cüruf sebebiyle çelik endüstrisinde kullanılırlar. Demir dökümhaneleri için kullanımları sınırlandırılmıştır. Bazik astarla ergitmede FLUORSPAR ilave edilirse cürufun akışkanlığını etkileyerek oksijen dağılımını da etkiler. Fluorspar ilave edilerek elde edilen ince ve akışkan cüruf, oksijeni yoğun bir cüruftan daha hızlı olarak taşır. Diğer bir deyişle flourspar ilavesi reaksiyon hızını etkileyerek denge durumuna yaklaşma eğilimini arttırır. Eğer Rafinasyon işleminin başlarında cürufun akışkanlığı az ise oksijeni biriktirir. Eğer cüruf; sonradan sıcaklığı artırılarak veya FeO miktarı arttırılarak daha akışkan yapılırsa artık oksijen fazla miktarda banyo içine taşınabilir. Metalin sıcaklığının yükselmesi banyonun oksijen miktarını yüksek oksijen seviyesine doğru değiştirir. Çünkü oksijenin çözünürlüğü sıcaklık arttıkça artar. Read the full article

Pirometalürji: Metalin Sıcak Yolculuğu

Pirometalürji, fiziksel ve kimyasal değişiklikler meydana getirmek için minerallerin ve metalurjik cevherlerin ve konsantrelerin ısıl işlemlerini içeren ekstraktif metalurjinin bir dalıdır. (Pirometalürji ve hidrometalurji, metalleri cevherlerinden çıkarmak için kullanılan ekstraktif metalurjinin iki ana dalıdır.) Süreç, birincil cevherlerden ve/veya ikincil kaynaklardan metalleri, alaşımları veya matları çıkarmak ve saflaştırmak için yüksek sıcaklık tekniklerini kullanır. Pirometalürjik işlem, ileri işlemler için besleme olarak uygun saf metaller, ara bileşikler veya alaşımlar gibi ürünler üretebilir. Pirometalurjik işlemlerle çıkarılan elementlerin örnekleri arasında demir, bakır, çinko, krom, kalay ve manganez gibi daha az reaktif elementlerin oksitleri yer alır. Pirometalurjik işlemler genellikle aşağıdaki kategorilerden bir veya daha fazlasına gruplandırılır: - kalsine etme, - kavurma, - eritme ve - rafinasyon Kalsinasyon: Bu, bir malzemeden sıvı nemin (kimyasal olarak bağlı olmayan) termal olarak uzaklaştırılmasıdır. Kurutma genellikle nemli katıların fosil yakıtların yakılmasıyla oluşan sıcak yanma gazlarıyla temas ettirilmesiyle gerçekleştirilir. Kavurma: Bu, oksidasyon, indirgeme, klorlama, sülfatlama ve pirohidrolizi içerebilen termal gaz-katı reaksiyonlarından oluşur. Kavurmanın en yaygın örneği metal sülfür cevherlerinin oksidasyonudur. Eritme: Bu, en az bir ürünün erimiş faz olduğu termal reaksiyonları içerir. Metal oksitler daha sonra, oksijeni karbon dioksit olarak serbest bırakan ve rafine bir mineral bırakan bir indirgeyici madde olan kok veya odun kömürü ile ısıtılarak eritilebilir. Rafinasyon: Malzemelerdeki yabancı maddelerin termal bir işlemle uzaklaştırılmasıdır. Bu, farklı türdeki fırınları veya diğer tesisleri içeren çok çeşitli prosesleri kapsar. Rafine etme "refining" terimi aynı zamanda belirli elektrolitik proseslere de işaret edebilir. Buna göre bazı pirometalurjik rafinasyon türleri ateş rafinasyonu "fire refining"olarak anılır. Pirometalurjik işlem, ileri işlemler için besleme olarak uygun, saf metaller, ara bileşikler veya alaşımlar gibi satılabilir ürünler üretebilir.

Pirometalürji ve Hidrometalürji arasındaki fark nedir?

Pirometalurji ve hidrometalurji arasındaki temel fark, cevherden metalleri çıkarmak için kullanılan yöntemdir. Pirometalurjide cevherden metal çıkarmak için yüksek sıcaklıklar kullanılırken, hidrometalurjide cevherden metal çıkarmak için sulu bir çözelti kullanılır. Pirometalurjik işlemler genellikle aşağıdaki kategorilerden bir veya daha fazlasına gruplandırılır: kalsine etme, kavurma, eritme ve rafinasyon Öte yandan, hidrometalurjik işlemler, sıvı bir ortamda kimyasal reaksiyonları içerir ve işlem genellikle, metal iyonlarının çıkarılması için cevherin uygun bir çözücü ile işlendiği liç  (leaching) işlemini içerir. Daha sonra metal iyonları çökeltme, solvent ekstraksiyonu ve elektrorafinasyon gibi çeşitli tekniklerle ayrılır ve saflaştırılır. Her iki yöntem de metallerin çıkarılmasını amaçlasa da farklı yaklaşımlar ve farklı uygulamalara sahiptir. Bu iki yöntem arasındaki seçim, cevher veya konsantrenin türü, istenen metal ürün ve maliyet, enerji verimliliği ve çevresel etki ile ilgili hususlar dahil olmak üzere çeşitli faktörlere bağlıdır. Pirometalürjinin Avantajları ve Dezavantajları Nelerdir? Pirometalurjinin avantajlarından bazıları şunlardır: - Büyük hacimli malzemeyi hızlı bir şekilde işleyebilir, bu da daha yüksek metal geri kazanım oranları sağlar. - Demir, bakır, çinko, kurşun, alüminyum ve magnezyum gibi metalleri çıkarabilir. - Diğer işlemlere göre daha az kimyasal kullanır. - Cevher çatlamasına uyumludur. Ancak pirometalurjinin bazı dezavantajları da vardır: - Çok fazla enerji gerektirir, bu da onu enerji yoğun bir süreç haline getirir. - Çevreye zararlı olabilecek toksik maddeler üretir. - İnşaat malzemelerine büyük talep var. Genel olarak pirometalürji, saf metaller, ara bileşikler veya ileri işlemlere uygun alaşımlar gibi pazarlanabilir ürünler üretebilen zor, yüksek riskli ve enerji yoğun bir işlemdir. Read the full article

Çelik Üretiminde Oksidasyon ve Rafinasyon Nasıl Olmalıdır?

Çelik üretiminde, oksidasyon ve rafinasyon önemli adımlardır ve çelik üretim sürecinin farklı aşamalarını içerirler. Oksidasyon: Çelik üretiminde demir cevherinden başlayarak, demirin oksidasyonuyla başlar. Bu aşama genellikle yüksek sıcaklıkta gerçekleşir ve demir cevheri, oksijenle reaksiyona girerek demir oksit (Fe2O3) veya demir (III) oksit oluşturur. Bu, demirin metalik formundan oksit formuna dönüşümüdür. Rafinasyon: Daha sonra, demir oksitlerin veya diğer demir kaynaklarının saflaştırılması ve çeliğin istenilen özelliklerini kazanması için rafinasyon işlemi gerçekleştirilir. Rafinasyon süreci çelik üretiminde çeşitli yöntemlerle gerçekleştirilebilir: Oksijen Konvertörleri (Basic Oxygen Furnaces - BOF): Bu sistemde, eritilmiş demir cevherine oksijen üfleyerek karbon ve diğer katkı maddelerini gidermek için yüksek sıcaklıkta bir reaksiyon gerçekleştirilir. Bu, yüksek kaliteli çelik üretmek için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Elektrik Ark Fırınları (Electric Arc Furnaces - EAF): EAF, demir hurdasını veya demir cevherini eritmek için elektrik arkı kullanır. Bu yöntem, geri dönüşüm için hurda demir kullanımını sağlar ve çeşitli çelik kaliteleri üretebilir. Hazne Rafinasyon Fırını(Ladle Refining Furnace-LF) : Bu süreç, eritilmiş çeliği bir tavada alıp rafine etmek için kullanılır. Bu, alaşım bileşimini ayarlamak, gaz ve kükürt gidermek, homojenleştirmek ve sıvı çelikteki diğer istenmeyen maddeleri azaltmak için kullanılır. Bu süreçlerin her biri, çelik üretiminde istenilen kalite, maliyet ve verimlilik gereksinimlerine bağlı olarak tercih edilir. çelik üretiminde oksidasyon ve rafinasyon işlemi, son üründe istenilen özelliklere ulaşmak için önemlidir ve çelik endüstrisinde büyük öneme sahiptir. Kaynatmalı Ocak Ergitmesi İle Çelik Döküm İmali Prensipleri: Oksidasyon ve Rafinasyon Karbon: Oksidasyon periyodundaki en önemli reaksiyon karbon ve oksijen arasındaki CO gazını oluşturan reaksiyondur. C + O CO Bu reaksiyon banyoyu karıştırır ve maden içinde çözünmüş Hidrojen ve Nitrojen gazlarını dışarı taşır. Ayrıca diğer oksidasyon ürünlerini de cüruf-metal ara yüzeyine taşır. Reaksiyon gerçekte ocağın ergime bölgesinde ya da banyoya ilave edilen hurda katı malzemelerin yüzeylerinde başlar. Yüzey düzensizlikleri ve girinti çıkıntıları CO habbeciklerin oluşumuna imkân tanır. Silis: Silis daha önce bahsedildiği gibi ergitme meydana gelirken oldukça düşük değerlere iner. Sıcaklık yükseldikçe cüruftaki SiO_2 ile banyodaki karbon arasındaki reaksiyon 2C + SiO2 Si + 2CO oluşturur. Bu oluşum beklenmeyen bir reaksiyon değildir. Zira sıcaklık yükseldikçe karbonun oksitlenme eğilimi artmakta, silisyum ise azalmaktadır. Silisyumun bu redüklenmesine yüksek manganez miktarı da yardımcı olur. Bu etki; ya cüruf içinde yüksek konsantrasyonda MnO bulunması ve böylece FeO miktarını azaltmasıyla veya SiO_2 ‘in Mangan tarafından kütle etkisiyle redüklenmesiyle oluşur. Mangan: Cüruf ve metal arasındaki Mangan dağılımı aşağıdaki sebeplere bağlıdır. - Şarjdaki Mangan miktarına - Cevher ilavesi yapılmışsa ilave edilen cevher Mangan miktarına - Cüruf hacmi ve kompozisyonuna (içeriğine) - Metalin Karbon miktarına - Cürufun oksitleyebilme karakterine - Sıcaklığa bağlıdır. Şarjdaki ve ilave edilmişse cevherdeki Mangan miktarı, metal ve cüruftaki toplam Manganı tayin eder. Cürufla metal arasındaki mangan dağılımı kimyasal dengeye çok yaklaşır. Açıktır ki cüruf hacmi büyüdükçe manganın büyük bir kısmı cürufa gidecektir. Bu dağılımın genişliği cüruf kompozisyonu (muhteviyatı) tarafından belirlenir. Cürufta hem yüksek hem de düşük bazik/asidik oranı, metalde kalıcı (REZİDÜ) mangan miktarını azaltır. Karbon miktarı önemlidir. Zira karbon yeteri kadar yüksekse, metal içindeki manganın cürufa gitmesini önler. Cürufta FeO miktarı yüksekse mangan, cüruftaki ve metaldeki mangan arasında yeni bir denge oluşana kadar oksitlenerek MnO oluşur. Dolayısı ile cüruftaki yüksek MnO-FeO oranı nedeniyle metalde yüksek miktarda kalıntı rezidü mangan oluşur. Çelikteki oksitlenebilir diğer elementlerin çoğu gibi sıcaklıktaki artış, dengeyi metal içinde daha çok kalıntı rezidü mangana doğru yükseltir. Bu durum, Rafinasyon işlemi süresince karbon düşerken artan sıcaklık, karbon ve mangan kalıntılarını sabit tutarak veya hafifçe arttırarak telafi edebilir. İyi mangan kazanımı istenen bir şeydir. Ancak cürufta büyük miktarda mangan bulunmasıyla oluşacak yararlar yanında, oluşabilecek yan etkiler de göz ardı edilmemelidir. Zira mangan FeO ile reaksiyona girerek cürufun karakterini bozmadan cüruftaki FeO ile yer değiştirir. Mangan oksidasyon kademelerini kontrol etmek için yararlıdır. Rafinasyon işlemi sırasında banyoya ilave edilen mangan FeO ‘i redükleyerek konsantrasyonu azaltır. Böylece cürufun oksitleme karakterini düşürür. Cüruf içindeki bir kısım FeO ’in MnO ile yer değiştirmesi, cürufun akışkanlığını değiştirmeden cürufun oksitleyebilme kabiliyetini azaltır. Fosfor: Ergimiş metalden bazı elementlerin giderilmesi için cürufun durumunu değerlendirmek gereklidir. Bu bilgi silis ve manganın cürufla metal arasındaki dağılımına referans olması açısından faydalıdır. Fakat fosfor ve kükürt giderimi için özellikle yararlıdır. Fosforun düşmesini etkileyen faktörler: - Cüruf akışkanlığı: Koyu cüruf, reaksiyon hızını düşürür ve fosfor azaltılmasına engel olur. Fosfor azalması eğer cürufun bazikliği yüksekse, fazlalaşır. - Aktif banyo etkisi: Şiddetli kaynama, karıştırma etkisi yaratır ve bu da metalle cürufun temas alanını büyütür. - Zaman - Cüruftaki MnO miktarı: Yüksek MnO miktarı cürufun FeO miktarını ve madenin oksijen seviyesini düşürür. Kükürt: Ortalama oksitleyici bazik cüruf şartları, madenden özellikle kükürt azaltmak için tercih edilen şartlar değildir. S + CaO CaS + O Reaksiyon hızı, FLOURSPAR ( %5 CaO, %5 SiO_2 , CaF_2, %5 (〖 Fe〗_2 O_3 + Al_2 O_3) ) ilavesi ile daha akışkan hale getirilmiş cürufla; cüruf-metal temasını arttıran karıştırma ile artar. Alaşımlar: Bakır ve Nikel ergimiş metalde tümü ile kazanılabilir. Zira bu elementler daha güçlü oksitlenen diğer elementlerden Demir, Silis ve Mangan ‘ın varlığında oksitlenmezler. Krom ve Molibden de kısmen oksitlenirler. Oksijen: Ergitme sırasında oksijen dağılımın anlaşılması çelik dökümcüler için çok önemlidir. Zira döküm sırasındaki yüksek oksijen miktarı çeliğin kalitesini düşürür. Bunun ötesinde çelik döküm parçalarda diğer istenen kalite özelliklerinin sağlanabilmesi için metal ve cürufa dağılmış olan oksijenin kontrolü gerekmektedir.   Read the full article

Solidus Sıcaklığı (Katılaşma Sıcaklığı) Nedir?

Solidus Sıcaklığı (Katılaşma sıcaklığı), altında bir malzemenin tamamen katı olduğu sıcaklık ve termodinamik dengede bir eriyiğin kristallerle birlikte var olabileceği minimum sıcaklıktır. Bir alaşımın tamamen katı hale geldiği en yüksek sıcaklıktır.  Solidus sıcaklığı (Katılaşma sıcaklığı), faz geçişlerinin anlaşılmasında ve cam, metal alaşımları, seramik ve kaya gibi malzemelerin üretim süreçlerinde önemlidir. Öte yandan  Likidus Sıcaklığı ( Sıvılaşma Sıcaklığı), bir malzemenin tamamen sıvı olduğu sıcaklık ve kristallerin termodinamik dengede eriyik ile bir arada bulunabileceği maksimum sıcaklıktır. Bir alaşımın tamamen sıvı olduğu en düşük sıcaklıktır. Alaşımlar, camlar, seramikler ve kayalar gibi saf olmayan maddeler için sıvılaşma ve katılaşma sıcaklıkları mutlaka aynı değildir ve iki sıcaklık arasında bir boşluk olabilir. Solidus sıcaklığı jeoloji, malzeme bilimi ve metalurji gibi çeşitli alanlarda kritik bir parametredir. Basınç, bileşim ve belirli elementlerin varlığı gibi faktörlerden etkilenir. Hirschmann (2000), peridotit bileşimlerinin katılaşma sıcaklığına ilişkin bilgiler sunarak katılaşmanın 2 ila 6 GPa arasında daha düşük bir sıcaklıkta olduğunu belirtir. Bu, basıncın katılaşma sıcaklığı üzerindeki etkisini gösterir. Collinet ve ark. (2015), Mars mantosunun katılaşma sıcaklığını tahmin etmek için basıncın katılaşma sıcaklığı üzerindeki etkisini vurgulayan bir denklem sunmuştur. Bulgular, Mars mantosunun katılaşma sıcaklığının basınçtan etkilendiğini ve katılaşmanın verimli karasal peridotitlerin sıcaklığının 50°C altında olduğunu gösteriyor. Gao ve diğerleri. (2022), 3003 alüminyum alaşımının katılaşma ve sıvılaşma sıcaklıklarını tartışarak bileşimin katılaşma sıcaklığı üzerindeki etkisini ortaya koymaktadır. Ayrıca Wu ve ark. (2021) ve Helmy ve ark. (2021) ayrıca bileşimin ve basıncın sırasıyla dolgu metallerinin ve sülfür fazlarının katılaşma sıcaklığı üzerindeki etkisini vurgulamaktadır. Bu çalışmalar katılaşma sıcaklığını etkileyen faktörlerin çok yönlü doğasının altını çizmektedir. Özetle, katılaşma sıcaklığı basınçtan, bileşimden ve spesifik elementlerin varlığından etkilenen karmaşık bir parametredir. Katılaşma sıcaklığının anlaşılması, eritme, döküm ve kaynaklama gibi süreçleri ve malzemelerin özelliklerini etkilediğinden çeşitli alanlarda çok önemlidir. Katılaşma ve Sıvılaşma Sıcaklığı Arasındaki Fark Nedir? Katılaşma sıcaklığı ve sıvılaşma sıcaklığı, bir malzemenin faz diyagramında, bir malzemenin katı ve sıvı halleri arasında geçiş yaptığı sıcaklıkları tanımlayan iki farklı noktadır. - Katılaşma sıcaklığı: Katılaşma sıcaklığı, bir malzemenin tamamen katı olduğu en düşük sıcaklık ve termodinamik dengede bir eriyiğin kristallerle bir arada bulunabileceği minimum sıcaklıktır. - Sıvılaşma sıcaklığı: Sıvılaşma sıcaklığı, bir malzemenin tamamen sıvı olduğu en yüksek sıcaklık ve kristallerin termodinamik dengede eriyik ile bir arada bulunabileceği maksimum sıcaklıktır. Katılaşma ve sıvılaşma sıcaklıkları arasındaki temel farklar şunlardır: - Katılaşma sıcaklığı maddenin tamamen katılaştığı sıcaklığı belirtirken sıvılaşma sıcaklığı maddenin tamamen sıvılaştığı sıcaklığı belirtir. - Saf elementler veya bileşikler için sıvılaşma ve katılaşma sıcaklıkları aynıdır ve erime noktası terimi kullanılabilir. - Alaşımlar, camlar, seramikler ve kayalar gibi saf olmayan maddeler için sıvılaşma ve katılaşma sıcaklıkları mutlaka aynı değildir ve iki sıcaklık arasında bir boşluk olabilir. Katılaşma ve sıvılaşma sıcaklıkları arasındaki farka erime aralığı denir Erime aralığı, uygun malzemenin seçilmesinde dolgu metallerinin erime özelliklerinin çok önemli olduğu sert lehimleme gibi işlemler sırasında malzemelerin davranışının anlaşılması açısından önemlidir. Referanslar: - Collinet, M., Médard, É., Charlier, B., Auwera, J. ve Grove, T. (2015). İlkel Mars mantosunun 0,5-2,2 gpa'da erimesi ve Mars'taki bazaltların ve alkali kayaların kökeni. Dünya ve Gezegen Bilimi Mektupları, 427, 83-94. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2015.06.056 - Gao, Z., Qin, Z. ve Lu, Q. (2022). Eriyik eğirme teknolojisiyle üretilen düşük erime noktalı dolgu metali kullanılarak 3003 alüminyum alaşımının kontrollü atmosferde lehimlenmesi. Malzemeler, 15(17), 6080. https://doi.org/10.3390/ma15176080 - Helmy, H., Botcharnikov, R., Ballhaus, C., Deutsch-Zemlitskaya, A., Wirth, R., Schreiber, A., … & Häger, T. (2021). Magmatik sülfit sıvılarının evrimi: baz metal sülfürler nasıl ve ne zaman kristalleşir? Mineraloji ve Petrolojiye Katkılar, 176(12). https://doi.org/10.1007/s00410-021-01868-4 - Hirschmann, M. (2000). Manto katılaşması: deneysel kısıtlamalar ve peridotit bileşiminin etkileri. Jeokimya Jeofizik Jeosistemleri, 1(10). https://doi.org/10.1029/2000gc000070 - Wu, J., Xue, S., Yao, Z. ve Long, W. (2021). 12ag-cu-zn-sn kadmiyum içermeyen ilave metallerin mikroyapısı ve özellikleri üzerine çalışma. Kristaller, 11(5), 557. https://doi.org/10.3390/cryst11050557 ​ Read the full article

Likidus Sıcaklığı (Sıvılaşma Sıcaklığı) Nedir?

Likidus sıcaklığı metalin döküm parçasının içine tamamen yerleşmesini ve istenilen şekli almasını sağlar. LIKIDUS sıcaklığı mukavemet değerini belirlediğinden döküm parçadaki çekmeyi arttırır. Bu nedenle döküm parçadaki çekme mukavemeti açısından önemlidir. Likidus Sıcaklığının Çekme Mukavemeti Üzerindeki Etkisi: Likidus sıcaklığı, döküm parçasının çekme mukavemetini belirlemede kritik bir faktördür. Likidus sıcaklığı ne kadar yüksekse, metal alaşımı o kadar düşük bir viskoziteye sahip olur. Bu durum, döküm parçasının içerisinde homojen bir şekilde yayılmasını sağlar ve parçanın istenilen özellikleriyle donması kolaylaşır. Sonuç olarak, daha yüksek bir likidus sıcaklığı, döküm parçasının çekme mukavemetinin artmasına yardımcı olur. Likidus Sıcaklığının Önemi: Döküm endüstrisinde likidus sıcaklığının belirlenmesi ve kontrol edilmesi, döküm parçalarının kalitesini ve dayanıklılığını arttırır. Döküm parçasının içerisinde oluşabilecek boşluklar ve yüzey kusurları, likidus sıcaklığının doğru bir şekilde ayarlanmamasından kaynaklanabilir. Bu nedenle, likidus sıcaklığının döküm sürecinde hassas bir şekilde kontrol edilmesi, parçaların istenilen özelliklere sahip olmasını sağlar. Likidus sıcaklığı, döküm endüstrisindeki önemli bir parametredir ve döküm parçalarının kalitesini belirlemede kritik bir rol oynar. Bu nedenle, döküm sürecinde likidus sıcaklığının doğru bir şekilde belirlenmesi ve kontrol edilmesi, yüksek kaliteli ve dayanıklı parçaların üretilmesini sağlar. LIKIDUS sıcaklığını etkileyen faktörler aşağıdaki gibidir; - Kimyasal analiz ve karbon eşdeğeri LIKIDUS sıcaklığını etkiler. - Ocakta metal içerisindeki sıcaklığın artışı, ocakta sıvı metalin uzun beklemesi oksijen miktarının kaybını arttırır, bununla birlikte LIKIDUS sıcaklığı da artar. - Ocağa şarjda atılan paslı çelik hurda miktarı artarsa LIKIDUS sıcaklığı da artar % perlit artar. - Ocağa atılan hurda pul hurda ise yani yüzey alanı geniş ise LIKIDUS sıcaklığı artar Çelik hurda kullanımı imal edilecek parça et kalınlığına göre önem arz eder. Parça inceyse FERRİTİK olması hasebiyle SFERO piki miktarı fazla olacaktır. Çelik hurda miktarı % 10 mertebesini geçmemelidir. Ancak kalın kesitli parçalarda durum farklıdır. Normal pik kullanımıyla birlikte hurda miktarı da artacak ve yapı PERLİTİK e dönecektir. Sadece “dkp sac hurda” kullanılarak üretilen 25 mm et kalınlığındaki parçalarda mekanik değerler istenildiği şekilde yakalanmaktadır. LİKUDUS sıcaklığı mukavemet değerini belirler. 100 derecelik artış 1,7 hacimsel daralmaya neden olur. Buda parçadaki çekmeyi arttıracağından beslemeye dikkat edilmelidir. LİKİDUS ile SOLUDUS sıcaklıklarının arası açılırsa çekme mukavemeti artacaktır. Sonuç olarak SFERO yani Küresel Grafitli Dökme Demir ’de; - kimyasal analiz, - sıvı metal sıcaklığı, - kullanılan şarj malzemeleri özellikleri, direkt katılaşmanın oluşumunu ve mikro yapıyı etkileyen faktörlerdir. Ancak mikro yapıyı etkileyen en önemli faktörlerden biri olan silisyum sayesinde faz sınırları SiO2 + 2C = Si + 2CO kimyasal reaksiyonuyla belirlenecektir. Eriyik grafitin kristalleşmesi için heterojen çekirdeklere sahip olmalıdır. Bu çekirdekler kural olarak SiO2’dir Yukarıdaki reaksiyonla 50 derece üzerinde eriyikte ki silisyum oksijen alımına yol açar Eriyiğin uzun süre belli sıcaklıkta tutulması, LİKUDUS sıcaklığını arttırarak oksijen kaybına ve dolayısıyla grafitin şeklinin bozulmasına neden olur. Oksijen kaybı aşılama ile giderilmez. Mangan ile aşılama heterojen GRAFİT ÇEKİRDEKLEŞMESİ ne engel olur. Eriyiğin aşılamaya cevap vermesi için yeterli oksijen miktarına sahip olması gerekir. Ca, Ba, Sr, Al gibi aktif aşılayıcılar STABİL oksitler meydana getirirler ve SiO2 bu oksitler üzerinden kristalleşir. SFERO yani Küresel Grafitli Dökme Demir’in üretiminde küreselleştirme işlemi oksijen miktarı 74 ppm den 10 ppm değerine düşer. Aynı zamanda kükürt miktarı da azalır. Bunu takip eden aşılama işlemi ile eriyik çok sayıda aktif aşılayıcıların oluşturduğu heterojen oksit çekirdeklerine zenginleşecektir. S azalması veya Magnezyum’ dan dolayı grafitin lamel büyümesi durur . DİSLOKASYON lar grafit kristalinin büyümekte olan taban düzlemini kendi üzerinde katlamaya zorlar. Sıvılaşma sıcaklıkları tipik olarak, bir malzemenin eriyikten soğurken sıcaklığının izlenmesini içeren soğuma eğrisi analizi kullanılarak ölçülür. Likidus Sıcaklığı (Sıvılaşma Sıcaklığı)nı Belirlemek İçin Hangi Yöntemler Kullanılır? - Soğutma Eğrisi Analizi: Bu yöntem, bir numunenin eriyikten soğurken sıcaklığının ölçülmesini içerir. Sıvılaşma sıcaklığı, malzemenin tamamen katı hale geldiği ve artık sıvı olmadığı noktadır. - Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC): DSC, bir numune ile bir referans malzeme arasındaki ısı akışını sıcaklığın bir fonksiyonu olarak ölçen bir tekniktir. Erime işlemiyle ilişkili endotermik pikin analiz edilmesiyle sıvılaşma sıcaklığının belirlenmesi için kullanılabilir. - Söndürme Yöntemi: Bu yöntem, bir numunenin eriyik halinden katı duruma hızla soğutulmasını içerir. Sıvılaşma sıcaklığı numunenin tamamen katılaştığı sıcaklıktır - Geliştirilmiş Sıcaklık Gradyanı Aparatı: Bu yöntem, camlarda sıvılaşma sıcaklığını ve kristal büyüme oranlarını belirlemek için bir sıcaklık gradyanı aparatı kullanır. Hataları en aza indirmek için küçük cam parçalarının platin alaşımlı bir tutucunun hücrelerine hapsedilmesini içerir. - Silverman Yöntemi: Bu yöntem, bir cam numunesinin opak hale geldiği sıcaklığın ölçülmesini içerir; bu, kristalleşmenin başlangıcının bir göstergesidir. Sıvılaşma sıcaklığı, camın tamamen kristalleştiği sıcaklıktır. Bu yöntemler cam, metal alaşımları, seramik ve kayalar gibi çeşitli malzemelerin sıvılaşma sıcaklığını belirlemek için kullanılır. Sıvılaşma sıcaklığı, faz geçişlerinin anlaşılmasında ve cam ve alaşımlar gibi malzemelerin üretim süreçlerinde önemlidir. Read the full article