demİr
Dökme demir eski Çinlilerin demir madenini eritirken karbon içeriğini yükseltmeleri sonucu 3000 yıl önce ürettikleri esas maddedir. Bu onların erime sıcaklığını 11500C ye kadar düşürmelerini sağladı. Böylece akışkan metal etkili ve verimli şekilde dökülebildi.
Döküm endüstrisinin en yüksek tonaja sahip ürünü dökme demirlerdir. Dökme demirlerin iyi bir mühendislik malzemesi oluşu ve üretim maliyetinin düşük olması bu malzemenin yüksek miktarda kullanılmasının en başta gelen nedenlerinden biridir. Dökme demirler çok geniş bir aralıkta değişen mukavemet, sertlik, işlenebilirlik, aşınma direnci, korozyon direnci ve diğer özelliklere sahip olabilirler. Özet olarak dökme demirler grubunun çok değişik mühendislik özellikleri sağlaması, bu malzemenin kullanılış sahasının genişliğine devamlılığına neden olmaktadır. Değişik özelliklere sahip çok sayıda dökme demir kullanıldığından bir mühendis bu malzeme grubunun tümünü kapsayan bir görüşe sahip olmalıdır.
Yüksek fırından alınan ham demir, dayanıksız ve kırılgandır. Makine imalatında ve yapı işlerinde kullanılmaya elverişli değildir. Genel olarak ham demir yüksek fırından alındıktan sonra büyük potalara dökülür daha sonra kupsal ocaklarına gönderilerek döküm işlerinde kullanılmak üzere dökme demirler elde edilir veya çelik fırınlarında çelik elde edilir.
1 DÖKME DEMİRLER(GE, DD)
Yüksek fırından elde edilen ham demirin kupsal ocaklarında karbonunu yakarak %1,7 ila %3'e kadar düşürmek suretiyle elde edilen, düşük sıcaklıklarda ergiyen akıcı türüne dökme demir adı verilir. Ergime sıcaklığı yaklaşık 12500C dır. Kendini çekme %k=1~2,yoğunluk d=7.2-7.4 g/cm3,%C>%2dir. Yalnızca döküm işlerinde kullanılır. İçerisinde Karbonun yanı sıra Silisyum(Si),Manganez(Mn), Kükürt(S),ve Fosfor (P)vardır. Dökme demirlerde C nin yanı sıra Si de bulunduğundan ve soğuma hızının yavaş olması nedeniyle katılaşma sırasında C elementsel yani grafit halinde katılaşır. İçerisindeki C'nin sementit halinde olması nedeniyle çok serttir, dövülerek biçimlendirilemez. Dökme demirler birçok farklı özellik içeren bir demir alaşım ailesidir ve isimlerinden de anlaşılacağı gibi, katı halde çalışılmayıp istenilen şekle dökülerek getirilirler.%2den ve genellikle %1 den de daha az C içeren çeliklerin aksine %2~%4 arası C ve %1~%3 arası Si içerirler. Belirli özellikleri kontrol etmek ve çeşitlendirmek için başka metalik ve ametalim alaşım elemanları da ilave edilir. Kimyasal yapının yanı sıra özelliklerine etki eden diğer önemli faktörler katılaşma işlemi, katılaşma derecesi ve ısıl işlemlerdir. Dökme demirler mükemmel dökme alaşımları olurlar, geniş bir güç ve sertlik yelpazeleri vardır bununla birlikte makinede kullanılmaları da kolaydır. Aşınmaya , çizilmeye ve oksitlenmeye karşı alaşımla kullanıldıkları takdirde büyük direnç gösterirler yaygın kullanımları daha düşük fiyatlı oluşlarına versatil işlenebilme özelliklerine bağlıdır yeni malzemelerin yarattığı rekabete rağmen dökme demirler ekonomik ve binlerce mühendislik uygulamasına uygun malzemeler olduklarını kanıtlamışlardır yani dökme demirler düşük maliyeti döküme elverişliliği ve yüksek basma dayanımları sebebiyle geniş kullanma alanına sahiptirler.
Dökme demirler katılaştığı zaman, son katılaşan zerreler ötektiklik seviyesindedir
Eğer başka katkı elemanı yoksa dökme demirde en az %1,7 C bulunur. Dokuda %1.7 den az C varsa bu malzeme dökme demir değildir ve dokuda ötektiklik yoktur. Dökme demirdeki yabancı maddeler ve katkı elemanları bulunduğu zaman C miktarı daha düşük olabilir eğer dökme demirde %2 Si bulunuyorsa C miktarı %1,7 den %1,1 e düşmektedir.
Dökme işlerinde kullanılan bu7 malzeme içinde silisyum fazla ise ESMER KIRDÖKÜM adı verilir. Mn fazla ise BEYAZ DÖKMEDEMİR adını alır. Kupsal ocaklarında bir kat kok , bir kat ham demir, ve bir kat kireçtaşı konulmak suretiyle fırına alttan gönderilen basınçlı soğuk hava yardımı ile üç saat içerisinde ergiyim dökme demir fırından alınır. Gerekirse fırına hurda malzemeler ve katık elemanlar da konulabilir.
Dökme demir ismi gerçekte özellikleri birbirinden oldukça farklı malzemelerin meydana getirdiği ailenin veya grubun soyadıdır. Genel olarak dökme demirler %4 e kadar C ve %3.5 e kadar Si içeren bir demir alaşımı olup dökülmüş halde sunak değildir. Dökme demir çeliğe nazaran daha fazla C(>%1.7), Silisyum(Si), Manganez(Mn), Kükürt(S),ve Fosfor (P) içerir.
Dökme Demirlerin Çeliğe göre avantajları:
1) Çelikten daha ucuzdur
2) Sıvı halde akışkan olduğundan dökümü kolaydır.
3) Daha kolay torna olur
4) Daha zor aşınır.
5) Titreşimi durdurur.
Dökme Demirlerin Çeliğe göre dezavantajları ise;
1)Gevrektir darbe karşısında kırılır.
2) Yüksek sıcaklıklarda dayanıksızdırlar.
Genellikle dökme demirler, çelikten daha dayanıksız olmakla birlikte mekanik özelliklerini şu metotlarla geliştirmek mümkündür.
1) Zeminin mukavemetini arttırmak.
a)Isıl işlem yapmak suretiyle, bu pahalı bir metottur.
b)Alaşım yapmak suretiyle.
2)Grafitin şeklini değiştirmek: Normal olarak dökme demirler katılaşırken Fe3C ferrit ve grafite ayrışır. Bu grafit büyük levha halindedir. Grafitin şeklini değiştirmek ve böylece mukavemetini arttırmak mümkündür(sfero döküm)
3)İstenmeyen S,P gibi yabancı maddeleri azaltmak;
Demir içindeki Kükürt, Demir ile FeS bileşiğini meydana getirir. FeS tane sınırlarında bulunur ve demirin çabuk kırılmasına sebep olur. Demirdeki S miktarını iki yöntemle azaltmak mümkündür.
a) Demirin cürufu alındıktan sonra sıvı halde iken içine soda (Na2CO3) edilir. Sodyum, kükürt ile birleşerek Na2S meydana getirir ve sıvının yüzünde toplanır. Bu yüz alınarak demirdeki kükürt azaltılmış olur. Bu şekilde kükürt miktarını %0,7 den %0.08 e düşürmek mümkündür.
b) Sıvı demire ferromanganez ilave edilir. Mn, S ile birleşerek FeS yerine MnS oluşturur. MnS tane sınırlarında tanenin içinde dağılmış şekilde olduğundan FeS teki gibi demirin çabuk kırılmasına sebep olmaz.
Si ve C faydalı elementler olup demire istenerek ilave edilir.
Eğer Fosfor %0.1den az ise demirin darbeye karşı dayanımı iyidir. Bu miktardan fazla ise dayanımı iyi değildir. Fakat Fosfor sıvı demirin akışkanlığını arttırdığından dökümü kolaylaştırır. Eğer karışık şekilli döküm yapılmak isteniyorsa ve bu dökümün darbeye karşı mukavemeti önemli değilse Fosfor ilavesi yapılır.
