Çeşitli Bilgiler

Karbon Eşdeğeri Nedir? Karbon Eşdeğeri Nasıl Hesaplanır?

Karbon Eşdeğeri Nasıl Hesaplanır ?

Karbon Eşdeğeri Nedir?

Karbon Eşdeğeri Nedir: Çelikte ve dökme demirde bulunan alaşım elementlerinin sağladığı sertliğe eş sertlik sağlayabilecek karbon miktarına denir. Bu element malzemelerde sertliği önemli ölçüde artıran bir elementtir. Çelik kompozisyonunda karbonun yanı sıra; Cu, Mn, Mo, V, Ni gibi sertleştirmeye meyilli elementler de bulunur. Sertlik dayanım açısından yararlı bir özellik olsa da kaynak, alev ile kesme gibi ısıl işlemleri zorlaştırır. Gerekli önlemler alınmadığında çeliklerde kaynak esnasında ve sonrasında, dökme demirlerde ise dökümden sonra çatlaklar oluşabilir. Bu nedenle karbon ve karbon gibi davranan elementlerin, ısıl işlem uygulanacak parça kompozisyonlarında miktarları sınırlandırılmıştır.

 

Karbon Eşdeğeri Nasıl Hesaplanır?

Bu eşdeğer çeliklerde farklı, dökme demirlerde farklı bir formül ile hesaplanmaktadır. Bunun sebebi bu malzemelerin içeriğinde farklı alaşım elementleri bulundurmalarıdır.

Dökme Demirlerde Karbon Eşdeğeri Hesaplama

Dökme demirler saf olarak değerlendirilmesine rağmen ticari olarak üretildiklerinde bir miktar potasyum ve silisyum içerirler. Bu sebeple karbon ile beraber potasyum ve silisyumu da içine alan bir eşitliğe ihtiyaç duyulmaktadır. Bu eşitlik dökme demirlerde karbon eşdeğeri formülüdür. Bu formül Ceş = C + (P +Si)/3 olarak tanımlanmıştır.

Çeliklerde Karbon Eşdeğeri Nasıl Hesaplanır?

Karbon Eşdeğeri Nasıl Hesaplanır ?

Karbon Eşdeğeri Nasıl Hesaplanır ?

Literatürde karbon eşdeğeri farklı şekillerde formülize edilmiştir. En fazla kullanılan karbon eşdeğeri formülleri şunlardır:

Deorden ve H. O’Neill Neil karbon eşdeğeri formülü:
Ceş = C + Mn/6 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/4 + V/5

Suzuki, Kihara, Otani ve Tamura’nın bir arada hazırladıkları karbon eşdeğeri formülü:
Ceş = C + Mn/6 + Si/25 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/4 + Cu/13 + P/2

B.J Bradstreet’e göre karbon eşdeğeri formülü:
Ceş = C + Mn/2 + Cr/10 + Mo/10 + V/10 + Ni/15

Societe National de Chamin de Fer(Fransa)’in kullandığı karbon eşdeğeri formülü:
Ceş = C + Mn/6 + P/2 + Cr/5 +Cu/13 + Mo/4 + Ni/15

K. Winterton’a göre karbon eşdeğeri formülü:
Ceş = C + Mn/6 + Cr/10 + Cu/40 + Ni/20 + Mo/50 + V/10

Milletlerarası Kaynak Enstitüsünün (IIW) IX No’lu Komisyonuna (Kaynak Kabiliyeti Komisyonu) göre karbon eşdeğerinin kısa bir formülü:
Ceş = C + Mn/6 + Cr/5 + Mo/5 + V/5 + Cu/15 + Ni/15

Formüllere bakıldığında karbon ve kısmen mangan hariç bütün elementlerin etkileri farklı gösterilmiştir. Aynı zamanda bu formüller arasından en çok kullanılan ve kabul gören formül Milletlerarası Kaynak Enstitüsünün (IIW) IX No’lu Komisyonuna göre olan formüldür.

Kaynakta Karbon Eşdeğeri:

Kaynakta sertleşme istenmeyen bir durumdur. Lakin sertleşme meyili, karbon içeriği ve alaşım elemanlarına bağlıdır. Bu sebeple karbon eşdeğeri kaynak kabiliyeti açısından önemli bir özelliktir.

Karbon eşdeğeri, özellikle % 0,45’ten küçük olan çelikler iyi kaynak kabiliyetine sahip çelikler olarak kabul edilirler. Bu çeliklerde kaynaktan önce ön tavlama, kaynaktan sonra normalizasyon işlemine gerek yoktur.

Karbon eşdeğeri % 0,45 ile % 0,60 arasında olan çelikler orta derece bir kaynak kabiliyetine sahiptirler. Bu çeliklere kaynak işlemi uygulanabilmesi için kaynak yöntemi ve kaynak malzemesi titizce seçilmelidir. Ön tavlama yapılmalıdır ve gerek görülürse kaynaktan sonra gerilme giderme tavlaması uygulanmalıdır.

Karbon eşdeğeri % 1 den büyük olan çelikler ise kötü kaynak kabiliyetine sahip çelikler olarak kabul edilmektedirler. Bu çeliklerin kaynaklanması oldukça zordur. Bu çelikler ancak tamir ve doldurma işlerinde insan hayatının riskli olmadığı durumlarda kaynak edilirler. Kaynak öncesi ve sonrasında tüm önlemler alınsa da ısının tesiri altındaki bölgenin sertleşmeyeceği garanti edilemez.

Karbon Eşdeğeri Yüksek Olan Metallerde Kaynak Yapılırken Alınması Gereken Önlemler:

Karbon eşdeğeri yüksek olan metallerde kaynak yapılırken alınması gereken bazı önlemler vardır. Bunları listeleyecek olursak:

  • Kaynak yapılan metallerde karbon eşdeğeri arttıkça soğuma hızı yavaşlatılmalıdır.
  • Isıdan etkilenen bölgenin sertliği 350 HV’den düşük olmalıdır.
    Kaynaktan önce parçanın karbon eşdeğerine uygun ön tavlama sıcaklığı seçilerek parçaya gerekli olduğu durumlarda ön tavlama uygulanmalıdır. Aynı zamanda, aşağıdaki tabloda karbon eşdeğerlerine karşılık gelen ön tavlama sıcaklıkları verilmiştir.

Karbon eşdeğeri (%)          Ön tavlama sıcaklıkları (°C)
0,45’ten düşük                    Ön tavlamaya gerek yoktur.
0,45-0,60                             100-200
0,60’tan yüksek                  200-350

  • Karbon eşdeğeri % 0,60’tan büyük olan parçalarda kaynaktan sonra parçaya gerilme giderme tavı uygulanmalıdır. Bu işlem kaynak soğumadan yapılmalıdr. Yapıldıktan sonra parça mümkün olduğunca yavaş soğutulmalıdır.

Dökümde Karbon Eşdeğeri:

Si ve P elementleri Fe-C diyagramındaki ötektik noktayı sola doğru kaydırır. Bu durum Fe-C diyagramını kullanışsız hale getirmektedir. Karışımdaki farklı Si ve P elementleri miktarları için ayrı ayrı diyagramlar çizmek gerekir. Bu zorluğu ortadan kaldırmak için Si ve P elementi miktarlarının verdiği etkiye denk etki yaratacak karbon miktarı hesaplanması gerekmektedir. Bunun sonucunda Si ve P elementlerini de içine alan bir eşitlik tanımlanmıştır. Aynı zamanda buna karbon eşdeğeri adı verilmiştir.

Karbon eşdeğerine göre Fe-C faz diyagramına bakılarak dökme demirlerin katılaşma sırası hakkında yorum yapılabilmektedir.

Karbon eşdeğeri % 4,30’un altında olan dökme demirlere hipoötektik; % 4,30’un üstünde olan dökme demirlere ise hiperötektik dökme demirler denir.

Hipoötektik bir dökme demirin katılaşması östenit dendritlerinin kristallenmesiyle başlayabilmektedir. Bununla birlikte yandan aynı dökme demirin hiperötektik olması durumunda ilk olarak kristallenen fazın grafit olduğu görülebilmektedir. Bu durum özellikle karbon eşdeğeriyle alakalıdır.

Dökme demirlerde demir karbon diyagramına bakılırken sadece karbon miktarına göre bakmak yanlış değerlendirmelere yol açacaktır. Değerlendirme dökme demirlerde katılaştırma açısından karbon gibi davranan potasyum ve silisyum elementlerini içine almalıdır.

Kaynak: Döndü Karataş (Makine Mühendisi)

Yazar hakkında

Serhat Bozkurt

Yorum yap

3 × 1 =