Demir-Karbon Diyagramı
Çeliğin karakteristik özelliklerini belirleyen alaşım elementleri içerisinde karbon daha önce de belirtildiği gibi ilk sırayı alır. Karbonun ısıl işlem için bu büyük önemi, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak demir karbon veya demir demirkarbür (sementit) diyagramlarından çıkartılabilir. Bu diyagram, denge halindeki demir ve sementitin kararlı bölgelerini göstermektedir. Isıl işlem uzmanları için kütle %2,06 karbona kadar olan bölge (şekilde “Çelik” adıyla belirtilmiştir) önemli olmaktadır. GSE eğrisinin üzerindeki sıcaklıklarda demir-karbon alaşımları östenitik yapıda bulunur. Bu bir katı çözelti durumudur. % 0,8’den büyük karbon miktarları için, östenite ilave olarak çözünmemiş karbürler de bulunur. Bu karbürler sadece SECD eğrisinin üzerine çıkıldığında çözünürler.
%0,8 karbonlu çelik, östenitik bölgeden 723°C’nin altına soğutulduğunda perlit ön-ötektoid olarak oluşmaksızın ferrit ve lamelli sementitin bir karışımı oluşur; bağlantılı oluşan bu iki faz karışımına perlit denir (S noktası). %0,8’den küçük karbon miktarlarında ilk olarak ferrit, GS eğrisi boyunca östenitten çökelir (bu faza ön-ötektoit ferrit de denir). Karbonca zengin östenit ise sıcaklık PS eğrisinin altına düşünce perlite dönüşür. Böylece, oda sıcaklığına 8 inildiğinde ferrit ve perlitten oluşan bir yapı bulunur. Eğer karbon miktarı %0,8’den büyük ise SE eğrisi boyunca sementit çökelir ve devamında sıcaklık SK eğrisinin altına düşüp %0,8 karbon içeren östenit tamamen perlite dönüşür. Nihai yapı, önceki östenitin tane sınırlarından çökelmiş ikincil sementit ve perlitten oluşur.
İncelenen bu prosesler daima katıdaki (östenit) karbon difüzyonu nedeniyle meydana gelmektedir. Ferrit karbonca fakir bölgelerde, sementit (demirkarbür) ise karbonca zengin bölgelerde oluşmaktadır.
%0,35, %0,8 ve %1,5 karbonlu alaşımsız çeliğin tipik mikroyapılarını göstermektedir.
Demir-karbon alaşımları ısıtıldığında yukarıda bahsedilen difüzyon ve dönüşüm prosesleri ters sırayla gelişir. Östenit bölgesinden soğuma sırasında yapısal oluşumdan söz ediliyorken, ısıtma sırasında yapı bileşenlerinin çözünümü meydana gelir ve östenit tekrar oluşur. Östenit oluşumuna kadarki ısıtma prosesi için doğru terim, östenitleştirme olmaktadır. Alaşım elementleri nedeniyle demir-karbon diyagramındaki östenit alanı genişler (örneğin Ni ve Mn) veya daralır (örneğin Cr). Sonuçta Ni ve Mn’nın belirli bir miktarı için östenitik yapı, çok yavaş soğutulduğunda bile kararlı olmaktadır (östenitik çelikler). Ancak östenit alanının daraltılmasıyla yapısal dönüşüm meydana gelmemektedir (ferritik çelikler).
Tolga KARANFİL