Dökme demirlerde nicel faz analiz tekniklerinin incelenmesi

Abstract

Anahtar kelimeler; Küresel grafitli dökme demirler, Faz analizi, Küreleşme analizi. Kimyasal bileşiminde genel olarak yaklaşık % 2–4 C ve % 1–3 Si içeren demir malzemeler genel olarak dökme demir olarak isimlendirilir. Bu malzemeler nihai şekil ve boyutlara ancak dökümle getirilebildiği için dökme demir sınıfına dahil edilirler. Dökme demirlerde karbon miktarının büyük kısmı katılaşma sırasında ayrışır ve dökme demirin mikro yapısında ayrı bir yapı elemanı olarak görülür. Dökme demirlerde malzemenin kimyasal bileşimi, soğuma hızı ve üretim yöntemine bağlı olarak katılaşma sırasında karbonun oluşturduğu şekil ve biçim dökme demirin tipini belirlemekte ve malzeme özellikleri üzerinde doğrudan etkili olmaktadır. Ayrıca dökme demirlerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin oluşumunda, mikro yapılarında meydana gelen fazların büyük etkisi vardır. Bu tez çalışması kapsamında optik mikroskop ve imaj analiz yönteminin dökme demirlerin mikroyapısal özelliklerinin belirlenmesinde kullanılabilirliği incelenmiştir. İmaj analizi olarak adlandırılan sistemlerin temel prensibi bir mikroskop, mikroskoba bağlı bir kamera ve bu kamera aracılığı ile hazırlanan numunelerden alınan görüntünün bilgisayara aktarılması ve bilgisayarda bir program ile kullanıcı tanımlı, yarı otomatik ya da otomatik olarak analizlerin yapılması esasına dayanmaktadır. Numune üzerinden alınan mikro yapı resimlerinden bu teknik sayesinde; tane boyutu, kalınlık ölçümü, küreselliğin ölçümü, fleyk grafit sınıflandırması, faz dağılımı, üç noktadan yarıçap ölçümü ve tanecik sayımı gibi analizler yapılabilmektedir. Bu çalışmada endüstriyel koşullarda dökülmüş küresel ve lamel grafitli dökme demirlerde faz oranlarının nicel olarak ölçülebilmesine yönelik imaj analiz tekniklerinin incelenmesi amaçlanmaktadır. Çalışma kapsamında bu amaca ulaşmak için; metalografik numune hazırlama, dağlama, optik mikroskop ve imaj (görüntü) analiz teknikleri ve renkli metalografi teknikleri kullanılmıştır.

Key Words; Spherical Raphite İrons, Phase Analysis, Spherodization Analysis. Ferrous materials which contain approximately 2-4 % C and 1-3 % Si are generally named cast irons. Since, these materials can only be brought into their final shapes they are classified as cast irons. During solidification most of the carbon separate out to form a new phase in the microstructure of cast irons. The shape of carbon which depends on the chemical composition, cooling rate and way of production during solidification, determines the type of cast iron and its properties. Additionally, phases forming in the microstructure have significant effects on the formation of physical and mechanical properties of cast irons. In this thesis study, to identify the microstructural features the use of optical microscope and image analysis methods have been investigated. The main principle of image analysis systems is based on a microscope, a camera connected to the microscope and a camera image taken from prepared samples transferred to a computer captured by the camera and analysis of the image by the user semi-automatically or automatically. Such analysis as, grain size, thickness measurements, spheroidization, fleyk graphite classification, distribution of the phases, three points radius measurement and grain counts can be conducted. The aim this study is to investigate the effective use of image analysis techniques for quantitative identification of the microstructural phases in commercially produced cat irons. During the study to achieve this aim, metallographic sample preparation, etching, optical microscope, image analysis techniques and colour metallography have been used.