dem*rdı*ı metal ve ala*ımları





Demir, atom numarası 26 olan kimyasal element.
Simgesi Fe dir.
Demir, yerkabuğunda en çok bulunan metaldir.
Yerkürenin merkezindeki sıvı çekirdeğin de tek bir
demir kristali olduğu tahmin edilmekle birlikte,
demir nikel alaşımı olma ihtimali daha yüksektir.
Dünyanın merkezindeki bu kadar yüksek miktardaki
yoğun demir kütlesinin dünyanın manyetik alanına etki
ettiği düşünülmektedir.
Saf demire teknolojik
özellik kazandıran karbon
dur.
 Saf demir’in
Yoğunluğu ; 7,8 g/cm3
Sertliği ; 60 HB
Akma mukavemeti ; 10 daN/mm
Çekme mukavemeti ; 20 daN/mm
Kopma uzaması ; % 50
Kesit daralması ; % 80

2
2



Saf demir mukavemetinin düşük olması nedeniyle
teknolojik öneme sahip değildir.
Saf karbonun da mukavemeti düşüktür. Tek başına
önemli bir malzeme değildir.
Demirle karbon bir araya getirilirse bu ikiliden
ÇELİK ve DÖKME DEMİR adında iki yeni
mekanik özellikleri farklı alaşımlar meydana
getirilir.





Demir- karbon alaşımının içinde;
Maksimum % 2 ye kadar KARBON,
% 1 MANGAN,
% 0,5 SİLİSYUM.
% 0,05 den az KÜKÜRT ve FOSFOR
Varsa bu malzemeye ÇELİK adını veriyoruz.
Alaşım Elementi Miktarına Göre Çelikler 2 gruba ayrılır.


Az alaşımlı çelikler ( < %5 )
Yüksek Alaşımlı Çelikler ( > %5 )
Az alaşımlı çelikler bünyesinde %5 ten az alaşım elementi
içeren çelik grubu
Yüksek alaşımlı çelikler ise bünyesinde %5 ten fazla
alaşım elementi ihtiva etmektedirler.



Az C’lu <0.25 wt% C
Orta C’lu 0.25-0.6 wt% C
Yüksek C’lu 0.6-1.4 wt% C




Yapılarında çelik üretim yöntemlerinden meydana gelen
çok az miktarda Mn, Si, P, S gibi elementler içeren Fe-C
alaşımlarıdır .
Sade C ’lu çelikler ucuzdurlar ve kolay
şekillendirilebilirler .
Korozif ortamlara dayanıksızdırlar .
Az karbonlu çelikler sertleştirilemezler, bunların uygun
yöntemlerle yüzeyleri sertleştirilir .



Isıl işlemlere oldukça yatkındırlar,
Dayanımları az C’lu çeliklere göre daha iyidir,
Süneklilikleri az C’lu çeliklere yakındır,




Normal soğutmada yapılarında oluşan perlit nedeniyle az
C’lu çeliklere göre serttirler,
Süneklilikleri oldukça azdır,
Kesilme ve işlenme kabiliyetleri kötüdür,
Talaş kaldırma işlemine ancak yumuşatma
(küreselleştirme) tavı sonrasında yatkınlık kazanırlar .




C oranı %2 den fazla olan demir-karbon alaşımına
dökme demir denir.
Düşük ergime sıcaklığına sahiptir (~1150 oC )
Otomotiv endüstrisinde (Motor bloğu olarak)
Boru yapımında vs. kullanılır





Beyaz Dökme Demirler
Kır Dökme Demirler
Temper Dökme Demirler
Küresel Grafitli (Sfero) Dökme Demirler
Lamel Grafitli Dökme Demirler
Yoğunluk
(g/cm3 )
Max. Çekme
Dayanımı
Bağıl Özgül
Dayanımı
Bağıl Fiyat
Aluminyum
2,7
580
1,2
6
Magnezyum
1,74
580
1,9
15
Berilyum
1,85
385
1,2
3000
Bakır
8,93
1000
0,6
7
Nikel
8,90
1200
0,7
40
Titanyum
4,51
1000
1,2
40
Çelikler
7,87
1400
1
1
Metal







Yoğunluğu 2,7 g/cm3 tür.
Çelikten sonra en çok kullanılan metal olup,
hafifliği nedeni ile havacılık sanayisinde özellikle
tercih sebebidir.
Elastik modülü 70 GPa (Çelik 210 GPa)
Özgül dayanımı iyidir ( birim ağırlık başına )
Elektrik ve ısı iletkenliği çok iyidir.
Sünek- gevrek geçiş sıcaklığı olmadığından aniden
çok soğuk ortama girdiğinde dahi gevrekleşmez.
Oksidasyon ve korozyona dayanıklıdır.





Yüzeyinde koruyucu oksit
tabakası bulunur, çizilse bile
hemen tekrar oluşur.Oksit
tabakasının bileşimi
ayarlanarak farklı renkler
alması sağlanabilir.
Sertliği ve aşınım dayanımı
düşüktür.
Yüksek sıcaklıklarda özelliği
iyi değildir.
En etkin dayanım artırma
yöntemi çökelme
sertleşmesidir.
665 oC de ergimektedir.





Yoğunluğu sadece 1,74 g/cm3 tür. Hafifliğin önemli
olduğu yerlerde kullanılır.
Elastik modülü düşüktür (45 GPa) Yaygın kullanılan
malzemeler arasında rijitliği en düşük olan malzemedir.
SDH (sıkı düzenli hegzagonal) kafes yapısından dolayı,
gevrek ve şekillendirilmesi güç bir malzemedir.
Yüksek sıcaklıklarda oksijenle hızla tepkimeye girer ve
tutuşur. Bu durum imalatta ve kullanımda sorun
oluşturur.
Tuzlu sulu ortamlar dışında korozyona dayanaklıdır.



Ergime derecesi 650 oC,
gümüş beyazı renkli, sıcak
olarak tel ve levha haline
getirilebilen hafif bir
metaldir.
Magnezyum % 2‘lik
oranla tabiatta en çok
bulunan sekizinci
elementtir.
800 oC’nin üzerinde
parlak yeşil renk çıkararak
yanar.







Yoğunluğu yüksektir 8,90 g/cm3 tür.
Elektrik ve ısı iletkenliği yüksek malzemedir.
Diğer demir dışı metal ve alaşımlara göre sertliği,
aşınma dayanımı ve yorulma dayanımı daha iyidir.
YMK kafes yapısına sahip olduğundan kolay
şekillendirilir. Diğer birçok imalat yöntemi içinde
uygundur.
Korozyon dayanımı iyidir.
Bileşimine göre değişik renkler alabilir. Süs eşyası ve
para imalinde kullanılır.
Değişik yöntemlerle dayanımı artırılabilir.
•Ergime sıcaklığı:1083 °C
•Isıl genleşme
katsayısı:17,7.10-6 1/K-1
•Isıl iletkenlik:0,91
cal/cm.s.grd
•Elek. İletkenliği:40-59
m/Ωmm2
•Elastik modülü:125000128500 N/mm2



En önemli bakır alaşımları
Pirinçler Cu – Zn
Bronzlar Cu – Sn






Berilyumun yoğunluğu 1,85 g/cm3 tür.
Elastik modülü 280 GPa (çelik 210 GPa)
Rijitlik ve hafifliğin en önemli olduğu yerlerde
kullanılır.
Elektromanyetik geçirgen bir malzemedir
Çok pahalı, toksik ve refrakterdir.
Ergime sıcaklığı 1287 °C

Alüminyumdan daha hafif,
ama daha sert, erime noktası da
yüksek bir element olan
beril, metalurjide kullanılır.
Ama alüminyumdan 200 kat
pahalıya mal olması nedeniyle,
kullanımı bilgisayar parçaları
ve jiroskop yapımı, uzay
teknolojisi gibi birkaç özel
alanla sınırlıdır.





Korozyon dayanımı ve yüksek sıcaklık özellikleri çok
iyidir.
Ostenitik paslanmaz çeliklerin ana alaşım
elementlerinden biridir.
YMK kafese sahip olduğundan kolay şekillendirilebilir.
Monel olarak adlandırılan Cu+Ni alaşımlarının
korozyon dayanımı en yüksektir.
Süperalaşımların ana alaşım malzemelerinden biridir.



Ergime sıc: 1455 °C
Yoğunluk: 8,91 g/cm3 tür.
YMK yapıya sahiptir.






Aşınma ve vücut sıvılarına karşı dayanıklı olduğu için
protez malzeme olarak kullanılmaktadır.
Yoğunluğu 8.90 g/cm³ tür.
Ergime sıcaklığı 1495 °C
Hegzagonal kristal yapıya sahiptir.
Elektrik rezistanslarında, yüksek sıcaklık ve aşınmaya
dayanıklı alaşımlarda, elektromıknatısların üretiminde,
korozyona dayanıklı kaplamalarda kullanılır.
Kobalt, kobalt bombası denen araçla başta kanser
olmak üzere çeşitli hastalıkların tedavilerinde kullanılır.

Kobalt, demire ilave
edildiği zaman yüksek
sıcaklıklarda yumuşamasını
önler, bu sebepten
havacılıkta kullanılan
çeliklerin en önemli alaşım
elemanıdır. Nikel gibi
ferromagnetiktir. Fakat bu
özellik, allotropik hal
değişmesi sebebiyle
850°C’de kaybolur.
Oksitlenme kabiliyeti
demirden azdır. Kuru ve
normal atmosfer şartlarında
korozyona uğramaz.




Mekanik ve korozyon özellikleri iyidir.
Yoğunluğu 4,5 g/cm³ tür.
Akma dayanımı ve yorulma dayanımı bakımından
çelikle karşılaştırılabilir ve daha hafif bir malzeme
olmasından dolayı havacılıkta tercih edilebilmektedir.
Metal formunun en yararlı özellikleri korozyona karşı
dirençli olması ve bütün metaller içinde en yüksek
dayanıklılık-ağırlık oranına sahip olmasıdır.




Terg= 1668 oC
Elastik modülü= 116 Gpa
Kristal yapısı hegzagonal
Titanyum toksik değildir ve
hiçbir mikro organizma ile
reaksiyona girmez. Bu nedenle
vücut içi ve dışı sağlık alanında
geniş bir tatbikat alanı vardır.
Ciltle devamlı temas eden
metallerde (saat bileziği/gözlük)
titanyum uygundur.






Ergime sıcaklığı düşüktür. (419,53 oC )
Korozyona dayanıklıdır.
Saçların galvanizlenerek korozyona uğramasını
önlemektedir.
Çinko anot olarak katodik korozyon korumada ve
galvanizlemede oldukça önemlidir.
Yoğunluğu 7,14 g/cm³ tür.
Sert ve kırılgandır bir yapısının olması yanında 120 °C
gibi bir sıcaklıkta ancak şekillendirilebilmektedir.


Çinkonun
dünyada yıllık kullanım
miktarına bakıldığında demir,
alüminyum ve bakırdan sonra
geldiği görülmektedir.
Kuru pillerin çoğunda negatif
elektrot yerine geçen dış
kabında yararlanılmaktadır.




Ergime sıcaklığı çok düşüktür, oda sıcaklığında
yeniden kristalleşir. (Terg= 327,5oC )
Yüksek yoğunlukludur ve ışın geçirgenliği düşük
olduğu için radyasyondan korunmada kullanılır.
Lehim alaşımlarında ana alaşım elementidir.
Az miktarda Antimon ile alaşımlandırılarak
mukavemeti yükseltilebilir.





Sertliği çok düşüktür.
Yoğunluğu 11,34 g/cm³ tür.
YMK kristal kafesine sahiptir.
Toksik olması kullanım alanlarını sınırlamaktadır.
Akü plakaları imalinde kullanılır.





Wolfram, Mobilden, Niyobyum, Tantalyum,
Renyum gibi elementler refrakter özellik gösteren
metal grubuna girmektedir.
Ergime sıcaklıkları çok yüksektir.
Çok yüksek sıcaklıklarda özelliklerini kaybetmeyen
malzemelerdir.
Yüksek sıcaklıklarda süper alaşımlardan daha
dayanıklıdırlar.
Üretimleri zor ve pahalıdır.


Altın, gümüş, platin kıymetli metal grubuna girer.
Korozyon dayanımı yüksektir.