Dökme Demir Nedir? Dökme Demir Çeşitleri Nelerdir?

Endüstriyel sanayide duymaya alışık olduğumuz demir ve demir dışı metaller gün geçtikçe gelişim göstermektedir. Artık metaller, istenilen koşul ve duruma göre birçok alternatif barındırmaktadır. Bunun en bilinen örneği ise dökme demirdir. Tarihi M.Ö. 5. yüzyıla dayanan bu metal alaşımları, ilk olarak Çin’de icat edilmiştir. O günden bugüne kadarsa otomotiv, inşaat, imalat ve boru gibi birçok endüstri sahasında kullanılmıştır. Faaliyet alanı bu kadar yaygın olan dökme demir, tabi ki de birçok sınıfa ayrılmaktadır. Bu yazımda dökme demir nedir ve dökme demir çeşitleri nelerdir? Sorularına elimden geldiğince cevap vereceğim.

Dökme Demir Nedir?

Dökme demir en basit tanımı ile karbon içeriği %2’den fazla olan bir demir-karbon alaşımıdır. Her ne kadar %2 ila %6,67 arasında bir karbon oranına sahip olsa da pratikte yalnızca %4 karbon içermektedir. Dökme demir, adını mükemmel seviyede olan dökülebilirlik özelliğinden almıştır. Doğrudan ergitilmiş pik demirden veyahut pik demirin kireçtaşı ve karbon (kok) ile yeniden ergitilmesiyle üretilmektedir. Dökme demir genellikle Manganez, Molibden, Krom, Magnezyum, Titanyum, Vanadyum, Nikel, Bakır, Silisyum, Mangan, Fosfor, Kükürt, vb. elementleri içerir. Özellikle Karbon ve Silisyum elementleri hangi tip dökme demirin üretileceğine karar verir. İstenilen özelliklere göre dökme demirin saflığı, bu elementler ile değiştirilebilir. Ergime sıcaklığı ise 1127 °C ila 1204 °C arasında değişmektedir.

Aşağıda dökme demire ilave edilen elementlerin dökme demir üzerinde hangi özellikleri etkilediği yazmaktadır.

Dökme demir alaşım elementleri:

• Manganez, Krom, Molibden, Titanyum, Vanadyum: Silisyum’u nötralize etmek için kullanılır.
• Magnezyum: Sfero grafit oluşumuna yardımcı olur.
• Nikel: Perlit ve grafit yapısının rafine edilmesine ve tokluğun iyileştirilmesine yardımcı olur.
• Bakır: Akışkanlığı arttırır, grafit yapısını iyileştirir.
• Zirkonyum: Grafit oluşumuna yardımcı olur ve akışkanlığı arttırır.
• Vanadyum: Dökme demirin sertliğini, aşınmaya ve ısınmaya karşı direncini arttırır.

Dökme demir nedir? Sorusuna cevap verdiğimize göre gelin birlikte dökme demir özelliklerini de inceleyelim.

Dökme Demir Özellikleri Nelerdir?

Dökme demir ucuz olmasının yanı sıra spesifik bazı özelliklere de sahiptir. Aşağıda ise dökme demirin sahip olduğu bazı özellikler verilmiştir.

• İyi dökülebilirlik
• İyi akışkanlık
• Mükemmel işlenebilirlik
• Yüksek aşınma direnci
• Yüksek basınç dayanımı
• Düşük çekme dayanımı
• Düşük darbe dayanımı
• Düşük esneklik
• Kırılganlık özellikleri gösterir.

Dökme demirin nihai mukavemeti ise aşağıdaki gibidir;

• Çekme dayanımı: 100 ila 200 MPa
• Basınç dayanımı: 400 ila 1000 MPa
• Kesme dayanımı: 120 MPa

Peki, bu denli kıymetli bir metal alaşımı olan dökme demir çeşitleri nelerdir? Gelin biraz da bu konuya değinelim.

Dökme Demir Çeşitleri Nelerdir?

• Karbon Yapılarına Göre Dökme Demirler
  • Beyaz dökme demir
  • Gri dökme demir
  • Temper dökme demir
  • Küresel grafitli dökme demir
  • Silindirik grafitli dökme demir
• Kompozisyonlarına Göre Dökme Demirler
  • Ötektik altı dökme demir
  • Ötektik üstü dökme demir
  • Ötektik dökme demir
  • Alaşımlı dökme demir

Dökme demirler kompozisyonlarına ve içerisinde bulunan karbonların yapılarına göre iki ana başlık altında incelenir. İlk olarak karbon yapılarına göre çeşitlenen dökme demir çeşitlerini inceleyelim.

Karbon Yapılarına Göre Dökme Demirler

Döküm mikro yapısına göre yapılan bu sınıflandırma dört ana faktöre bağlıdır.

• Karbon içeriği
• Empürite miktarı veya alaşım elementi
• Katılaşma sırasında ve sonrasında soğuma hızı
• Döküm sonrası yapılan ısıl işlemdir.

Tüm bu değişkenler demir içerisindeki karbonun morfolojisini etkilemektedir. Farklı gelişen bu morfolojiler ise dökme demiri beş sınıfa ayırır.

Beyaz Dökme Demir

Bu dökme demir çeşidi kırıldığında karbür safsızlıklarının varlığı sebebiyle parlak ve beyaz bir yapı sergilemektedir. Bu yüzden de beyaz dökme demir ismini almıştır. Yapılarında grafit bulunmaz ve karbonun tamamı sementit formundadır. Hızlı soğuma ile elde edilirler. Tipik mikroyapısı sementit ve perlitten meydana gelmektedir. Sementit sert ve gevrek bir yapıya sahip olduğundan beyaz dökme demirler de sert ve kırılgan özellik göstermektedir. Sıradan kesici takımlar ile işlenemezler. Ergime sıcaklıkları düşüktür.

Uygulama Alanları: Araba tekerlekleri, çeneli kırıcı plakalar,  tane ezici rulolar, vb.

Bileşimi: Karbon = %1.75-2.3, Silikon = %0.85-1.2, Manganez = %0.4’ten az, Fosfor = %0.2’den az, Kükürt = %0.12’den az.

Gri Dökme Demir

Karbonu serbest grafit lamelleri şeklinde bulunduğundan gri renklidir. Gri dökme demir çok yönlü olduğundan yaygın olarak kullanılan ticari bir dökme demir çeşididir. Mikroyapısı grafit ve ferrit formunda olduğundan düşük mukavemete sahiptir. Fakat artan karbon miktarı, sertliğin de artmasına sebep olmaktadır. Ayrıca yapılarındaki serbest grafitler yağlayıcı görevi görmektedir. Bu da gri dökme demire titreşim sönümleme özelliği kazandırmaktadır. Sönümleme yeteneğinden dolayı kayma hareketinin olduğu makine parçaları için önerilir. Oldukça farklı özellik gösteren gri dökme demirler birçok uygulama sahasına sahiptir.

Uygulama Alanları: Takım tezgahı gövdeleri, volanlar, otomotiv silindir blokları ve başlıkları, vb.

Bileşimi: Karbon = 3 – %3.5, Silikon = 1 – %2,75, Manganez = 0.4 – %1, Fosfor = 0.15 – %1, Kükürt = 0.02 – 0.15%.

Temper Dökme Demir

Karbonlarının bir kısmı veyahut hepsi düzensiz rozet şeklindedir. Beyaz dökme demirin ısıl işlem görmesi ile elde edilmektedir. Isıtma sırasında perlit ve sementit parçalanır. Bu sayede serbest kalan karbonlar çok yavaş soğuyarak rozet halini alır ve temper karbonunu oluşturur. Temper dökme demirler matrislerine göre ferritik ve perlitik olmak üzere ikiye ayrılır. Ferritik temper dökme demir ise siyah ve beyaz temper dökme demir olarak iki ayrı grupta incelenir. Beyaz temper dökme demirler oksitleyici bir atmosferde üretilirken, siyah temper dökme demirler nötr bir ortamda tavlanarak üretilmektedir.

Uygulama Alanları: Elektrik tesisatı, kapı menteşeleri, vagon tekerlekleri, el aletleri, otomotiv milleri, demiryolları, vb.

Küresel Grafitli Dökme Demir

Nodüler, sfero, duktil gibi isimlerle de bilinen bu dökme demir çeşidi ismini karbonlarının grafit küreleri şeklinde bulunmasından almaktadır. Ergimiş gri dökme demire aşılama yapılarak (Ce veya Mg ilavesi) karbonların lamel formdan, küresel forma geçmesi sağlanır. Bu sayede demir daha sünek ve mukavemetli hale gelir. Çünkü lamel formun keskin köşeleri vardır. Malzeme bir gerilime maruz kaldığında çatlak oluşumu köşelerden başlar. Lakin küresel formdaki bir karbon da bu durum söz konusu değildir.

Uygulama Alanları: Hidrolik silindirler, güç iletim ekipmanları, haddehane için rulolar, su ve kanalizasyon hatları, pompalar, kompresör yapımında kullanılan demir borular, vb.

Bileşimi: Karbon = %3.2-4.2, Silikon = %1-4, Manganez = %0.5-1, Fosfor = %0.18, Kükürt = %0.2.

Silindirik Grafitli Dökme Demir

Vermiküler, kompakt, lamelimsi, yüksek mukavemetli dökme demir olarak da bilinmektedir. Gri ve küresel grafitli dökme demirler arasında yer almaktadır.

Uygulama Alanları: Rögar kapağı, lamba direği, vb.

Bileşimi: Karbon = 1.75%.

Kompozisyonlarına Göre Dökme Demirler

Dökme demirler karbon eşdeğerliklerine göre de dört sınıfta incelenmektedir.

Ötektik Altı Dökme Demir

Hipoötektik dökme demir olarak da bilinmektedir. Demir–Karbon Denge Diyagramı’nda ötektik kompozisyon %4,3 C’dur. Karbon eşdeğeri bu kompozisyon altındaki dökme demir grubuna ötektik altı dökme demir denmektedir.

Ötektik Üstü Dökme Demir

Hiperötektik dökme demir olarak da bilinmektedir. Karbon eşdeğeri %4,3 C’dan fazla olan dökme demir çeşididir.

Ötektik Dökme Demir

Karbon eşdeğeri %4,3 C olan dökme demir çeşididir.

Alaşımlı Dökme Demirler

Farklı alaşım elementleri kullanılarak istenilen özelliklere uygun üretilen dökme demir çeşididir.

Tavsiye Yazı: Haddeleme Nedir?

Bu yazımda elimden geldiğince dökme demir nedir, dökme demir özellikleri nelerdir ve dökme demir çeşitleri nelerdir? Sorularına cevap vermeye çalıştım. Sizler de dökme demir konusu ile ilgili soru ve görüşlerinizi yorumlar kısmında benimle paylaşabilirsiniz.