Demir Karbon Faz Diyagramı

Demir-Karbon Diyagramı ve Önemi

Demir-karbon diyagramı, demir ve karbon alaşımlarının faz dönüşümlerini ve mikro yapılarını incelemek için kullanılan temel bir diyagramdır. Metalurji ve malzeme mühendisliğinde kritik bir rol oynayan bu diyagram, çelik ve dökme demir gibi malzemelerin sıcaklığa ve karbon içeriğine bağlı olarak nasıl değiştiğini gösterir.

Demir-Karbon Diyagramının Genel Yapısı
Demir-karbon diyagramı, ağırlıkça %6,67'ye kadar karbon içeren demir alaşımlarını kapsar. Ancak pratikte en çok kullanılan aralık %0-2,14 karbon içeriğine sahip çelikler ve %2,14'ten fazla karbon içeren dökme demirlerdir. Diyagramda farklı faz bölgeleri bulunmaktadır:
•    Ferrit (α-Fe): Düşük karbon içeriğine sahip ve manyetik özellikler gösteren bir fazdır. Yumuşak ve sünek bir yapıdadır.
•    Austenit (γ-Fe): Daha yüksek sıcaklıklarda oluşan ve yüksek sıcaklıklarda çözünebilen karbon içeren bir fazdır. Yüksek sıcaklıklarda şekillendirme işlemleri için uygundur.
•    Sementit (Fe₃C): Karbon açısından zengin, sert ve kırılgan bir bileşiktir.
•    Perlit: Ferrit ve sementitin lameller şeklinde birleşmesiyle oluşur. Orta sertlikte ve dayanıklıdır.
•    Ledeburit: Dökme demirlerde görülen bir yapıdır ve hızlı soğuma sonucunda sert ve kırılgan bir yapı oluşturur.

Önemli Dönüşüm Noktaları
•    A1 (727°C): Ötektoid sıcaklık noktasıdır. %0,8 karbon içeriğinde bulunan çelikler bu sıcaklıkta perlit fazına dönüşür.
•    A3 ve Acm: Austenitin ferrite veya sementite dönüşüm sınırlarını belirler.
•    Ötektoid Noktası (%0,8 C, 727°C): Austenitin tamamen perlitleşerek oda sıcaklığına kadar soğumasını sağlar.
•    Ötektik Noktası (%4,3 C, 1147°C): Dökme demirlerin sıvıdan direkt katı fazlara geçiş yaptığı noktadır.

Demir-Karbon Diyagramının Kullanımı
Bu diyagram, çeliklerin ve dökme demirlerin üretimi, ısıl işlemleri ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi için kullanılır. Malzeme seçiminde, sertlik ve süneklik dengesini optimize etmek için faz değişimleri göz önünde bulundurulur. Örneğin, çeliklerin sertleştirilmesi, menevişleme ve normalizasyon işlemleri için diyagram büyük bir rehber niteliğindedir.
Sonuç olarak, demir-karbon diyagramı, mühendisler için malzeme tasarımında ve üretim süreçlerinde kritik bir araçtır. Bu diyagram sayesinde çeliklerin mekanik özellikleri optimize edilerek istenilen performans elde edilir.