Dökme Demir Özellikleri Ve Diyagramlari-Dökme Lamel Grafitli Dökme Demirin İsil İşlemi

GİRİŞ
Dökme demir eski Çinlilerin demir madenini eritirken karbon içeriğini yükseltmeleri sonucu 3000 yıl önce ürettikleri esas maddedirBu onların erime sıcaklığını 11500C ye kadar düşürmelerini sağladıBöylece akışkan metal etkili ve verimli şekilde dökülebildi
Döküm endüstrisinin en yüksek tonaja sahip ürünü dökme demirlerdir Dökme demirlerin iyi bir mühendislik malzemesi oluşu ve üretim maliyetinin düşük olması bu malzemenin yüksek miktarda kullanılmasının en başta gelen nedenlerinden biridir Dökme demirler çok geniş bir aralıkta değişen mukavemet,sertlik,işlenebilirlik,aşınma direnci,korozyon direnci ve diğer özelliklere sahip olabilirler Özet olarak dökme demirler grubunun çok değişik mühendislik özellikleri sağlaması ,bu malzemenin kullanılış sahasının genişliğine devamlılığına neden olmaktadır Değişik özelliklere sahip çok sayıda dökme demir kullanıldığından bir mühendis bu malzeme grubunun tümünü kapsayan bir görüşe sahip olmalıdır
Yüksek fırından alınan ham demir ,dayanıksız ve kırılgandır Makine imalatında ve konstrüksiyon işlerinde kullanılmaya elverişli değildir Genel olarak ham demir yüksek fırından alındıktan sonra büyük potalara dökülür daha sonra kupal ocaklarına gönderilerek döküm işlerinde kullanılmak üzere dökme demirler elde edilir veya çelik fırınlarında çelik elde edilir
1 DÖKME DEMİRLER(GE,DD)
Yüksek fırından elde edilen hamdemirin kupal ocaklarında karbonunu yakarak %17 ila %3’e kadar düşürmek suretiyle elde edilen,düşük sıcaklıklarda ergiyen akıcı türüne dökme demir adı verilir Ergime sıcaklığı yaklaşık 12500C dir Kendini çekme %k=1~2,yoğunluk d=72-74 g/cm3,%C>%2dir Yalnızca döküm işlerinde kullanılırİçerisinde Karbonun yanı sıra Silisyum(Si),Manganez(Mn), Kükürt(S),ve Fosfor (P)vardırDökme demirlerde C nin yanısıra Si de bulunduğundan ve soğuma hızının yavaş olması nedeniyle katılaşma sırasında C elementel yani grafit halinde katılaşır İçerisindeki C’nin sementit halinde olması nedeniyle çok serttir,dövülerek biçimlendirilemez Dökme demirler birçok farklı özellik içeren bir demir alaşım ailesidir ve isimlerinden de anlaşılacağı gibi, katı halde çalışılmayıp istenilen şekle dökülerek getirilirler%2den ve genellikle %1 den de daha az C içeren çeliklerin aksine %2~%4 arası C ve %1~%3 arası Si içerirler Belirli özellikleri kontrol etmek ve çeşitlendirmek için başka metalik ve ametalik alaşım elemanları da ilave edilir Kimyasal yapının yanı sıra özelliklerine etki eden diğer önemli faktörler katılaşma işlemi,katılaşma derecesi ve ısıl işlemlerdir Dökme demirler mükemmel dökme alaşımları olurlar,geniş bir güç ve sertlik yelpazeleri vardır bununla birlikte makinada kullanılmaları da kolaydır Aşınmaya ,çizilmeye ve oksitlenmeye karşı alaşımla kullanıldıkları takdirde büyük direnç gösterirler yaygın kullanımları daha düşük fiyatlı oluşlarına versatil işlenebilme özelliklerine bağlıdır yeni malzemelerin yarattığı rekabete rağmen dökme demirler ekonomik ve binlerce mühendislik uygulamasına uygun malzemeler olduklarını kanıtlamışlardır yani dökme demirler düşük maliyeti döküme elverişliliği ve yüksek basma dayanımları sebebiyle geniş kullanma alanına sahiptirler
Dökme demirler katılaştığı zaman,son katılaşan zerreler ötektiklik seviyesindedir
Eğer başka katkı elemanı yoksa dökme demirde en az %17 C bulunur Dokuda %17 den az C varsa bu malzeme dökme demir değildir ve dokuda ötektiklik yoktur Dökme demirdeki yabancı maddeler ve katkı elemanları bulunduğu zaman C miktarı daha düşük olabilir eğer dökme demirde %2 Si bulunuyorsa C miktarı %17 den %11 e düşmektedir
Dökme işlerinde kullanılan bu7 malzeme içinde silisyum fazla ise ESMER KIRDÖKÜM adı verilir Mn fazla ise BEYAZ DÖKMEDEMİR adını alır Kupal ocaklarında bir kat kok , bir kat ham demir, ve bir kat kireçtaşı konulmak suretiyle fırına alttan gönderilen basınçlı soğuk hava yardımı ile üç saat içerisinde ergiyik dökme demir fırından alınır Gerekirse fırına hurda malzemeler ve katık elemanlar da konulabilir
Dökme demir ismi gerçekte özellikleri birbirinden oldukça farklı malzemelerin meydana getirdiği ailenin veya grubun soy adıdır Genel olarak dökme demirler %4 e kadar C ve %35 e kadar Si içeren bir demir alaşımı olup dökülmüş halde sünek değildir Dökme demir çeliğe nazaran daha fazla C(>%17), Silisyum(Si), Manganez(Mn), Kükürt(S),ve Fosfor (P) içerir
Dökme Demirlerin Çeliğe göre avantajları:
1) Çelikten daha ucuzdur
2) Sıvı halde akışkan olduğundan dökümü kolaydır
3) Daha kolay torna olur
4) Daha zor aşınır
5) Titreşimi durdurur
Dökme Demirlerin Çeliğe göre dezavantajları ise;
1)Gevrektir darbe karşısında kırılır
2) Yüksek sıcaklıklarda dayanıksızdırlar

Genellikle dökme demirler, çelikten daha dayanıksız olmakla birlikte mekanik özelliklerini şu metotlarla geliştirmek mümkündür
1) Zeminin mukavemetini arttırmak
a)Isıl işlem yapmak suretiyle,bu pahalı bir metottur
b)Alaşım yapmak suretiyle
2)Grafitin şeklini değiştirmek:Normal olarak dökme demirler katılaşırken Fe3C ferrit ve grafite ayrışır Bu grafit büyük levha halindedirGrafitin şeklini değiştirmek ve böylece mukavemetini arttırmak mümkündür(sfero döküm)
3)İstenmeyen S,P gibi yabancı maddeleri azaltmak;
Demir içindeki Kükürt ,Demir ile FeS bileşiğini meydana getirir FeS tane sınırlarında bulunur ve demirin çabuk kırılmasına sebep olur Demirdeki S miktarını iki yöntemle azaltmak mümkündür
a) Demirin cürufu alındıktan sonra sıvı halde iken içine soda (Na2CO3) edilir Sodyum,kükürt ile birleşerek Na2S meydana getirir ve sıvının yüzünde toplanır Bu yüz alınarak demirdeki kükürt azaltılmış olur Bu şekilde kükürt miktarını %07 den %008 e düşürmek mümkündür
b) Sıvı demire ferromanganez ilave edilirMn ,S ile birleşerek FeS yerine MnS oluşturur MnS tane sınırlarında tanenin içinde dağılmış şekilde olduğundan FeS teki gibi demirin çabuk kırılmasına sebep olmaz

Si ve C faydalı elementler olup demire istenerek ilave edilir

Eğer Fosfor %01den az ise demirin darbeye karşı dayanımı iyidir Bu miktardan fazla ise dayanımı iyi değildir Fakat Fosfor sıvı demirin akışkanlığını arttırdığından dökümü kolaylaştırır Eğer karışık şekilli döküm yapılmak isteniyorsa ve bu dökümün darbeye karşı mukavemeti önemli değilse Fosfor ilavesi yapılır

11 DÖKME DEMİR DİYAGRAMLARI

(%C+Si)
Maurer Diyagramıökme demirin dayanım ve sertliği yapıda az miktarda bulunan C ve Si miktarının arttırılmasıyla artar Bu nedenle yüksek kaliteli dökme demir çeşitleri ilgili oldukları bölgenin sol alt bölümüne düşen bileşime sahiptirler bu diyagramdaki bilgiler yaklaşık 30mm çapındaki parçaların kuru kalıba dökülmesiyle elde edilen bilgiler sonucu ortaya çıkarılmıştır
Greiner-Klingenstien Diyagramı:Bu diyagramla dökme demirin iç yapısının soğuma hızı ve dolayısıyla et kalınlığı ile değişimi belirlenir bileşim aynı kalmak koşuluyla parça kalınlığının azaltılması dayanımı iyileştirir çünkü hızlı soğuma sonucunda yapıda perlit oluşur oysa yavaş soğuma ve diğer alaşım elementlerinin etkisi olması durumunda grafit ayrışması oluşur
%Si > 1  Fe3C Yavaş soğuma 3Fe+C(grafit)
%Si < 1  hızlı soğuma olur Fe3C den Beyaz Dökme Demir oluşur

2 DÖKME DEMİRLERİN ÖZELLİKLERİ
21 Kimyasal Bileşim
Dökme demirlerin kimyasal bileşimlerinin kaba sınırları aşağıdaki tabloda verilmiştir
Element Gri Dökme Demir Beyaz Dökme Demir Yüksek dayanımlı Gri dökme demir Küresel Grafitli Dökme Demir
Karbon %25-40 %18-36 %28-33 %30-40
Silisyum %10-30 %05-19 %14-20 %18-28
Manganez %04-10 %025-080 %05-08 %015-090
Kükürt %005-025 %006-020 %012(max) %003(max)
Fosfor %005-10 %006-018 %015/max) %010(max)
Tablodan görüldüğü gibi aynı kaba bileşim sınırları içinde birbirine yakın bileşimde fakat değişik özelliklere sahip dökme demirler bulunmaktadır
Dökme demirlerin özellikleri ve kullanılışları üzerinde kimyasal bileşimin etkisi büyük ölçüde iki alaşım elementine(C ve Si) ve bunların grafit oluşumuna olan etkilerine bağlıdır Her iki element de artan %lerde grafit oluşumunu arttırıcı rol oynarlar
Karbon dökme demirde demir karbür (sementit) halinde bulunabilir ve bu durumda “birleşik karbon” olarak tanımlanır,veya serbest şekilde grafit halinde de oluşabilir;dolayısıyla grafitleşme olayı ya serbest karbonun çökelmesi ya da kimyasal bileşik halindeki karbonun serbest hale dönüşmesi olayıdır
Grafitleştirici elementler grafit oluşumunu teşvik ederler
DÖKME DEMİRİN ISIL İŞLEMİ
Isıl işlemle Değiştirilebilen Özellikler:
1Gerilim giderme tavlaması uygulanarak,dökümün soğumasında meydana gelen ısıl gerilmeler,tehlikeli olmayacak seviyeye indirilebilir
2Yumuşak tavlama uygulanarak ,özellikle talaşlı şekillendirme iyileştirilebilir ve daha homojen özellikli yapı elde edilebilir
3Normal tavlama uygulanarak ,döküm yapısında taneler yeniden düzenlenerek, homojen bir sekonder yapıya ulaşılabilir
4Tüm yapıda sertleştirme uygulanarak,daha sert ve yüksek çekme dayanımlı yapı elde edilebilir
5Yüzey sertleştirme işlemi uygulanarak,sünek bir çekirdek yapısıyla,sert ve aşınmaya dayanıklı bir cidar elde edilebilir
6Esas döküm yapısı perlitik-ledeburitik olan dökümü, karbon alıcı ortamda tavlayarak karbon miktarı azaltılabilir ve ferritik esas yapılı duruma getirilebilir ya da bünyedeki karbon temper kömürü haline dönüştürülerek ,çeliklerle karşılaştırılabilecek süneklik,dayanım ve teknolojik özellikte malzeme elde edilebilir
Dökme demirin ısıl işleminde ,çeliklere nazaran dikkat edilmesi gereken noktaların başında, döküm yapısının daha kırılgan olduğu ve ısıtmanın çok yavaş yapılması gerektiği gelir Ayrıca bünyedeki karbonun bağlantılı karbür ya da grafit formda olması ve bunların oranları da ısıl işlem seyrine önemli ölçüde etki eder
LAMEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN ISIL İŞLEMİ:
Dökme demirin çelikle olan önemli farklarından biri ,bileşiminde daha fazla oranda karbon içermesi ve bünyesindeki karbonun büyük kısmının grafit olarak katılaşmasıdır Lamel grafitli dökme demirde tavlanmış halde ana yapı,ferrit ve ötektoid, bunun yanı sıra Fe3C–Ötektoidi(perlit) ile fosfit ötektiğinden oluşur Fosfor ve kükürdün yanı sıra silisyum ve mangan gibi elementler,genellikle çeliklere nazaran daha yüksek oranda yapıda bulunurlar
Grafit normal kır dökme demirde lameller halinde bulunur Bu lamellerden ve içerisinde lamel bulunan grafit boşluklarından dolayı ,şekil değiştirilebilirlik çok azdır Pek az zorlamalarda ,çentiklerde çatlamalar ve kırılmalar meydana gelir Lamel grafitli dökme demirde uygulanan ısıl işlemlerle grafitin bu kötü etkisi kısmen düzeltilir
Gerilim giderme tavlaması: Gerilim giderme tavlaması,çeliklerde olduğu gibi Ac1 sıcaklığının altında uygulanır Gerilmelerin azaltılmasıyla,malzemenin çekme dayanımı ve akma sınırında da azalma olur Döküm parçalarının kalınlığına ve formuna göre işlem 400 ila 6500C arasında yapılır Uygun sıcaklık aralığı genellikle 500-6000 C arsında seçilir3500C sıcaklıkta dökme demirin kolayca kalıcı genleşme yaptığına tavlama esnasında dikkat etmek gerekirBu kalıcı genleşme ,perlit karbüründe kısmen parçalanma, yapıda gevşeme ve gevşeme yerlerinde yapı elemanlarının iç oksidasyonuna neden olur
Gerilim giderme tavlaması ,parçadaki gerilimlerin azaltılmasının yanında darbe tarzındaki zorlamalara karşı sünekliği de iyileştirir
Gerilim giderme tavlamasının uygulanmasında gerilim azalmasının büyük bölümü tav sıcaklığında bekleme esnasındaki ilk saatte olurBüyük cidar kalınlıklı parçalarda, bekleme süresi her 25 mm kalınlık için 1 saat ilave edilerek hesaplanır Parçalar, soğuk fırına yerleştirmede ilave edilerek hesaplanır Parçalar soğuk fırına ve yerleştirmede ilave gerilmeler olmayacak şekilde dikkatlice yerleştirilir Parçaların sıcaklığı, fırın sıcaklığı ile birlikte oldukça yavaş arttırılır Söz konusu bekleme süresi, fırın ve parçalarda homojen sıcaklık dağılımı sağlandıktan sonra geçerlidir
Gerilim giderme tavlamasından sonra soğutma,3000C ye kadar fırında ve daha sonra havada yapılır Soğutma esnasında yeni gerilmelerin oluşmamasına, özellikle dikkat edilmelidir Farklı cidar kalınlığı olan büyük parçalarda, fırında soğutma 100 0C ye devam ettirilmelidir ASTM, karışık formdaki parçalarda 25 mm cidar kalınlığı için soğutmanın 2000C/h hızda yapılmasını önermektedir Cidar kalınlığı arttıkça, soğuma hızı çok aha fazla düşürülür Isıtmanın da çok yavaş ve soğutmada uygulanan süre benzeri olduğu düşünülürse, toplam tavlama süresi parça kalınlığı ve formuna bağlı olarak 8saat ile 40 saat arasında değişir
Gerilim giderme tavlamasında sıcaklık düşük olduğundan ve tufallaşma olayı döküm parçaların yüzeyi için fazla sorun yaratmadığından, tavlama işlemi kamara ya da çan tipi fırınlarda duman gazları ile direkt temas ederek ısıtma yapabilir Ancak, alevlerin parça yüzeylerine temas etmesi ve homojen olmayan ısıtma yapması önlenmelidir
FERRİTLEŞTİRME TAVLAMASI
Alaşımsız ve düşük alaşımlı DDL’ de, perlitik yapıdaki karbürün parçalanarak ferrit ve grafit olarak ayrıştırılması amacıyla, ferritleştirme tavlaması uygulanır Bu işlem sonrasında malzeme oldukça yumuşar ve özellikle talaşlı şekillenebilirlik iyileşir
Ferritleştirme amacıyla yapılan tavlamada ısıtma sıcaklığı, daha çok Ac1 dönüşüm sıcaklığının hemen altında tutulur Daha yüksek sıcaklıklar, alaşımsız dökümlerde östenitte grafit çözülmesi meydana geldiği için pek tercih edilmez Uygulamada en düşük sertliği sağlayacak sıcaklık değeri, denemeler yapılarak bulunur Daha çok 705 ila7600C arasında, istenilen sonuca ulaşılabilir
Ferritleştirme tavlamasında bekleme süresi, dökümün alaşım durumuna ve tavlama sıcaklığına bağlı olarak değişir Düşük sıcaklıklarda en az 2 saat, yüksek sıcaklıklarda ½ saat beklemek yeterlidir Yüksek sıcaklıkta tavlama yapıldığında soğuma hızı yavaş tutularak, bekleme süresi biraz daha kısaltılabilir Soğutma işlemi, gerilme oluşmaması için, gerilme giderme tavlamasında olduğu gibi daha çok fırında ve yavaş yapılır
YUMUŞAK TAVLAMA (PERLİT TAVLAMASI)
Ferritleştirme ile yeterince yumuşama sağlanamayan özellikle yüksek alaşımlı dökümlerde ve ayrıca taneli perlit elde etmek amacıyla uygulanır Perlitin lamel formdan küresel sementit içeren forma dönüştürülebilmesi için, tavlamanın Ac1 sıcaklık bölgesinde yapılması gerekir Süreyi de kısaltmak , yumuşaklığı arttırmak ve sünekliği en iyi duruma getirebilmek için Ac1 sıcaklığının 500C üzerine kadar çıkılarak, sıcaklık değişimli (salınımlı) tavlama yapılması ve nihai soğutmanın, özellikle Ac1 sıcaklığı bölgesinde çok yavaş olması gerekir
Perlit tavlamasında, perlitteki sementitin bir kısmı, ferritin tane sınırlarında tane sınırı sementiti olarak çökeldiğinden, perlit miktarı azalır Çözülen karbonun bir kısmı da grafite intikal edeceğinden, tane sınırı sementitinden dolayı sertlik artması görülmez
Perlit tavlaması genellikle 820-8500C sıcaklıkları arasında uygulanır Isıtma ve soğutma hızının düşük olmasına dikkat edilmelidir

GRAFİTLEŞTİRME TAVLAMASI:
Lamel grafitli dökme demirin yapısında oldukça fazla miktarda bağlantılı karbür bulunması halinde,karbürü perlit–grafit ya da ferrit–grafit yapısı teşekkül edebilecek şekilde parçalanmak amacıyla kullanılır bu işlem sonucunda, dökümün yapısı da oldukça yumuşar
Bağlantılı karbürün parçalanması için oldukça yüksek sıcaklıklara çıkılması gerekir ancak ,yaklaşık 9500C de fosfit ötektiği ergidiği için,bu sıcaklığa çıkılması sakıncalıdır Bu nedenle,işlem 875 ila 9250C sıcaklıkları arasında uygulanabilir Bu sıcaklıklarda tufallaşma çok artacağından,kontrol atmosferli fırın kullanılmalı ya da normal fırında tavlama yapılıyorsa ,süre kısa tutulmaya çalışılmalıdır
Eğer nihai yapının çok yumuşak olması isteniyorsa ,soğutma oldukça yavaş yapılır Özellikle Ac1 sıcaklığı çok yavaş geçilir Ancak mekanik özelliklerin iyileştirilmesi ve aşınmaya karşı direnci arttırmak amacıyla,normal tavlamaya benzer şekilde havada soğutma da yapılabilir
NORMAL TAVLAMA
Dönüşüm tavlaması olarak normal tavlama ile tane düzenlenmesi ve yapı dağılımı ile belirli bir sekonder yapıya ulaşılabilir Normal tavlama sıcaklığı, dökümdeki ferrit ve perlit miktarına bağlı olarak Ac3 sıcaklığının üzerinde ,fakat fosfit ötektiğinin ergime sıcaklığının altında kalmalıdırUzun tavlama sürelerinde, ferrit miktarı çok artar ve grafit çözünmesi olurBunda dolayı,dökme demirin dayanımı ve sertliği düşerEğer karbon,kısmen ya da tamamen karbür teşkil edebilen elementleri ile bağlantılı ise,karbürün parçalanması çok azdır ya da hiç karbür parçalanmazBöylece,dayanım değerlerinde önemli ölçüde artma meydana gelir
Normal tavlamada da ısıtma,özellikle 3000C ye kadar yavaş yapılır Tavlama sıcaklığı 850~9300C arasında seçilebilirYapının homojen hale gelebilmesi için,düşük sıcaklıkta daha çok,nispeten yüksek sıcaklıklarda daha az beklenir Normal tavlamada dayanım düşmesi istenmiyorsa özellikle dökümde ferritik yapı oranı fazla olduğunda , perlit dönüşüm sahasındaki soğuma hızlı olacak şekilde havada soğutma yapılır
SERTLEŞTİRME VE MENEVİŞLEME:
Dökme demir,Ac3 sıcaklığının üzerinden(dökme demirde yaklaşık 8500C ile maksimum 9300C) suda ani soğutma yapıldığında sertleşir Sertleştirmede ulaşılabilecek sertlik değeri,ana yapıda bulunan grafit nedeniyle hiçbir zaman çeliklerdeki seviyede olmaz Dökme demirin sertleşebilirliği, karbonun çözülebilir kısmı olan,perlit ve sementit içerisindeki bağlantılı kısmına bağlıdır Çözülebilir karbonun miktarı,perlit miktarının yanında Silisyum miktarıyla da ilgilidir Çünkü silisyum ötektoid noktayı daha düşük karbon miktarlarına yani Fe–C faz diyagramında sola doğru kaydırır %15 Si içeren dökme demirde, ötektoid deki karbon miktarı yaklaşık %05 kadardır Bundan başka, karbon yalnızca sementitten değil, bir miktar da grafitten çözülebilir Çözülen grafit miktarı,östenitleştirme sıcaklığının dışında grafitin dağılımına da bağlıdır Grafit ne kadar ince lamelli ise ve yapıda homojen dağılmışsa, karbon o kadar fazla çözülebilir ve sertlik de o kadar fazla artar İnce grafit dağılımı varsa, perlit içermeyen ferrit–grafit esaslı yapı da sertleştirilebilir Ancak, çok iyi sertlik değeri artmasına ulaşma, başlangıç yapısının ince perlitik halde olmasıyla mümkündür
Dökme demirde normal şartlarda 50~55 RSD–C yüzey sertlik değerlerine ulaşmak mümkündür Çok ince kesitlerde,çekirdeğe doğru sertlik dağılımı homojene yakındır Ancak,kalın kesitlerde sertleşebilirlik ve çekirdeğe kadar homojen sertlik dağılımı,çeliklerde olduğu gibi alaşım elementlerine ve miktarlarına bağlıdır Çoğu döküm malzemeler alaşımsız ya da düşük alaşımlı yapıldığından, yaklaşık olarak yüzeyden itibaren birkaç mm den sonra ,sertlikte çok fazla düşme olur Dökme demirde artan mangan miktarıyla, bağlantılı karbon miktarı da yükseleceğinden,hem yüzey sertliği artar hem de sertleşme derinliği artar Ancak çatlama tehlikesi de doğar
Döküm parçaların sertleştirilmesindeki soğutma ,eğer gerilmelerin az olması veya belirli bir yapıya ulaşılması istenirse,sıcak banyo da yapılabilir Martensitik yapıya ulaşmak istendiğinde, düşük sıcaklıklardaki banyolar kullanılır Bainitik yapı için ise, daha yüksek sıcaklıklar seçilir Genellikle, 200-260 sıcaklığında banyolar kullanılmakta ve parça ısıl denge oluşana kadar sıcak banyoda beklenilmektedir Soğutma daha sonra havada yapılır Lamel ve küresel grafitli dökümlerde sertleştirme sıcaklığı bileşime bağlı olarak şöyle hesaplanabilir:
Sertleştirme sıcaklığı(0C)=730+28*(%Si)–25*(%Mn)
Dökme demirin sertleştirilmesinde suda soğutma,küçük,düzgün formlu ve çatlamaya hassas olmayan parçalarda yapılabilmektedir daha yumuşak soğutma ortamı olarak yağ kullanıldığında, daha az sertlik yükselmesi ve daha az sertleşme derinliği elde edilir Bu nedenle, komplike parçalar ve daha homojen sertlik arandığında ,krom ve nikel alaşımlı olarak dökülürlerBainitik dönüşme ,240~4300C sıcaklığındaki banyolarda yapılır Bu işlemde yüksek sertlik yerine,yüksek süneklilik elde edilir Banyo sıcaklığının alt değerleri, daha yüksek sertlik ve aşınma dayanımı içindir
Sertleştirme işleminmde dayanım değerleri,sertlikle aynı oranda yükselmez Dökme demirin sertleştirilmesinde , ani soğutma sonrası yapıda büyük miktarda kalıntı östenit de meydana gelirSertleştirmeden sonra tekrar ısıtma yapıldığında, kısmen dönüşme olur ve bu esnada dayanım da önemli ölçüde artar Genellikle, dökme demirde dayanım yükselmesi 3500Cye kadar sıcaklıklarda yapılan menevişlemelerde görülmektedir Alaşımlılarda, örneğin krom alaşımlı dökme demirde ,alaşımlamaya bağlı olarak dayanım yükselmesi,5000C ye kadar meneviş sıcaklıklarında görülmektedir Dökme demir malzemeler,sertleştirme işleminden hemen sonra bekletilmeden menevişlenmelidirler Oda sıcaklığında bekletme de bile , suda sertleştirilmiş parçalarda çatlama meydana gelir çatlama tehlikesini tamamen önlemek için,parçalar ani soğutma esnasında 50~1500C ye soğutulduklarında, hemen menevişlemeye alınmalıdır
DÖKME DEMİRDE YÜZEY SERTLEŞTİRME:
Alaşımsız ve düşük alaşımlı dökme demir malzemeler, yüzeyi alevle ısıtmak ve ani soğutma yapmak suretiyle başarılı bir şekilde yüzeyleri sertleştirilebilir Ancak, özellikle %0,50 ile 0,70 oranında, bağlantılı karbon bulunduran dökümlerde çok daha iyi sonuç alınabilmektedir Daha yüksek bağlantılı karbon içeren dökümlerde ani soğutma sonrasında yüzeyde çatlama tehlikesi vardır Bağlantılı karbonu stabilize etmek için, %015-030 molibden ve ayrıca , krom ve mangan ilave edilmesi daha iyi sonuç alınmasını sağlar
Alevle yüzeyi sertleştirilecek parçaların yüzeyleri, kir ve benzeri döküm artıklarından çok iyi temizlenmiş olmalı ya da bu yüzeyler talaşlı şekillendirilmiş olmalıdır Temiz olmayan yüzeyler, sertlik lekelerine ve yüzey çatlamalarına sebep olur
Alevle yüzey sertleştirmede yüzeyin ısıtılma sıcaklığı ,tam sertleştirmeye benzer Ancak, yüzeyde arzu edilen sertleşme derinliğine uygun ısıtma sağlanmalıdır Ani soğutma için daha çok su kullanılır Çatlama tehlikesini azaltmak için su sıcaklığı biraz (320C) arttırılabilir ya da suyun soğutma gücünü azaltacak bazı emülsiyonlar katılabilir Alevden dolayı yağın tutuşma tehlikesi olduğundan soğutma maddesi olarak yağ nadiren tercih edilirAni soğutma işleminden sonra martensitik yapıda gerilim gidermek ve istenilen sertlik değerlerini ayarlamak için mutlaka meneviş işlemi uygulanır Diğer yüzey sertleştirme işlemleri ya karbon miktarının yüksek olmasından (sementasyon) ya da yöntemin ekonomik olmamasından dolayı dökme demirde sık uygulanmaz Ancak,yalnızca küçük parçalarda indüksiyonla yüzey sertleştirme ve çok fazla aşınma dayanımı istenen durumlarda nitrasyon işlemi, çok sayıdaki parçalar için ekonomik olabilir
KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN ISIL İŞLEMİ(SFERO DÖKÜM)
Grafitli dökme demirde , grafitlerin lamel form yerine, küresel formda düzenlenmesi ile gerek dayanım değerleri ve gerekse dökümün sürekliliği çok iyileştirilebilmektedir Isıl işlem de uygulanmak suretiyle ,çeliklerle karşılaştırılabilecek özellikte malzeme elde edilebilmektedir Uygun ısıl işlem uygulandığında, lamel grafitli dökümde en fazla 400Mpa çekme dayanımına ulaşılırken sfero döküm adı da verilen küresel grafitli dökme demirde rahatlıkla 700Mpa değerleri,hatta daha yüksek değerler sağlanabilmektedirGrafitlerin küresel formda olması , çentik etkisini azaltmakta ve yapı daha iyi yük taşıyabilir duruma gelmektedir
GERİLİM GİDERME TAVLAMASI :
Ayrıca ısıl işlem uygulanması düşünülmeyen küresel grafitli döküm malzemelere 510~6750C sıcaklıkları arasında ,gerilim giderme tavlaması uygulanabilirBu sahadaki düşük sıcaklıklar, gerilmelerin azaltılması için yeterlidir, ancak yüksek sıcaklıklara çıkıldığında çekme dayanımında ve sertlikte biraz azalma olur Küresel grafitli döküm çeşitlerine göre uygun gerilim giderme sıcaklık alanları şöyledir:
Alaşımsız sfero döküm 510~5650C
Düşük alaşımlı sfero döküm 565~5950C
Yüksek alaşımlı sfero döküm 595~6500C
Östenitik sfero döküm 620~6750C
gerilim giderme tavlama sıcaklığında 25mm kalınlık için en az bir saat ve her 25 mm kalınlık fazlası için birer saat ilavesi yeterli olabilirIsıtma ve soğutma işlemi,mümkün olduğunca yavaş yapılmalıdır
YUMUŞAK TAVLAMA :
Malzeme özelliklerine göre yüksek dayanıklılık yerine oldukça yumuşak bir yapı ve en iyi talaşlı işlenebilirlik özellikleri arandığında küresel grafitli döküme yumuşak tavlama uygulanır900~9600C gibi yüksek sıcaklıklarda yapılan ısıtma ile perlitik yapıdaki sementit çözülür ve ferritik yapı ile serbest kalan karbonun daha önceden oluşmuş küresel grafite intikali sonucu elde edilen yapı, küresel grafitli dökümün yapısını oluşturur Uygulama , lamel grafitli döküme benzerdir 25mm kalınlık için bir saat ve her 25mm kalınlık artışı birer saat ilavesi ile bekleme yapılır ve soğutma , dönüşüm hattı çok yavaş geçilecek şekilde fırında gerçekleştirilir
Sfero dökümde çok yumuşak bir yapı arzu ediliyorsa dökümün sertliğini arttırıcı Mn ,P,Cr ,Ni ve Mo gibi alaşım elementlerini ,mümkün olduğu kadar az içermesi gerekir
NORMAL TAVLAMA:
Normal tavlama işlemi,lamel grafitli döküme benzer şekilde uygulanır Uygun tavlama sıcaklığı 870~9400C arasındadır Soğutma işlemi genellikle havada yapılır Ancak, havada soğutmada farklı soğuma etkileri sonucu gerilmeler meydana gelebileceğinden, normal tavlama sonrasında gerilmeleri azaltmak amacıyla meneviş işlemi uygulanması yararlıdır
Normal tavlama sonrası yapı, ferrit, küresel grafit ve ince lamelli perlitten oluşur Perlitik yapıdan dolayı çekme dayanımı oldukça iyidir aynı zamanda süneklilik de yüksektir

SERTLEŞTİRME VE ISLAH İŞLEMİ
Küresel grafitli döküm de,lamel grafitli döküm de olduğu gibi sertleştirilebilir ve yaklaşık 50–55 RSD–C yüzey sertliğine ulaşılabilir Sertleşebilirlik,bağlantılı haldeki karbon miktarına ve alaşım elementlerine bağlıdır
Östenitleştirme sıcaklığı 840~9300C arasındadır Soğutma daha çok yağ içerisinde yapılır Soğutma gerilmelerini azaltmak için sıcak banyo da kullanılabilir Menevişleme işlemi parçalar bekletilmeden yapılır İstenilen dayanım değerlerine göre ,meneviş sıcaklığı 350~6500C arasında seçilebilir Meneviş sıcaklığı yükseldikçe süneklilik artar ancak dayanım düşerIslah amacıyla daha çok 4500C’nin üzerindeki sıcaklıklar tercih edilir
TEMPER DÖKÜMÜN ISIL İŞLEMİ :
Temper döküm , temperleme işleminden önce grafit içermeyen ,karbonu çözülmüş ya da Fe3C olarak bağlantılı olan bir beyaz dökümdür Temper döküm tavlanarak ya karbonu azaltılır ve beyaz temper döküm ya da karbon azaltılması yapılmadan mevcut karbon temper kömürü haline getirilir ve siyah temper döküm elde edilir
Temperlemede tavlama esnasında sementit parçalanarak,ferrit ve temper kömürü olarak ayrışırEğer beyaz temper döküm elde edilmek istenirse döküm tamamen ya da kısmen okside edilerek yapıdaki karbon azaltılır Temper kömürün oluşumu 3500C gibi düşük sıcaklıklarda ve tane sınırlarında başlar Sıcaklığın 9000C’ye yükselmesi ile başlangıçta östenit ve sementitten ibaret olan yapının parçalanması ve temper kömürünün oluşumu oldukça hızlanır Temper kömürünün ayrışması ,bu sıcaklıkta yüksek miktarlarda doymuş olan östenitten kaynaklanır Temper kömürünün ayrışmasıyla doymuş östenit fakirleşir ve parçalanan karbürlerden tekrar karbon alınır Metastabil sistemde östenitte karbonun çözülebilirliği (E–S hattı),stabil sistemdeki çözülebilirliğe(E’–S’ hattı) oranla daha fazladır Östenitteki bu difüzyon olayı tavlama süresince devam eder ve karbürün tamamı çözülerek,östenitteki karbonla birlikte temper kömürüne dönüşür Kuşkusuz,yüksek sıcaklıklarda karbonun östenit içerisinde çözülebilirliği fazla olduğundan , bir miktar karbon da östenitte kalır Ar3 sıcaklığından yavaş soğuma yapıldığında ,östenitteki karbon sementit olarak değil , aksine temper kömürü olarak ayrışır Bu durum perlit için de geçerlidirAr1 sıcaklığının yavaş olarak geçilmesiyle perlit yerine temper kömürü oluşur Buna göre ,ferrit ve temper kömürü ,değişik teşekkül kademelerinde oluşabilmektedirEğer A1 dönüşümünün üzerindeki bir sıcaklık alanından hızlı soğutma yapılırsa ,ferrit ve temper kömürünün yanında, lamelli perlit de oluşur Bu perlit ,daha sonra tavlama yapılarak taneli perlite dönüştürülebiliryalnızca ferrit ve temper kömürü içeren temper döküm de A3 sıcaklığının üzerinde ısıtılarak, karbon östenit içinde çözülür ve ani soğutulursa,martensitik yapı da oluşturulabilir