Sfero Döküm Analizi

Gri dökme demirde, katılaşma olduktan sonra bileşimindeki karbonun büyük bir kısmı serbest grafit yaprakları (lamel) halinde bulunur. Kırıldığı zaman, yüzeyi gri görünüşlüdür. Bu yüzden gri dökme demir olarak isimlendirilir. Aynı zamanda lamel grafitli dökme demir ya da kır dökme demir olarak da isimlendirilir.
 
DIN EN ISO 945-1 standardına göre, lamel grafitli dökme demirde karşımıza çıkan grafit tipleri A, B, C, D ve E olmak üzere beş ana gruba ayrılıyor:
A tipi grafit: A tipi grafit, yapıda homojen olarak dağılmış ve rastgele yönelime sahip yapraklar halinde ortaya çıkıyor. Soğuma hızının çok yüksek olmadığı ve doğru bir şekilde aşılanmış dökme demirlerde grafitin A tipine sahip şekilde oluştuğunu görüyoruz. Bu nedenle, bu grafit türünün ortaya çıktığı dökme demirlerde aşırı soğumanın da oldukça düşük seviyelerde olduğunu gözlemliyoruz. A-tipi grafitin, sağladığı yüksek mekanik özellikler nedeniyle, çoğu durumda dökme demirin yapısında istenen grafit tipi olduğunu söyleyebiliriz.
B tipi grafit: Çiçeksi grafit (İngilizce: rosette graphite) adı da verilen bu grafit tipi, ötektik kompozisyona sahip dökme demirlerde, A tipi grafite kıyasla biraz daha fazla aşırı soğuma gerçekleştiği durumlarda ortaya çıkıyor. Nispeten hızlı soğuma koşullarında ortaya çıkan bu grafit tipini, genellikle ince kesitlerde ya da kalın kesitli parçaların yüzeyine yakın bölgelerde görüyoruz. Zaman zaman, aşılamanın verimsiz olduğu durumlarda da B tipi grafit oluşabiliyor.
C tipi grafit: Kiş grafit (İngilizce: kish graphite) adı da verilen C tipi, sadece karbon eşdeğerinin çok yüksek olduğu, ötektik üstü (hiperötektik) dökme demirlerde ortaya çıkıyor. Birincil katılaşma sırasında çökelen bu grafit tipi oluşurken, yine oldukça düşük miktarlarda aşırı soğuma gerçekleştiğini görüyoruz. Büyük ve kalın tabaka yapısına sahip bu grafit türü dökme demirin mekanik özelliklerini olumsuz şekilde etkilediği gibi, işleme sonrasında pürüzlü bir yüzey oluşmasına da neden olabiliyor. Grafit miktarının fazla olması nedeniyle dökme demire yüksek ısı iletkenliği sağlayan bu grafit tipi, bu özelliği nedeniyle yüksek ısı iletimi istenen uygulamalarda tercih ediliyor.
D tipi ve E tipi grafit: Her iki grafit yapısı da, karbür (sementit) oluşturacak derecede olmasa da, aşırı soğumanın nispeten fazla olduğu durumlarda ortaya çıkıyor. Dendritler arası bölgede kümelenmiş şekilde gözlemlediğimiz bu grafit yaprakları, D tipinde rastgele yönelime sahip olarak, E tipinde ise belli bir doğrultuda yönelmiş olarak bulunuyorlar. Dökme demir yapısında fazla alüminyum ya da titanyum bulunmasının bu grafit tiplerinin oluşumuna yardımcı olduğunu biliyoruz. Bu kadar ince ve dallanmış grafit yaprakları oluştuğu zaman karbonun difüzyon mesafeleri kısıtlandığı için, bu grafit tipleri ortaya çıktığında matrisin genellikle sadece ferrit yapısı sergilediğini görüyoruz. Resim 1.
 
Bu malzemelerin optik mikroskop altında analizlerinin hesaplanması için, önce numuneler metalürjik numune hazırlama işlemlerinden geçirilmelidir. Bu kapsamda kesme ve yüzey zımparalama işlemlerinden sonra grafitlerin sayısı ve boyutlarının ölçülmesi için numune uygun hale gelmiş olur. Dağlama sonrası ise perlit ve ferrit fazı ortaya çıkar, ikinci aşamaya geçilmiş olunur. İlk aşamaya dönecek olursa grafit yapıları aşağıdaki resimdeki gibi görünmelidir.Resim2.
 
Lamel grafitli dökme demir analizi yukarıda da bahsedildiği gibi 2 aşamalı olup, ilk aşamada dağlanmadan önce grafitler yakalanarak boyutları ve sayıları ölçülür. İkinci aşamada ise aynı yapı dağlanarak ferrit ve perlit analizi yapılır, bu aşamada yapı içinde varsa poroziteler de hesaplanır. Genel itibari ile bu analizlerden en çok istenen bilgiler aşağıdaki gibidir.
 
Grafit sayısı: 1mm2 deki grafit sayısı hesaplanır.
Grafit dağılımları: Tüm grafitler belirlenen aralıklarda sınıflandırılarak kapladıkları alanın yüzdesi ve hepsinin sayıları hesaplanır.
Grafitlerin ortalama uzunluğu ve en küçük grafitin uzunluğu: Grafitlerin ortalama uzunluğunun hesaplanması ile ASTM A247 ya da ISO 945 standardına göre Resim 2 de görünen grafit size numaraları tespit edilir. En küçük grafit boyu da malzeme özellikleri bakımından önem arz eder o da ayrıca hesaplanır.
Grafit yüzdesi: A tipi grafit, B tipi grafit, C tipi grafit, D ve E tipi grafit yüzdeleri ölçülür.
Perlit yüzdesi: 2. Aşama, dağlamadan sonra karanlık faz yüzdesinden 1. Aşamada ölçülen grafit yüzdesi çıkartılarak hesaplanır.
Ferrit yüzdesi: 2. Aşamada dağlamadan sonra aydınlık faz yüzdesi hesaplanır.
Porozite yüzdesi: 2. Aşamada dağlamadan sonra çok koyu karanlık fazlar porozite olarak kabul edilir.