Gri dökme demirde kalayın(Sn) mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisinin araştırılması
An investigation of effect of tin (Sn) on microstructures and mechanical properties of gray cast iron
Yazar: BEKİR AKGÜL
Danışman: DOÇ. DR. RECAİ KUŞ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Son yıllarda gri dökme demirlerin bazı dezavantajlarının önüne geçilmek ve mekanik özellikleri arttırmak için bakır, krom ve titanyum gibi alaşım elementleri kullanılmıştır. Bunlar arasında bakır elementi en yaygın kullanılanıdır. Bakırın mikroyapıda perlitik oranı arttırarak hem sertliği hem de çekme dayanımını arttırdığı bilinmektedir. Kalay elementi ise bakıra göre eser miktarda kullanıldığında dökme demirin sertlik ve çekme dayanımına etkisi birbirine yakındır. Buna göre bazı kaynaklarda 5 kat bazı kaynaklarda 10 kata daha az miktarda kullanılan kalay elementi (bakıra göre) çekme dayanımı ve sertlik üzerindeki etkisi aynı olduğunu belirtilmiştir. Bazı araştırmalara göre de ters etki yaptığı ortaya konulmuştur.
Bu çalışmada gri dökme demir malzemesine 5 farklı oranlarda (0,03-0,06-0,09-0,12-0,15) kalay(Sn) ilavesi yapılarak kalayın mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisi araştırılmıştır. İki farklı kompozisyonda referans numunesi ile karşılaştırılması yapılmıştır. Referans numunelerinin birine % 0,4 oranında bakır(Cu) ilavesi yapılmıştır. Diğer referans numunesine herhangi bir alaşım elementi eklemeksizin üretilmiştir.
Çalışma kapsamında her kompozisyon için sertlik, çekme, darbe,  mikroyapı ve kimyasal analiz çil numuneleri alınmıştır. Döküm prosesi gerçekleştikten sonra numuneler her deney için CNC tezgâhlarında işlenerek hazır hale getirilmiştir. 
Brinell sertlik ölçüm sonuçlarına göre en yüksek sertlik değeri % 0,12 kalay(Sn) miktarında 177 HB görülmüştür. Çekme deneyi sonuçlarına göre en yüksek çekme mukavemetini %0,12 Sn içeren numunede 195 N/mm2 olarak tespit edilmiştir. En düşük çekme mukavemeti ise 157 N/mm2 olarak alaşım elementi içermeyen numunede görülmüştür. %0,4 bakır ilaveli numunenin çekme dayanımı ise 177 N/mm2 olarak bulunmuştur. Darbe deneyi sonuçlarına göre en yüksek darbe mukavemeti alaşım elementi içermeyen numunede 4,49 J olarak tespit edilmiştir. En düşük darbe mukavemeti ise 3,55 J olarak %0,09 Sn içeren numunede görülmüştür. %0,4 bakır ilaveli numunenin darbe dayanımı ise 4,37 J'dur.
Mikroyapı sonuçlarında en yüksek perlitik oran % 0,12 Sn içeren numunede görülmüştür. Kalayın % 0,12 oranına kadar olan numunelerde A tipi lamel grafit yapısı görülmüştür. %0,15 Sn içeren numunede lamellerin bazı bölgelerde rozetleşme eğiliminde olduğu görülmüştür. Tez çalışmasının bir diğer araştırma konusu, yüksek oranda kullanılan bakırın yerine düşük oranda kalay kullanarak sanayide maliyeti düşürülebilir.

Abstract:
In recent years, alloying elements such as copper, chromium and titanium have been used to avoid some disadvantages of gray cast iron and to increase the mechanical properties. Among them, copper is the most common use. Copper is known to increase both hardness and tensile strength by increasing the perlitic ratio in microstructure. The effect of elemental tin to iron hardness and tensile strength when used in minor amounts compared to copper are similar. According to some sources, some sources 5 times to 10 times smaller amount of elemental tin used (based on copper) effect on tensile strength and hardness are specified the same. According to some researches it has been shown to have an adverse effect.
In this study, the effects of tin (Sn) addition on gray cast iron material were investigated at 5 different ratios (0,03-0,06-0,09-0,12-0,15 Sn) and the effect of tin microstructure and mechanical properties were investigated. Two different composites were compared with the reference sample. Copper (Cu) was added in an amount of 0.4% to one of the reference samples. It was produced without adding any alloy element to the other reference sample. 
Hardness, tensile, impact, microstructure and chemical analyzes were obtained for each composition. After the casting process takes place by treatment of the samples were made ready for each test CNC machines.
According to Brinell hardness test results, the highest hardness value was 177 HB in 0.112% tin (Sn) amount. According to the tensile test results, the highest tensile strength was found to be 195 N/mm2 in the specimen containing 0.12% Sn. The lowest tensile strength was found at 157 N/mm2 in the sample without alloying elements. 0.4% copper addition sample tensile strength is 177 N/mm2, respectively. According to the results of the impact test, the highest impact strength was determined as 4.49 J in the sample without alloy element. The lowest impact strength was found to be 3.55 J in the specimen containing 0.09% Sn. 0.4% copper addition the impact strength of the sample is 4.37 J.
The highest perlitic ratio in the microstructure results was found in the sample with 0.12% Sn. Specimens of type A lamellar graphite were observed in samples up to 0.12% tin. In the sample containing 0.15% Sn, the lamellae were found to tend to rosy in some regions. Another research topic of the thesis, using a high proportion of copper instead of tin used in low cost in the industry is to draw backward.