Jominy Deneyi Nedir, Nasıl Uygulanır?

Jominy Deneyi, çeliklerin sertleşebilirlik özelliklerini belirlemek için kullanılan bir deneydir. Bu deney sonucunda elde edilen bilgiler ise ise çeliklerin endüstriyel uygulamalarda nasıl kullanılacağına ve işleneceğine dair önemli bilgiler sağlar. Bu yazıda, bu deneyin kullanım alanlarına ve nasıl uygulandığına detaylıca değineceğiz.

Jominy Deneyinin Tanımı ve Amacı

Endüstride başarının yakalanabilmesi için malzemenin seçimi oldukça önemlidir. Tabi bu başarının yakalanabilmesi için malzeme seçiminin yanı sıra seçilen malzemenin kalitesi de büyük bir öneme sahiptir. Bu kalitenin ölçülmesi için ise bir dizi deneyler yapılır. Jominy deneyi ise bunlardan bir tanesidir.

 Bu deney, endüstri de oldukça fazla kullanılan özellikle çelik gibi alaşımlı malzemelerin sertleşebilirliğini incelemek için kullanılır. Bu deneyde çelik numunesinin bir ucunun ısıtılarak yüksek bir sıcaklığa getirilir ve ardından belirli bir hızda soğutulurken numunenin diğer ucunda sıcaklık ölçümleri yapılır.

Bu deneyin temel amacı ise alaşımların belirli oranlarda karıştırılmasıyla elde edilen çelik gibi malzemelerin sertleştirilme işlemi sonucunda yüzey sertliğinin nasıl değiştiğini ve bu değişimin ne tür faktörlerden etkilendiğini anlamaktır. Bunun sonucunda ise soğuma hızının sertlik üzerindeki etkisi incelenerek malzemenin farklı bölgelerindeki mekanik özelliklerin nasıl varyasyon gösterdiği hakkında bilgi edinilir. Elde edilen bu bilgi, metalürji mühendislerinin çelik gibi malzemelerin kullanım alanlarına uygun bir şekilde sertleştirilmesini ve işlenmesini sağlamak için oldukça önemlidir.

Sertleşebilirlik Değeri Nedir?

Sertleşebilirlik değeri, malzemelerin jominy deneyi esnasında sertleştirme işlemine karşı ne kadar duyarlı olduğunu gösteren bir değerdir. Özellikle çelik gibi metallerde sertleşebilirlik değeri, malzemenin ısıtıldıktan sonra hızla soğutulduğunda ne kadar sertleşebileceğini belirtir. Bu değer ise, malzemenin yapısal özelliklerini ve dayanıklılığını etkileyen önemli bir faktördür.

Malzemelerin sertleşebilirlik değerini birçok faktör etkileyebilir. Bu faktörlerden bazıları kimyasal bileşimi, kristal yapısı, soğuma hızı, ısıl işlem parametreleri ve kullanılan alaşımlardır. Sertleşebilirlik değeri, malzemenin ne kadar hızlı soğutulduğunda istenen sertlik düzeyine ulaşabileceğini gösterir.

Bu değerin belirlenmesi, malzemelerin endüstriyel alanlarda uygulanırken nasıl kullanılacağını belirlenmesi için oldukça önemlidir. Nedeni ise sertleşebilirlik değeri seçilen malzemenin uygun ışıl işlem yöntemleri ile istenen mukavemet ve sertlik özelliklerine getirilmesinde yol gösterici olabilir.

Sertleşebilirlik Değerlerinin Kullanım Alanları

Jominy deneyi sonucunda elde edilen sertleşebilirlik değerleri birçok yerde kullanılabilir. Bunlardan en çok kullanılan alanlar ise aşağıdaki gibidir:

• Malzeme Seçimi: Mühendisler, belirli bir uygulama için en uygun çelik malzemeyi seçerken sertleşebilirlik verilerini kullanabilirler. Bu ise mühendislerin daha yüzey sertliği gerektiren uygulamalar için yüksek sertleşebilirlik özelliklerine sahip çelik seçmesini sağlar.

• Sertleştirme İşlemleri: Bu deneyin sonuçları, sertleştirme işlemlerini optimize etmek için kullanılabilir. İşlem parametreleri, çelik numunesinin sertleşme davranışına göre ayarlanabilir.

• Kaynak Uygulamaları: Kaynak yapıldığında çelik malzemelerin ısıl işlem gereksinimleri belirlenirken sertleşebilirlik verileri dikkate alınır. Bu veriler dikkate alınmasının sebebi ise kaynak sonrası sertleştirme işlemlerinin elde edilen bu veriler ışığında uygulanmasıdır.

• Parça Tasarımı: Sertleşebilirlik değerleri, bir mühendis veya tasarımcının çelik parçaların tasarımında etkileyici bir faktör olabilir. Bunun sebebi ise özellikle yorulma, aşınma ve darbe direnci gerektiren uygulamalarda, çelik numunesinin sertleşme karakteristiğinin göz önüne alınmasıdır.

• Kalite Kontrol: Üretilen çelik parçaların sertleşebilirlik özelliklerinin belirlenmesi, kalite kontrol süreçlerinin bir parçası olarak kullanılabilir. Bu değerden ise parçaların istenen performansı sağlayıp sağlamadığını değerlendirmek için yararlanılır.

Alaşım ve Mikro Yapının Etkileri

1. Karbon

Jominy Deneyi’nde karbon miktarı, çeliklerin sertleşebilirlik özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Daha yüksek karbon içeriğine sahip çelikler, genellikle daha sert ve daha kolay sertleştirilebilen malzemelerdir. Bu ise çelik numunesinin sertleşme profili üzerinde belirgin bir etki yaratır. Yüksek karbonlu çelikler, sertleşme derinliğini artırabilirken, düşük karbonlu çelikler daha yüzey sertliği odaklı olabilir. Bu nedenle mühendisler, belirli uygulamalar için çelik malzemeseçerken karbon içeriğini dikkate alır ve sertleşebilirlik özelliklerinin tasarım ve üretim süreçlerine etkilerini değerlendirir.

2. Diğer Alaşım Elemanları

Jominy Deneyi, çeliklerin sertleşme davranışlarını incelemek için kullanılırken, bu deney aynı zamanda çeliklerde bulunan farklı alaşım elementlerinin sertleşme özelliklerine olan etkilerini de ortaya koyar. Örneğin, çeliklere mangan eklenmesi, sertleşme derinliğini artırabilir ve çeliği daha sert hale getirebilir. Nikel, çeliğin sertleşebilirliğini artırabilirken, krom oksit tabakaları oluşturarak korozyon direncini artırabilir. Bu yüzden jominy deneyi, çelik üreticilerinin ve mühendislerin farklı alaşım bileşimleri ile çeliklerin istenilen sertleşme özelliklerini elde etmelerine yardımcı olur.

3. Bor Tane Boyutu

Jominy Deneyi’nde bor tane boyutu, çelik numunesinin sertleşebilirlik özelliklerini etkileyen önemli bir faktördür. Daha ince taneli çelikler, genellikle daha homojen ve yüzey sertliği açısından daha iyi sonuçlar üretebilir. Nedeni ise ısıl işlem sırasında bor gazının daha homojen bir şekilde difüzyonunu sağlamasından kaynaklanır. Bu ise çelik numunesinin daha fazla bölgesinin sertleşmesine olanak tanır. Aksine, daha büyük taneli çeliklerde difüzyon daha sınırlı ve sertleşme daha az homojen olabilir. Bu nedenle, tane boyutu, çeliklerin sertleştirme potansiyelini ve son ürünün mekanik özelliklerini önemli ölçüde etkileyebilir.

Jominy Deneyi Nasıl Uygulanır?

Jominy deneyi, çeliklerin sertleşme profillerini belirlemek için kullanılan bir deneydir. Bu işlemin adımları ise aşağıdaki gibidir:

1. Numune Hazırlığı: İlk adım olarak, çelik numunesi hazırlanır. Genellikle çubuk şeklinde olan bu numune çubuğu, standart boyutlarda ve belirli bir kimyasal bileşime sahip bir çelikten kesilir ve yüzeyleri özenle temizlenir.
2. Soğutma Jeti Hazırlığı: Soğutma jeti denen Jominy Deneyi cihazı kullanılır. Bu cihaz, numunenin bir ucu ısıtıldığında diğer ucuna bir soğutma jeti uygulanmasını sağlar. Soğutma jeti ise numunenin üzerine su veya yağ püskürtmek için kullanılır.
3. Numunenin Isıtılması: Çelik numunesi, spesifik bir sıcaklığa (genellikle 900-950°C) indüksiyonla veya fırında ısıtılır. Bu işlem ise numunenin tüm bölgesini homojen bir şekilde ısınmasını sağlar ve ardından sertleşme işlemi başlatılır.
4. Soğutma Jetinin Uygulanması: Numune ısıtıldıktan sonra, hızlı soğutma işlemi başlatılır. Bu işlem ise numunenin bir ucuna soğutma jeti tarafından sağlanır. Bu jet, numunenin yüzeyine su veya yağ püskürtülerek hızlı bir soğutma sağlar.
5. Sertleşme Profilinin Ölçümü: Numune soğuduktan sonra, numune üzerindeki sertlik ölçümleri belirli aralıklarla yapılır. Bu ise numunenin yüzeyden başlayarak iç bölgelerine kadar olan sertlik değişikliklerini gösteren bir sertleşme profili elde etmenizi sağlar.
6. Verilerin Analizi: Elde edilen sertleşme profilinin analizi, çeliğin sertleşme özelliklerini ve davranışını anlamak için önemlidir. Numunenin farklı bölgelerindeki sertlik değerleri, sertleşme derinliği ve çelik numunesinin sertleşme karakteristiği hakkında bilgi sağlar. Bu nedenle bu analizin dikkatlice yapılması gerekir.