Bu başlık altında oldukça sık karşımıza çıkan ve yayılımla gerçekleşen bir dönüşüm türünden bahsedeceğiz. Yayılımın yalnızca çok kısa mesafeler içinde gerçekleştiği ve kompozisyonda bir değişimin olmadığı bu dönüşümün işleyişini aşağıdaki ikili denge faz diyagramı üzerinden anlatmaya başlayalım.
Diyagram üzerinde C0 ile gösterilen kompozisyondaki bir numuneyi, yalnızca β fazının kararlı olduğu T1 sıcaklığına kadar ısıttığımızı düşünelim. Numunenin iç yapısı tamamıyla β’ya dönüştükten sonra numunenin sıcaklığını, bir diğer tek faz bölgesine (α) denk gelen T1 sıcaklığına düşürdüğümüzü varsayalım.
Numunenin sıcaklığını nispeten yavaşça düşürdüğümüzde, faz dönüşümü yukarıdaki denge diyagramı uyarınca gerçekleşeceği için, α bölgesine ulaşmak için öncelikle çift faz (α + β) bölgesinden geçilmesi gerekiyor. Bu da dönüşümün önce α çökeltileriyle başlayıp, sonrasında β yapısına sahip matrisin tümden α’ya dönüşmesiyle tamamlanacağı anlamına geliyor.
Diğer taraftan, numunenin sıcaklığını T1’den T2’ye çok hızlı bir şekilde düşürdüğümüzde, numunenin iki ayrı faza ayrılmasına fırsat vermeden kristal yapının β’dan α’ya direkt dönüşmesini sağlamamız da mümkün olabiliyor. Masif dönüşüm (İngilizce: massive transformation) adını verdiğimiz bu dönüşümün en önemli özelliği, dönüşümün iki faza ayrışmadan gerçekleşmesi nedeniyle oluşan α fazının yüksek sıcaklıktaki β fazıyla aynı kompozisyona sahip olması.
Bu son cümleyle ne kastettiğimizi aşağıdaki resim üzerinde açıklamaya çalışalım. Aşağıda resimde solda masif dönüşüm, sağda ise çökelme ile gerçekleşen β → α dönüşümleri gösteriliyor. Numuneyi, aşağıda sağda gösterildiği gibi nispeten yavaş soğuttuğumuzda, sıcaklık çift faz bölgesine geldiğinde çökelmeye başlayan α fazının kompozisyonu C0’dan bir miktar daha düşük oluyor. Örneğin, sağdaki resimde T3 ile gösterilen sıcaklıkta numunenin mikroyapısına baktığımızda, aşağıda gösterildiği gibi β yapısına sahip taneler içerisinde Cα kompozisyonuna sahip çökeltilerden oluştuğunu gözlemliyoruz.
Numunenin sıcaklığını çökelmenin oluşmasına fırsat vermeden hızlıca T2 sıcaklığına düşürdüğümüzde ise, mikroyapıda, yukarıda solda gösterilen şekilde dönüşmeye fırsat bulamamış β yapısına sahip tanelerin sınırlarında çekirdeklenip büyüyen masif α parçacıkları gözlemliyoruz. Bu masif α parçacıkları, α çökeltilerinden farklı olarak β fazı ile aynı kompozisyona, yani C0 kompozisyonuna sahip oluyor.
Çökelme sırasında anafaz ile çökeltiler arasında kompozisyon farkı olması nedeniyle çöketilerin oluştuğu bölgelerdeki A atomlarının çökeltilerden yayılımla uzaklaşmaları gerekiyor (çökeltilerin daha az A içerdiğine dikkat ediniz). Bu nedenle çökelme esnasında A atomlarının uzun mesafeli yayılımının gerçekleşmesi gerekiyor. Masif dönüşümde ise β ve α arasında bir kompozisyon farkı bulunmaması nedeniyle yayılım sadece çekirdeklenip büyüyen α arayüzeyi etrafında, atomların yeni kristal düzene uyum sağlamaları amacıyla, çok kısa mesafeli olarak gerçekleşiyor.
Masif dönüşümlerde yayılım her ne kadar çok kısa mesafeli olarak gerçekleşiyor olsa da, işleyişin gerçekleşmesinde yayılımın esas olduğunu; bu dönüşümlerin martensit dönüşümü gibi yayılım olmadan, atomların toplu hareketiyle gerçekleşen dönüşümlerden farklı olduğunu vurgulamamızda fayda var. İlerleyen konu başlıklarında yayılım olmadan gerçekleşen bu dönüşümlerden ayrıntılı olarak bahsedeceğiz.
Devamı:
- Sonraki sayfa: Çökelme
- Önceki sayfa: Katı hal dönüşümlerinde kristal büyümesi
- Ana konu başlığı: Malzeme Biliminin Fiziksel Temelleri