KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji / 2026 / Cilt: 14 Sayı: 3

SiC Malzemelerin Gri Dökme Demirde Aşılayıcı Olarak Kullanımı ve Mekanik Özelliklere Etkisi

The Use of SiC Materials as Inoculants in Gray Cast Iron and Their Effects on Mechanical Properties

Batuhan Akkaya(Gazi Üniversitesi)0009-0004-1822-2303
Tarık Cebeci(Gazi Üniversitesi)0009-0004-0652-630X
Merve Koparan(Erkunt Sanayi A.Ş.)0000-0003-2204-7689
Veysel Durak(Erkunt Sanayi A.Ş.)0009-0001-2352-8188
Ferhat Gül(Gazi Üniversitesi)0000-0001-9087-8236
Sayfa
1522–1534
Yayın Tarihi
2026-09-30
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Elde edilen bulgular, akışa aşılama yönteminin grafit morfolojisini iyileştirerek gri dökme demirin mikroyapısal homojenliğini ve mekanik performansını önemli ölçüde geliştirdiğini, özellikle yeşil SiC'nin geleneksel aşılayıcılara alternatif olabilecek potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Gri dökme demirler, üstün dökülebilirlik, yüksek ısı iletkenliği ve titreşim sönümleme kabiliyeti sayesinde otomotiv ve makine imalat sanayinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Bu çalışmada, farklı aşılayıcıların gri dökme demirin mikroyapısal ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır.
💡
Sonuç & Katkı:Elde edilen bulgular, akışa aşılama yönteminin grafit morfolojisini iyileştirerek gri dökme demirin mikroyapısal homojenliğini ve mekanik performansını önemli ölçüde geliştirdiğini, özellikle yeşil SiC'nin geleneksel aşılayıcılara alternatif olabilecek potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Gri dökme demir · mikroyapı · termal analiz

Özet

Gri dökme demirler, üstün dökülebilirlik, yüksek ısı iletkenliği ve titreşim sönümleme kabiliyeti sayesinde otomotiv ve makine imalat sanayinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak lamel grafit yapısı nedeniyle çelik ve küresel grafitli dökme demirlere göre daha düşük mekanik özellikler sergilemektedir. Bu nedenle, grafit morfolojisini iyileştirmek amacıyla aşılama işlemi üzerine birçok deneysel çalışma yürütülmektedir. Bu çalışmada, farklı aşılayıcıların gri dökme demirin mikroyapısal ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Deneysel çalışmalarda, sıvı metalin kalıba dökümü sırasında akışa aşılama yöntemi uygulanmış; yüksek saflıkta yeşil Silisyum Karbür (SiC), metalürjik SiC ve baryum içeren FeSi aşılayıcıları kullanılmıştır. Aşısız ve aşılanmış numuneler termal analiz, optik mikroyapı incelemeleri ve mekanik testlerle değerlendirilmiştir. Termal analiz sonuçları, ötektik sıcaklık, geri ısınma miktarı ve grafitleşme eğiliminin kullanılan aşılayıcıya bağlı olarak değiştiğini göstermiştir. Mikroyapı incelemelerinde, aşı uygulanmayan numunelerde D ve E tipi grafit yapıları baskın iken, aşılanan numunelerde A tipi grafit oluşumu ve daha homojen bir yapı elde edilmiştir. Mekanik testler sonucunda, artan ferrit oranına bağlı olarak sertlik değerlerinde azalma, buna karşılık çekme ve akma dayanımlarında yaklaşık %10 oranında artış belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, akışa aşılama yönteminin grafit morfolojisini iyileştirerek gri dökme demirin mikroyapısal homojenliğini ve mekanik performansını önemli ölçüde geliştirdiğini, özellikle yeşil SiC'nin geleneksel aşılayıcılara alternatif olabilecek potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.

Abstract

Gray cast iron is widely used in the automotive and machinery industries due to its excellent castability, high thermal conductivity, and superior vibration damping capacity. However, because of its lamellar graphite structure, it exhibits lower mechanical properties than steel and spheroidal graphite cast iron. Therefore, numerous experimental studies have focused on inoculation treatments to improve graphite morphology and mechanical performance. In this study, the effects of different inoculants on the microstructural and mechanical properties of gray cast iron were investigated. In-stream inoculation was applied during mold filling using high purity green silicon carbide (SiC), metallurgical SiC, and barium-containing FeSi inoculants. Uninoculated and inoculated specimens were evaluated by thermal analysis, optical microstructural examination, and mechanical testing. The thermal analysis results showed that the eutectic temperature, recalescence, and graphitization tendency varied depending on the inoculant used. Microstructural observations revealed that D- and E-type graphite predominated in the uninoculated samples, whereas inoculated samples exhibited A-type graphite and a more homogeneous microstructure. Mechanical test results indicated a reduction in hardness due to the increased ferrite content, while the tensile and yield strengths increased by approximately 10%. The findings demonstrate that the in-stream inoculation process significantly improves graphite morphology, microstructural homogeneity, and mechanical performance of gray cast iron. Furthermore, high-purity green SiC exhibited promising potential as an alternative inoculant to conventional inoculation materials.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Akkaya, B., Cebeci, T., Koparan, M., Durak, V., Gül, F. (2026). SiC Malzemelerin Gri Dökme Demirde Aşılayıcı Olarak Kullanımı ve Mekanik Özelliklere Etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, Cilt: 14 Sayı: 3, 1522–1534. https://doi.org/10.29109/gujsc.1785414

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (40)

  1. Dryden, J. R., & Purdy, G. R. (1989). The effect of graphite on the mechanical properties of cast irons. Acta Metallurgica, 37(7), 1999-2006.
  2. Yakut, R. (2023). Investigation of mechanical properties of grey cast irons reinforced with carbon titanium nitride (TiNC). Lubricants, 11(10), 454.
  3. Ana-Marija, H., Zoran, G., & Anita, S. (2022). Effect of inoculation, cooling rate and charge composition on gray iron microstructure. Materials Science. Non-Equilibrium Phase Transformations., 8(1), 3-6.
  4. Sahu, S., Bhat, M. N., Kumar, A., Pratik, A., & Kumar, A. (2014). Effect of section thickness on the microstructure and hardness of gray cast iron (a simulation study). Int. J. Eng. Res. Technol, 3, 35-40.
  5. Metzger M., Seifert T., (2015) Computational assessment of the microstructure-dependent plasticity of lamellar gray cast iron – Part II: initial yield surfaces and directions, International Journal of Solids and Structures, 66, 194-206,
  6. Demin, D. (2017). Strength analysis of lamellar graphite cast iron in the" carbon (c)-carbon equivalent (Ceq)" factor space in the range of c=(3,425-3,563)% and Ceq=(4,214-4,372) %. Технологический аудит и резервы производства, 1(1 (33)), 24-32.
  7. Hecht, R. L., Dinwiddie, R. B. and Wang, H. (1999). Effect of graphite flake morphology on thermal diffusivity of gray cast iron used in automotive brake discs. Journal of Materials Science, 34, 4775-4781.
  8. Álvarez, L., Luis, C. J., & Puertas, I. (2004). Analysis of the influence of chemical composition on the mechanical and metallurgical properties of engine cylinder blocks in grey cast iron. Journal of materials processing technology, 153, 1039-1044.
  9. Thilak, G., Chandramohan, P., Saravanan, V. S., & Nandakumar, B. (2025). Austempering of Directional Control Valves made using Flake Graphite Iron and Compacted Graphite Iron—A Performance Study. International Journal of Metalcasting, 1-20.
  10. Kutelu, B. J., Adubi, E. G., & Seidu, S. O. (2021). Chilling Effect of Inoculation on the Microstructure and Hardness Property of Hypo-Eutectic Grey Cast Iron. FUOYE Journal of Engineering and Technology, 6(2), 72-77.
  11. Martin, D. R., Moreno, J. R. S., & de Albuquerque Vicente, A. (2015). Effects of different inoculants on the microstructural characteristics of gray cast iron gg-25, hardness and useful life of tools. Acta Scientiarum. Technology, 37(4), 355-360.
  12. Wang, G., Chen, X., Li, Y., & Liu, Z. (2018). Effects of inoculation on the pearlitic gray cast iron with high thermal conductivity and tensile strength. Materials, 11(10), 1876.
  13. Fay, A. (2020). Influence of inoculation on cast iron machinability: Case studies. China Foundry, 17(2), 150-157.
  14. Chisamera, M., Stelian, S. T. A. N., Riposan, I., Stefan, E., Costache, G. (2008). Thermal analysis of inoculated grey cast irons. The Annals of “Dunarea de Jos” University of Galati. Fascicle IX, Metallurgy and Materials Science, 31(2), 11-16.
  15. Riposan, I., Chisamera, M., Stan, S., Skaland, T. (2003). Graphite nucleant (microinclusion) characterization in Ca/Sr inoculated grey irons. International Journal of Cast Metals Research, 16(1-3), 105-111.
  16. Riposan, I., Stan, S., Uta, V., Stefan, I. (2017). Cast iron inoculation enhanced by supplementary oxy-sulfides forming elements. Journal of Materials Engineering and Performance, 26(9), 4217-4226.
  17. Stefan, E., Chisamera, M., Riposan, I., Stan, S. (2021). Graphite nucleation sites in commercial grey cast irons. Materials Today: Proceedings, 45, 4091-4095.
  18. Riposan, I., Chisamera, M., Stan, S., White, D. (2009). Complex (Mn, X) S compounds-major sites for graphite nucleation in grey cast iron. China Foundry, 6(4), 352-358.
  19. Stefan, E., Riposan, I., Chisamera, M., Stan, S. (2020). Lanthanum role in the graphite formation in gray cast irons. Minerals, 10(12), 1146.
  20. Patel, D., Nanavati, P., Chug, C. (2013). Effect of Ca and Ba Containing Ferrosilicon Inoculants on Microstructure and Tensile Properties of IS-210, and IS-1862 Cast Irons. In Proceedings of the National Conference on Emerging Trends in Engineering Technology & Management, Ahmedabad, Gujarat, India, 1-8.
  21. González H.C, Espitia P.P, Sierra R.A., (2017) Fading and graphite nucleation sites in grey iron inoculated using silicon carbide, R. revista Matéria, 22 (2).
  22. Edalati K., Akhlaghi F., Nili-Ahmadabadi M. (2005). Influence of SiC and FeSi addition on the characteristics of gray cast iron melts poured at different temperatures. Journal of Materials Processing Technology, 160(2), 183-187.
  23. Aydoğuş A., Acarer M. (2019). Küresel Grafitli Dökme Demirlerde Aşılayıcıların Mikroyapı Ve Mekanik Özelliklere Etkisi. Selcuk University Journal of Engineering Sciences, 18(3), 199-208.
  24. Stefanescu D. M., Suarez R., Kim S. B. (2020). 90 years of thermal analysis as a control tool in the melting of cast iron. China Foundry, 17(2), 69-84.
  25. Muhmond H. M. (2014). On the inoculation and graphite morphologies of cast iron (Doctoral dissertation, KTH Royal Institute of Technology).
  26. Metal Casting Institute. (n.d.). Iron types. Retrieved April 20, 2025. https://metalcastinginstitute.com/iron-types/
  27. Stefanescu Doru. (2015). Science and Engineering of Casting Solidification Third Edition. 10.1007/978-3-319-15693-4.
  28. Riposan I., Lefter C. – Inoculation of Cast Iron: Principles and Practices, AFS Casting Conference 2012
  29. Koch M., Soulas, K. (2014). Inoculation of grey and ductile iron. 7th International Foundry Congress, Ankiros Fairs, 11–13 Eylül 2014, İstanbul,Türkiye. https://akademi.tudoksad.org.tr/site/file?u=20181123070549_congress_file_143.pdf&t=Inoculation+of+Grey+and+Ductile+Iron
  30. Dorula, J., Kopyciński, D., Guzik, E., & Szczęsny, A. (2022). Procedure of Eliminating Porosity in Grey Cast Iron with Low Sulphur Content. Materials, 15(18), 6273.
  31. Janerka, K., Kostrzewski, Ł., Stawarz, M., Jezierski, J., & Szajnar, J. (2022). Various aspects of application of silicon carbide in the process of cast iron Melting. Archives of Metallurgy and Materials, 67.
  32. Xue, W., & Li, Y. (2016). Pretreatments of gray cast iron with different inoculants. Journal of Alloys and Compounds, 689, 408-415.
  33. Omranian, P., Shakeri, N., Mohamemadpour, A., Khailpour, M., & Alavi, N. (2013). Use of silicon carbide as an inoculant in ductile iron casting to reduce the cost with keeping the properties. Metal Journal, 15(5), 1-5.
  34. Persson, P. E., Udroiu, A., Vomacka, P., Xiaojing, W., & Sjögren, T. (2010). ATAS® as a tool for analyzing, stabilizing and optimizing the graphite precipitation in grey cast iron. In Proceedings of the 69th World Foundry Congress, Hangzhou, China 1-16.
  35. V. Fourlakidis, J. Ekengård and A. Diószegi (2010) Non-metallic inclusions in lamellar graphite iron 10th International Symposium on the Science and Processing of Cast Iron. https://www.researchgate.net/publication/281406663_Nonmetallic_Inclusions_in_Lamellar_Graphite_Iron
  36. Stefanescu, D. M. (2002). Science and Engineering of Casting Solidification. Springer.
  37. Loper, C. R., & Gundlach, R. B. (1991). Inoculation of Cast Irons. AFS Transactions, 99, 407–416.
  38. Lacaze, J., & Sertucha, J. (2015). On the fading of inoculation effect in cast irons, Materials Science and Engineering: A, 645, 212–219.
  39. Elliott, R. (1988). Cast Iron Technology. Butterworth-Heinemann.
  40. Tim Semleit, Ida Adhiwiguna, Jasen Wijaya, Rüdiger Deike, Duisburg (2021) Investigation of silicon carbide dissolution behavior in molten cast iron under specific consideration of the formation of reaction layers, Gıessereı Special, 1, 46 – 53.