tc gazi üniversitesi mühendislik fakültesi makina mühendisliği

tc gazi üniversitesi mühendislik fakültesi makina mühendisliği

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
YÜKSEK LİSANS MM 598 SEMİNER DERSİ SUNUMU
TEZ ÖĞRENCİSİ: Mehmet DİNÇSOY 128310510
TEZ DANIŞMANI: Prof. Dr. Mustafa YURDAKUL
SEMİNER KONUSU: Yüksek Karbonlu Mikro Alaşımlı Çeliklere (ADAMİT) uygulanan ısıl
işlemin Mikroyapı Üzerine Etkisi
GİRİŞ
Yüksek Karbonlu Düşük Alaşımlı Çelikler (ADAMİT) genellikle hadde merdanesi olarak
kullanılmaktadırlar. ADAMİT bileşenleri çizelge 1’ de görülmektedir. Yapılacak çalışmada
haddehanelerde kullanılan ağır tonajlı hadde merdanelerin belirlenmiş malzeme yapısına
uygun numuneler dökülerek döküm sonrası gereken ısıl işlem özellikleri araştırılacaktır.
Kimyasal Kompozisyon (% ağ.)
Karbon (C)
1,4-2,2
Silisyum (Si)
0,5-1,4
Mangan (Mn)
0,6-1,0
Nikel (Ni)
0,5-1,5
Krom (Cr)
0,5-1,5
Molibden (Mo)
<0,8
Çizelge 1. Adamit merdane kimyasal bileşenleri
Hadde merdanesi yapımında kullanılan bu tür yüksek karbonlu çeliklerin en büyük
problemlerinden biri işlenebilirliğidir. Yapısında bulunan yüksek karbon oranı ve yüksek
miktarda bulunan karbür yapıcı elementler, yapı içinde oluşan karbür ağının tane sınırlarına
yoğun ve kaba şekilde çökelmesine neden olmaktadır [Rozniata ve Pacyna, 2007]. Bu
malzemelerin yüksek karbon içeriğinden dolayı mikroyapısı büyük oranda sementit tipi
karbür içermektedir. İç yapıda yüksek oranda bulunan sementit yapıda, widmannstatten
sementit, karbon oranına göre ledeburitik sementit ve birincil östenit tane sınırlarında sürekli
bir ağ yapısında bulunan ikincil sementit olarak üç şekilde çökelebilir. Bu östenit tane
sınırlarını saran yoğun ve gevrek yapıda olan sementit ağı malzemenin mekanik özelliklerini
olumsuz yönde etkiler (Resim 1)
Resim 1. Yüksek karbonlu çeliklerde östenit tane sınırlarında bir ağ yapısında çökelmiş
karbür ağı
Bu oluşan karbür ağı malzemenin işlenebilirliğini olumsuz etkilemekte hatta imkansız
kılmaktadır. Bundan dolayı işlenebilirliğin gerçekleşmesi için oluşan karbür ağının ısıl işlem
yapılarak kırılıp yapıda küçük parçalar şeklinde dağılması gerekmektedir. Bilindiği üzere bu
tür yüksek karbon oranı içeren malzemelere küreselleştirme tavlaması uygulanmaktadır
[Savaşkan, 2004]. Ancak küreselleştirme tavlaması pahalı, uzun süreli ve sertliği çok
düşürmektedir. Bundan dolayı bu tür malzemelerin karbür ağının kırılabilmesi ve aynı
zamanda sertliğini koruyabilmesi için yüksek sıcaklıklarda yüksek soğuma hızlı ısıl işlemler
yapılmalıdır. Bu yapının ısıl işlemle kullanabilir hale getirilmesi için doğru ısıl işlem
şartlarının seçilmesi önemlidir. Doğru bir ısıl işlem yapıda olumsuz etkiye sahip olan karbür
ağının en iyi şekilde kırılarak yapıya dağılımını sağlar.
DENEYSEL ÇALIŞMALAR
Bu çalışmada yüksek karbonlu düşük alaşımlı sahip malzeme için ahşap model hazırlanacak
hazırlanan model
kum kalıba kalıplanacak, kimyasal analize göre seçilen malzeme
indüksiyon ocağında ergitilerek dökümü yapılacaktır. Dökümden sonra alınan numunelere
farklı ısıl işlem sıcaklığında ve farklı soğutma ortamlarında (Hava, Yağ, Su) sertleştirilmesi
yapıldıktan sonra optik mikroskopta 50X, 100X, 200X, 500X, 1000X mikroyapı fotografları
alınacaktır. İncelenen mikroyapılara göre taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile
malzemelerin matris yapıları ve karbür yapıları detaylı olarak incelenecek sonrasında
yapılarda bulunan karbür fazlarının hangi bileşimlerden oluştuğunun tespiti için enerji
dağılımlı x-ışınları analizi (EDS) analizi yapılacaktır. Ardından oluşan yapıda hangi tür
karbürlerin bulunduğu ve kalıntı östenit varlığının tespiti için tüm numunelere X-ışınları
difraktometresi (XRD) analizi yapılacaktır.
SONUÇ
Böylece döküm şartlarında oluşan yapının mekanik özelliklerini ve işlenebilirliğini olumsuz
yönde etkileyen, tane sınırlarında çökelen karbür ağının uygulanan ısıl işlemler ile kırılarak
yapıya homojen şekilde dağıtılması amaçlanmış olup yapılan ısıl işlemler sonucunda karbür
fazının ve matrisin değişimi gözlenecek bu değişimlerin sertlik ve mikro sertlik üzerindeki
etkisi araştırılacaktır. Pratikte dökümhanede dökülecek adamit bazlı malzemenin ısıl işlem
özellikleri belirlenecektir.
KAYNAKLAR
1) Byun G., Oh S., Lee C. G., Lee S., “ Correlation of Microstructure and Microfracture
Mechanism Of Five Work Rolls”, Metallurgical and Materials Transactions A Volume
30A, 234-243, (1999).
2) Rozniata E., Pacyna J., “Hypereutectoid Cementite Morphology and Mechanical Properties
of Cr-Ni-Mo Cast Steel”, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing
Engineering Volume 17, 145-148, (2006).
3) Rozniata E., Pacyna J., “Effect of Structure on Mechanical Properties of Cr-Ni-Mo Cast
Steel”, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering Volume 28,
224-230, (2007).
4) Brodziak A., Stradomski Z., Pirek A., “ The İnfluence of Microstructure on the Mechanical
Properties of Metallurgical Rolls Made of G200CrMoNi4-3-3 Cast Steel”, Arcieves of
Foundry Engineering Volume 9, 21-24, (2009).
5) Rozniata E., Pacyna J., “Effect of Annealing on Mechanical Properties of Ledeburitic Cast
Steel”, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering Volume 20,
187-190, (2007).
6) Brodziak A., Stradomski Z., Dyja D., “ The İnfluence of Carbides Morphology on Fracture
Toughness of Cast Steel G200CrMoNi4-3-3”, National Academy of Sciences of Ukraine
137-140, (2008).
7) Krawczyk J., “ The İnfluence of Microstructure and Loads on Tribological Properties of
G155CrNiMo4-3-3 Cast Steel”, Arcieves of Foundry Engineering Volume 10, 30-44,
(2010).
8) Stachure S., Stradomski Z., Pirek A., “ Studying Possibilities to İmprove the Functional
Properties of Metallurgical Rolls”, Arcieves of Foundry Engineering Volume 9, 313-316,
(2008).