Arakritik östenitleme ve havada soğutma ısıl işlemlerinin küresel grafitli dökme demirin mikroyapı ve mekanik özellikleri üzerine etkisi
Effect of intercritical austenitizing and air cooling heat treatments on microstructure and mechanical properties of ductile cast iron
Yazar: KUTAY KAYAALP
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ VOLKAN KILIÇLI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, farklı sıcaklıklarda yapılan arakritik östenitleme + havada soğutma ısıl işleminin Küresel Grafitli Dökme Demirin (KGDD) mikroyapı ve mekanik özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla, çekme numuneleri Y blok küresel grafitli dökme demirden işlenerek hazırlanmıştır. Numuneler 770°C, 780°C, 790°C, 800°C, 810°C ve 820°C'de 1 saat östenitlemenin ardından havada soğutulmuşlardır. Mikroyapı karakterizasyonu için optik mikroskop ve kırık yüzey analizi için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Mekanik özellikler çekme ve sertlik testleri yapılarak belirlenmiştir. Deneysel sonuçlar, artan arakritik östenitleme sıcaklığı ile perlit hacim oranının arttığını göstermiştir. Ek olarak, perlit hacim oranının artması ile çekme dayanımında ve sertlik değerlerinde artış görülmüştür. Ancak toplam uzama, kesit alanı daralması ve kırılma enerjisi değerlerinin ise artan arakritik sıcaklıkla azaldığı tespit edilmiştir. Kırık yüzey analizleri sonucunda artan arakritik sıcaklıkla yüzeydeki çukurcukların (dimple) azaldığı gözlenmiştir. Çukurcukların azalması sünekliğin azaldığı şeklinde de yorumlanmıştır. Sabit bir kimyasal kompozisyona sahip KGDD'de arakritik östenitleme sıcaklıklarından havada soğutma ile değişik hacim oranlarında perlit içeren KGDD üretilebilmektedir. Arakritik östenitleme sıcaklıklarından havada soğutulmuş KGDD'lerin mekanik özellikleri ilgili ASTM standartlarıyla karşılaştırıldığında, östemperlenmiş KGDD'ler ile dökülmüş koşullardaki ferritik/perlitik KGDD'ler arasında çekme ve toplam uzama değeri sergilemektedirler.

Abstract:
In this study, the effect of the intercritical austenitizing temperature and air cooling on the microstructure and mechanical properties of ductile iron was investigated. For this purpose, samples were prepared by machining from Y block ductile iron castings. The samples were air-cooled from intercritical austenitizing temperatures at 770°C, 780°C, 790°C, 800°C, 810°C, and 820°C for 1-hour. Optical microscope was used for microstructural characterization and scanning electron microscope (SEM) was used for analyzing fracture surface of samples. Tensile and hardness tests were conducted in order to determine the mechanical properties. Experimental results showed that pearlite volume fraction increased with increasing intercritical austenitizing temperatures. Moreover, the hardness and tensile strength increased with increasing pearlite volume fraction. However, total elongation, reduction in area and energy at break values decreased with increasing intercritical austenitizing temperatures. Fracture surface analysis showed that the number of dimples regions decreased with increasing intercritical austenitizing temperatures. This can be explained as ductility decreased as well. Ductile cast irons which have different pearlite volume fraction can be produced by controlling intercritically austenitizing in the same chemical composition. When mechanical properties of intercritically austenized and air cooled nodular cast irons compared with relevant ASTM standarts, it can be seen that tensile and total elongation values take place between austempered ductile irons and as cast ferritic/pearlitic ductile irons.