Yüksek mukavemetli çelik halatların mikroyapısal ve mekanik karakterizasyonu
Microstructural and mechanical characterization of high strength steel ropes
Yazar: BURAK HOCAOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. ŞABAN HAKAN ATAPEK
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Direnç = Strength ; Karakterizasyon = Characterization ; Çelik halat = Steel rope

Özet:
Bu çalışmada, yüksek karbonlu (ağ.-% 0,9 C) kalın çelik halatların üretimi tanıtılmış olup, çekilmiş malzemelerin mikroyapısal bileşenleri ile mekanik özellikleri arasındaki ilişki fiziksel metalurjik yaklaşımlar ile irdelenmiştir. 6x26WS kompozisyonuna sahip kalın çelik halatların üretimi için 5,50 mm çapa sahip filmaşinler kullanılmış olup, hammaddenin matriks fazı, dekarbürizasyon tabakası, kalıntı ve segregasyonu gibi bazı mikroyapısal bileşenleri analiz edilmiştir. Metalurjik analizler, filmaşinlerin kaba ve ince perlitik bir yapıya sahip olduğunu, 30 µm'den daha düşük bir dekarbürizasyon tabakası ve kalıntı olarak uzamış MnS içerdiğini göstermiştir. Tel çekme prosesi öncesinde provizyon koşullarını sağlamak için filmaşin 5,50 mm'den 4,50 ve 4,00 mm değerlerine getirilmiş ve bu redüksiyon işlemi neticesinde şekil değişimi sertleşmesinin bir sonucu olarak hammaddeye göre çelikler daha yüksek sertlik kazanmıştır. Daha sonrasında, patentleme olarak bilinen bir ısıl işlem filmaşinlere uygulanmıştır. Östenitik bir matriks elde etmek için fırın rejimi 960-1030 °C olarak ayarlanmış olup perlitik dönüşüm için 305-320 °C sıcaklık aralığına sahip bir kum banyosu tasarlanmıştır. Nihai kademede, farklı çaplara sahip (1,30-1,93 mm) halat telleri çekme prosesi boyunca çoklu geçişler sağlanarak üretilmiş olup, kopma mukavemetleri belirlenmiştir. Sonuçlar, oldukça ince perlitik yapılı ve 220 kg/mm2 kopma mukavemetine sahip bir ticari 6x26WS kompozisyonun elde edilebildiğini göstermiştir.

Abstract:
In this study, the production of high carbon (0,9 wt.%) thick steel ropes was introduced and the relationship between microstructural features and mechanical properties of the drawn materials was discussed according to the physical metallurgical approaches. In order to produce thick steel ropes having 6x26WS composition, wire rod having a diameter of 5,50 mm was used and some microstructural features like matrix phase, decarburization layer, inclusion and segregation of raw materials were analyzed. The metallurgical analyzes showed that wire rods had fine and coarse pearlitic structure, a decarburization layer less than 30 µm, elongated MnS as inclusions. In order to prepare provision conditions before wire drawing process, the diameter of the rod was reduced from 5,50 mm to 4,50 and 4,00 mm. These reductions made the steels harder compared to raw materials due to strain hardening. Then, wire rods were subjected to a heat-treatment known as patenting before drawing. In order to obtain an austenitic matrix, the furnace regime was adjusted as a range of 960-1030 °C and then a sand bath having a temperature range of 305-320 °C was designed for pearlitic transformation. In the final stage, several rope wires having different diameters (1,30-1,93 mm) by multi-passes during drawing process were produced and their fracture strengths were measured. The results showed that a conventional 6x26WS composition having very fine pearlitic structure and fracture strength of 220 kg/mm2 could be achieved.