Borlu çelikler ve mikro alaşımları çeliklere uygulanan temperleme ve kriyojenik işlemin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of temperature and cryogenic processing on microstructural and mechanical properties of boron steels and micro alloys steels
Yazar: ÖMER FARUK KAPLAN
Danışman: PROF. DR. BÜLENT BOSTAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Aşınma = Wear ; Borlu çelikler = Boron steels ; Sertlik = Hardness ; Vanadyum = Vanadium

Özet:
Borlu çelikler, aşınma direnci yüksek ve sertleşebilme kabiliyeti ile ön plana çıkmış bir çeliktir. Mikro alaşımlı çelikler ise düşük oranda, vanadyum, niyobyum ve titanyum ile birlikte düşük maliyette yüksek tokluk, kaynaklanabilirlik, yüksek korozyon direnci ve sertleşebilirliğe önemli etkiler sağlamaktadır. Bu çalışmada sıcak dövme işlemi uygulanmış olan 33MnCrB5-2 borlu çeliğin ve 38MnSiVS5 mikro alaşımlı çeliğe kriyojenik işlem ve temperleme ısıl işlemi uygulanarak mekanik olarak sertlik, darbe ve aşınma testi yapılmıştır. Mikroyapı analizleri tarama elektron mikroskobu (SEM) ve optik mikroskop (OM) yardımı ile incelenmiştir. Enerji-dağıtıcı X-ışını spektrometresi (EDS, IXRF Sys.) ile ısıl işlemler sonrası mikroyapıdaki farlı bölgelerden element dağılımları analiz edilmiştir. Uygulanan kriyojenik işlem ve temperleme ısıl işleminin çökelti dağılımına ve kırınım olduğu düzlemlere etkisini incelemek için X-Işını Kırınım yöntemi (XRD) kullanılmıştır. Bu analiz sayesinde numunelerde meydana gelen dislokasyon yoğunlukları hesaplanarak mekanik özelliklere etkisi incelenmiştir. Dislokasyon yoğunluğunun uygulanan kriyojenik işlem ve temperleme ısıl işlemi ile nasıl değiştiği ve mekanik özellikler ile ilişkisi araştırılmıştır. Yapılan analizler sonucu ana malzemelere temperleme uygulanmadan sadece kriyojenik işlem uygulandığında sertlik değerlerinin her iki grup malzemede de yaklaşık % 6 azaldığı görülmüştür. Temperleme ısıl işlemi sonrası uygulanan kriyojenik işlem ile darbe ve aşınma dayanımının yaklaşık % 50 arttığı gözlemlenmiştir.

Abstract:
Boron steels are a steel with high wear resistance and hardenability. Micro-alloyed steels, on the other hand, provide significant effects on high toughness, weldability, high corrosion resistance and hardenability at low rates, together with vanadium, niobium and titanium. In this study, mechanical hardness, impact and wear tests were carried out by applying cryogenic treatment and tempering heat treatment of 33MnCrB5-2 boron steel and 38MnSiVS5 micro-alloyed steel, which were hot forged. Microstructure analyzes were examined with scanning electron microscope (SEM) and optical microscope (OM). Element distributions from different regions in the microstructure were analyzed after heat treatment with energy-dispersive X-ray spectrometry (EDS, XRF Sys.). X-Ray Diffraction method (XRD) was used to examine the effect of applied cryogenic treatment and tempering heat treatment on the precipitation distribution and diffraction planes. Thanks to this analysis, the effect of dislocation densities in the samples was investigated. How the dislocation density changes with the applied cryogenic treatment and tempering heat treatment and its relationship with mechanical properties were investigated. As a result of the analyzes made, it was observed that the hardness values of both groups of materials decreased by an average of 6% when only cryogenic treatment was applied to the main materials without applying tempering. It was observed that impact and abrasion resistance increased by 50% on average with the cryogenic treatment applied after the tempering heat treatment.