Düşük kromlu çeliklerde kobalt miktarının mikroyapıya ve tokluğa etkisi
Effect of cobalt content on microstructure and toughness of low chromium steels
Yazar: GÖKHAN ARICI
Danışman: PROF. DR. MESUT UYANER ; PROF. DR. MUSTAFA ACARER
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Beynit = Bainite ; Isıl işlem = Heat treatment ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Mikroyapı = Microstructure

Özet:
Bu çalışmada, daha önce üretimi yapılan Cr-Mo (Cr-W) çeliklerine alternatif olabilecek, ağırlıkça % 3 ve 5 Cr ve % 3 W ana alaşım elementlerini içeren düşük Cr'lu çelikler döküm yolu ile üretilip sıcak haddelenmiştir. Yapılan bu çalışma, farklı oranlarda Cr, Ta ve Co içeren çeliklerin ısıl işlemini, mikroyapısal özelliklerini ve mekanik karakterizasyonlarını içermektedir. Mekanik testler kapsamında, ASTM E8-18 standartlarına göre sertlik, ASTM E8 standartlarına göre çekme ve ASTM E23-16b standartları referans alınarak çentik darbe deneyleri yapılmıştır. Bu tez çalışmasının özgün değeri düşük Cr'lu çeliklerde alaşım elementi olarak Ni yerine alaşım elementi olarak Co'ın kullanılmış olmasıdır. Co da Ni gibi östenit yapıcı bir elementtir. Ancak Co, Ni gibi tavlama ve temperleme parametrelerini belirleyici olan A1 ve A3 sıcaklıklarını düşürmemektedir. Bu durum daha yüksek sıcaklıklarda daha kısa sürelerde temperleme olanağı sağlayıp karbür ve nitrür oluşumuna önemli katkı sağlamaktadır.
Üretilen ve ısıl işlemleri yapılan çelikler genel olarak beynitik yapıdadır. Isıl işlemler sonrasında mikroyapıda meydana gelen karbürler/nitrürler taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görüntülenmiş ve bu çökeltilerin X-ışınları kırınımı (XRD) analizi ile hangi faza ait oldukları tespit edilmiştir. Ta mekanik özellikleri önemli derece arttırmıştır. Co da mekanik özelliklerin artmasını belli orana kadar sağlamıştır. Co'ın 3 Cr-4.5 Co alaşımı hariç tokluğu düşürücü etkisi olduğu söylenebilir.

Abstract:
In this study, low chromium steels containing 3% and 5% Cr and 3% W as major alloying elements, which may be alternative to Cr-Mo (Cr-W) steels currently being produced, were produced by casting and hot rolled. This study aims heat treatment, microstructure and mechanical characterizations of alloys consisting of various amount of Cr, Ta and Co. Hardness, tensile and Charpy impact tests were performed according to ASTM E8-18, ASTM E8, ASTM E23-16b, respectively. The originality of this study is the use of Co instead of Ni as alloying element in low chromium steels. Co behave also as an austenite stabilizer element as Ni. However, Co does not reduce the A1 and A3 temperature like Ni, which determines of annealing and tempering temperatures. Thanks to this effect provide an opportunity for annealing and tempering at higher temperature. Thus this behavior significantly contributes to carbide and nitride formation.
Investigated steels generally have bainitic microstructure. Carbides / nitrites precipitations which are formed after heat treatments, were imagined by SEM and phase analysis were performed by using XRD. Ta has significantly increased mechanical properties and Co also has same tendency of increasing mechanical properties up to a certain alloy content. Co had the effect of reducing the toughness for almost all alloys except the 3 Cr-4.5 Co alloying system.