Östenitleme sıcaklığı ve alaşım oranlarının yüksek manganlı çeliklerin mekanik özelliklerine etkisi
Effect of austenization and alloy ratios on mechanical properties of high manganese steels
Yazar: HAKAN YILDIRIM
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED EMİN ERDİN
Hitit Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yüksek manganlı çelikler aşınmaya ve darbeye dayanıklı malzemeler olarak başta madencilik ve çimento sektörlerindeki birincil/ikincil kırıcı makineleri olmak üzere benzer sektörlerde yaygın şekilde ve verimli olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte alaşım ve ısıl işlem şartlarına bağlı olarak malzemede ortaya çıkan olumsuz etkilerden dolayı kırılmalar yaşanmaktadır. Bu kırılmalar işletme faaliyetlerinde büyük hasarlara ve zamansız duruşlara bağlı olarak önemli ekonomik kayıplara neden olmaktadır. 
Yüksek manganlı çelikler aşınmaya ve darbeye dayanıklı malzemeler olarak başta madencilik ve çimento sektörlerindeki birincil/ikincil kırıcı makineleri olmak üzere benzer sektörlerde yaygın şekilde ve verimli olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte alaşım ve ısıl işlem şartlarına bağlı olarak malzemede ortaya çıkan olumsuz etkilerden dolayı kırılmalar yaşanmaktadır. Bu kırılmalar işletme faaliyetlerinde büyük hasarlara ve zamansız duruşlara bağlı olarak önemli ekonomik kayıplara neden olmaktadır. 
Bu deneysel çalışma ile yüksek manganlı çeliklerde alaşımlandırma ve ısıl işlem şartlarına bağlı olarak döküm parçanın çalışma koşullarında herhangi bir hasara uğramadan çalışma ömrünü tamamlamasını sağlayacak bilgilere katkı sağlamak amaçlanmıştır. Böylece işletmelerde makine ve kırıcı hasarlarından kaynaklanan bakım ve onarım maliyetlerinin yanı sıra zamansız makine kapanmalarından kaynaklanan ekonomik kayıpların önüne geçilmesi hedeflenmektedir. Deneysel çalışmalar kapsamında, öncelikle %12-14, %16-18 ve %19-21 aralığında mangan içeren çelik numunelerin Y-blok şeklinde dökümü yapılmıştır. Daha sonra döküm numunelerine 1030, 1050 ve 1080 ˚C östenitleme sıcaklıklarında ısıl işlem uygulanmış ve her numuneye çekme, darbe ve aşınma testleri yapılarak en iyi ısıl işlem sıcaklığı ve en iyi alaşım belirlenmiştir. Ayrıca numunelere SEM-EDS analizleri ve metalografik incelemeler yapılarak karakterize edilmiş ve mekanik test sonuçlarıyla uyumlu değerler elde edilmiştir. Tüm bu çalışmalar, östenitleme sıcaklığının 1080 °C seçildiği ısıl işlem şartlarında %12-14 aralığında mangan içeren numunenin mekanik özellikler bakımından daha üstün olduğunu ortaya koymuştur.

Anahtar Kavramlar: Yüksek manganlı çelik, Isıl işlem, Darbe dayanımı, Aşınma

Abstract:
High manganese steels are used widely and efficiently as abrasion and impact-resistant materials, especially in primary and secondary crusher machines in the mining and cement sectors and similar sectors. However, fractures may occur due to the negative effects that occur on the material depending on the alloy and heat treatment conditions. These fractures cause major damage to business activities, untimely stoppages, and significant economic losses.
This study aims to contribute to the information that will enable these steels to complete their working life without any damage under working conditions by conducting the necessary experimental studies depending on the experimental alloying and heat treatment conditions on high manganese steels. Thus, it is aimed at preventing economic losses arising from untimely machine shutdowns as well as maintenance and repair costs arising from machine and crusher damage in enterprises. Within the scope of experimental studies, first, steel specimens containing manganese in the range of 12-14%, 16-18%, and 19-21% were cast in the form of Y-blocks. Afterwards, the cast specimens were heat treated at 1030, 1050, and 1080 °C austenitizing temperatures, and tensile, impact, and wear tests were performed for each specimen to determine the best heat treatment temperature and the best alloy. In addition, the specimens were characterized by SEM-EDS analyses, and metallographic examinations and results consistent with the mechanical test results were obtained. All these studies have revealed that the specimen containing 12-14% manganese is superior in terms of mechanical properties under heat treatment conditions where the austenitizing temperature is selected as 1080 °C.

Key Terms: High manganese steel, Heat treatment, Impact resistance, Wear