Önalaşımlanmış metal tozlarının mikroyapıları ve mekanik özellikleri üzerinde sinter sertleştirme prosesinin etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of sinter hardening process on microstructures and mechanical properties of prealloyed metal powders
Yazar: MEHMET GÜNEN
Danışman: PROF. DR. ADEM BAKKALOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada sinter sertleştirmenin, Astaloy Mo (ağırlıkça %1,5 Mo ile önalaşımlandırılmış Fe) bazlı toz metalurjik parçalar üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu amaç doğrultusunda 3 farklı toz karışımı ile çalışılmıştır. Bunlar: difüzyon alaşımlandırılmış Distaloy DH (Astaloy Mo-2Cu) bazlı ağırlıkça %0,6 grafit içeren toz karışımı, Astaloy Mo bazlı  ağırlıkça %0,6 grafit ve %1 bakır içeren toz karışımı ile Astaloy Mo bazlı ağırlıkça %0,6 grafit ve %2 bakır içeren toz karışımı şeklindedir. Toz karışımları 600 MPa basınç altında preslenmiş ve 1120°C'deki endüstriyel bir fırında, endogaz ortamında 25 dakika sinterlenmişlerdir.  Numuneler, sinterleme işleminden sonra 0,5°C/s, 1,5°C/s, 2°C/s ve 3°C/s olmak üzere 4 farklı soğuma hızında soğutulmuşlardır. Üretim aşamasının ardından numune hazırlama işlemi gerçekleştirilmiştir. Sonrasında ise numunelerin mikroyapıları farklı optik mikroskoplar ve taramalı elektron mikroskopları ile incelenmiş, mekanik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla da sertlik testleri, üç noktadan eğme testleri ve çekme testleri yapılmıştır. Numunelerin sertlik ve dayanım değerleri ölçülmüş, mikroyapılarındaki fazlar belirlenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen bulgular yorumlanmıştır. 
Bu çalışmada, belirtilen tozların mikroyapıları ve mekanik özellikleri üzerinde farklı soğuma hızları, bakır miktarları ve alaşımlandırma yöntemlerinin etkisi incelenmiştir. Ayrıca, sinter sertleştirme prosesi geleneksel sinterleme yöntemiyle kıyaslanmış ve sinter sertleştirmenin üstünlükleri gösterilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda artan soğuma hızı ile beynitin martenzite dönüşümünün arttığı, dolayısıyla da sertlikte artışın olduğu, sinter sertleştirme ile daha yüksek mukavemetli parçalar elde edilebilineceği görülmüştür. Bununla birlikte, Distaloy DH numunelerinin Astaloy Mo numunelerine kıyasla daha az gözenekli bir yapıda olup, gözeneklerinin de daha küçük çapta olduğu belirlenmiştir. Bu nedenle, Distaloy DH numunelerinin daha iyi mekanik özelliklere sahip olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this study, the effect of sinter-hardening process on Astaloy Mo (Fe prealloyed with 1,5 wt.% Mo) based powder metallurgical steels was investigated. In accordance with this purpose, 3 different powder mixes were studied. These are as follows: diffusion alloyed Distaloy DH (Astaloy Mo-2 wt.% Cu) with 0,6 wt.% C, Astaloy  Mo  with  2 wt.% Cu  and  0,6 wt.% C,  and  Astaloy  Mo with  1 wt.% Cu  and  0,6 wt.% C powder mixes.  The powder mixes were pressed under 600 MPa  and  were  sintered  at  1120°C  under  endogas  atmosphere for 25  minutes in  an  industrial belt sintering  furnaces.  After the sintering process, 0,5°C/s, 1,5°C/s, 2°C/s and 3°C/s cooling rates  were  applied  to  the  samples. Subsequent to production phase, sample preparation process was carried out to sinter-hardened samples. Thereafter, microstructures of the samples were analyzed under the optical and scanning electron microscopes. Three-point bending tests, tensile tests and microhardness tests were performed in order to determine the mechanical properties. The findings obtained in consequence of experimental studies were discussed and concluded.
Due to this study, the effects of Cu amounts, cooling rates and prealloying methods on microstructure and mechanical properties of mentioned powders were examined. Experimental studies have shown that increasing cooling rate led to transformation of bainite to martensite and thereby an increase in the hardness values of the sinter-hardened samples. Besides, it was determined that Distaloy DH specimens have better mechanical propersties owing to having less porous structure and smaller pores in comparison to Astaloy Mo specimens.