Otomat çeliklerinde kendini onarabilme özelliklerinin araştırılması
Investigation of self healing properties of free cutting steel
Yazar: SENA YILDIZ SARIKAYA
Danışman: PROF. DR. YUSUF ÖZÇATALBAŞ ; DOÇ. DR. VOLKAN KILIÇLI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Metallerin kendini onarma mekanizmalarıyla, düşük sıcaklıklarda ergiyerek çözünen mikro oluşumların kılcal etkiyle mikro hasarlı bölgelere yayılması ve/veya yeniden kristalleşme ile oluşturulan mikroyapının mukavetlenme mekanizmalarıyla mikro çatlakların onarılması gerçekleştirilebilir. Bu çalışmada, yüksek miktarda inklüzyon içeren bir otomat çeliğinde (12L13) mikro çatlakların kendini onarabilme özellikleri araştırılmıştır. Yüksek miktarda kükürt, mangan ve kurşun içeren mangan sülfür (MnS) inklüzyonları ve genellikle MnS uçlarına tutunmuş Pb den oluşan inklüzyon yapılarıyla otomat çelikleri, kolay işlenebilirlik özellikleri ile makine imalat endüstrisinde yaygın olarak kullanılır. Bununla birlikte, inklüzyonların otomat çeliklerinde oluşturduğu anizotropik özellikler ve mekanik özelliklerindeki olumsuzluklar da mevcuttur. Otomat çeliklerinin mekanik özelliklerindeki bu olumsuz etkilere neden olan kırılma sürecindeki mikro boşlukların ve/veya çatlakların kendini onarma mekanizmalarının araştırılması amaçlanmıştır. Bunun için 12L13 otomat çeliğinin kırılma sürecindeki heterojen deformasyon bölgesinde oluşturulan mikro boşluk/çatlakların onarma mekanizmaları incelenmiştir. Mikro çatlakların kendini onarma süreci için 700°C ve 750°C'de 30 dk inert ortamda ısıl işlem uygulanmıştır. Kendini onarma işleminden önce ve sonra çekme testi ile mekanik özelliklerin değişimi incelenmiştir. Malzemenin mikroyapıları metalografik muayene, SEM ve Micro-CT analizi ile karakterize edilmiştir. Yeniden kristalleşme mekanizması ve inklüzyon uçlarında görülen yuvarlanma ile 750°C'de kendini onarma işlemi sonrası 12L13 otomat çeliğinin çekme dayanımının %70'i ve toplam uzamanın %84'ü geri kazanılmıştır

Abstract:
Microcracks can be repaired by the self-healing mechanisms of metals, the spread of micro-formations that melt and dissolve at low temperatures to micro-damaged areas by capillary action, and/or the strengthening mechanisms of the microstructure formed by recrystallization. In this study, the self-healing properties of microcracks in a free cutting steel (12L13) containing a high amount of inclusions were investigated. Free-cutting steels, with their manganese sulfide (MnS) inclusions containing high amounts of sulfur, manganese and lead, and their inclusion structures generally consisting of Pb attached to the MnS ends, are widely used in the machinery manufacturing industry with their easy machinability properties. However, there are also anisotropic properties and negative mechanical properties caused by inclusions in free-cutting steels. It is aimed to investigate the self-healing mechanisms of micro voids and/or cracks in the fracture process, which cause these negative effects on the mechanical properties of free-cutting steels. For this purpose, the repair mechanisms of micro-voids/cracks formed in the heterogeneous deformation zone during the fracture process of 12L13 free-cutting steel were examined. For the self-healing process of microcracks, heat treatment was applied at 700°C and 750°C for 30 minutes in an inert environment. The change in mechanical properties was examined by tensile test before and after the self-healing process. The microstructures of the material were characterized by metallographic examination, SEM and Micro-CT analysis. After the self-healing process at 750°C with the recrystallization mechanism and rolling at the inclusion tips, 70% of the tensile strength and 84% of the total elongation of 12L13 free-cutting steel were recovered.