Östemper ısıl işleminin en GJS 650 ferritik sfero dökme demirin mekanik özelliklerine etkisinin araştırılması
Investigation of effect of austempering heat treatment on mechanical properties of en GJS 650 ferritic spherical cast irons
Yazar: DEMET ERBİL
Danışman: PROF. DR. SERDAR OSMAN YILMAZ
Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada amaç çözelti sertleştirmesiyle mukavemetlendirilen ferritik küre grafitli dökme demirlerin mekanik özelliklerine östemper ısıl işleminin etkisini araştırmaktır. Numuneler Y-formunda  ASTM A571M ye göre kum döküm ile üretilmiştir. Optik, taramalı mikroskoplar ve XRD yardımıyla malzemelerin mikroyapısı incelenmiştir. Sertlik, darbe ve çekme testleri yardımıyla numunelerin mekanik özellikleri incelenmiştir. Darbe testi sonrası kırılma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Östemper ısıl işlemi sonrası yapıda %70 ferrrit ve %30 beynit oluşumunun en yüksek darbe tokluğu, akma mukavemetini verdiği belirlenmiştir. Mikroyapıdaki ösferrit fazı yapının sünekliği, tokluğu, ve uzama kabiliyeti üzerinde olumlu etki oluşturmuştur. Numunelerin mekanik özelliklerinin büyük ölçüde yapıdaki ösferrit ve kalıntı östenit oranına bağlı olarak değiştiği belirlenmiştir. 
Çözelti sertleştirmesiyle mukavemetlendirilen ferritik küre grafitli dökme demirlerin talaşlı imalatlarının kolay olması endüstriyel ölçekte maliyetleri düşürmektedir. Östemper ısıl işlemi bu tip malzemelerin deformasyon esnasında akma mukavemetlerini uzama kabiliyetlerini matriste bulunan ferritik faz yardımıyla artırırlar. Isıl işlem mukavemeti artırır ve süneklilk bir yapıda oluşan beynit fazı sebebiyle bir miktar düşer. Yapıda yüksek silis konsantrasyonu karbür oluşumunu engeller ancak çözelti sertleşmesiyle mukavemet artışını da sağlamış olur. Yüksek akma mukavemetinin yanında diğer avantajlar olarak çok iyi talaşlı izlenebilirliği ekleyebiliriz. Mevcut çalışmada çözelti sertleşmesi ile mukavemetlendirilen ferritik küre grafitli dökme demirlerde östemper ısıl işlem parametrelerinin mikrosertik, tokluk ve çekme mukavemeti üzerindeki etkileri incelenmiştir.

Abstract:
The aim of this study was to investigate the influence of austempering on the mechanical properties of solution-strengthened ferritic cast ductile irons. The mold was formed in a Y-shaped geometry corresponding to ASTM A571M. The microstructural examinations of the samples were conducted using optical microscopy, scanning electron microscopy, and X-ray diffraction. Hardness, impact, and tensile tests were performed to determine the mechanical features. After the impact test, the fracture surface morphology was analyzed with scanning electron microscopy. The austempering results showed that the matrix structure with 70% ferrite and 30% bainite had the highest fracture toughness and yield strength. The ausferrite phase in microstructure played a positive role in ductility, toughness, and strain rates. The mechanical properties were strongly related to the amounts of ausferrite and retained ferrite ratio.
Production of SSF-DI at industrial scale leads to price savings owing to decreased machining costs. Austempered SSF-DI materials have a relatively high yield strength and elongation at failure, depending on the matrix of soft ferritic structure. Heat treatments cause an increase in strength, so ductility decreases because of the structure of the bainite. The silicon content in the microstructure restricts the iron carbide formation in as-cast DI, but it increases the solid solution strengthening. In addition to good yield strength, the other advantages can also be aligned as very good machinability. The present study focused on investigating the influence of austempering parameters on microhardness, toughness features, and tensile strength of solid solution-strengthened ferritic (SSF)-DI.