B420C inşaat çeliklerinin mekanik özellikleri ile kimyasal kompozisyonları arasındaki ilişkinin modellenmesi
Modelling the effect of chemical elements on the mechanical properties of B420C construction steels with statistical analysis
Yazar: AYTUĞ KARAMEŞE
Danışman: PROF. DR. GÜRSOY ARSLAN
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Düşük karbonlu çelik = Low carbon steel ; Kimyasal bileşim = Chemical composition

Özet:
Çeliklerde alaşım elementlerinin etkileri ile ilgili çalışmalar ağırlıklı olarak yüksek oranda alaşım elementi içeren çelikler için gerçekleştirilmiştir. Diğer yandan düşük miktarda alaşım elementi içeren çeliklerin mekanik özellikleri üzerine etkileri ile ilgili çalışmalar sınırlıdır. Düşük alaşımlı bir çelik olan B420C yapı çeliğinin üretimi için hammadde olarak hurda kullanıldığında, kimyasal bileşiminin çok geniş bir aralıkta olmasından dolayı hedeflenen mekanik özelliklerin elde edilmesi için üretim boyunca bileşimi ve bileşimindeki değişimlerin kontrol edilmesi gerekmektedir. Bu durum üretim sürecini zorlaştırmaktadır ve üretim maliyetinin artmasına neden olmaktadır. Çalışmanın ana konusu, çeliğin bileşiminde yer alan alaşım elementlerinin tür ve miktarının B420C yapı çeliğinin mekanik özelliklerine (akma dayanımı, çekme dayanımı ve yüzde uzama miktarı) etkisinin istatistiki yöntemlerle modellenerek belirlenmesidir. Karbon, mangan, krom ve kükürt elementlerinin B420C çeliğinin akma dayanımı, çekme dayanımı ve yüzde uzama miktarı üzerinde belirgin bir etkisi olduğu tespit edilmiştir. İstatistiki modelleme yöntemlerinde, mekanik özellikleri etkilemesi nedeniyle; ürünün birim ağırlığı ve soğuma hızı da bağımsız değişkenlere eklenmiştir. İstatistiksel modellemenin sonucunda söz konusu elementler ile ilgili mekanik özelliklerin deneysel yöntemlerle elde edilen sonuçlarla uyumlu olacak şekilde tahmin edilebildiği görülmüştür. Bu çalışma kapsamında geliştirilen modeller kullanılarak, çeşitli kaynaklardan temin edilmeleri nedeniyle kimyasal bileşimi birbirinden farklı olan hurda hammadde olarak kullanıldığında B420C çeliğinin akma dayanımı, çekme dayanımı ve yüzde uzama miktarının, deneysel testler gerçekleştirmeden, ilgili standardın öngördüğü değer aralığında olacak şekilde üretilebileceği ve böylelikle üretim maliyetinin de düşürülebileceği görülmüştür.

Abstract:
Studies on the effects of alloying elements on the mechanical properties of steels have been carried out mainly for steels containing high amounts of alloying elements. On the other hand, studies on the effects of alloying elements on the mechanical properties of steels containing low amounts of alloying elements are limited. Since its chemical composition changes in a a very broad range when scrap is used as a raw material to produce B420C construction steel, which is a low-alloy steel, it is necessary to strictly control the change in chemical composition throughout the production process in order to obtain the targeted mechanical properties, This requirement complicates the production process and causes production costs to increase. The main subject of the study is to determine the effect of the type and amount of alloying elements present in the steel composition on the mechanical properties (yield strength, tensile strength and % elongation) of B420C construction steels by modeling them with statistical methods. It has been determined that carbon, manganese, chromium and sulfur elements have a significant effect on the yield strength, tensile strength and % elongation of B420C construction steels. Because it affects mechanical properties as well, the unit weight and the cooling rate of the product were also added to the list of independent variables in the statistical models. Results obtained indicate that the effects of these elements on the above mentioned mechanical properties can be predicted in a way that is compatible with the results obtained by experimental methods. Using the models developed in this study; it has been found that yield strength, tensile strength and % elongation values of B420C construction steels produced using scrap obtained from various different sources and thus having different chemical compositions can be predicted in compliance with the relevant standard and without performing experimental tests. Thus reducing production costs.