Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirde ısıl işlem parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of heat treatment parameters in austempered spheroidal graphite cast iron
Yazar: FADI HAMMAMI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHADIR UYULGAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu araştırmada, östemperleme parametrelerin (zaman ve sıcaklık) küresel grafitli dökme demirlerin mekanik özelliklerine etkileri incelenmiştir. Dikkan Döküm A.Ş. şirketinden temin edilen numunelerin üzerine çekme ve Charpy testleri uygulanmıştır. Araştırmada kullanılan numuneler Alman standardına göre küresel grafitli dökme demir türlerinden GGG 40'tır. Östemperleme sıcaklığı ve zamanına göre, numuneler 10 gruba ayrılmıştır. 9 gruba ısıl işlem yapılmış ve bir grup sonuçları karşılaştırmak için bırakılmıştır. 9 gruptaki bütün numuneler 900 oC 'a kadar ısıtılıp sabit sıcaklıkta 2,5 saat bekletilmiştir. İkinci aşamada, yüzde 45 potasyum nitrat ve yüzde 55 sodyum nitrattan oluşan tuz banyosu kullanarak numuneler 3 set olarak 300, 375 ve 450 oC'ye hızla soğutulmuştur. Her sıcaklıktaki gruplar üç değişik zamanla (1, 2 ve 3 saat) tuz banyosunda bekletilmiştir. Son aşamada, numuneler havada soğutulmuştur. Çekme, sertlik ve darbe deneyleri ile numunelerin mekanik özellikleri değerlendirilmiştir. Optik mikroskop vasıtasıyla numunelerin mikroyapıları incelenmiştir. Bu incelemenin amacı, grafitin oranının ve şeklinin, yapıdaki fazların ve matrisin numunelerin mekanik davranışlarına etkilerinin incelemesidir.
Sonuç olarak, östemperleme kullanılırken numunelerin mekanik özelliklerinin iyileştiği gözlenmektedir. Ayrıca, bu işlemin uzamaya etkisi olumsuzdur.  Östemperleme sıcaklığı arttığında akma ve çekme dayanımı azalmaktadır. 375 oC 'de östemperleme sıcaklığında en yüksek uzama değerlerine ulaşılmıştır. Yine bu sıcaklık için darbe enerjisi ortalama olarak daha yüksektir. Östemperleme sıcaklığında bekletme süresi 2 saati aştığında küre boyutu ve buna bağlı grafit oranı artmaktadır.
Anahtar kelimeler: Östemperleme, Küresel Grafitli Dökme Demir, GGG 40

Abstract:
In this research, influences of austempering parameters (time and temperature) on the mechanical properties and microstructure of ductile iron have been studied. The investigation was applied on a set of tensile samples and Charpy samples which were provided from Dikkan Döküm A.Ş. company. The material of samples was GGG 40 which a grade of ductile iron according to German standard. The samples were divided into 10 groups upon austempering temperatures and time so that austempering process was applied on 9 groups and one group was stayed as-cast for comparing the results. All samples of 9 groups were heated to 900 oC for 2.5 hours. This stage was followed by cooling process to 300, 375 and 450 oC using salt bath contained a mixture of sodium nitrate and potassium nitrate with percentages of 55 and 45 respectively, so that every 3 groups were cooled to a temperature. Every group in temperature was held in salt bath for 1, 2 and 3 hours. Then, they were cooled to room temperature by air. Mechanical properties of samples were evaluated by using tensile, impact and hardness tests. The microstructures of samples were obtained by using optical microscope. This test gave ability to predict to reasons of mechanical behavior which are affected by the phases, graphite content and shape.
It was observed that austempering process enhanced the mechanical properties of samples considerably but harmed the elongation. Tensile and yield strength decrease with the increase in austempering temperature. The highest elongation is obtained at 375oC. Impact energy at this temperature is also higher than those of the other temperatures. When the holding time of every austempering temperature is exceeded 2 hours, the nodule size and graphite content increase.
Keywords: Austempering, Ductile Iron, GGG 40, Spheroidal Graphite Cast Iron