Çift fazlı çeliklerde martenzit hacim oranının ve morfolojisinin yorulma davranışı üzerine etkisi
The effect of martensite volume fraction and morphology on the fatigue behaviour of dual phase steels
Yazar: TUTKU SAATCI
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ELMAS SALAMCİ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Çift fazlı çeliklerde martenzit hacim oranının, martenzit morfolojisinin ve yeni ferritin yorulma dayanımı üzerine etkisini ortaya koyacak yeterli çalışmanın ve bilginin bulunmaması bu çalışmanın odak noktasıdır. Bu çalışmada otomotiv ve makine endüstrisinde kullanımı yaygın olan 15CrNiMo7 çeliği kullanılmıştır. İnce martenzit ara su verme, kaba martenzit kritik sıcaklıklar arasından su verme, yeni ferrit (epitaxial ferrite) kritik sıcaklıklar arasından fırında soğutma işlemleri ile üretilmiştir. Martenzit hacim oranının, martenzit morfolojisinin ve yeni ferritin, sertliğe, çekme dayanımına ve yorulma dayanımına etkileri incelenmiştir. Isıl işlem sıcaklığı arttıkça martenzit hacim oranı ve yeni ferrit hacim oranı artmıştır. Kaba ve ince martenzit hacim oranı arttıkça sertlik artmıştır. Yumuşak yeni ferrit hacim oranı arttıkça sert martenzit hacim oranı da arttığı için sertlikte önemli bir değişim gözlemlenmemiştir. Martenzit hacim oranı arttıkça akma ve çekme dayanımında artış gözlemlenmiştir. Yeni ferritin üretildiği çift fazlı çeliğin en düşük akma dayanımına ve en yüksek yüzde uzama değerine sahip olduğu sonucuna varılmıştır. En yüksek akma ve çekme dayanımını martenzit hacim oranı en yüksek olan çift fazlı çelik sergilemiştir. En düşük çekme dayanımına ise ısıl işlemsiz çelik sahiptir. Beklenenin aksine ince martenzit morfolojisi kaba martenzit morfolojisine kıyasla çekme dayanımında bir miktar düşüşe neden olmuştur. Üretilen çift fazlı çelikler kendi içerisinde kıyaslandığında kaba martenzit hacim oranının artması ve ince martenzit morfolojisi yorulma dayanımını olumlu yönde etkilemiştir. Bu çalışmada kullanılan bütün çelikler kıyaslandığında en düşük yorulma dayanımını yeni ferritin üretildiği çift fazlı çelik göstermiştir. Isıl işlemsiz çeliğin çekme dayanımı bu çalışmada üretilen bütün çift fazlı çeliklerin çekme dayanımından daha düşük olsa dahi ısıl işlemsiz çelik en yüksek yorulma dayanımını sergilemiştir. Bu durumun üretilen çift fazlı çeliklerin yüksek martenzit hacim oranlarına sahip olmalarından ve yorulma testinde bulunan dinamik yüklerden kaynaklandığı düşünülmektedir.

Abstract:
The focus of this study is that there hasn't been sufficient studies and information explaining the effects of martensite volume fraction, martensite morphology and epitaxial ferrite on fatigue limit. 15CrNiMo7 that's commonly used in automotive and mechanical industry has been used in this study. Fiber martensite is produced using intermediate quenching, rough martensite is produced using intercritical quenching and epitaxial ferrite is produced using intercritical furnace cooling. The effects of martensite volume fraction, martensite morphology and epitaxial ferrite on hardness, tensile strength and fatigue limit has been researched. As the heat treatment temperature increased, the martensite volume fraction and epitaxial ferrite volume fraction also increased. As the fiber and rough martensite volume fraction increased, hardness increased. As the soft epitaxial ferrite volume fraction increased, a significant change in hardness has not been observed because the hard martensite volume fraction also increased. As martensite volume fraction increased, an increase in yield and tensile strength has been observed. The dual phase steel which contains epitaxial ferrite has the lowest yield strength and the highest percentage elongation has been reached as a conclusion. The dual phase steel which contains the highest martensite volume fraction has exhibited the highest yield and tensile strength. The lowest tensile strength belongs to the steel without heat treatment. Contrary to expectation, the fiber martensite morphology when compared to rough martensite morphology has been caused a small amount of decrease in tensile strength. When the produced dual phase steels are compared to each other, the increase of rough martensite volume fraction and the fiber martensite morphology has positively affected the fatigue limit. When all the steels used in this study are compared, the dual phase steel which contains epitaxial ferrite has showed the lowest fatigue limit. Even the steel that has not received heat treatment has lower tensile strength than the dual phase steels that are produced in this study, the steel without heat treatment has displayed the highest fatigue limit. This situation is thought to be originate from the high martensite volume fraction of the produced dual phase steels and the dynamic forces based in the fatigue testing.