Sürtünme karıştırma işleminin DP 600 çeliğine uygulanması: İç yapı ve şekillendirilebilirlik özelliklerinin incelenmesi
Application of friction stir process on DP 600 steel: Investigation of microstructure and formability properties
Yazar: SEMİH MAHMUT AKTARER
Danışman: PROF. DR. TEVFİK KÜÇÜKÖMEROĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Plastik deformasyon = Plastic deformation ; Plastik şekil verme = Plastic forming ; Çift fazlı çelik = Dual phase steel

Özet:
Bu tez çalışmasında, otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılan DP 600 çelik saclara sürtünme karıştırma işlemi (SKİ) uygulanmıştır. Söz konusu işlemin iç yapı, mekanik özellikler, germe ve kenar kıvırma şekillendirilebilirliği üzerindeki etkisi sistematik olarak incelenmiştir. SKİ uygulanmış DP 600 çeliğinin işlem bölgesi, ince taneli ferrit, beynit, martenzit ve temperlenmiş martenzitten meydana gelmiştir. Başlangıçta 2,83 µm olan ferrit'in ortalama tane büyüklüğü işlem bölgesinde 0,79 µm'ye düşmüştür. Hem elektron geri saçılım tekniği (EBSD) hem de geçirimli elektron mikroskop (TEM) gözlemleri işlem bölgesinde yüksek dislokasyon yoğunluğuna sahip alt yapıların varlığını göstermiştir. SKİ sonrası iç yapıda meydana gelen bu değişimlerin bir sonucu olarak sertlik ve dayanım değerleri yaklaşık 1,5 kat artmıştır. Ayrıca termodinamik esaslı malzeme özellik yazılımı (JMatPro) hesaplamalarının sonuçları, plastik deformasyon etkisini içermeksizin faz oranlarının ve sertlik değerlerinin deneysel sonuçlarla % 10 hata aralığında tahmin edilebileceğini ortaya koymuştur. SKİ, germe şekillendirilebilirlik kabiliyetinde bir miktar düşüşe yol açarken şekillendirilebilme için ihtiyaç duyulan zımba kuvvetini arttırmıştır. Kenar kıvırma şekillendirilebilirlik kabiliyetini belirleyen delik genişletme deneyi sonuçları SKİ sonrasında delik genişleme oranının % 93,6 'dan % 118,0'e çıktığını göstermiştir.

Abstract:
In this study, DP 600 steel, which is widely used in the automotive industry, was subjected to the friction stir process (FSP). The effects of this process on the microstructure, mechanical properties, stretch formability and edge flangeability properties were systematically investigated. The processed region of the DP 600 steel consists of fine-grained ferrite, bainite, martenzite and tempered martenzite. The average grain size of the ferrite, which was initially 2.83 µm, decreased to 0.79 µm in the processed zone. Both the TEM and EBSD observations showed the presence of sub-structures with high density of dislocation in the processed region. Such a refined microstructure has increased the hardness and strength values by approximately 1.5 times. In addition, the results of the thermodynamic based material property software (JMatPro) calculations revealed that the phase fractions and hardness values could be estimated in the 10 % error with experimental results without directly including the influence of severe plastic deformation. The FSP lead to an increase required punch force for formability, while it caused a slight reduction on the stretch formability capability. The results of the hole expansion test, which indicate the capability of edge flangeability, showed that the hole expansion ratio increased from 93.6 % to 118.0 % after the FSP.