Isıl işlem parametrelerinin kesici takım özelliklerine etkileri
The effects of heat treatment parameters on cutting tool properties
Yazar: EMİN ALİ EPCİM
Danışman: PROF. DR. MAHMUT ERCAN AÇMA
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Metalurjisi ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Takım çelikleri metal işleme endüstrisi için vazgeçilmezdir. Aynı zamanda bugünkü teknoloji seviyesine ulaşmamızı sağlayan en önemli etkenlerden biridir. Gelişmiş ülkelerin tümünde takım tezgahları ve takım teknolojisine yüksek önem verilmektedir. Özellikle otomotiv, havacılık ve savunma sektörleri için yadsınamaz bir öneme sahip olan takım teknolojilerinde, ülkemizde hali hazırda üretilmekte olan takımların geliştirilmesi amacıyla bu çalışma yapılmıştır. İşleme teknolojisini geliştirmenin 5 yolu olan;

 Kaplama,
 Tezgah dizaynı,
 Isıl işlem,
 Takım malzemesi,
 Takım açılarından, ısıl işlem yoluyla takımların performansının geliştirilmesi
amaçlanmıştır.

Temel olarak 4 ana gruba ayrılan takım çeliklerinden biri olan yüksek hız takım çeliklerinin sertleştirme işlemi esnasında uygulanan östenite alma ısıl işleminin sıcaklığının, takım çeliklerinin işlevi için belirleyici olan sertlik, menevişli sertlik, kalıntı östenit ve kesme esnasında takım üzerinde oluşan kuvvetlere etkisi incelenmiştir. İncelenen bu kavramlar aracılığıyla takımın ömrü için optimum olan östenitleme sıcaklığı araştırılmıştır.

Bu çalışmada işleme endüstri için oldukça önemli olan BÖHLER marka S705 çelik kullanılmıştır. DIN kodu 1.3243 ve AISI kodu M35 olan bu çelik yüksek miktarda karbonun yanında, krom, tungsten, molibden, vanadyum ve kobalt gibi alaşım elementleri içermektedir.

Östenitleme sıcaklıkları arasında 5 °C olan 5 farklı sıcaklık olarak seçilmiştir. Daha sonra 3 adımlı menevişleme ile menevişi verilen takımlar çeşitli testlere tabi tutulmuştur.

Menevişleme olmadan, sadece östenitleme sıcaklığının etkisini görebilmek için menevişleme öncesi ve sonrası sertlikler ölçülmüş ayrıca mikroyapı fotoğrafları alınmıştır. Alınan fotoğraflar ile tane sayısı hesaplanmıştır. Daha sonra menevişlenen numuneler ile MicroTap test cihazı ve entegre yazılım ile işleme esnasında anlık olarak takıma binen kuvvetler ölçülmüştür. Menevişlenmiş numunelere ayrıca XRD uygulanarak kalıntı östenit miktarı tespit edilmiştir. Tüm bu sonuçları daha iyi karşılaştırabilmek adına grafiklere dökülüp, sonuçlar incelenmiştir.

Abstract:
Tool steels are indispensable for the metalworking industry. It is also one of the most important reviews that allows us to reach real technology. A high emphasis is placed on machine tools and tool technology throughout the Advanced school. This study was
carried out for the general purpose of the tools currently being produced, especially in tool technologies, which have an undeniable time for the automotive, buyer and defense sectors. With 5 ways to develop processing technology;
 Coating,
 Bench design,
 Heat treatment,
 Tool steel,
 In terms of tools angles, it is aimed to improve the performance of tools through heat treatment.

The austenitization heat wear temperature applied during the hardening process of high-speed tool steels, which is basically one of the tool steels consisting of 4 main groups, causes the effect of impact, tempered exit, residual austenite and forces on the
tool during cutting, which are discharges for the function of steel tools. The optimum austenitizing temperature for tool life was investigated through these concepts.

In this study, BÖHLER brand S705 steel, which is very important for the processing industry, was used. DIN code 1.3243 and AISI code M35, this steel contains high amounts of carbon as well as alloying elements such as chromium, tungsten, molybdenum, vanadium and cobalt. The conventional high-speed steel for industrial applications in machining. With a well-balanced alloy position and cobalt content, this type always manages to get the job done. Cobalt-alloyed molybdenum high-speed steel with high hardness, excellent cutting properties, outstanding compressive strength, high hot hardness, and good toughness. S705 steel has the following important characteristics;

 Good toughness and ductility,
 High wear resistance,
 Very high compressive strength,
 High edge stability,
 Good grindability,
 Very high hot hardness (red hardness).

Austenitization temperatures of 5 °C were selected as 5 different temperatures. Then, the tools that were tempered with 3-step tempering were subjected to various tests. 

In order to see only the austenitization temperature without tempering, the pre and post tempering traces were measured and microstructure photographs were taken. The number of grains was calculated from the photographs taken. Then, with the tempered samples, the forces on the tool as compression during machining were measured with
the MicroTap test device and integrated software. The residual austenite amount was determined by applying XRD to the tempered samples. In order to better compare all these results, the results are poured into the results and the results are reached. 
When the results are examined, it is seen that the hardness values increase with the increasing hardening temperature.

The samples were examined under the microstructure and the improvement in carbide formation and distribution was clearly seen with the increase of the hardening temperature. In addition, grains grew with the increase of hardening temperature. Although grain growth and hardness were inversely correlated, this relationship could
not be determined. The reason for this is stated in the evaluation section.
 It was observed that the amount of residual austenite decreased with increasing hardening temperature. Although the samples with different diameters were hardened under the same heat treatment conditions, differences were observed in the amount of residual austenite.

It has been shown that increasing curing temperature increases performance by cutting tests. At the same time, it has been observed that increasing curing temperature reduces the force deviation between the holes.

As a result, increasing hardening temperature increased the hardness and decreased the residual austenite, the cutting forces decreased and the cutting performance increased with the effect of hardness and residual austenite.