Küresel grafitli dökme demirde kısmi östenitleme ve östemperleme ısıl işleminin mikroyapı ve mekanik özellikler üzerine etkisi
Effect of partially austenisation and austempering haet treatment on microstructures and mechanical properties in ductile cast iron
Yazar: VOLKAN KILIÇLI
Danışman: DOÇ.DR. MEHMET ERDOĞAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2004
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Bu çalışmada, kritik sıcaklıklardan östemperlemenin alaşımsız küresel grafitti dökme demirin mikroyapı ve çekme özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla %3,50 C, %2,63 Si, %0,318 Mn, %0,0471 Mg, %0,019 P ve %0,009 S içeren ferritik küresel grafitti dökme demir, 795 °C, 805 °C ve 815 °C kritik sıcaklıklarda 20 dk tavlamanın ardından 365 °C'de 30, 60, 90, 120, 150 ve 180 dk süre tie östemperlenmiştir. İnce ösferritik morfolojiye sahip numuneler elde etmek amacıyla bir grup numuneler 900 °C den su verilmiş ve daha sonra kritik tavlama sıcaklıklarından östemperlenmiştir. Mekanik özellikleri karşılaştırma amacıyla bir grup numuneler geleneksel olarak östemperlenmiştir (900 °C de tavlama+365 °C de farklı sürelerde östemperleme). Sonuçlar artan kritik tavlama sıcaklığı ile birlikte ösferrit hacim oranının arttığım göstermiştir, ösferrit hacim oram artışı ile akma ve çekme dayanımı artmış, % uzama ve kesit alanı daralmasının azalmıştır. Ancak kaba ösferritik yapıya sahip numunelerde, çekme özeltiklerindeki bu değişim ince ösferritik yapıya sahip numunelere göre daha az olmuştur. Kritik sıcaklıklarından östemperlenmiş(kaba ösferrit morfolojisine sahip) numunelerde, yeni ferrit (epitaksiyel ferrit) fazının varlığı tespit edilmiştir. Artan kritik tavlama sıcaklığı ve östemperleme süresi ile yeni ferrit hacim oranı da artmıştır. Kaba ösferrit morfolojisine sahip numunelerde 90-150 dk aralığında, ince ösferrit morfolojisine sahip numunelerde ise 60-120 dk aralığında optimum çekme dayanımı-% uzama kombinasyonları sağlanmıştır. Kritik sıcaklıklarda tavlanmış ve östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirlerin (çift fazlı matris yapıya sahip küresel grafitli dökme demirlerin) çekme özellikleri, ASTM standart küresel grafitli dökme demirlerin çekme özellikleri ile karşılaştırıldığında, % uzama olarak geleneksel östemperleme ısıl işlemi uygulanmış, ferritik ve perlitik küresel grafitli dökme demir sınıflarına göre daha fazla, bununla beraber dayanımları geleneksel östemperleme ısıl işlemi uygulanmış küresel grafitli dökme demirlerden daha düşük, ancak ferritik ve perlitik küresel grafitli dökme demirlerden, daha fazla olduğu belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler : Östemperlenmiş Küresel Grafitli Dökme Demir(ÖKGDD), Çift Fazlı Matrisli Yapı (ÇFM), Ösferrit Hacim Oranı, Kritik Tavlama Sıcaklığı, Yeni Ferrit (Epitaksiyel Ferrit)

Abstract:
In this study, effect of austempering from intercritical annealing temperature on microstracture and tensile properties of unalloyed ductile cast iron were investigated. For this aim, ferritic ductile cast iron containing 3.50 %C, 2.63 %Si, 0,318 %Mn, 0.047 %Mg, 0.019 %P and 0.009 %S were annealed at intercritical annealing temperature of 795 °C, 805 °C and 815 °C for 20 min and then austempered at 365 °C for 30, 60, 90, 120, 150 and 180 min. To obtain fine ausferritic morphology some part of specimens were quenched from 900 °C and then austempered from intercritical annealing temperatures. To compare mechanical properties some part of specimens were conventionally austempered (annealing at 900 °C+austempered at 365 °C for various times). The results showed that ausferrite volume fraction increased with increasing intercritical annealing temperature. The, proof and tensile strength increased and % elongation and reduction in area decreased with increasing ausferrite volume fraction. However this change in tensile properties at coarse ausferritic structures were lower than specimens with fine ausferritic structures. The existence of new ferrite phase was found out in the specimen with coarse ausferritic structure austempered from intercritical annealing temperatures. New ferrite volume fraction increased with increasing intercritical annealing temperature and austempering time. Optimum combinations of tensile strength- elongation were obtained 90-150 min for coarse ausferrite morphology and 60- 120 min for fine ausferrite morphology. When tensile properties of intercritically annealed and austempered ductile cast irons (austempered ductile iron with dual matrix structures) compared to tensile properties of ASTM standard ductile irons, elongation of DMS structures was much higher than conventional austempered, ferritic-pearlitic ductile cast irons grades. However their strength lowers than conventional austempered ductile cast iron but higher than ferritic and pearlitic ductile irons grades.Key Words : Austempered Ductile Iron (ADI), Dual Phase Matrix Structure, (DMS), Ausferrite Volume Fraction, Intercritical Annealing Temperature, New Ferrite (Epitaxial Ferrite)