Yüksek ve ultra yüksek mukavemetli çeliklerin ılık şekillendirme sıcaklıklarındaki deformasyon davranışlarının karakterize edilmesi
The characterisation of deformation behavior of high and ultra-high strength steels at warm forming temperatures
Yazar: TOLGAHAN CİVEK
Danışman: DOÇ. DR. NURİ ŞEN
Düzce Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Deformasyon = Deformation ; Ilık şekillendirme = Warm styling ; Çekme deneyi = Tensile experiment ; Çelik = Steel

Özet:
Günümüzde gerek fosil yakıt kaynaklarının azalması ve gerekse de bunların çevreye vermiş olduğu zararlı etkenlerden dolayı özellikle yeni nesil araçlarda hafif ve yüksek mukavemetli malzemeler tercih edilmeye başlanmıştır. Bu bağlamda, yüksek ve ultra yüksek mukavemetli çelikler, düşük alaşımlı çeliklere göre sahip oldukları yüksek mukavemetleri sayesinde otomotiv parçalarının daha ince üretilebilmesine olanak sağlamış ve otomotiv sektörünün geleceğinin şekillenmesinde önemli bir yer edinmiştir. 
Buna karşın yüksek ve ultra yüksek mukavemetli çeliklerin göstermiş olduğu yüksek mukavemet değerleri, bu malzemelerin şekillendirilebilmesi açısından zorlukları da beraberinde getirmekte ve daha karmaşık geometriye sahip parçaların şekillendirilmesindeki kullanımlarını kısıtlamaktadır. Ilık şekillendirme yöntemiyle birlikte, bu çeliklerin şekillendirilebilme kabiliyetleri bir miktar daha arttırılabilmektedir. Fakat öncelikle bu çeliklerin ılık sıcaklıklar etkisi altındaki deformasyon davranışının karakterize edilip, ılık sıcaklıkların bu çeliklerin deformasyonunda nasıl bir etkene sahip olduğunun anlaşılması gerekmektedir. Bu sebeple, bu çalışmada DP600 ve DP800 yüksek mukavemetli çelikler oda sıcaklığı (OS), 75 °C, 175 °C, 275 °C ve 375 °C, MART1200 ve MART1400 ultra yüksek mukavemetli çelikler ise OS, 175 °C, 275 °C, 375 °C ve 475 °C sıcaklıklar altında ve iki farklı gerinim hızı değerlerinde (0,05 s-1 ve 0,005 s-1) çekme testlerine tabi tutulmuştur. Çekme deneylerinden elde edilen verilerle birlikte çeliklerin anlık deformasyon yaşlanması ve anlık deformasyon hız hassasiyetlerindeki değişimleri, sertleşme ve uzama kapasitelerindeki değişimleri, ve mikroyapıda oluşan değişiklikler araştırılmıştır. Deney sonuçlarına göre her iki malzeme içinde 175 °C ve 275 °C sıcaklık değerlerinde dinamik deformasyon yaşlanması (DSA) belirtilerine rastlanmış ve bu sıcaklıklar altında gerçekleştirilecek olan deformasyon işlemlerinin şekillendirilebilirlik açısından avantajlı olmayacağı sonucuna varılmıştır. Yüksek mukavemetli çeliklerde 75 °C ve 375 °C sıcaklıklar altında gerçekleştirilen çekme deneylerinde çeliklerin uzama kapasitelerinde önemli bir artış görülürken, ultra yüksek mukavemetli çeliklerde bu artış 375 °C ve 475 °C sıcaklıklarda gözlemlenmiştir. Yüksek mukavemetli çeliklerde gözlemlenen bu artışın malzemenin mikroyapısında bulunan ferrit ve martenzit taneleri arasındaki sertlik farkındaki düşüşten dolayı meydana gelebileceği, ultra yüksek mukavemetli çeliklerde ise martenzit yapısının temperlenmesinden dolayı meydana gelebileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Nowadays, due to the decrease of fossil fuel resources and as well as their adverse effects on the environment, light and high strength materials have been started to be preferred especially on the new generation vehicles. In that matter, high and ultra-high strength steels, thanks to their high strength values as compared to low alloyed steels, have enabled vehicle parts to be manufactured with lesser thickness and have gained an important stance in forming the future of automotive sector. Conversely, the high strength values of high and ultra-high strength steels bring up problems in terms of their formability which limits their use in more complex shaped parts. The formability of these steels can be increased with the aid of warm forming method. However, it is first needed to characterize the deformation behaviour of these steels under the effect of warm temperatures and understand how the warm temperatures affect the deformation of these steels. For this reason, in this study, tensile tests have been conducted for DP600 and DP800 high strength steels at room temperature, 75, 175, 275 and 375 °C and for MART1200 and MART1400 ultra-high strength steels at room temperature, 175, 275 and 375 and 475 °C temperatures at two different strain rates (0,05 s-1 ve 0,005 s-1). From the results of the tensile tests, the variations in the instantaneous strain hardening exponent, instantaneous strain rate sensitivity exponent, elongation and hardening capacity and the changes in the microstructure of the steels have been investigated. According to the results of the study, for both kinds of steels, manifestations of dynamic strain aging (DSA) phenomenon have been observed at 175 °C and 275 °C temperatures and it has been concluded that the deformation processes of these steels at these temperatures would not be advantageous in terms of their formability.  While for the high strength steels, an improvement has been observed at 75 °C and 375 °C, for the ultra-high strength steels improvements in elongation capacity has been observed at 375 °C and 475 °C temperatures. It has been concluded that while the improvement on the elongation capacity of high strength steels might have been due to the decrease of strength gradients between ferrite and martensite grains present in the microstructure, for the ultra-high strength steels the improvement of elongation capacity might have been due to the tempering of martensite.