CD4MCuN ve 1.4468 kalite dubleks paslanmaz çeliklerin mikroyapısal değişimlerinin mekanik özellikleri, korozyon ve aşınma dayanımlarına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effects of microstructural changes on the mechanical properties, corrosion, and wear resistance of CD4MCuN and 1.4468 grade duplex stainless steel
Yazar: PELİN SEZER
Danışman: PROF. DR. SEMRA KURAMA
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Metal döküm = Metal casting

Özet:
Dubleks paslanmaz çelikler, içeriğinde östenit ve ferrit fazını aynı anda bulundurduğu için yüksek mekanik ve korozyon dayanımı gibi özellikleri sağlamaktadır. Bu özelliği sayesinde denizcilik, maden endüstrisi ve petrol gibi alanlarda tercih edilmektedir. Östenit ve ferrit fazının neredeyse birbirine yakın olması optimum özellikler için tercih edilirken, temel fazlarının yanında beliren sigma (σ), chi (χ), Cr2N ve CrN gibi çökelen ikincil fazlar mekanik özellikleri genellikle düşürdüğü için dubleks paslanmaz çeliklerin üretimindeki en büyük problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışma, CD4MCuN ve 1.4468 kalite dubleks paslanmaz çeliklerin döküm yöntemiyle üretilmesini ve bu süreçte meydana gelen mikro yapısal değişimlerin mekanik özellikler, korozyon direnci ve aşınma dayanımı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Dökülen parçalara 1050-1150°C'de çözeltiye alma ısıl işlemi uygulandıktan sonra mikro yapısal analizleri optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve XRD kullanılarak yapılmış olup, faz oranları ve ikincil fazların belirlenmesi bu sayede gerçekleştirilmiştir. Sertlik, çekme dayanımı, çentik darbe ve aşınma direnci test edilerek değişen ısıl işlem sıcaklığının mikroyapı ve dolayısıyla mekanik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ayrıca, klorlu ortamdaki (%3,5 NaCl) potansiyodinamik testleri ile dubleks paslanmaz çeliklerin korozyon dirençlerinde faz oranlarının etkisi değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, mikroyapı ile mekanik özelliklerin doğrudan ilişkili olduğu, özellikle ferrit östenit oranı neredeyse 1:1 olan numunelerde çoğunlukla optimum değerler elde edilirken, ikincil fazların varlığı nedeniyle korozyon gibi özelliklerde düşüş gözlemlenmiştir.

Abstract:
Duplex stainless steels offer high mechanical strength and corrosion resistance due to the simultaneous presence of austenite and ferrite phases. Thanks to these characteristics, they are preferred in industries such as marine, mining, and petroleum. For optimal properties, it is desirable to maintain a balanced ratio between the austenite and ferrite phases. However, secondary phases like sigma (σ), chi (χ), Cr2N, and CrN, which form alongside the primary phases, generally reduce mechanical properties and represent a major challenge in the production of duplex stainless steels. This study investigates the production of CD4MCuN and 1.4468 grade duplex stainless steels via casting and examines how the microstructural changes occurring during the process impact mechanical properties, corrosion resistance, and wear resistance. After solution heat treatment of the cast parts at 1050-1150°C, microstructural analyses were performed using optical microscopy (OM), XRD and scanning electron microscopy (SEM) to determine phase ratios and the presence of secondary phases. Hardness, tensile strength, impact toughness, and wear resistance were tested, and the effect of varying heat treatment temperatures on the microstructure and corresponding mechanical properties was analyzed. Additionally, the influence of phase ratios on the corrosion resistance of duplex stainless steels was assessed through potantiodynamic tests in chlorinated environments (%3,5 NaCl). In conclusion, it has been observed that microstructure is directly related to mechanical properties, with samples having a ferrite-to-austenite ratio close to 1:1 generally achieving optimal values. However, properties such as corrosion resistance have shown a decline due to the presence of secondary phases.