Alaşımsız düşük karbonlu demir yolu çeliğinin dayanımına hızlandırılmış su verme parametrelerinin etkisi
The effect of accelerated quenching parameters on the strength of non alloy low carbon railway forged steel
Yazar: HALİME KİRTİŞ
Danışman: DOÇ. DR. YUNUS TÜREN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT ELEN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, S355J2 kalite "Alt Oturma" isimli parçanın dövülerek üretiminden sonra "Hızlandırılmış Soğutma ve Kendi Kendini Temperleme (HS-KT)" ısıl işlemi sonrasında mekanik ve mikroyapı özelliklerinde meydana gelen değişiklikler incelenmiştir. HS-KT ısıl işlemi, hava+su karışımını pülverize şekilde parça yüzeyine püskürten özel tasarlanmış ve imal edilmiş sistemle gerçekleştirilmiştir. Alt Oturma parçasına HS-KT ısıl işlemi 4, 8 ve 12 bar hava basıncında, 10, 20 ve 30 saniye soğutma süresinde uygulanmıştır. En yüksek soğuma hızı, Alt Oturma parçasının tepe bölgesinde soğutma plakası ile malzeme arasındaki mesafenin 1 kat, hava basıncı 4 bar ve soğutma süresi 10 saniye olduğu HS-KT işlemi ile 76,31°C/sn olarak elde edilmiştir. En düşük soğuma hızı ise, parçanın kulak bölgesinde 2,64°C/sn olarak tespit edilmiştir. Isıl işlemsiz malzemelerin mikroyapısı Ferrit+Perlit yapısındayken, soğuma hızına bağlı olarak yapının asiküler ferrit ve/veya poligonal ferrite sonrasında üst beynit ve/veya sorbit yapısına daha sonra ise alt beynit ve/veya martenzit fazı oluştuğu gözlemlenmiştir. Sertlik değerleri incelendiğinde ise, Alt Oturma parçasının tepe bölgesinde 76,31°C/sn soğuma hızında parçanın kenar bölgesinde 371 HB iken kulak bölgesinde 180 HB olduğu, 2,64°C/sn soğuma hızında ise kenar bölgesindeki sertlik değeri 227 HB iken kulak bölgesinde 213 HB olduğu tespit edilmiştir. En yüksek 76,31°C/sn soğuma hızına maruz kalan parçanın çekme dayanımı 772,6 N/mm², akma dayanımı 618,5 N/mm² ölçülürken, en düşük 2,64°C/sn soğuma hızında ise çekme dayanımı 776,73N/mm², akma dayanımı ise 603 N/mm² olarak tespit edilmiştir. Çentik darbe dayanımı en yüksek 76,31°C/sn soğuma hızına maruz kalan parçada oda sıcaklığında 152,36 J, -20°C'de 120,86 J ölçülürken, en düşük 2,64°C/sn soğuma hızında ise oda sıcaklığında 118,84 J, -20°C'de 131,88 J olarak tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, changes in the mechanical and microstructural properties of the "Lower Side Bearer" component, which is produced by forging the S355J2 grade, after the "Accelerated Cooling and Self-Tempering (AC-ST)" heat treatment are investigated. The AC-ST heat treatment was performed using a specially designed and manufactured system that sprays a mixture of air and water in pulverized form onto the surface of the component. The AC-ST heat treatment was applied to the Lower Side Bearer component at 4, 8, and 12 bar air pressure and cooling times of 10, 20, and 30 seconds. The highest cooling rate of 76.31°C/s was obtained with the AC-ST process, where the cooling plate and the material were separated by a distance of 1 layer at the top of the Lower Side Bearer component, with an air pressure of 4 bar and a cooling time of 10 seconds. The lowest cooling rate was determined to be 2.64°C/s in the ear region of the component. While the microstructure of the untreated materials had a Ferrite+Perlite structure, depending on the cooling rate, the structure was observed to evolve into acicular ferrite and/or polygonal ferrite, followed by upper bainite and/or sorbite structure, and later into lower bainite and/or martensite phase. When examining the hardness values, it was found that at a cooling rate of 76.31°C/s, the hardness value at the edge of the Lower Side Bearer component was 371 HB, while it was 180 HB in the ear region. At a cooling rate of 2.64°C/s, the hardness value at the edge was found to be 227 HB, while it was 213 HB in the ear region. The tensile strength of the component exposed to the highest cooling rate of 76.31°C/s was measured as 772.6 N/mm², and the yield strength was measured as 618.5 N/mm², while at the lowest cooling rate of 2.64°C/s, the tensile strength was found to be 776.73 N/mm² and the yield strength was determined as 603 N/mm². The notch impact strength was measured as 152.36 J at room temperature and 120.86 J at -20°C in the component exposed to the highest cooling rate of 76.31°C/s, while at the lowest cooling rate of 2.64°C/s, it was determined as 118.84 J at room temperature and 131.88 J at -20°C.