Düşük sıcaklık izotermal ısıl işlemlerinin yüksek silisyumlu çeliğin mikroyapı ve mekanik özellikleri üzerine etkisi
Effect of low temperature isothermal heat treatments on microstructure and mechanical properties of high silicon steel
Yazar: ÖMER FARUK MURATHAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. VOLKAN KILIÇLI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, düşük sıcaklık izotermal ısıl işlemlerinin ticari olarak kullanılan yüksek silisyumlu AISI 9254 yay çeliğinin mikroyapı ve mekanik özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Numuneler 870°C'de 30 dakika östenitlemenin ardından Ms sıcaklığının altındaki üç farklı sıcaklıkta (275°C, 250°C ve 225°C) izotermal olarak 1 hafta bekletilmiştir. Mikroyapı ve mekanik özelliklerin kıyaslanması amacıyla üç farklı ısıl işlem (alt beynitik, üst beynitik ve su verilmiş + temperlenmiş) uygulanarak numuneler hazırlanmıştır. Numunelerin mikroyapıları optik mikroskop ve tarama elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak karakterize edilmiştir. Kalıntı östenit hacim oranı X ışınları kırınımı (X-RD) analizi ile tespit edilmiştir. Mekanik özelliklerin belirlenmesi amacıyla çekme ve sertlik testleri yapılmıştır. Deneysel sonuçlar, ticari olarak kullanılan yüksek silisyumlu yay çeliğinde uzun süreli düşük sıcaklık izotermal ısıl işlemleri ile karbür içermeyen beynitik yapının elde edilebileceğini göstermiştir. Düşük sıcaklık izotermal ısıl işlemleri ile üretilen numunelerin mikroyapısı martensit, karbür içermeyen beynit ve kalıntı östenitten oluşmaktadır. Azalan izotermal ısıl işlem sıcaklığı ile akma ve çekme dayanımları artarken, toplam % uzama değerinin azaldığı gözlenmiştir. En yüksek dayanım ve süneklik kombinasyonu 250°C'de izotermal ısıl işlem uygulanmış numuneden sağlanmıştır. Kırılma yüzeylerinin sünek kırılmanın göstergesi olan çukurcuklu (dimples) kırılma yüzeyine sahip olduğu belirlenmiştir. Farklı ısıl işlem uygulanmış diğer numuneler ile kıyaslandığında en yüksek mekanik özellikler karbür içermeyen beynitik mikroyapıya sahip numunelerde elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, effect of low temperature isothermal heat treatments on microstructure and mechanical properties of AISI 9254 which is commercial high silicon steel was investigated. After austenitizing at 870°C for 30 minutes, at three different temperatures which were below Ms temperature (275°C, 250°C and 225°C), specimens isothermally heat treated for 1 week. In order to compare microstructure and mechanical properties, three different heat treated samples were prepared (lower bainitic, upper bainitic and quenched + tempered). Optical microscope and scanning electron microscope (SEM) were used in order to characterize microstructure of the specimens. Retained austenite volume fraction was calculated by X-ray diffraction (X-RD) analysis. Tensile and hardness tests were conducted in order to determine mechanical properties. Experimental results show that, carbide free bainitic microstructure can be obtained in a commercial high silicon spring steel with low temperature isothermal heat treatments. The microstructures of samples which were produced by low temperature isothermal heat treatments contain martensite, carbide free bainite and retained austenite. As the isothermal holding temperature decreases, yield and tensile strength increases where % uniform elongation decreases. The highest combination of strength and ductility was obtained at samples which were isothermally heat treated at 250°C. Dimples were observed on fractured surfaces. This is an evidence of ductile fracture. When compared with other heat treated specimens, the highest mechanical properties were observed on carbide free bainitic specimens.