Eş kanallı açısal ekstrüzyon yöntemi ile yüksek dayanımlı  
IF-çeliğinin geliştirilmesi ve yöntemin bu çelikten üretilen saclara uygulanması
Development of high strength if-steel by equal channel angular extrusion and application of the method to IF-steel sheets
Yazar: ONUR SARAY
Danışman: PROF. DR. GENÇAĞA PÜRÇEK
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Fizikomekanik özellikler = Physicomechanic properties ; Kayma deformasyonu = Shear deformation ; Metal şekillendirme = Metal forming ; Plastik deformasyon = Plastic deformation ; Soğuk deformasyon = Cold deformation ; Termomekanik işlem = Thermomechanical treatment ; Termomekanik özellikler = Thermomechanical properties

Özet:
Bu çalışmada, kütlesel ve sac formlarındaki IF-çeliğine farklı rota ve paso sayılarında eş-kanallı açısal ekstrüzyon/basma (EKAE/B) işlemleri uygulandı. Bu işlemler sırasında, IF-çeliğinin içyapısal özelliklerinde ortaya çıkan değişimlerin mukavemet, süneklik, yeniden kristalleşme davranışı, şekillendirilebilirlik, tokluk ve sünek-gevrek geçiş davranışına etkileri sistematik bir şekilde incelenerek söz konusu malzeme için ?işlem-yapı-özellik ilişkileri? ortaya konuldu. Genel olarak, EKAE işlemi çeliğin başlangıçta iri olan tane yapısını önemli oranda incelterek 420 nm-820 nm aralığında boyutlara sahip ultra-ince taneli (UİT) içyapıya dönüştürdü. İşlemler sonrasında UİT içyapıda basit kayma deformasyonu ile oluşmuş karakteristik bir kristalografik yönelim ortaya çıktı. İçyapıda ortaya çıkan aşırı incelme ve yüksek dislokasyon yoğunluğuna bağlı olarak çeliğin akma mukavemeti uygulanan işleme bağlı olarak 6-7 kat artarken, sünekliği ise azaldı. Mukavemet ve süneklik özelliklerinin dengelenmesi amacıyla uygulanan ısıl işlemler sonrasında iri taneli duruma göre yüksek mukavemete ve aynı zamanda yeterli sünekliğe sahip IF-çeliği üretildi.  UİT yapılı çeliğin şekillendirilebilirlik özelliği ise uygulanan EKAE rotasına da bağlı olarak belli oranda azaldı. Ancak, mukavemet-süneklik dengesinin elde edildiği ısıl işlem şartlarında şekillendirilebilirlikte tekrar artışlar elde edildi. Ayrıca, iri taneli örneklerin şekillendirilmesi sırasında yüzeyinde ortaya çıkan portakal kabuğu etkisi de UİT yapısının oluşumuyla önemli oranda azaldı. UİT yapının oluşumu IF-çeliğinin sünek-gevrek geçiş sıcaklığının -40°C?den  -90°C?ye düşmesine neden oldu. Ayrıca, UİT yapının oluşumuyla geçiş bölgesi yatıklaşarak, sünek-gevrek geçişi daha geniş bir sıcaklık aralığında gerçekleşti.

Abstract:
In this study, an IF-steel in bulk and sheet forms was successfully processed by equal-channel angular extrusion/pressing (ECAE/P) following different routes and pass numbers. After these processes, the effect of microstructural alterations on the strength, ductility, recrystallization behavior, formability, toughness and ductile-to-brittle transition behavior was investigated, and the ?process-structure-property relationship? was established. In general, the ECAE processing refined the microstructure of coarse-grained (CG) steel and transformed it into ultra-fine grained (UFG) structure consisting of grains in the range of 420 nm-820 nm. A characteristic crystallographic orientation formed by a simple shear emerged in the UFG microstructure. The UFG formation along with high dislocation density brought about 6-7 times higher yield strength than that of CG steel. But, the ductility decreased after the processes. A microstructure having higher strength with moderate ductility was produced by appropriate heat treatments aiming to establish a balance between strength and ductility. The formability of CG IF-steel was affected depending on applied strain paths and, in general, a slight decrease in formability was observed after UFG formation. However, this behavior was improved again by appropriate heat treatment following the conditions that gave a good balance between strength and ductility.  Furthermore, orange peel effect appeared on the surface of deformed CG steel diminished considerably after both UFG formation and appropriate annealing. Ductile-to-brittle transition temperature of the CG IF-steel decreased from -40°C to about -90°C by the formation of UFG structure. Also, the UFG formation flattened the transition curve, and caused the ductile-to-brittle transition to occur in a wider temperature range compared to that of CG counterpart.