Toz metalurjisi ile üretilen mangan çeliğine TiC, TiN ve TiCN ilavesinin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisinin araştırılması
Investigation of the effects of TiC, TiN and TiCN additions to mangan steel produced with powder metallurgy on microstructure and mechanical properties
Yazar: MEHMET FURKAN TAŞLIYAN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET AKİF ERDEN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzde üretilen alaşımlı çelikler daha çok boru ve yassı mamul olarak üretilmektedir. Son zamanlarda dövme amaçlı alaşımlı çeliklerin üretimi de hız kazanmıştır. Bunun yanı sıra günümüzde yeterli düzeyde olmasa da toz metalürjisi yöntemiyle de alaşımlı çelik üretilmektedir. Üretim yöntemi toz metalurjisi olan parçaların performansını artırmak için, metal matris içerisine alaşım elementleri veya çeşitli partiküller ilave edilir. Bunun sonucunda farklı yapılarda ve istenilen özelliklere sahip yeni malzemeler oluşturulmaktadır. Böylece farklı uygulama alanlarında kullanılabilecek yeni ürünlerin elde edilmesi mümkün olabilmektedir.
Bu çalışmada toz metalurjisi yöntemiyle demir matrisi içerisine mangan, titanyum karbür, titanyum nitrür ve titanyum karbonitrür elementlerinden farklı oranlarda katılmış olup, alaşımlı çelik toz karışım halinde elde edilmiştir. Söz konusu tozlar ASTM E8M toz metal çekme numunesi kalıbında 700 MPa presleme basıncında tek yönlü olarak preslenmiştir. Sonraki aşamada atmosfer kontrollü tüp fırında %90 Azot-%10 Hidrojen karışım gaz ortamında 1250 ºC'de 2 saat sinterlenerek alaşımlı çelik üretimi yapılmıştır. Üretimi yapılan alaşım çeliklerinin tane boyutu ve fazların dağılımı elektron mikroskobu(SEM) ile incelenmiş; çökeltilerin dağılımı, şekli ve türü SEM, EDS ve XRD yardımı ile analiz edilmiştir.
Çekme numunesi boyutlarında hazırlanmış olan farklı kimyasal bileşimlere sahip alaşımlı çelik numunelere, mikroyapı analizi, çekme testi, sertlik testi ve aşınma testi yapılmıştır. Numunelerin mikroyapısal değişimine bağlı olarak, % uzama, akma-çekme dayanımları ve sertlik değerleri açıklanmıştır. Ayrıca çekme testlerinde kopan numunelerin kırık yüzeyleri SEM ile incelenerek kırılma türleri tespit edilmiştir.
Sonuç olarak; alaşımlı çelik numuneler arasında ağırlıkça %3Mn ve %0,5TiCN alaşım elementi eklenen numunenin diğerlerine göre çekme dayanımı ve sertlik durumunun daha iyi olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca aşınma oranının bariz bir şekilde düştüğü görülmüştür.

Abstract:
The alloy steels produced today are mostly produced as pipes and flat products. The production of alloy steels for final controlled forging has also gained momentum. In addition, alloy steel is produced by powder metallurgy method, although it is not sufficient today. Alloying elements or various particles are added to the metal matrix to learn the parts whose production method is powder metallurgy. For this purpose, new materials with different structures are produced. In this application, it is possible to make it new that can be applied.
With this powder metallurgy method, manganese, titanium carbide, titanium nitride and titanium carbonitride elements were added to the iron matrix in different proportions, and the alloyed steel was obtained in powder form. The powders in question were pressed in one length on the ASTM E8M powder metal shrinkage pancake 700 MPa pressing nut. In the next stage, alloy steel was produced by sintering in an atmosphere controlled tube furnace in 90% Nitrogen-10% Hydrogen mixed gas at 1250 ºC for 2 hours. The particle size and phases of the alloy steels were investigated by electron microscopy (SEM); The genus, type and type of sediments were analyzed with the help of SEM, EDS and XRD.
Microstructure analysis, tensile test, hardness test and orientation test were performed on alloy steel tracks with different chemicals prepared in tensile test dimensions. Depending on the microstructural change of the samples,% elongation, yield-tensile strength and hardness information were explained. In addition, the fracture surfaces of the fracture test were examined with SEM in tensile tests and fracture was tested.
As a result; Among the alloyed steel kits, the tensile strength and hardness of the crew were observed better than the other alloying elements of 3 %Mn and 0.5 %TiCN by weight. In addition, it was observed that the rate speed decreased somewhat.