Nikel ilaveli toz metalurjisi çeliklerde darbe tokluğunun farklı sıcaklıklarda incelenmesi
Investigating the impact toughness of nickel added powder metallurgy steels at different temperatures
Yazar: TUĞBA BİLGİN
Danışman: PROF. DR. AHMET GÜRAL ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ALTUNTAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alaşım elementleri = Alloy elements ; Darbe tokluğu = Impact toughness ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy ; Çelik = Steel

Özet:
Bu çalışmada yüksek karbonlu Toz Metalurjisi (TM) çeliklere farklı miktarlarda nikel ilave edilerek farklı sıcaklıklarda darbe tokluk özellikleri incelenmiştir. Bu amaçla saf demir tozuna ağırlıkça %1,2 grafit tozu, ağırlıkça %0,5-1-2-5 oranlarında nikel ve yağlayıcı olarak ise %0,5 çinko stearat ilavesi ile karışım tozlar hazırlanmıştır. Hazırlanan toz karışım tek etkili olarak oda sıcaklığında 700 MPa basınçta preslenmiştir. ISO 5754 standartlarına uygun Charpy darbe test numunelerine uygun olarak bir kalıpta şekillendirilmiştir. Ardından 1200 ºC sıcaklıkta 5x10-2 Pa vakum ortamında 30 dk sürede sinterlenmiştir. Sinterlenme işlemi sonrasında TM çeliklere farklı sıcaklıklarda darbe testi uygulanarak darbe tokluk değerleri belirlenmiştir. Alaşımın kimyasal bileşimine bağlı olarak SEM mikroyapı ve kırık yüzey analizleri yapılarak, makrosertlik değerleri ile darbe toklukları arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Nikel ilaveli TM çeliklerin mikroyapılarında nikelce zengin ferritik katı çözeltinin oluşumuyla perlitik dönüşümün baskıladığı belirlenmiştir. Nikel ilavesinin artmasıyla beraber darbe tokluğu değeri artmıştır. Darbe test sıcaklığının artması ile numunelerde darbe tokluğunun artış gösterdiği ve darbe geçiş sıcaklığına etkisi olabileceği görülmüştür. Aynı zamanda alaşım içerisinde nikel oranının artması ile makrosertlik değerleri de artış göstermiştir. Böylece, sertliğin artışına rağmen darbe tokluklarının da geliştirilebildiği anlaşılmıştır.

Abstract:
In this study, impact toughness properties were investigated by adding different amounts of nickel to high carbon Powder Metallurgy (PM) steels at different temperatures. For this purpose, mixed powders were prepared by adding 1,2% by weight graphite powder, 0,5-1-2-5% by weight % Ni to pure iron powder and 0,5% zinc stearate as a lubricant. The mixed powders were pressed at room temperature at 700 MPa as a single action. It is shaped in a mold in accordance with Charpy impact test specimens having ISO 5754 standards. Then, it was sintered at 1200 ºC in a vacuum environment of 5x10-2 Pa for 30 minutes. After the sintering process, impact toughness values were determined by applying the impact test to PM steels at different temperatures. Depending on the chemical composition of the alloy, SEM microstructure and fracture surface analyses were made and the relationships between macrohardness values and impact toughness were investigated. It was determined that pearlitic transformation was suppressed by the formation of nickel-rich ferritic solid solution  in the microstructure of nickel-added PM steels. The impact toughness value increased with the increase of nickel addition. It was observed that the impact toughness of the samples increased with the increase of the impact test temperature and it could have an effect on the impact transition temperature. At the same time, the macrohardness values increased with the increase in the nickel ratio in the alloy. Thus, it has been understood that impact toughness can also be improved despite the increase in hardness.