Toz metalurjisi yöntemiyle üretilen  AISI 4340 çeliğinin mekanik  özelliklerine sıcak deformasyonun ve soğutma ortamının etkisi
The effect of hot deformation and cooling medium on the mechanical properties of AISI 4340 steel produced by the powder metallurgy method
Yazar: AYŞE GÖZDE YİRİK
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN GÜNDÜZ
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Mikroalaşımlı çelik = Microalloyed steel ; Termomekanik işlem = Thermomechanical treatment ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy

Özet:
Bu çalışmada, Ø32x29 mm boyutlarında AISI 4340 çeliği toz metalurjisi yöntemi ile  üretilmiştir. Üretilen numuneler 1150°C'de 90 dakika sinterlenmiş ve ardından fırında  soğutulmuştur. Sinterlenmiş durumda olanlar dışında, üretilen numunelerden birine  1150°C'de 1 saat homojenleştirme ısıl işlemi uygulanmış ve daha sonra havada  soğutulmuştur. Diğer numuneler normal atmosfer şartlarında ve açık kalıpta 1150- 930°C sıcaklık aralığında %30 ve %60 oranlarında deforme edildikten sonra kum,  hava ve su ortamlarında soğutulmuştur. Ayrıca %30 ve %60 oranlarında deforme  edildikten sonra su ortamında soğutulan numuneler 600oC'de 1 ve 2 saat  temperlenmiştir. Numunelerin metalografik incelemeleri yapılarak, sıcak  deformasyonun, soğutma ortamlarının ve temperleme işleminin toz metalürjisi ile  üretilen AISI 4340 çeliğinin yoğunluk ve mekanik özelliklerine etkileri belirlenmiştir.  Mikroyapı analizlerine göre AISI 4340 çeliğinin tane boyutu, deformasyon miktarına ve soğuma hızına bağlı olarak kademeli şekilde azalmıştır. Tane boyutu ölçümüne göre  %60 oranında deforme edilen numunelerde yeniden kristalleşmeye bağlı olarak küçük  tanelerin oluştuğu görülmüştür. Ayrıca deformasyon oranının artmasıyla yoğunluk ve sertliğin arttığı tespit edilirken temperleme işlemi uygulanan suda soğutulmuş  numunelerde ise sertliğin düştüğü görülmüştür. Sonuçlar, sıcak deformasyonun, toz  metalurjisiyle üretilen AISI 4340 çeliğinin özelliklerini alaşım elementlerinin ilavesini  artırmadan iyileştiren bir işlem olduğunu göstermiştir.

Abstract:
In this work, AISI 4340 steel was produced in dimension of Ø32x29 mm by powder  metallurgy. Samples were sintered at 1150°C for 90 min and then cooled in the  furnace. Except to those in the as sintered condition, one of the produced samples was  homogenized at 1150°C for 1 h and then cooled in air. Other samples were deformed  at the temperature range of 1150-930°C and deformation rate of 30% and 60% in an  open die under normal atmospheric conditions and then cooled in sand, air and water  mediums. In addition, the samples, which were cooled in water after being deformed  by 30% and 60%, were tempered at 600oC for 1 and 2 hours. Metallographic  examination of the samples was carried out and the effects of hot deformation, cooling  mediums and tempering on the density and mechanical properties of AISI 4340 steel  produced by powder metallurgy were determined. According to the microstructure  analyses, the grain size gradually decreased depending on the deformation rate or cooling rate in AISI 4340 steel. It was seen that small grains occurred due to  completely recrystallization at 60% deformation rate which were supported by grain  size analysis. It was also observed that while the density and hardness increased by the  increase in deformation rate, the hardness of the water cooled samples decreased after  tempering. The results showed that hot deformation is a process that is capable of  improving the properties of AISI 4340 steel produced by powder metallurgy without  rising the addition of alloying elements.