GGG40 küresel grafitli dökme demirin mikroyapı ve mekanik özelliklerine östemperleme ve indüksiyonla yüzey sertleştirme işleminin etkisi
The effect of austempering and induction surface hardening processing on the microstructure and mechanical properties of ductile cast iron GGG40
Yazar: UĞUR GENÇSOY
Danışman: DOÇ. DR. UĞUR ÇALIGÜLÜ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Metalurjisi ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, GGG40 küresel grafitli dökme demirlere (KGDD) östemperleme ve indüksiyonla yüzey sertleştirme ısıl işleminin; mikroyapıya, sertliğe, aşınma davranışına ve çekme dayanımına olan etkileri araştırılmıştır.  Bu amaçla; GGG40 KGDD numuneler 900 °C'de 90 dakika östenitleme yapılmıştır. Daha sonra 320 °C ve 380 °C sıcaklılarda 120 dak östemperleme uygulanmıştır, böylece alt ve üst beynit/ösferrit morfolojisinin etkisini araştırılmıştır. Ayrıca GGG40 KGDD numunelere indüksiyonla yüzey sertleştirme ısıl işlemi yapılmıştır.
GGG40 KGDD numunelere ısıl işlemler sonrası meydana gelen yapısal değişimlerini belirlemek için, geleneksel parlatma yöntemi ile temizlenip parlatıldıktan sonra; Optik Mikroskop, SEM, EDS ve X-ray analizleri yapılmıştır. Ayrıca malzemelerin yüzeyinden Vickers sertlik skalası kullanılarak (HV) mikrosertlik ölçümleri yapılmıştır. Isıl işlem görmüş ve ısıl işlem görmemiş GGG40 KGDD numunelerin çekme dayanımlarını belirlemek amacıyla, TS 287 EN 895 standardına uygun olarak 1mm/dk çekme hızında, 50000 N yük altında çekme testleri gerçekleştirilmiştir. Numunelerin kırık yüzey morfolojisi SEM-EDS ve X-ray analizleri ile incelenmiştir. Aşınma deneyleri; 10, 20, 30 N yük uygulanarak, 8 m ve 15 m yol mesafesi kullanılarak 320 ve 800 mesh zımparayla düşey dönel hareket sergileyen aşınma deney makinasında yapılmıştır. Numunelerin aşınma yüzeyleri SEM mikroskobuyla incelenirken, malzemelerdeki aşınma kaybı değerleri ölçülmüştür. Deney numunelerinin aşınma dayanımlarının artmasının nedeninin; mikro yapıda bulunan küresel grafitlerin yağlayıcı etkisi göstermesinden ve indüksiyonla yüzey sertleştirme ısıl işleminin yüzey sertliğini arttırmasından kaynaklandığı düşünülmektedir. Sertlik değerleri; östemperleme sıcaklığının artmasıyla artmıştır.
Bu çalışmanın birinci bölümünde konuya giriş yapılmıştır. İkinci bölümde güncel çalışmanın literatürdeki yeri ve öneminden bahsedilmiştir. Üçüncü bölümde küresel grafitli dökme demirlerden bahsedilmiştir. Dördüncü bölümde ısıl işlemler hakkında genel bilgi verilmiştir. Beşinci bölümde mekanik testler anlatılmıştır. Altıncı bölümde deneysel çalışma ile ilgili genel bilgi verilmiştir. Yedinci bölümde deney sonuçları ve değerlendirmeler yapılmıştır. Sekizinci bölümde genel sonuçlar ve öneri anlatılmıştır.

Abstract:
In this study, effects of induction surface hardening heat treatment on microstructure, hardness, wear behavior, and tensile strength of austempered ductile cast irons GGG40 (DCI) were investigated. For this purpose, it was determined that austenitizing temperature was 900 °C and austenitizing time was 90 minutes for GGG40 (DCI) samples. By applying austempering temperature as 320 °C and 380 °C in two individual parameters, it was kept in salt bath for 120 minutes in order to see the effect of upper and lower bainite/ausferrite morphology. Induction surface hardening heat treatment was performed to austempered ductile cast iron.
In order to determine structural changes occurring in ductile cast irons GGG40 (DCI) after heat treatment, Optical Microscopy, SEM, EDS, and X-ray analyses were carried out after  they were cleaned and polished by using traditional polishing method.  Microhardness measurements were also taken from the surface of materials by using Vickers hardness scale (HV). Tensile tests were carried out at 1mm/min of tensile speed under 50000 N of load in accordance with TS 287 EN 895 standard in order to determine tensile strengths of heat treated and non-heat treated ductile cast iron GGG40 (DCI) samples. Fracture surface morphology of the samples was examined by SEM-EDS and X-ray analyses. Wear tests were carried out in wear test device displaying vertical pivoted motion with 320 and 800 mesh abrasive by applying 10, 20, 30 N load and using 8 m and 15 m road distance. Values of abrasion loss in materials were measured while examining wear surfaces of the samples with SEM microscope.  The reason behind why abrasion resistance of experimental samples increased was thought that nodular graphites found in microstructure had lubrication effect and induction surface hardening heat treatment increased surface hardness. Hardness values increased as austempering temperature increased.
In the first section of this study, the subject was introduced.  In the second section, place and importance of the present study in the literature were mentioned. In the third section, general information about ductile cast iron were given. In the fourth section, general information about heat treatments were given. The fifth section presented general information on mechanical tests. The sixth section mentioned the experimental study. In the seventh section, the information about experimental study and evaluation were given. The eighth section included results, discussion, and suggestions.