AISI 4140 ve AISI 1050  çelik çiftlerinin yakma alın kaynağı ile birleştirilmesi ve mikroyapılarının incelenmesi
Combination of steel pairs AISI 4140 and AISI 1050 with the flash-butt welding and examination the microstructure
Yazar: SUAT AKBURU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR ARABACI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Yakma alın kaynağı = Flash butt welding ; Yüksek karbonlu çelik = High carbon steel

Özet:
AISI 4140 çeliği kaynaklanabilirlik açısından zor bir çeliktir. İçerdiği yüksek karbon oranı nedeniyle kaynak bölgesi ve ısı tesiri altında kalan bölgede (ITAB) çatlaklar oluşması muhtemeldir. Bu tez AISI 1050 çeliği ile AISI 4140 çelik çiftlerinin yakma alın kaynağı ile kaynatılması ve mikroyapılarının incelenmesidir. Yakma alın kaynağında ITAB, diğer kaynak türlerine göre daha düşük olduğu için AISI 4140 çeliği için uygulanabilirliği araştırılmıştır. Kıyaslama yapabilmek adına AISI 1050- AISI 1050, AISI 4140- AISI 4140 ve AISI 4140- AISI 1050 çiftlerine yakma alın kaynağı uygulanmıştır ve mikroyapıları incelenmiştir. Optik mikroskop ile alınan mikroyapıların yanı sıra taramalı elektron mikroskobunda (SEM) mikroyapı ve enerji dağılım spektrum (EDS) analizi ile kimyasal analizleri yapılmıştır. Ayrıca sonuçları desteklemek için sertlik, çentik darbe, çekme ve XRD testleri yapılmıştır. Mikroyapı incelemesinde metallerin birbiri içine çok iyi nüfuz ettiği ve sağlam bir kaynak bölgesi ve ITAB olduğu görülmüştür. AISI 4140- AISI 1050 kaynağının her iki yönünde de benzer kimyasal kompozisyonlar görülmüştür. Çentik darbe test sonuçları AISI 1050- AISI 1050 için 8J, AISI 4140- AISI 4140 için 16J ve AISI 4140- AISI 1050 için 12,5J olarak ölçülmüştür. Sertlikler ise AISI 4140- AISI 1050 için AISI 4140 ile kaynak bölgesi arasında 376HV- 300HV arasında değerler görülürken AISI 1050 ile kaynak bölgesi arasında 300HV – 284HV arasında değerler ölçülmüştür. Çekme testlerinde ise numuneler ITAB veya esas metalden kopmuştur. Sonuç olarak hem mikroyapı hem de mekanik testler sonunda AISI 4140 metali için yakma alın kaynağının uygun olduğu görülmüştür.

Abstract:
AISI 4140 steel is a difficult steel for welding. Due to the high carbon ratio it contains, it is likely that the weld zone and heat-affected zone (HAZ) cracks will occur. This thesis is the welding of AISI 1050 steel pairs of AISI 4140 steel with the flash-butt welding and the examination of their microstructures. Because the HAZ is lower in the flash-butt welding than other welding types, its applicability has been researched for AISI 4140 steel. To make comparisons, AISI 1050-AISI 1050, AISI 4140-AISI 4140 and AISI 4140-AISI 1050 couples have been joined and their microstructures have been examined. In addition to the microstructures received by the optical microscope, chemical analysis was performed with microstructure and energy dispersed spectrum (EDS) analysis in the scanning electron microscope (SEM). In addition, hardness and impact tests have been performed to support results. In the microstructure study, it has been found that metals penetrate each other very well and that it is a good welding area and HAZ. Similar chemical compositions have been seen in both directions of the AISI 4140-AISI 1050 welding. The notch impact test results have been measured as 8J for AISI 1050-AISI 1050, 16J for AISI 4140-AISI 4140 and 12.5J for AISI 4140-AISI 1050. The hardness test show values between AISI 4140 and the welding zone 376HV - 300HV and between AISI 1050 and the welding zone 300HV-284HV. In the tensile tests, the samples broke from the HAZ or base metal. As a result, both microstructure and mechanical testing have shown that the flash-butt welding is appropriate for the AISI 4140 metal.