SAE 5120 ve 8620 çeliklere uygulanan sementasyon işleminin mikroyapı ve sertlik değişimlerine etkisinin araştırılması
Study of the effect of the cementation process applied to SAE 5120 and 8620 steels on the microstructure and hardness changes
Yazar: MUSTAFA KAYA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MEHMET ÇAKMAKKAYA
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Isıl işlem = Heat treatment ; Mikroyapı = Microstructure ; Sementasyon = Cementation ; Sertlik = Hardness

Özet:
Bu çalışmada, SAE 5120 ve 8620 Çeliklere Uygulanan Sementasyon İşleminin Mikroyapı ve Sertlik Değişimlerine Etkisi araştırılmıştır. Tez çalışması için seçilen malzemeler Denizli de yerleşik bulunan Hadid Makine sanayi den temin edilmiş, Aydın da yerleşik bulunan Zirve Kalıpçılık Sanayi tarafından standart deney numuneleri haline getirilmiştir. Daha sonra İzmir de yerleşik bulunan Isılsan Sanayi tarafından Sementasyon işlemine tabi tutulmuştur.

Deney malzemesi olarak seçilen SAE 5120 ve SAE 8620 malzemeleri için sıcaklık 930 ºC, de sabit tutularak, 60-120-180-240 dakika olmak üzere 4 farklı sementasyon zamanı belirlenmiş olup, malzemelerin farklı sementasyon sürelerinde gösterdiği davranışların incelenmesi planlanmıştır.

Her iki deney malzemesi için de 12 şer adet standart deney numunesi hazırlanmıştır. Hazırlanan standart deney numuneleri Afyon Kocatepe Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Labaratuarlarında sırasıyla; 

Mikrosertlik ölçümü için hazırlanan deney numuneleri, 60-80-160-240-300-600-800-1000 ve 1200 lük zımparalarla sırasıyla ve birbirlerine ters yönlerde zımparalanmış daha sonra alümina ile parlatılarak nital ile dağlanıp önce mikro yapılarının fotoğrafları çekilmiş daha sonra da Vickers sertlik cihazıyla Mikrosertlikleri ölçülmüştür.


Charpy-Darbe Tokluk Deneyi için hazırlanan numunelerin deneyi sonucunda ise her iki malzemenin de tokluk değerlerinin sementasyon süresi arttıkça düştüğü gözlemlenmiş sementasyon süresi en uzun olan deney numunesinin her iki malzeme için de en az tokluğa sahip malzeme olduğu görülmüştür. Kırılmanın gerçekleştiği bölgeler testereyle kesilerek Afyon Kocatepe Üniversitesi' nde bulunan labaratuarlarda SEM görüntülemeye tabi tutulmuş, X500 Geri yansıyan Elektron ve II. Elektron görüntüleri incelenerek sementasyon süresi arttıkça malzemelerin daha az sünek kırılma davranışı sergiledikleri, dolayısıyla sementasyon süresi arttıkça sünekliğin azaldığı belirlenmiştir.

Çekme Deneyi için hazırlanan deney numuneleri de aynı şekilde Afyon Kocatepe Üniversitesinde bulunan labaratuarlarda çekme deneylerine tabi tutulmuş olup ilk 2 saatlik sementasyon süresine kadar malzemelerin kopma dayanımlarında bir artış görülmekle beraber, 3 saat ve sonrasında sementasyon işlemine tabi tutulmuş malzemelerin kopma dayanımlarının düşüş eğiliminde olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
In this study, the effect of cementation process, applied to SAE 5120 and 8620 Steels, on the microstructure and hardness changes is studied. The materials chosen for the thesis study were obtained from the Hadid Makine located in Denizli, and transformed into standard experiment samples by Zirve Kalıpçılık Sanayi located in Aydın. Afterwards, the materials were subjected to the cementation process by the Isılsan Sanayi located in Izmir. 

The heat for SAE 5120 and SAE 8620 materials chosen as the experiment materials was fixed at 930 ºC, four different cementation durations were stated as 60 – 120 – 180 – 240 minutes and it was planned to study the behaviors exhibited by the materials during the different cementation processes.   

Twelve standard experiment samples were prepared for each of the experiment materials. At the laboratories of Afyon Kocatepe University Technology Faculty, those standard experiment samples, respectively; 

The samples prepared for the microhardness measurement were sanded with 60-80-160-240-300-600-800-1000 and 1200 grit sandpapers in turns and in the opposite directions, polished with alumina, seared with nital, photographed for the micro structures and then measured for the microhardness with Vickers hardness testing machine.  

As a result of the experiments of samples prepared for the Charpy Impact Test, it was observed that the toughness values of each materials were slipped as the cementation durations were extended. It was seen that the experiment sample with the longest cementation duration was the material with the least toughness. The areas where fracturing happened were sawed, subjected to the SEM monitoring at the laboratories of Afyon Kocatepe Univerisity. By studying the X500 retroreflective electron and II. Electron images, it was stated that the materials exhibited less ductile fracturing behavior as the cementation duration was extended. Therefore, it was determined that the ductility was decreased as the cementation duration was extended. 

The experiment samples prepared for the Tension Test were also subjected to the tension tests at the laboratories of Afyon Kocatepe University, an increase was observed at the breaking strength of the materials up to the two hour cementation duration. It was precipitated that the breaking strength of the materials subjected to the cementation process up to three hour and after showed a falling tendency.