Laboratuvar ölçekli haddeleme ünitesinde haddelenen alaşımlı çeliklerin mikroyapı ve mekanik özellik ilişkisinin araştırılması
Investigation of the relationship betweenmicrostructural and mechanical properties of alloyedsteels after rolling process on laboratory scalarolling mill
Yazar: FURKAN YILMAZ KÜÇÜKAKARSU
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN GÜNDÜZ
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Mikroalaşımlı çelik = Microalloyed steel ; Mikroyapı = Microstructure ; Sıcak haddeleme = Hot rolling

Özet:
Bu çalışmada, ağırlıkça % 0,22 karbonlu yüksek mukavemetli düşük alaşımlı çelik ve ağırlıkça % 0,4 orta karbon içeren düşük alaşımlı çelik laboratuvar ölçeğinde üretilmiş olup toplam deformasyon % 42 olacak şekilde 4, 5 ve 6 pasoda sıcak haddelenmiştir. Çok pasolu sıcak haddeleme işleminden sonra numuneler iki gruba ayrılmıştır. Bu gruplardan birisi haddelenmiş şekliyle diğeri ise haddeleme sonrası ısıl işlem görmüş haliyle incelenmiştir. Sonuçlar, yüksek mukavemetli düşük alaşımlı çelik ve orta karbonlu düşük alaşımlı çeliğin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin her iki durum içinde sıcak haddeleme koşullarından etkilendiğini göstermiştir. 

Yüksek mukavemetli düşük alaşımlı çelikten haddelenmiş numunelerdeki mukavemet değerlerinin paso sayısı arttıkça artma eğiliminde olduğu tespit edilmiştir. Yüksek mukavemetli ve düşük alaşımlı çelikten haddelenmiş numunelerin aksine, 1150 °C'de  
45 dakika östenitlendikten sonra havada soğutulan yüksek mukavemetli düşük alaşımlı haddelenmiş ve ısıl işlem görmüş çelik numunelerde mekanik özelliklerin biraz düştüğü tespit edilmiştir. Mikroyapısal incelemeler haddelenmiş yüksek dayanımlı düşük alaşımlı çeliklerin haddelenmiş ve ısıl işlem uygulanmış çeliklere göre yapısında küçük boyutlu çökeltilere sahip olduğunu ve bundan dolayı çökelti sertleşmesi ile dayanımın arttığını göstermiştir. Çökelme sertleştirmesine ek olarak, yüksek mukavemetli düşük alaşımlı çelikten haddelenmiş numunelerdeki ince çıta beynitin ve blok halinde martenzit/östenit fazlarının bulunması mukavemet artışını desteklemektedir.

Orta karbonlu düşük alaşımlı çelikten haddelenmiş numunelerdeki mukavemet değerlerinin paso sayısı arttıkça azalma eğiliminde olduğu görülmüştür. Orta karbonlu düşük alaşımlı çelikten haddelenmiş numunelerin aksine, 850 °C'de 30 dakika östenitlendikten sonra yağda soğutulan ve ardından 460 °C'de 60 dakika temperlenen orta karbonlu düşük alaşımlı haddelenmiş ve ısıl işlem görmüş çelik numunelerde mekanik özelliklerin arttığı tespit edilmiştir. Mikroyapısal incelemeler haddelenme sonrası ısıl işlem görmüş orta karbonlu düşük alaşımlı çeliklerin haddelenmiş çeliklere göre daha küçük boyutlu çökeltilere sahip olduğunu ve bundan dolayı çökelti sertleşmesi ile dayanımın arttığını göstermiştir.

Abstract:
In this work, high strength low alloy steel with 0,22 wt.% carbon and medium carbon low alloy steel with 0,4 wt. % carbon were produced in laboratory scale and hot rolled with a total deformation of 42% via 4, 5 or 6 passes. After multi-pass hot rolling process, the samples were divided into two groups. One of these groups was examined in as rolled and the other in as heat treated after rolling. The results indicated that microstructural and mechanical properties of high strength low alloy steel and medium carbon low alloy steel are influenced by hot rolling conditions for both cases. 

It was determined that strength values in as rolled samples of high strength low alloy steel tend to increase with increment in rolling pass number. In contrast to as rolled samples of high strength and low alloy steel, it was seen that mechanical properties  
were slightly decreased in as rolled and heat-treated samples of high strength low alloy steel that were austenitized at 1150 °C for 45 min. and then cooled in still air. Microstructural investigations showed that finer precipitates in as rolled samples of high strength low alloy steel are obviously more than that of as rolled and heat-treated samples of high strength low alloy steel, as an evidence for higher strength results by precipitation hardening. Additionally, to precipitation strengthening, refinement of lath bainite and amount of blocky martensite/austenite in as rolled samples of high strength low alloy steel favor the increase in strength.

However, the strength values in as rolled samples of medium carbon low alloy steel showed a tendency to decrease with increment in rolling pass number. In contrast to as rolled samples of medium carbon low alloy steel, it was seen that mechanical properties were increased in as rolled and heat-treated samples of medium carbon low alloy steel that were austenitized at 850 °C for 30 min., then oil cooled and then tempered at 460 °C for 60 minutes. Microstructural investigations showed that finer precipitates in as rolled and heat-treated samples of medium carbon low alloy steel are obviously more than that of as rolled samples, as an evidence for higher strength results by precipitation hardening.