Seçici lazer ergitme ile üretilen maraging çeliğinin mikroyapı, mekanik ve aşınma özelliklerine kriyojenik işlemin etkisinin incelenmesi
An investigation of the effect of cryogenic treatment on the microstructure, mechanical and wear properties of maraging steel by selective laser melting
Yazar: BERNA YEŞİLDAL DİKMEN
Danışman: PROF. DR. HAKAN GAŞAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Seçici Lazer Ergitme (SLE), yoğun lazer ışığı kullanarak metal tozunu ergitip birleştiren üç boyutlu üretim yöntemidir. SLE yönteminin bu kadar dikkate değer hale gelmesinin sebebi, karmaşık geometriye sahip parçaların üretimini kolaylaştırması ve hızlı prototiplerin yapılmasına izin vermesidir. Bu çalışmada, SLE ile üretilmiş 1.2709 maraging çeliği numuneleri kullanılmıştır. Maraging çeliklerinin, ısıl işlem sırasında oluşan intermetalik fazlar ve çökeltiler sayesinde üstün mukavemete sahip oldukları bilinmektedir. Kriyojenik işlem, istenilen mekanik ve mikroyapısal özellikleri elde etmek için malzemelerin düşük sıcaklığa (-196 °C) soğutulması ile geleneksel ısıl işlemi tamamlayan bir uygulamadır.
Bu çalışmada, SLE ile üretilmiş ve ısıl işlem görmüş maraging çeliğinin mekanik özellikleri ve aşınma davranışı üzerinde, kriyojenik işlemin etkisi incelenmiştir. Çalışma sırasında, çelik numunelerine çözeltiye alma işlemi (940 °C / 2 saat), yaşlandırma ısıl işlemi (520 °C / 6 saat) ve kriyojenik işlem (-196 °C / 12 saat / 24 saat / 36 saat / 48 saat) uygulanmıştır. Numunelere her ısıl işlem aşamasında aşınma, sertlik ve çekme testi uygulanarak; karakterizasyon analizleri (X Işınları Difraksiyonu (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılım Spektrometresi (EDS)) ile yapısal özellikleri incelenmiştir. Elde edilen deneysel veriler ışığında, yaşlandırma işlemi görmüş numunelerdeki kriyojenik işlemin etkileri literatürde bildirilen 1.2709 çeliğin özellikleri ile karşılaştırılmıştır. Deney sonuçları, ısıl işlem ve kriyojenik işlem uygulanan numunelerde elde edilen sertlik değerinin yaklaşık 50 HRC olduğunu göstermektedir. En yüksek aşınma direncinin ise ısıl işlemin ardından 36 saat kriyojenik işleme tabi tutulan numunelerde elde edildiğini göstermektedir. En yüksek çekme mukavemeti değeri ise -196 °C'de 24 saat boyunca kriyojenik işleme tabi tutulan numunelerde 1788 MPa olarak tespit edilmiştir.

Abstract:
Selective Laser Melting (SLM) is a 3D production method that melts and combines metal powder using intensive laser light. Samples of 1.2709 maraging steel samples produced with SLM were used in this study. Cryogenic heat treatment is an application that complements conventional heat treatment by cooling the materials to a low temperature (-196 °C) to obtain desired mechanical and microstructural properties.
In this study, the effect of cryogenic treatment on the mechanical properties and abrasion behavior of maraging steel manufactured with SLM and heat-treated were examined. During the study, steel samples were subjected to different treatments including solution treatment (940 °C / 2h), aging heat-treatment (520 °C / 6h) and cryogenic treatment (-196 °C / 12-hour / 24-hour / 36-hour / 48-hour). Wear, hardness, and tensile tests were applied to the samples at each heat treatment stage; structural characteristics were examined through characterization analyses (X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS)).Thanks to the obtained experimental data, the effects of cryogenic treatment on the age-hardened samples were compared with the properties of 1.2709 steel reported in the literature. The test results show that the hardness value obtained in the samples subjected to heat treatment and cryogenic treatment is approximately 50 HRC. It shows that the highest wear resistance was obtained in the samples subjected to cryogenic treatment for 36 hours after heat treatment. The highest tensile strength value was determined as 1788 MPa on the samples that were cryogenically treated at -196 °C for 24 hours.