Çelik Sacların Fırında Sertleşme Özelliğinin İncelenmesi

Abstract

Otomotive endüstrisinin önemli bir amacı şekillendirilebilirlik ve mukavemet özellikleri korunarak otomobil ağırlığından tasarruf sağlamaktır. Fırında sertleşebilen çeliklerin geliştirilmesi, hem şekillendirilebilirlik hem de mukavemet gereklerini yerine getirerek bu soruna etkili bir çözüm olmuştur. Şekillendirilen parçalar boyandıktan sonra boyayı kurutma amacıyla 170 oC ve 20 dk fırınlanır. Bu işlem esnasında akma mukavemetinde görülen artış, fırında sertleştirme olarak tanımlanır. Fırınlama sertleşmesi ile akma mukavemetinde Δσ0,2 = ~ 30 -60 MPa arasında artış olur. Boya pişirme işlemi sırasında akma mukavemetinde görülen artış deformasyon yaşlanması mekanizması ile açıklanır. Fırında sertleşmeye sebep olan ferrit içinde çözünmüş olan C ve N atomlarıdır. Bu çalışmada kullanılan dört farklı kalite çelik ERDEMİR A.Ş’den temin edilmiştir. Çeliklerin orijinal haldeki karakterizasyonu mikroyapı çalışması, çekme testi ve sertlik ölçümleri ile yapılmıştır. Deformasyon yaşlanması davranışı sertlik ölçümü ile ve fırında sertleşme davranışı çekme testi ile incelenmiştir. Yapılan sertlik ölçümleri sonucunda BH-etkisinin sertlik değerlerindeki değişim ile belirlenebileceği anlaşılmıştır. Ve deformasyon sertleşmesi davranışının kinetik incelemesi yapılmıştır. Elde edilen aktivasyon enerjisi değerleri karbon ve azotun HMK demir içindeki yayınma aktivasyon enerjisi değerlerine uygunluk göstermiştir. Maksimum BH-etkisi %2’lik ön deformasyon ile elde edilmiştir. Deformasyon yaşlanması kinetikleri karbonun yayınması ile açıklanan A ve B kalite çeliklerde maksimum BH değerlerine yaşlanma işleminin 20. dakikasında ulaşılırken deformasyon yaşlanması kinetiği azotun yayınması ile açıklanan D kalite çelikte 10. dakikada ulaşılmıştır.

The main objective of automotive industry is decreasing the weight of body car panels while maintaining good formability and mechanical properties. The development of bake hardenable steels offers an interesting solution which can satisfy both the formability and strength requirements. After press-forming, the panels go to paint-baking cycle, at 170oC for 20 minutes. During the paint-baking cycle, an increase in yield strength occurs, which is referred to as bake hardening. In this study, four different steel grades supplied from ERDEMİR. Characterization of the steels as-received conditions was carried out by microstructral examinations, tensile tests and hardness measurements. We investigated the strain aging behavior of the steels by hardness measurements, and the bake hardening behaviors by tensile test. Hardness measurements showed that BH effect can be examined by the change in hardness. So, we investigate the kinetics of age hardening by using hardness values. The calculated activation energies for the examined steel grades were in good agreement with the activation energy of carbon or nitrogen diffusion in BCC iron. The maximum BH-effect was obtained at the level of 2%. Maximum hardness values was reached at the 20th min of aging for steel A and steel B which are related to the C atoms diffusions to the dislocations and 10th min for Steel D that the strain aging kinetic explained by N atoms diffusion.