Temperlenmiş martenzit gevrekliğinin AISI 4140 çeliğinin yorulma davranışı üzerindeki etkisi

Abstract

AISI 4140 çeliği orta karbonlu ve düşük alaşımlı bir çeliktir. AISI 4140 çeliği iyi mekanik özelliklere ve iyi sertleşebilirlik kabiliyetine sahip olması sebebiyle otomotiv ve uçak sanayisinde, dişliler, makine parçaları gibi pek çok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Temperleme ısıl işlemi su verilmiş çeliğin mekanik özelliklerini iyileştirmek ve şekillendirilebilirliği arttırmak amacı ile uygulanır. Çeliklere temperleme yapılarak çeliğin tokluğunun arttırılması hedeflenir ancak bazı temperleme sıcaklıklarında toklukta düşüş meydana gelmektedir. Çeliklerde gevrekleşme toklukta düşüş ile karakterize edilir. Tokluktaki bu düşüş temper gevrekliği olarak adlandırılır. Temper gevrekliği alaşımlı ya da sade karbonlu pek çok çelikte görülebilir. AISI 4140 çeliği de kimyasal bileşimindeki alaşım elementlerinin türü ve oranının etkisi ile gevrekleşmeye karşı hassastır. Literatürde temper gevrekliği düşük sıcaklık temper gevrekliği ve yüksek sıcaklık temper gevrekliği olarak ikiye ayrılır. Birinci tip temper gevrekliğinde, su verilmiş bir çeliğin 250 C - 400 C sıcaklık aralığında temperlenmesi sonucu çeliğin tokluğunda düşüş meydana gelir. Tokluktaki bu düşüş düşük sıcaklık temper gevrekliği ya da temperlenmiş martenzit gevrekliği olarak adlandırılır. İkinci tip temper gevrekliğinde ise, su verilmiş bir çeliğin 450 C - 650 C sıcaklık aralıklarında temperlenmesi ya da 650 C üzerinde sıcaklıklarda temperlemenin ardından 450 C - 650 C sıcaklık aralığında yavaş soğutulması sonucu çeliğin tokluğunda düşüş meydana gelir. Tokluktaki bu düşüş yüksek sıcaklık temper gevrekliği olarak adlandırılır. Bu tez çalışması kapsamında temperlenmiş martenzit gevrekliğinin AISI 4140 çeliklerinin yorulma davranışı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Aynı zamanda temper gevrekliğinin çeliğin mikroyapısına, sertliğine ve tokluğuna etkisi araştırılmıştır. AISI 4140 çeliğinden hazırlanan deney numunelerine 850 C'de östenitleme ve yağda su verme işlemlerinin ardından 200 C - 600 C sıcaklık aralığında temperleme ısıl işlemi uygulanmıştır. Numunelerin ısıl işlem sonrası mikroyapı incelemesi optik mikroskop ile gerçekleştirilmiştir.