Çeliklere bor ilavesinin mikro yapı ve mekanik özellikler üzerine etkisinin sıcak haddeleme sonrası incelenmesi

Abstract

Çelik; otomotiv, makine imalat, tarım, demiryolları, ev eşyaları vb. üretim alanlarının ihtiyacını karşılamaktadır. Bu sebeple çelik, çok çeşitli alanlarda malzeme yapılabilirlikleri ile karşılaşmaktadır. Bu yapılabilirliklerin önemli bir kısmını mekanik özellikler açısından geliştirilmiş çelik kaliteleri oluşturmaktadır. Çelik endüstrisinde borun, tane boyutu küçültücü ve çeliğe yüksek oranda sertleşme kabiliyeti kazandırdığı gözlemlenmiştir. Çalışmanın amacı borun ısıl işlemli ve ısıl işlemsiz koşullarda farklı kalite gruplarının mekanik ve mikroyapı özelliklerini nasıl değiştirdiğini gözlemlemektir. Ek olarak, bor çeliklerde deformasyon özelliklerini ve sürünme davranışını ısıl işlem etkisi ile olumlu yönde iyileştirdiği görülmüştür. Bu çalışmada mekanik özellikler açısından geliştirilmiş alaşımlı borlu çelik gruplarında çalışmalar yapılmıştır. Bor ve bordan üretilen ürünlerin son dönemdeki uygulama alanlarından biri de çelik endüstrisidir. Bor çeliğin sertleşebilirliğini olumlu yönde etkilemektedir. Borlu çelikler, hızlı soğutulursa tane içerisinde bor katı eriyik olarak bulunabilir, böyle durumlarda sertleşebilirliği arttırdığı görülmektedir. Isıl işlem, borlu çeliklerin akma ve çekme dayanımlarını yüksek oranda iyileştirdiği görülmektedir. Borlu çeliklerde ısıl işleme ek olarak aşınma dayanımını da arttırmaktadır. Bu çalışmada, farklı çelik kaliteleri üzerine bor alaşım elementinin etkisi incelenecektir. Borlu ve borsuz kaliteler 3 gruba ayrılmıştır. 1. Grupta 28Mn6 ile 30MnB5 çelik kaliteleri, 2. grupta 38B3-C35 çelik kaliteleri ve 3. grupta 36CrB4-41Cr4 kaliteleri ısıl işlemli ve ısıl işlemsiz koşullarda mekanik ve mikroyapısal özellikler açısından incelenecektir. Çelikte mukavemet, akma dayanımı, tokluk gibi parametreler yüksek önem taşımaktadır. Bu çalışma kapsamında da bu parametrelerin iyileştirilmesine ek olarak alaşımlı borlu çelikler ve borsuz alaşımlı çelikler arasındaki farkların açıkça gösterilmesi hedeflenmiştir. Borlu alaşımlı çelikler ve borsuz alaşımsız çeliklere hadde çıkışı (+AR), normalizeli (+N) ve ıslahlı (+QT) halde çekme testi, mikroyapı incelemesi yapılacaktır. +QT işlemi uygulanmış malzemelere aşınma testi uygulanacak ve karşılaştırma yapılacaktır. Bor'un sertleşebilirliğe etkisini tespit edebilmek için jominy testi uygulanacaktır. Deneysel çalışmada 3 grubada ıslah işlemi uygulandı, suda soğutma + menevişleme ve yağda soğutma + menevişleme ve normalizasyon işlemleri uygulanmıştır. Jominy Deneyi öncesi numunelere normalizasyon işlemi yapılmış olup daha sonrasında su verme sıcaklıklarında işlem yapılmıştır. Her 3 gruba ait hazırlanan numunelerden sertlik testi incelenmiş olup sertlik değerlerinin bor alaşım elementinin etkisi ile arttığı görülmüştür. Her 3 gruba ait hazırlanan numunelere çekme testi uygulanmış olup çekme, akma ve %uzama değerlerine bor alaşım elementinin olumlu yönde etkisi görülmüştür. Her 3 gruba ait hazırlanan numuneler ile jominy deneyi yapılmış olup bor alaşım elementinin etkisi ile sertleşebilirliğin arttığı görülmüştür. Yapılan çalışmada mikroyapı görüntüleri incelenmiş bor elementinin tane boyutunu inceltici etkisi net şekilde görülmüştür. Su verilmiş ve meneviş işlemi yapıldıktan sonra (soğutma ortamı yağ) alınan numunelerden yapılan kontrollerde ise mikroyapıların homojen olarak dizildiği ve tane boyutlarının QT sonrası küçüldüğü görülmüştür. Deneysel çalışmada amaçlanan, tane boyutunun küçültülerek, mikroyapının homojen hale gelmesi ile mekanik özelliklerin arttırılması ve sertleşebilirliğin iyileştirilmesinin deneysel çalışmalar sonucunda sağlandığı gözlenmiştir. Yüksek sertlik ve yüksek aşınma dayanımının gerektiği uygulamalarda borlu çeliklerin, yüksek karbonlu çeliklere alternatif olarak kullanılabileceği görüldü. Borun sertleşebilme derinliğine etkisi de jominy testi sonuçları ile ortaya konmuştur. Bor elementinin çeliklerde kullanılan geleneksel alaşımlara göre daha ekonomik olması ekonomik yönden de kullanımını olumlu yönde etkilemektedir.