Toz metal çeliklerde farklı matriks yapıda küresel sementit üretimi ve mekanik davranışlarının karşılaştırılması


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2019

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ONUR ALTUNTAŞ

Danışman: AHMET GÜRAL

Özet:

Çelik alaşımları yüksek mekanik dayanıma sahip olmalarından dolayı günümüz dünyasında en çok kullanılan mühendislik malzemeleridir. Çelik alaşımları günümüzde genellikle yassı ürün ve ingot halde kullanılmakla beraber son yıllarda giderek kullanımı yaygınlaşan toz metalürjisi de sektördeki yerini almıştır. Toz metalürjisi ile üretilen çeliklerin mekanik dayanımları çeşitli ısıl işlemler ile artırılabilmektedir. Bu çalışmada literatürde ilk defa çelik alaşımlarında beynitik matrikste küresel sementit mikroyapısı üretilmiş ve mekanik dayanımları incelenmiştir. Bu amaçla iki farklı saf demir tozuna karbon kaynağı olarak grafit tozu ilave edilerek yüksek karbonlu alaşımsız toz metal çelik numuneler üretilmiştir. Birinci grupta elektroliz yöntemiyle üretilen NC100.24 saf demir tozları kullanılırken, ikinci grupta su atomize ATOMET 1001 saf demir tozları kullanılmıştır. Her iki grupta da ağırlıkça %1.5 grafit ve yağlayıcı olarak da %0.5 toz Zn stearat karışıma ilave edilmiştir. Hem birinci hem ikinci grup karışım tozlar, 700 MPa başınç altında soğuk olarak preslenmiş ve 1150 °C’de 20 dakika sürede saf argon gaz atmosferinde sinterlendi. Buna ilaveten ikinci grup numuneler 700 MPa başınç altında soğuk olarak preslenmiş ve 10-2 Mpa vakum atmosferinde 1200°C’de 20 dakika süre sinterlenmiştir. BMKS mikroyapılarının üretilmesi için martensitik mikroyapıdaki numunenin aşırı temperlenmesiyle elde edilen ferritik matrikste küresel sementit numuneleri başlangıç malzemesi olarak kullanılmıştır. Bu numunelerin Ac1 sıcaklık çizgisi üzerinde 735-750°C’de kısmi östenitlenmeleri ve 300-350°C’deki nötr tuz banyosunda 1-2-5 saat süre ile östemperlenmeleri ile beynitik matrikste küresel sementit numuneleri üretilmiştir. BMKS mikroyapısına sahip toz metal çeliklerin yoğunluk ve sertlik ölçümleri sonrasında mikroyapısal karakterizasyonları için taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri alınmıştır. Uygulanan ısıl işlemler sonucu çökelen fazlar X-RD analizi ile incelenmişlerdir. Mekanik dayanımları ise darbe ve kuru ortam aşınma testleri ile incelenmiştir. Ayrıca numunelerin ortalama tane boyutu, kristalografik oryantasyonları ve tane sınırı açısı ölçümleri için electron back scatter diffraction (EBSD) görüntüleri elde edilmiştir.