Fe-%30Ni-%XMo alaşımlarında atermal ve izotermal martensitik faz dönüşümlerinin fiziksel özelliklerinin incelenmesi

Abstract

ÖZETFe-%30Ni-%XMo ALAŞIMLARINDA ATERMAL VE İZOTERMALMARTENSİTİK FAZ DÖNÜŞÜMLERİNİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNİNİNCELENMESİYAŞAR, ErdemKırıkkale ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüFizik Anabilim Dalı, Doktora TeziDanışman : Prof. Dr. Tahsin Nuri DurluTEMMUZ 2005, 117 sayfaFe-%30Ni-%XMo (x=0.8, 1.8, 2.6, 3.6 ve 5) alaşımında gözlenenatermal ve izotermal özellikli martensitik faz dönüşümlerinin morfolojik,kristallografik ve manyetik özellikleri çeşitli fiziksel yöntemler kullanılarakaraştırılmıştır. Fe-%30Ni-%XMo alaşımlarında austenite fazdan martensitefaza geçiş Mo elementinin oranına bağlı olarak hem atermal hem deizotermal özellik göstermekte olup, izotermal martensitik fazın ilk oluşumu vezaman içerisinde büyümesi, oluşum esnasında Taramalı ElektronMikroskobu(SEM) ve Geçirmeli Elektron Mikroskobu(TEM) kullanılarakincelenmiştir. Austenite fazı içerisinde atermal ve izotermal olarak oluşanmartensite fazı arasında Kurdjumov-Sachs türü kristalografik dönmeibağıntısının var olduğu ve habit düzleminin {252}γ olduğu bulundu. Fe-α â² (bcc) martensite yapı ile ε (hcp)%30Ni-%XMo alaşımında gözlenenmartensite yapının Mo oranına bağlı olarak bu alaşımda oluşabileceği ilk defabu çalışmada ortaya konuldu. Oluşan ε türü martensite yapı ile austenite yapıarasında Shoji-Nishiyama türü dönme bağıntısı bulunduğu ve habitdüzleminin {111}γ olduğu sonucuna varılmıştır.Fe-%30Ni-%XMo alaşımında kristallografik faz dönüşümlerine eşlikeden bir manyetik faz geçişinin olup olmadığı AC manyetik alınganlık yöntemiile araştırılmış olup, bu malzeme için paramanyetik fazdan antiferromanyetikfaza geçiş görülmüş ve Ms sıcaklıkları bulunmuştur. Ayrıca Mössbauerspektrometresi yöntemi kullanılarak, austenite faz içerisinde oluşan atermalmartensite fazın hacim yüzdeleri bulunmuş ve austenite fazın paramanyetik,martensite fazın antiferromanyetik fazda olduğu açığa çıkarılmıştır. DSCsistemi ile alaşımın (Fe-%30Ni-%XMo, X=0.8, 1.8, 2.6) martensite başlamasıcaklığı (Ms), austenite başlama sıcaklığı (As) ve austenite bitiş sıcaklığı (Af)belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Austenite, Martensite, Martensitik Dönüşümler, εαâ²Martensite, Martensite, Atermal Martensite, İzotermal Martensite,Manyetik Alınganlık, Mössbauer Spektrometresi, DSC, TEM, SEM.ii

ABSTRACTPHYSICAL PROPERTIES OF ATHERMAL AND ISOTHERMALMARTENSITIC PHASE TRANSFORMATIONS IN Fe-%30 Ni-%XMoALLOYSYAŞAR, ErdemKırıkkale UniversityGraduate School of Natural and Applied SciencesDepartment of Physics, Ph.D. ThesisSupervisor : Prof. Dr. Tahsin Nuri DurluJULY 2005, 117 pagesIn this study, morphologic, thermal, magnetic and crystallographicproperties of the Fe-%30Ni-%XMo (X=0.8, 1.8, 2.6, 3.6, 5) alloy, in whichathermal and isothermal phase transformations have been investigated usingvarious physical characterisation methods. In Fe-%30Ni-%XMo alloy, thetransformation of austenite phase to martensite shows both athermal andisothermal characteristics depend on the rate of Mo element. Isothermalcharacteristic formation and growth process were investigated using variousmicroscopical methods such as Scanning Electron Microscopy (SEM) andTransmission Electron Microscopy (TEM). Identical studies were also carriedout for athermal and isothermal phase transformations. It was found that thehabit plane of athermal and isothermal martensitic phase is parallel to planeiii{252}γ of austenite phase, similar to which was defined by Kurdjumov-Sachscrystallographic orientation relationships. Original results in this study, ε(hcp)martensite and α â² (bcc) martensite were observed in Fe-%30Ni-%XMo alloy.Habit plane is parallel to plane {111}γ of austenite phase similar to which wasdefined by Shoji-Nishiyama orientation relationship in Fe-%30Ni-%5Mo.An AC magnetic susceptibility method was employed in order toinvestigate a possible contribution of magnetic transiton to martensitic phasetransformations. Mössbauer spectroscopy was used to determine volumefraction of athermal martensite formed in austenite phase. As a result, unlikeaustenite, which has paramagnetic, martensitic phase showedantiferromagnetic behaviour. Finally, DSC was used to determine martenitestart temperature (Ms), austenite start temperature (As) and austenite finishtemperatures (Af) in Fe-%30Ni-%XMo (X=0.8, 1.8, 2.6) alloy.Key Words: Austenite, Martensite,Martensitic Transformation, εMartensite, αⲠMartensite, Athermal Martensite, Isothermal Martensite,Magnetic Susceptibility, Mössbauer Spectroscopy, DSC, TEM, SEM.iv