Fe-%2Mn-%0.5Cr alaşımında austenite-bainite-martensite faz dönüşümlerinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Fe-%2Mn-%0.5Cr ALAŞIMINDA AUSTENİTE-BAİNİTE-MARTENSİTE FAZ DÖNÜŞÜMLERİNİN İNCELENMESİ Şule OCAK Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi Danışman: Prof. Dr. Hüseyin AKTAŞ Şubat 2003, 62 sayfa Bu tez çalışmasında, Fe-%2Mn-%0.5Cr alaşımında gözlenen austenite- martensite ve austenite-bainite faz dönüşümlerinin yapısal magnetik, ısısal ve mekanik özellikleri çeşitli fiziksel yöntemler kullanılarak araştırılmıştır. Fe-Mn-Cr alaşımlarında austenite fazdan martensite faza geçişin atermal özellik gösterdiği çeşitli araştırıcılar tarafından daha önce yapılan çalışmalarda açığa kavuşturulmasına rağmen bu alaşımda bainite yapının oluşumu incelenmemiş olup bu tez çalışmasında austenite faz içerisinde martensite fazın yanı sıra bainite yapının oluşumu ve bu fazların yapısal özellikleri mikroskopi yöntemleri kullanılarakincelenmiştir. Bu incelemeler sonucunda ısıl işlemden sonra yavaş soğutulan alaşımda austenite yapı içerisinde numune kenarlarına doğru uzanan ince ve çubuk şekilli martensite yapının oluştuğu ve numunenin iç kısımlarına doğru alt tabakalara sahip bainite yapının oluştuğu, ısıl işlemden sonra hızlı soğutulan alaşımda ise tamamiyle bainitik yapı gözlenmiştir. Fe-%2Mn-%0.5Cr alaşımında ortaya çıkan austenite-bainite-martensite fazların ne çeşit bir magnetik davranış sergiledikleri ve bu fazların hacımsal miktarlarını belirlemek için Mössbauer spektroskopisi yöntemi kullanılmıştır. Yapılan incelemelerde martensite ve bainite fazın güçlü bir ferromagnetik, austenite fazın ise paramagnetik olduğu bulunmuştur. İncelenen alaşımın bazı ısısal özellikleri, bainite ve martensite fazın başlama ve bitiş sıcaklıkları diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) kullanılarak bulunmuştur. DSC sonuçlarına göre austenite fazdan martensite ve bainite faza geçişte ekzotermik bir ısı akışı, bainite ve martensite fazdan austenite faza geçişte ise endotermik bir ısı akışı göstermiştir. Fe-%2Mn-%0.5Cr alaşımında ortaya çıkan austenite-bainite-martensite fazların mekanik özellikleri Vickers mikro sertlik tekniği ile araştırılmıştır. Bu araştırmalar sonucunda elde edilen veriler karşılaştırıldığında austenite-bainite- martensite fazların birbirinden çok farklı sonuçlar ortaya koyduğu görülmüş olup, mekanik sertlik açısından martensite fazın bainite fazdan, bainite fazın da austenite fazdan daha sert bir yapıya sahip olduğu anlaşılmıştır. i Anahtar Kelimeler: Fe-Mn-Cr alaşımı, Austenite, Martensite, Bainite, DSC, SEM İr

ABSTRACT INVESTIGATION OF PHASE TRANSFORMATION AUSTENITE-BAINITE MARTENSITE IN AN Fe-%2Mn-%0.5Cr ALLOY OCAK, Şule Kırıkkale University Graduate School Of Natural and Applied Sciences Department of Physics, M. Sc. Thesis Supervisor: Prof. Dr. Hüseyin Aktaş February 2003, 62 pages In this study; some physical properties especially morphologic, magnetic, thermal and mechanical properties of Fe-%2Mn-%0.5Cr alloy, in which austenite- martensite and austenite-bainite phase transformations are observed, have been investigated using various physical characterisation methods. In various researches, it has been demostrated that in Fe-Mn-Cr alloys, the transformation from austenite phase to martensite formation shows an athermal chracterististic. However, the bainite structure was also observed at Fe-%2Mn- %0.5Cr alloy. The structure of Fe-%2Mn-%0.5Cr alloy was studied using microscopy methods. As a result, towards sides of sample there were shape thin and rod martensitic structure and towards inside of the sample sub-units bainitic structure at 111slow cooling after heat treatment, and completely bainitic structure at quenching in austenite phase. Mössbauer spectroscopy was used to determine magnetic properties and volume fraction of austenite-martensite-bainite formed. As a result, unlike austenite, which has a paramagnetic behaviour, bainite and martensite phases showed strong ferromagnetic. _ Some thermal properties such as start and finish temperatures of bainite and martensite phases of the sample have been determined by using diffrential scanning calorimeter (DSC). According to DSC results, during the trasformation from austenite to martensite or bainite crystallographic phase, an exothermic heat flow and on the other hand from bainite or martensite to austenite phase an endothermic heat flow was observed. Vickers mikro-hardness technique was used to investigate mechanical properties of austenite- bainite-martensite formed in an Fe-%2Mn-%0.5Cr alloy. When the data gathered after these studies was compared with the other two phases, austenite, bainite and martensite phases showed different characteristics. In mechanical hardness aspect, hardness of quenched and slowly cooled sample was found to be in order as martensite, bainite and austenite phases respectively, the first one being the hardest. Key Words: Fe-Mn-Cr Alloys, Austenite, Martensite, Bainite, SEM, DSC. :u IV