Kritik sıcaklıklar arasından su verilmiş ve temperlenmiş yapı çeliklerinin mekanik özellikleri ile kırılma tokluğuna (K1C) ferrit morfolojisinin ve hacim oranının etkisi

Abstract

Bu çalışmada kimyasal kompozisyonları farklı 16MnCr5, 17CrNiMo6 ve Ck22 çeliklerinden üretilen çift fazlı numunelerde ferrit morfolojsi ve hacim oranının mekanik özellikler ile kırılma tokluğuna (K1C) etkileri incelenmiştir.Haddelenmiş çelik malzemelerdeki bantlı yapının giderilmesi için çeliklere öncelikle homojenleştirme ısıl işlemi uygulanmıştır. Daha sonra tam tavlama ve ostenit bölgesinden su verme ısıl işlemleri gerçekleştirilerek, kritik sıcaklıklar arası ısıl işlemler öncesi numunelerde iki farklı başlangıç yapısı oluşturulmuştur. Daha sonra farklı ara kritik sıcaklıklarından soğutulan numunelerde % 40, % 20, % 10 ferrit hacim oranlarında, başlangıç mikroyapılarına bağlı olarak kaba ve ince tane yapısına sahip çift fazlı çelik numuneler elde edilmiştir. Benzer mikroyapılar ısıl işlem rejimleri ve temperleme işlemi uygulanarak mekanik deney numunelerinde de üretilmiştir.Mekanik deney numunelerine, çekme ve darbe testleri uygulanmıştır.Sonuç olarak çift fazlı çelik numunelerde ferrit hacim oranları azaldıkça akma mukavemeti, kırılma tokluğu (K1C), yüzde uzama ve darbe tokluğu azalırken, çekme mukavemeti ve pekleşme katsayıları artmıştır. Temperlenen numunelerde ise akma ve çekme mukavemetleri, kırılma tokluğu (K1C), yüzde uzama ve darbe tokluğu değerleri artış gösterirken pekleşme katsayıları azalmıştır. İnce taneli çift fazlı çelik numunelerin mukavemet değerleri kaba taneliye göre iyi sonuçlar sergilemiştir. Temperlenmiş % 10 ferrit hacim oranına sahip numunelerin kırılma tokluğu (K1C) değerleri, diğerlerine göre yüksek çıkmıştır. Numuneler genelde gevrek kırılma, temperlenmiş numuneler ise sünek kırılma sergilemişlerdir.

In this study, the effect of ferrite morphology and the volume fraction on the mechanical properties and fracture toughness values (K1C) have been investigated for 16MnCr5, 17CrNiMo6 and Ck22 steels with varying chemical compositions.Firstly, homogenization heat treatment have been applied to remove bands in as received steel bars. Then, two different starting microstructures were obtained by carrying out full annealing and quenching from austenite before intercritical temperature annealing in austenite region. Following this process, pre-heat treatment was performed on small specimen in different temperatures between AC1-AC3 Inter-critics temperatures. Dual phase steels that have two kinds of morphology as coarse and fine have been obtained and heat treatments regimes at % 40, % 20, % 10 ferrite volume fraction depending on starting microstructures. Similar microstructures were produced in mechanical test specimens by applying heat treatment regimes and tempering.Tensile and impact tests were employed for mechanical test specimens.Yield strength, tensile strength, fracture toughness, Elongation (%), strain hardening coefficient values and fracture surfaces were obtained from single axis tensile testing and various conclusions on impact toughness were also drawn from impact tests.The yield strength, fracture toughness, Elongation (%), impact toughness of steels showed lower values with decreasing amount of ferrite volume ratio while tensile strength and work hardening coefficient values have increased. In tempered specimens, yield strength, fracture toughness, Elongation and impact toughness values showed an increase while strain hardening coefficient value showed a decrease. Strength values of fine grained dual phase steels yielded better properties as opposed to coarse grained steels. The tempered specimens with % 10 ferrite also yielded improved fracture toughness values compared to other steels. Specimens showed brittle fracture while tempered ones showed ductile fracture.