Niobyum alaşımlı döküm yüksek hız takım çeliği metalurjik dizaynı ve üretimi

Abstract

NİOBYUM ALAŞIMLI DÖKÜM YÜKSEK HIZ TAKIM ÇELİĞİ: METALURJİK DİZAYNI VE ÜRETİMİ ALPAY YILMAZ Anahtar Kelimeler: Yüksek hız takım çeliği, niobyum, titanyum, döküm alaşımlar. Özet: 1900'lü yılların başlarından beri talaşlı imalatta kesici takım malzemesi olarak kullanılan yüksek hız takım çeliklerinin konvansiyonel talaşlı imalat tezgahlarında tüketimi oldukça fazladır. Bu çalışmada dökümden sonra haddelenmeden direkt olarak kullanılabilecek yüksek hız takım çeliği üretimi hedeflenmiştir. Bilinen kimyasal kompozisyonlardan farklı bir alaşım dizaynı yoluna gidilmiş ve bu amaçla yeni dizayn edilen alaşımda niobyum (ve bazen ek katkı olarak titanyum) kullanılmıştır. Niobyumun kullanım amacı ergiyikten kontrollü olarak direkt monokarbür çökeltisidir. Böylece, döküm mikroyapısında dezavantaj olarak karşımıza çıkan ve dendritlerarası kırılganlığı arttıran bağlantılı ötektik karbür filmi oluşumunu engellemek ve toklukta artış sağlamaktır. Kokil kalıplara dökülerek elde edilen çeşitli ebatlardaki yüksek hız çeliği parçalar östenitleme tavlaması, suverme ve menevişlemeden oluşan bir seri ısıl işlemden geçirilmiştir. Üretimin her adımında numuneler alınarak mikroyapı incelemesi gerçekleştirilmiş, mikroyapıyı tanımlayan görüntü analizinin yanısıra değişik işlem kademelerinde sertlik ölçülmüş ve nihai kullanım konumunda tokluk deneyleri yapılmıştır. Son olarak piyasadan temin edilen kesici uçlarla torna, planya gibi talaşlı imalat tezgahlarında performans yönünden karşılaştırmalı olarak denemeler yapılmış ve olumlu sonuçlar alınmıştır.

NIOBYUM ALLOYED CAST HIGH SPEED TOOL STEEL: METALLURGICAL DESIGN AND PRODUCTION ALPAY YILMAZ Keywords: High speed tool steel, niobium, titanium, cast HSS alloys Abstract: Since the earlier of 1900's, the consuming of high speed tool steel using as chip removal tool material on the conventional chip removal machines is extremely high. In this study, the production of high speed tool steels in as-cast condition without hot working is aimed. Here, a new alloying design with niobium (and sometimes also with Ti additions) differing from known chemical alloying designs are done. With this goal, niobium is used in new alloying design. The aim of using niobium is to get mainly blocky type small monocarbides which provide high toughness and to prevent the eutectic carbides which are situated in the interdendritic areas and increase brittleness between dendrites in the as-cast structure. The high speed steel tools in several dimensions produced by using metal dies, are treated after homogenization in conventional heat treatment way which include austenitizing, quenching and tempering. In every step of production, specimens are taken in order to examine the microstructure. Microstructural characterization is done with image analyse. As a microstructure control, hardness is measured in all production steps. Toughness experiments are carried out by measuring transverse rupture strength in the 3-point bending apparatus. At the end, the performance of cast cutting tools are tested in cutting tests with tools available from the market in comparison and encouraging results are obtained. in