Kültivatör uç demirlerine uygulanan farklı ısıl işlemlerinin mekanik özelliklere etkilerinin karşılaştırılması üzerine bir araştırma

Abstract

ÖZET Bu araştırmada Kültivatör uç demirlerinin imalatında yaygın olarak kullanılan 60SiMn5 yay çeliğine çeşitli ısıl işlem kombinasyonları uygulanmış ve sonuçta malzemenin kimyasal değişimi, mikroyapısı ve malzemenin mekanik özellikleri saptanmıştır. Araştırmada kullanılan malzemenin kimyasal bileşimi yaş yöntemle %C 0,70, %Mn 0,5 ve %Si 1,2 olarak belirlenmiştir. Laboratuvar deneylerinde malzeme mikroskobu, çekme deneyi cihazı, vurma deneyi cihazı, sertlik ölçüm cihazları, korozyon test cihazı ve ısıl işlem fırınları kullanılmıştır. Isıl işlem kombinasyonları aşağıda verilmiştir. îşlem I: Isıl işlemsiz îşlem II:Su verme (860°C de 30 dak.) + Menevişleme (160°C de 2 saat) îşlem III: Su verme (860°C de 30 dak.) + Menevişleme (160°C de2 saat) + Nitrürleme (570°C de 12 saat) İşlem IV: Su verme (860°C de 30 dak) + Menevişleme (680°C de 2 saat) îşlem V: Normalizasyon Tavlaması (850 °C de 2 saat) İşlem VI: Normalizasyon Tavlaması (850 °C de 2 saat) + Nitrürleme (570° C de 24 saat) Malzemenin Rockwell sertliği TS 140' a göre, Nitrürleme sonucu elde edilen yüzey tabakasının sertliği TS 207' ye göre Vickers sertlik ölçme yöntemi ile saptanmıştır. Çekme deneyi TS 138' e göre yapılmıştır. Vurma deneyi TS 269'a göre yapılmıştır. Metalografık yapının belirlenmesi için ısıl işlem uygulanmış malzeme omeWerinin iç yapı fotoğrafları çekilmiştir. Her bir ısıl işlem kombinasyonunun yapılması için harcanan enerjinin maliyetleri hesaplanmış ve karşılaştırılmışür. Yukarıda açıklanan ölçüm yöntemleri kullanılarak ortalama sertlik, yüzey sertliği, nitrür tabakasının kalınlığı, ortalama çekme dayanımı, kopmadaki yüzde uzama miktarı, vurma enerjisi, yük-uzama diyagramları, iç yapı fotoğrafları ve maliyet değerleri hesaplanmıştır.II Elde edilen verilen değerlendirildiğinde aşağıdaki sonuçlara varılmıştır. 1- En yüksek sertlik işlem II' de elde edilmiştir. (59 HRC) 2- Yüzey sertleştirme işleminden sonra ise en yüksek sertlik (850 HV) ve en fazla nitrür tabakası kalınlığı 0,27 - 0,30 mm işlem VI ' da elde edilmiştir. 3- Çekme dayanımı açısından ısıl işlem kombinasyonları değerlendirildiğinde işlem II' de en yüksek (1 15Kp/mm2 ) değer bulunmuştur. 4- Isıl işlem uygulanmamış malzeme Ostenitik yapıda olup ısıl işlemler sonucunda; İşlem II, orjinal yapıdaki taneler parçalanarak küçülmüştür. İşlem III, Orta karbonlu olan malzeme Cr ve Al içerdiğinden yüzeyde bu elementlerin nitrürleri oluşmuştur. Ayrıca yapıda ferritin yanında perlitte gözlenmektedir. İşlem IV, Martenzitin yerini Ferritik ana kütle içinde dağılmış bulunan ince sementit parçacıklarından oluşmuş bir yapı almıştır. İşlem V, Malzemede eşit ve küçük taneli düzgün dağılmış Ferritik ve Perlitik yapı elde edilmiştir. İşlem VI, İşlem III1 e göre daha yoğun olarak Al ve Cr nitrürleri görülmektedir. Maliyet açısından konu değerlendirildiğinde, işlem III en yüksek değeri vermiştir. Elde ettiğimiz verilere göre en iyi sonucu işlem VI vermiştir. Çünkü yüzey sertliğinden dolayı aşınma mukavemeti yüksek ve malzemenin çekirdek bölgesinin sünekliğinden dolayı darbe dayammıda iyidir.

ülâ, i ı^tâı 111 SUMMARY In this research, different heat treatments were applied on cultivator blade material 60SiMn5 that is commonly used and their effects on chemical composition, micro-structure and mechanical specifications of material were determined. Chemical components of material used in this research were determined as %C 0,70, %Mn 0,5 and %Si 1,2 by watery method. Material-Microscope, tensile test equipment, hardness tester, corrosion test equipment and heat treatmeant furnace were used in the laboratory tests. The heat treatmeant combinations were as follows: Operation I: No Heat Treatmeant Operation II: Quenching (860°C, 30 Min.)+ Annealing (160°C, 2 Hours) Operation III: Quenching (860°C, 30 Min.)+ Annealing (160°C, Hours) + Nitrurization (570°C, 12 hours) Operation IV: Quenching (860°C, 30 Min.)+ Annealing (680°C,2 Hours) Operation V: Normalization annealing (850°C, 2 Hours) Operation VLNormalization annealing (850°C, 2 Hours) + Nitrurization (570°C, 24 Hours) - Rockwell Hardness value of material was evaluated according to (Turkish Standarts ) TS 140, and following the Nitrurization process the hardness value of surface layer material was tested by H.V. ( Hardness Vickers) according to TS 207 Tensile test and impact test were applied according to TS 138 and TS 269, respectively, internal structures of head- treated metarial specimens were photographed in order to determine the metalographics sturucture. Using the measurements methods explained above, average hardness, surface hardness, thickness of nitrur layer, average tensile strenght, percentage extention of old point valve, impact energy, strenght extention diagrams and internal structure photographs were evaluated and costs were calculated.IV After the evaluation of these data, the following research findings were reached. 1- Maximum Hardness value was observed at process II. (59 HRC) 2- After Hardening operation for surface, were maximum hardness (850 HV) and maximum thickness of nitrur layer (0,27 - 0,30 mm) were measured at operation VI 3- When the evaluation of heat treatment combinations for tensile strenght was made.max. value was recorded as 1 15 Kp/mm2 4- None heat treated material has austenitic structure and after heat treatment operations the following results were observed. Operation II: The particles with orginal structure were broken up into smaller pieces. Operation III: Since medium Carbon Material contained Crom and Aluminum elements same nitrurs existed on the surface. Following the heat treatment.In addition, perlit structure was observed near the ferritic structure Operation IV: Martenzit has been replaced by a ferritic mass in which fine sementit particles were distirbuted. Operation V: Ferritic and Perlitic structure was obtained where equal and small particules, were regularly distributed in the material Operation VI: In comparasion with operation III, Aluminum and Crom nitrurs were observed more intensely. When the operations were evaluated costwise, operation III was found to be the most expensive one. Regarding the data obtained the best results was produced by operation VI. The reason for this results is that wearing resistance is high due to the surface hardness, and impact resistance is also good because of the flexible nucleus area of the material.