Manyetik alanın AISI 4140 çeliğinin yorulma ömrüne etkisi

Abstract

ÖZET Y. Lisans Tezi MANYETİK ALANIN AISI 4140 ÇELİĞİNİN YORULMA ÖMRÜNE ETKİSİ A. Fatih YETİM Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Ayhan ÇELİK Tekrarlı veya dalgalı gerilmeye maruz kalan bir makine elemanı, tek eksenli yükte kırılması için gerekenden daha az bir gerilmede hasara uğrayacaktır. Genellikle uzun süreli bir çalışma periyodundan sonra bu bozulmanın oluştuğu gözlendiği için dinamik yükleme şartlan altında oluşan hasarlara yorulma hasarı denir. Yapısal parçaların yorulma ömrü, bir yorulma çatlağının oluşumu ve çatlağın kritik bir değere ulaşması için gerekli çevrimlerin toplamı ile belirlenir. Sonuç olarak, yapısal parçaların yorulma ömrünün ardarda üç safhadan oluştuğu düşünülebilir. Bunlar; (1) yorulma çatlak başlangıcı, (2) yorulma çatlak ilerlemesi ve (3) kırılma. Mühendislik malzemelerinin yorulma davranışı genel olarak geri dönüştürülemez bir işlem olarak bilinir. İnsanlar ve hayvanlar yoruldukları zaman dinlenerek ve beslenerek yani çevreleriyle madde ve enerji değişimi yaparak kendilerini yenileyebilirler. Metalik parçalar belirli bir periyotta yüklemelere maruz kalırsa yapı içerisinde bazı mikro hatalar oluşur ve parçanın içinde yorulma hasarı gibi dengesiz haller meydana gelmesine sebep olur. Şayet enerji parçanın kendini yenilemesi için belirli bir biçimde parçaya verilirse malzemenin yapısı düzenli bir hal alacaktır. Böylece yorulma hasarını tetikleyen olguların etkisi azaltılmış olur. Bu bakış açısı altında metalik parçaların ömrü, yorulma testi sürecinde manyetik alan uygulanarak uzatılabilir. Bu çalışmada, AISI 4140 çeliğinin yorulma ömrü üzerine manyetik alanın etkisini araştırıldı. Bu amaç için çentikli, çentiksiz, ve plazma nitrürlenmiş AISI 4140 numuneler hazırlandı. Yapısal ve mekanik özellikler; döner eğilmeli yorulma cihazı, mikrosertlik cihazı, SEM, metal mikroskobu, XRD kullanılarak incelendi. Çalışma sonucunda manyetik alanın yorulma çatlak başlangıcına etkili olduğu ve çatlak ilerlemesine etkili olmadığı görüldü. 2003, 71 sayfa Anahtar Kelimeler: Yorulma, manyetik alan, manyetik domain, yorulma çatlak çaşlangıcı, dislokasyon

ABSTRACT Master Thesis EFFECT OF MAGNETIC FIELD ON FATIGUE LIFE OF AISI 4140 STEEL A. Fatih YETİM Atatürk University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mechanical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Ayhan ÇELİK A machine component subjected to a repeatitive or fluctuating stress will fail at a stress much lower than that required to cause fracture on a single axis load. Failures occurring under conditions of dynamics loading are called fatigue failures, presumably because it is generally observed that these failure occur only after a considerable periods of service. Three basic factors are necessary to cause fatigue failure. These are (1) fatigue crack initiation, (2) fatigue crack propagation and (3) failure. Fatigue of engineering alloys is usually recognized as an irreversible process, if a metallic specimen undergoes certain loading cycles, some micro-flaws will produce in the microstructure and it causes the specimen to occur in a non-equilibrium conditions within the specimen, like fatigue damage. At this time, if the energy is given into the specimen by a certain form to induce a self organization process the specimen, the specimen will recover into a certain organized condition. Thus, the effect of factors triggered the fatigue damage have been decreased. From the point of view of that the fatigue life of metallic specimens can be prolonged by applying magnetic field during fatigue testing. In this study, the effect of magnetic field on fatigue life of AISI 4140 steel was investigated. For this purpose, unnotched, notched and plasma nitrided specimens were prepared. The structural and mechanical properties were examined by using a rotating bending fatigue machine, microhardness tester, SEM, metal microscope, XRD. At the end of study, it was observed that magnetic field had a considirable effect to fatigue crack initiation and had not any effect to fatigue crack propagation. 2003, 71 pages Keywords: Fatigue, magnetic field, magnetic domain, fatigue crack initiation, dislocation u