38MnVS6 mikroalaşımlı çeliğin termomekanik işlemler ile mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, otomobillerde kullanılmak üzere 41Cr4 (5140) ıslah çeliğinden üretilen çeki kancası üretimi için dövme işlemi sonrası ısıl işlem prosesi gerektirmeyen 38MnVS6 mikroalaşımlı çelik üzerine odaklanılmıştır. Çeki kancaların üretimi İZELTAŞ A.Ş. bünyesinde gerçekleştirilmiştir. Dövme sıcaklığı ve soğuma hızının 38MnVS6 mikroalaşımlı çeliğin metalurjik ve mekanik özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Mikroalaşımlı çeliklerde iyi tokluk değerleri yakalanması ıslah çeliklerine göre zor olduğundan dolayı bu çeliklerin kullanımı ıslah çelikleri kadar yaygın değildir. Ilık dövme ve ardından kontrollü soğutma gibi termomekanik işlemler, sertliği ve mukavemeti geliştirirken tokluğu da iyileştirme yöntemleridir. Bu sebeple 38MnVS6 mikroalaşımlı çelik 800°C - 850°C - 900°C - 1050°C olmak üzere dört farklı sıcaklıkta dövüldükten sonra iki farklı soğutma hızında 0.75°C/s–1.5°C/s soğutulmuştur. Mikroalaşımlı çelik ile üretilecek çeki kancasının dövülebilirliğinin doğrulanması amacı ile dövme simülasyonları ve otomobillerde kullanılabilirliğinin doğrulanması amacı ile mekanik analizi yapılmıştır. Mikroalaşımlı çelik hem üretim hem de çeki kancası kullanımı için uygun bulunmuştur. Mikroalaşımlı çeliğin γ→α dönüşüm sıcaklığı DTA (diferansiyel termal analiz) ile tespit edilmiştir. Mikroyapı, optik mikroskop, SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ve EDS analizi ile karakterize edilmiştir. CCT (sürekli soğutma dönüşümü) diyagramları ve mikroyapı karakterizasyonu JmatPro (Java-tabanlı Malzeme Özellikleri) bilgisayar simülasyonları ile hesaplanmıştır. Mekanik özellikler Rockwell sertlik ölçümü, çekme testleri ve charpy darbe testleri ile elde edilmiştir. Deneysel çalışmalar ve analiz sonuçları, dövme sıcaklığının ve soğuma hızlarının tokluk üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir.

The present study focused on the replacement of commercial 41Cr4 (5140) tempered steel with a no heat-treatment demanding durable 38MnVS6 microalloyed steel for manufacturing tow hook used in automobiles. The forging processes of the hooks were performed in IZELTAS A.S. Company. The effect of forging temperature and cooling rate on metallurgical and mechanical porperties of 38MnVS6 microalloyed steel were investigated. However, the use of microalloyed steels are not common like conventional quenched and tempered steels because of being difficult to achive toughness. Thermomechanical processes such as warm forging followed by controlled cooling are the methods for improving toughness, while improving hardness and strength. The samples of 38MnVS6 were forged four different temperatures as 800°C – 850°C – 900°C – 1050°C followed by two different cooling rates as 0.75°C/s – 1.5°C/s. Forging and numerical simulations were carried out to verify the malleability and mechanical resistance of 38MnVS6 microalloyed steel. The γ→α transformation temperature was detected by DTA (differential thermal analysis). The microstructure was characterized by optical microscope, SEM (Scanning Electron Microscope) and EDS analysis. CCT (continuous cooling transformation) diagrams and the characterization of microstructure were calculated by JmatPro (Java-based Material Properties) computer simulations. The mechanical properties were obtained by Rockwell hardness measurement, tensile tests and charpy impact tests. The experimental and numerical studies showed that forging temperature and cooling rates had an significant effect on toughness.