%0,14 - %0,23 C içeren TRIP çeliklerinin mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, temelde genel alaşım içeriği benzer fakat karbon miktarıları farklı iki çelik kullanılarak otomotiv TRIP çeliklerinin üretilebilirliği ve mekanik özellikleri araştırılmıştır. Bu iki farklı düşük maliyetli-alaşımlı 0,14C-1,62Mn-0,62Si ve 0,23C-1,586Mn–0,642 Si (wt.%) kimyasal bileşimine sahip hassas döküm, sıcak haddeleme işlemleri ile levha olarak üretilmiştir. Bu başlangıç levha numunelerine iki aşamalı ısıl işlem (interkritik tavlama (IA) ve beynitik izotermal tutma (BIT)) uygulanarak mikroyapılarında izotermal fazlar (Beynit, ferrit, kalıntı östenit ve süreye bağlı olarak çok az martensit) sonucunda TRIP çelikleri elde edilmiştir. Isıl işlemlerin tasarımı için; ısıl işlemlerin ilk aşaması olan kritik tavlamada (kısmi östenitleme) tavlama sıcaklıklarına bağlı olarak faz hacim oranlarının değişimi kritik tavlama- su+buz da su verme ile tespit edilmiştir. Buradan elde edilen ferrit östenit hacim oranları kullanılarak TRIP ısıl işleminin esasını oluşturan BIT tutma süreleri CCT ve TTT diyagramları kullanılarak belirlenmiştir. Sonuçta her iki grup için, kritik tavlama + farklı sürelerde BIT ile % 50, % 70 ve % 90 olmak üzere 3 farklı oranda beynit fazı içeren TRIP yapıları üretilmiştir. Çalışmada, ısıl işlem, metalografi, XRD, optik inceleme ve taramalı elektron mikroskobu (SEM), sertlik testi ve çekme testi sistematiği ve işlemleri uygulanmıştır. Üretilen çelik yapıların faz oranlarının sıcaklık ve tutma süresine bağlı olarak değişimi mikroyapı haritaları ile de ifade edilmiştir. Sonuçlar, üretilen TRIP çeliklerinin mikroyapılarının esasen ferrit, kalıntı östenit (RA), beynit ve bir miktar martensitten oluştuğunu göstermektedir. Mikroyapı haritaları BIT işlemlerinin tasarlanması için oldukça faydalı bilgiler içermektedir. Mekanik sonuçlar TRIP çeliği üretimi ile sertlik değerlerinin 198-307 HV0,5 arasında, dayanım değerlerinin 731-1042 MPa arasında ve uzama değerlerinin 26-34 arasında değiştiğini göstermektedir. En çarpıcı sonucun 1042 MPa dayanımı ve % 26,4 uzama değerleri ile 2 Ö %70 numunesinde elde edildiği görülmüştür. Elde edilen sonuçlar Ticari skalada TRIP 600 ile TRIP 1000 arasında değişmektedir. Bu çalışmada kullanılan çelik kimyasal kompozisyonlarının düşük alaşımlı olması oldukça önemli görülmektedir. Sonuç olarak bu çalışma ile TRIP çeliği üretilebilirliği ve sistematiği teorik ve deney olarak ortaya konulmuştur.

In this study, the manufacturability and mechanical properties of automotive TRIP steels were investigated using two steels which were basically similar in general alloy content but different in carbon content. Precision casting with these two low cost-alloyed 0.14C-1,62Mn-0,62Si and 0,23C-1,586Mn-0,642Si (wt.%) chemical composition was produced as hot-rolled plates. TRIP steels were obtained as a result of isothermal phases in the microstructures (Beynite, ferrite, residual austenite and very little martensite depending on the duration) by applying two step heat treatment (intercritical annealing (IA) and bainitic isothermal retention (BIT)) to these starting sheet samples. For the design of heat treatment; the change in phase volume ratios due to the annealing temperatures in the critical stage (partial austenitic), which is the first step of the heat treatment, was determined by quenching the critical annealing + ice. Using the ferrite austenite volume ratios obtained from this, the BIT retention times which constitute the basis of the TRIP heat treatment were determined using CCT and TTT diagrams. As a result, for both groups, TRIP structures with critical annealing + BIT at different times and 50%, 70% and 90% of 3 different bianitic phases were produced. In the study, heat treatment, metallography, XRD, optical inspection and scanning electron microscopy (SEM), hardness test and tensile test systematics and procedures were applied. The variation of the phase ratios of the steel structures depending on the temperature and the holding time is also expressed by the microstructure maps. The results show that the microstructures of the produced TRIP steels mainly consist of ferrite, residual austenite (RA), bainite and some martensite. Microstructure maps contain very useful information for the design of ICT processes. The mechanical results show that hardness values with TRIP steel production vary between 198-307 HV0.5, strength values vary between 731-1042 MPa and elongation values vary between 26-34. The most striking result was obtained at the 2 Ö %70 specimen with a strength of 1042 MPa and an elongation value of 26.4%. The results obtained vary between TRIP 600 and TRIP 1000 on the commercial scale. It is very important that the steel chemical compositions used in this study are low alloyed. As a result, TRIP steel manufacturability and systematization have been put forward as theoretical and experimental.