Toz metalurjisi yöntemiyle üretilen mikroalaşım çeliklerinin mikroyapı mekanik özellik ilişkisinin araştırılması

Abstract

Mikroalaşımlı çelikler % 0,05 ve % 0,20 aralığında niyobyum, vanadyum ve titanyum içeren çelikler olarak tanımlanmaktadır. Bu çelikler, alüminyum, bor ve geleneksel çelik üretiminde kullanılan diğer alaşım elementlerinden etkilenmektedir. Ayrıca mikroalaşım çeliklerinde bulunan mikroalaşım elementleri ısıl işlem ve termomekanik işlemlerden etkilenmektedir. Günümüzde üretilen mikroalaşımlı çeliklerin büyük bölümü yassı ve boru mamul olarak üretilmekle birlikte son yıllarda dövme amaçlı mikroalaşımlı çeliklerin üretimi de hız kazanmıştır. Ayrıca günümüzde yeterli düzeyde olmamakla birlikte toz metalürjisi yöntemiyle de mikroalaşımlı çelik üretimi yapılmaktadır. Bu çalışmada, toz metalürjisi yöntemiyle titanyum, vanadyum, Ti-V, Nb-Al mikroalaşım çelikleri üretilerek alaşım türü ve miktarının mikroyapı ve mekanik özellikleri nasıl etkilediği araştırılmıştır. Fe matris içerisine titanyum, vanadyum, niyobyum ve alüminyum mikroalaşım elementleri ağırlıkça % 0,1-0,15-0,2 oranında ayrı ayrı ve çoklu katılarak istenilen bileşimde mikroalaşımlı çelik toz karışım olarak hazırlanmıştır. Daha sonra turbula cihazında bir saat karıştırılmıştır. Karıştılan tozlar 700 MPa basınç altında tek yönlü preslenerek blok haline getirilmiştir. Blok numuneler 1150 °C veya 1350 °C sıcaklıkta akan argon atmosferinde bir saat süreyle sinterlenmiştir. Titanyum, vanadyum, Ti-V, Nb-Al mikroalaşımlı TM çeliklerinin mikroyapısı ve mekanik özellikleri optik mikroskop, SEM, EDS, XRD, XRF, çekme testi ve sertlik ölçümü ile incelenmiştir. Genel olarak bütün bileşimlerde alaşım miktarı artıkça dayanımda bir artış gözlenmiştir. Elde edilen sonuçlar titanyum, vanadyum, Ti-V, Nb-Al mikroalaşım çeliklerinin TM yöntemi ile üretilebildiğini ve bu çeliklerde oluşan karbür ve nitrürlerin östenit tane büyümesini engelleyerek mekanik özelliklere olumlu anlamda katkı sağladığını göstermektedir.

Microalloyed steels are defined as steels containing small amounts of niobium, vanadium, or titanium, generally at levels between 0.05 and 0.20 %. Their specific effects may be influenced by other alloying additions such as aluminium, boron, or indeed any of other more conventional alloying elements used in steel manufacture. The effects of the microalloying elements are also strongly influenced by thermal and thermomechanical treatments. Nowadays most of produced microalloyed steels product as flat and made of forged pipe, the production of forged microalloyed steels have also gained speed in recent years. In addition to not be at a sufficient level at the present time, the powder metallurgy method is also being produced microalloyed steels.In this work, titanium, vanadium, Ti-V, Nb-Al microalloyed steels have been produced by PM technology. The effect of the type and amount of the alloy elements on the microstructure and mechanical properties were examined. In order to do this titanium, vanadium, niobium and aluminium elements were added into the Fe matrix at the weight percentage of 0.10.150.2 with individually and polyaddition to obtain powder mixture. After powder mixtures have been stirred in turbulence devices for one hour. The stirred powders were compacted at pressure of 700 MPa in one direction. Finally obtained blank samples have sintered at 1150 °C or 1350 °C for one hour in flowing Ar.Microstructure and mechanical properties of the titanium, vanadium, Ti-V, Nb-Al PM microalloyed steel were examined by optical microscopy, SEM, EDS, XRD, XRF tensile tests and hardness measurement. Generally an increasa in strenght was observed when the amount of alloys increased for all PM steels. Experimental results show that titanium, vanadium, Ti-V, Nb-Al microalloyed steels can be produced by PM technology. The precipitation of carbides and nitrides in these steels limits grain growth that results in significant improvement in strength.