AISI 52100 çeliğinin yorulma ömrü ve taşlanabilirliğine kriyojenik işlem parametrelerinin etkilerinin araştırılması

Abstract

Yüksek aşınma direncine sahip olması nedeniyle AISI 52100 çeliği başlıca rulman malzemesi olarak tanımlanmış, 1920 yılından bu yana yaygın bir şekilde rulman imalatında kullanılmaktadır. AISI 52100 rulman çeliği ile ilgili literatürde yapılmış çok sayıda çalışma olmasına rağmen bu malzemeye uygulanan kriyojenik işlemin etkilerinin araştırıldığı bilimsel çalışmaların çok kısıtlı olduğu görülmektedir. Yapılan bu çalışma AISI 52100 malzemesi üzerinde çekme, yorulma, taşlama deneyleri ve malzeme karakterizasyon testlerini kapsamaktadır. Bu çalışma ile farklı bekletme saatlerinde malzemeye uygulanan derin kriyojenik işlemin (DKİ) malzemenin mekanik özellikleri (makro sertlik, mikro sertlik, akma ve çekme dayanımı), mikroyapısı, taşlanabilirliği (yüzey pürüzlülüğü ve yüzey dokusu), kalıntı östenit hacim oranındaki değişimi ve kalıntı gerilme değerleri üzerindeki etkileri irdelenmiştir. Sonuç olarak, geleneksel ısıl işlem ardına yapılan derin kriyojenik işlemin taşlanabilirlik, mekanik özellikler, yorulma performansı, kalıntı östenit ve kalıntı gerilme bakımından geleneksel ısıl işleme göre daha iyi sonuçlar sergilediği belirlenmiştir.

Due to the high wear resistance of AISI 52100 steel, it has been defined as main bearing material and has been widely used in the bearing manufacturing since 1920. Although there are a great number of studies on AISI 52100 bearing steel in the literature, the research works that are investigated the effects of the cryogenic treatment on this material are very limited. This work performed on AISI 52100 bearing steel includes tensile, fatigue, grinding experiments and material characterization tests. With this study, effects of deep cryogenic treatment applied at different holding time to material on mechanical properties (macro hardness, micro hardness, yield and tensile strength), microstructure, grindability (surface roughness and surface integrity), retained austenite and residual stress were discussed. As a result, experimental results showed that deep cryogenic treatment following the conventional heat treatment was superior to conventional heat treatment in terms of grindability, mechanical properties, fatigue performance, retained austenite and residual stresses.