Isıl İşlemin Döküm Fe-Mn-Al-Ni-C Hafif Çeliğinin Sertlik, İçyapı ve Aşınma Direncine Etkisi

Abstract

Düşük yoğunluklu çeliklere olan ilgi giderek artmaktadır. Bu tez çalışmasında döküm Fe-Mn-Al-Ni-C hafif çeliğinde çözündürme ve yaşlandırma ısıl işlemlerinin içyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çözündürme işlemleri 850- 1150°C sıcaklık aralığında, 2, 4 ve 16 saatlik sürelerle uygulanmıştır. Takiben, 550°C ve 700°C'de 1, 4, 8 ve 16 saatlik yaşlandırma işlemleri gerçekleştirilmiştir. Isıl işlemlerin etkileri; optik ve elektron mikroskopisi, makro ve nano sertlik ölçümleri, aşınma testleri, EBSD ve XRD analizleri ile değerlendirilmiştir. Döküldüğü haliyle 477 HB olan sertlik, 1150°C'de 2 saat çözeltiye alma sonrası 258 HB'ye düşmüş, yaşlandırma ile %46-%88 oranında artış gözlenmiştir. Faz analizi sonucunda, as-cast numunelerde östenit, B2 ve κ-karbür fazları tespit edilirken, ısıl işlem sonrasında östenit fazı ve B2 fazının farklı morfolojilerdeki çökeltilerinin oluştuğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda, 1150°C'de 2 saat çözündürme ve ardından 700°C'de 8 saat yaşlandırma işleminin, içyapı homojenliği ve aşınma direnci açısından en uygun ısıl işlem parametreleri olduğu belirlenmiştir.

There is a growing interest in steels with low density. This thesis study investigated the effects of solutionizing and aging heat treatments on the microstructure and mechanical properties of cast Fe-Mn-Al-Ni-C lightweight steel with a density of 6.83 g/cm3. Solutionizing treatments were applied in the temperature range of 850-1150°C for 2, 4, and 16 hours. Subsequently, aging treatments were carried out at 550°C and 700°C for 1, 4,8, and 16 hours. The effects of the heat treatments were evaluated by optical and electron microscopy, macro and nano hardness measurements, wear tests, EBSD, and XRD analysis. The as-cast hardness of 477 HB decreased to 258 HB after 2 hours of solution treatment at 1150°C, and an increase of 46%-88% was observed with subsequent aging. XRD analyses revealed the presence of austenite, B2, and κ- carbide phases in the as-cast samples while heat treatment caused significant differences both in the relative amounts and morphologies of these phases. Based on the results, solution treatment at 1150°C for 2 hours followed by aging at 700°C for 8 hours was determined to be the most suitable heat treatment procedure in terms of microstructural homogeneity and wear resistance.