Farklı Çelik Numunelerine Uygulanan Normalizasyon Isıl İşlemi Sonrasında Mekanik Özelliklerinin ve Karakterizasyonunun İncelenmesi

Abstract

Geçmişten günümüze çeliğin kullanım alanı artmaktadır ve kullanım alanının genişledikçe farklı kalitede çelikler kullanılmaktadır. Farklı kalitede çeliklerin kullanıldıkça buna bağlı olarak da çeliklerin mekanik özelliklerini iyileştirme gereksinimi ortaya çıkmıştır. Bunun sebebi mekanik özelliklerinin bir yerden sonra yetersiz veya istenmeyen durumlar ortaya çıkarmasıdır. Çelik malzemeleri uygulamalarda tercih ederken, çeliğin uygulama şartlarına uygunluğu, yeterli ve verimli olarak kullanılabilmesi, uygulama şartlarında dayanabilmesi ve bunların dışında fiziksel ve kimyasal olarak kendini muhafaza edebilme, ekonomiklik özelliklerinin iyi bilinmesi gerekmektedir. Bu ihtiyaçlar kapsamında ısıl işlemler geliştirilmiştir. Bu ısıl işlemlerden bir tanesi de normalizasyondur. Normalizasyon işleminin amacı, çeliğe, homojen ve ince taneli bir yapı kazandırmaktır. İşlem, öngörülebilir bir mikroyapı ve çeliğe mekanik özellikler kazandırmak için uygulanır. Ancak farklı çelik kalitelerinde bu ısıl işlem etkilerin de farklılık görülmektedir. Bu farklılıkların nedenlerini ve ektilerinin incelenmesi gerekmektedir.Çeliklerin kalitesini belirlemekte yada kullanım alanlarının belirlenmesinde akma dayanımı, tokluk, çekme dayanımı, sertlik, ve alaşım element oranlarını bilmek önem arz etmektedir. Bu elde edilen bilgiler sayesinde kullanım alanları çeşitlenmekte ve uygulanması gereken ısıl işlemler de çeşitlenmektedir. Bu tez çalışmasında C45, St52 ve 21NiCrMo2 kalite düşük alaşımlı çeliklere normalizasyon ısıl işlemi uygulanmıştır. Uygulanan ısıl işlemin, düşük alaşımlı çeliklerin mikroyapısı, mekanik özelliklerine etkisini ve karakterizasyonunu incelemek amacıyla, metalografik mikroyapı incelemesi, spektral analiz, vickers sertlik ölçümü, brinell sertlik ölçümü, çekme testi, optik mikroskopda mikroyapı incelemesi ve SEM testi yapılmıştır.Çalışma sonucu normalizasyon sonrasından sertlik değerlerinde, çekme dayanımları ve akma dayanımlarında azalmalar meydana gelmiştir. Ancak uzama miktarında artış gözlemlenmiştir. Optik mikroskop ve SEM ile mikroyapılar incelendiği takdirde taneler arasındaki boyutsal farklılık azalma, tane boyutundan küçülme ve daha homojen yapılar elde edilmiştir.

From past to present, the area of use of steel has been increasing and as the area of use expands, different quality steels are used. As different quality steels are used, the need to improve the mechanical properties of steels has emerged accordingly. The reason for this is that after a while, their mechanical properties cause insufficient or undesirable situations. When choosing steel materials in applications, the suitability of the steel for application conditions, its sufficient and efficient use, its durability under application conditions and, apart from these, its physical and chemical preservation and economic properties must be well known. Heat treatments have been developed within the scope of these needs. One of these heat treatments is normalization. The purpose of the normalization process is to give the steel a homogeneous and fine-grained structure. The process is applied to give the steel a predictable microstructure and mechanical properties. However, these heat treatment effects are different in different steel qualities. The reasons and effects of these differences must be examined. It is important to know the yield strength, toughness, tensile strength, hardness and alloy element ratios in determining the quality of steels or their areas of use. Thanks to this information obtained, the areas of use are diversified and the heat treatments to be applied are also diversified. In this thesis study, normalization heat treatment was applied to C45, St52 and 21NiCrMo2 quality low alloy steels. In order to examine the effect and characterization of the applied heat treatment on the microstructure, mechanical properties of low alloy steels, metallographic microstructure examination, spectral analysis, Vickers hardness measurement, Brinell hardness measurement, tensile test, microstructure examination under optical microscope and SEM test were performed. As a result of the study, decreases occurred in hardness values, tensile strengths and yield strengths after normalization. However, an increase was observed in the amount of elongation. When the microstructures were examined with optical microscope and SEM, a decrease in the dimensional difference between grains, a decrease in grain size and more homogeneous structures were obtained.