Dual fazlı çeliklerde gerilme-birim şekil değiştirme eğrilerinin analizi

Abstract

Bu çalışmada dual fazlı çelik elde etmek için %0,16 C'lu çelik kullanılmıştır. Standartlara göre hazırlanmış çekme deneyi numuneleri, iki farklı ısıl işlem yöntemi ve iki farklı temperleme işlemi olmak üzere dört farklı ısıl işleme tabi tutulmuştur. I. grup ısıl işlemde, normalize edilmiş numuneler ferrit + ostenit bölgesinde 760, 790 ve 820 °C sıcaklıklarda 40 ve 60 dakika tavlanmış, daha sonra numunelere suda su verilmiştir (intercritical annealing). ILgrup ısıl işlemde, numuneler 910 °C'de (y) 45 dakika tutulup suda su verilmiştir. Daha sonra bu numuneler 760, 790 ve 820 °C (a-Hy) tavlama sıcaklıklarında 40 dakika tutulmuş ve suda su verilmiştir (intermediate quenching). IH. ve IV. grup ısıl işlemlerde ise, n. grup ısıl işlem ile üretilen numunelere 400 °C tavlama sıcaklığında sırasıyla 1 saat ve 3 saat tavlama sürelerinde temperleme işlemi uygulanmıştır. Farklı ısıl işlem programlarına göre elde edilen değişik iç yapılı dual fazlı çelik numunelere sabit hızda çekme testleri uygulanmıştır. Çekme testleri ile elde edilen gerilme - birim şekil değiştirme eğrileri analiz edilmiştir. Gerilme - şekil değiştirme ilişkisini ampirik olarak ifade eden denklemler irdelenmiş, en uygun denklem kullanılarak farklı iç yapılardaki dual fazlı çeliklere ait deformasyon sertleşmesi parametreleri olan deformasyon sertleşmesi üssü (n), mukavemet katsayısı (K) değerleri bulunmuştur. I. grup dual fazlı çeliklerde tavlama sıcaklığı ve süresinin artımı ile martenzit hacim oranı ve tane boyutunun arttığı, fakat mekanik özellikler üzerine tane boyutunda meydana gelen artışın daha etkili olduğu tespit edilmiştir. Bu yüzden bu grupdaki numunelerde, tavlama sıcaklığı ve süresinin artımı ile akma ve çekme dayanımları ile mukavemet katsayısı (K)'nın düştüğü, sünekliğin ve deformasyon sertleşmesi üssü (n)'nün arttığı gözlenmiştir, n. grup dual fazlı çeliklerde tavlama sıcaklığının artmasına bağlı olarak martenzit hacim oranın artması ile, çeliğin akma ve çekme mukavemetleri artmış, toplam birim şekil değiştirme değerleri azalmıştır. Martenzit hacim oranının artması mukavemet katsayısı (K)'da artışa, deformasyon sertleşmesi üssü (n) değerinde düşüşe neden olmuştur. Temperleme sonucunda, çeliklerin mukavemet değerleri bir miktar düşmesine rağmen süneklik değerlerinde meydana gelen önemli miktardaki artıştan dolayı optimum mekanik özellikler elde edilmiştir.Ayrıca çeliklerin deformasyon sırasındaki davranışları belirlenmeye çalışılmış, bu amaçla gerilme - birim şekil değiştirme eğrilerinden yararlanılarak Crussard - Jaoul (C -J) analizi olarak bilinen log "Deformasyon Sertleşmesi Hızı" - log (Plastik Birim Şekil Değiştirme" (log da/de - log e) eğrileri elde edilmiştir, log (da/de) - log e grafiklerine göre deformasyon sertleşmesinin üç bölgede gerçekleştiği gözlenmiş ve bu bölgelerde deformasyon etkisi ile dislokasyon alt yapısında meydana gelen olaylar açıklanmaya çalışılmıştır.

In this study, % 0.16 C steel have been used in order to obtain dual phase steels. Four different heat treatment procedures were applied to specimens that prepared according to standards. In the first group of heat treatment; retention at an intercritical temperatures of 760 °C, 790 °C, 820 °C with corresponding times of 40 and 60 minutes followed by water quenching (Intercritical annealing). In the second group of heat treatment; the treatment consisted of initial austenitization and quenching to form 100 % martensite followed by annealing in the (a-Hy) region at the temperatures of 760 °C, 790 °C, 820 °C for minutes (Intermediate quenching). In the third and fourth group of heat treatment; specimens obtained in the second group of heat treatment were tempered at the temperature of 400°C and tempering period one and three hours respectively. Microstracture were evaluated light microscopy. The specimens that have different microstructures were subjected to tensile testing at room temperature and constant strain rate. The stress-strain curves that obtained from tensile tests were analyzed and the equations which explain the relationship between stress-strain curves argued. The stress hardening exponent and the strength coefficient of the dual phase steels were determined by using the most convenient equation. It was observed that volume of martensite and grain size increased as the annealing temperature and time in the steel with intercritical annealed but it was shown that the increase in the grain size has a significant effect on the mechanical properties of dual phase steels. Eventually, it was found that the tensile strength and the strength coefficient of dual phase steels decreased as the annealing temperature and time increases but strain and strain hardening exponent of dual phase steels increased. Also in this case of intermediate quenching ; with the increase in annealing temperature, volume of martensite increased. Consequently, it was determined that the tensile strength and strain coefficient of steel increased. However the total strain and strain hardening exponent decreased with the increment of the annealing temperature in the situation of intermediate quenching. In spite of strength values of dual phase steel decreased a little, because of strain values increased optimum mechanical properties could be obtained with tempering.IV In addition, behaviours of steels during deformation were determined. For this reason, stress-strain curves were used and log "Deformation Hardening Speed" - log "Plastic Strain" (log do/ds - log e) curves were obtained. According to this curves it is obvious that deformation hardening has been occured in three different specific area. In these areas deformation effects and the events which occured in dislocation structure are explained.