Investigating effects of heat treatment processes on microstructural and mechanical properties of additively manufactured 18Ni300 maraging steel
Isıl işlemlerin eklemeli imalat ile üretilmiş 18Ni300 maryaşlanma çeliğinin mikroyapısına ve mekanik özelliklerine etkilerinin incelenmesi
- Tez No: 650116
- Danışmanlar: PROF. DR. CEMİL HAKAN GÜR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
18Ni300 maryaşlama çeliği (MS300), martenzitik matriste oluşan nano boyutlu intermetalik çökeltiler nedeniyle istisnai mekanik özelliklere sahiptir. Bu çelik, yüksek mukavemet ve tokluk gerektiren kritik uçak parçaları için tercih edilmektedir. İçeriğindeki çok düşük karbon miktarı nedeniyle iyi kaynaklanabilirliğe sahiptir ve dolayısıyla katmanlı imalat teknikleri için çok uygun bir adaydır. Havacılık sektöründe, karmaşık geometrilerin tek aşamada kolayca üretilmesi ve üretim süresinin, kayıp malzeme miktarının ve maliyetin azalması nedeniyle geleneksel prosesler yerine eklemeli imalat teknikleri ile maryaşlama çelik parçaların üretimi önem kazanmaktadır. Mekanik özellikler ile ilgili tasarım kriterlerini sağlamak ve izotropik olmayan malzeme davranışını iyileştirmek için eklemeli imalat sonrasında optimize edilmiş ısıl işlemlerin uygulanması gereklidir. Ayrıca, mikroyapı ve mekanik özelliklerdeki değişiklikleri tespit etmek için kolay, hızlı ve güvenilir tahribatsız ölçüm prosedürlerinin oluşturulmasına ihtiyaç vardır. Bu çalışmada, seçici lazer ergitme (SLE) yöntemi ile üretilen 18Ni300 maryaşlama çeliğine uygulanan çözeltiye alma ve yaşlandırma ısıl işlemlerinin mikroyapıya ve mekanik özelliklere etkileri araştırılmıştır. Numuneleri karakterize etmek için optik mikroskop, tarama elektron mikroskobu, x-ışını kırınımı, sertlik testi, çekme testi ve ultrasonik dalga hızı ölçümleri yapılmıştır. Sonuçlar, üretilen numunelerin yatay kesitte mikron altı dendritik hücresel yapılardan ve dikey kesitte ise uzatılmış asiküler yapılardan oluştuğunu göstermektedir. İğnemsi bcc-martenzit fazında bulunan aşırı miktarda dislokasyon, çökeltiler için uygun çekirdeklenme alanları sağlamaktadır. Yaşlandırma tavı sonrasında, Ni3Ti, Ni3Mo ve Fe2Mo intermetaliklerinin çökelmesi nedeniyle sertlik 370 HV'den yaklaşık 610 HV'ye yükselmiştir. Ayrıca, maksimum çekme dayanımı 1200 MPa'dan 2100 MPa'ya yükselmiş ve % uzama değerinde yüzde 60 azalma meydana gelmiştir. Ultrasonik dalga hızı ile elastiklik modülü ve sertlik gibi bazı mekanik özellikler arasında korelasyonlar tespit edilmiştir. Bu sonuçlar ultrasonik dalga hızı ölçümünü, eklemeli imalat yöntemleri ile üretilmiş ve ısıl işlem uygulanmış çelik numunelerin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin tahribatsız olarak karakterizasyonu ve meydana gelebilecek değişimlerin izlenmesi için potansiyel bir yöntem haline getirmektedir.
Özet (Çeviri)
18Ni300 maraging steel (MS300) has exceptional mechanical properties due to nano-size intermetallic precipitates in martensitic matrix. It is preferred for critical aircraft components that require high strength and toughness. Very low C-content leads to good weldability and thus it is an attractive candidate for additive manufacturing (AM) techniques. In recent years, production of maraging steel components via AM techniques instead of traditional processes has gained importance in aerospace industry due to easy production of complex geometries at one step together with reduction in production time, amount of scrap, and cost. To achieve the design requirements related to the mechanical properties and to eliminate the anisotropic material behavior, the as-built parts need optimized post-AM heat treatments. Moreover, establishing easy, rapid and reliable non-destructive measurement procedures for monitoring the variations in the microstructure and mechanical properties is a challenging issue. In this study, the effects of solution and aging treatments on the microstructure and mechanical properties of 18Ni300 maraging steel that was additively produced by the selective laser melting (SLM) method were investigated. Optical microscopy, scanning electron microscopy, x-ray diffraction, hardness test, tensile test, and ultrasound velocity measurements have been performed to characterize the specimens. The results show that as-built specimens consist of sub-micron dendritic cellular structures in the horizontal cross-section and elongated acicular structures in the vertical cross-section. Excess number of dislocations in the lath type bcc-martensite provides favorable nucleation sites for precipitates. After aging treatment, the hardness increased from 370 HV to nearly 610 HV due to precipitation of Ni3Ti, Ni3Mo and Fe2Mo. Meanwhile, the ultimate tensile strength increased from 1200 MPa up to 2100 MPa with a corresponding 60 percent reduction in the % elongation. There are correlations between ultrasonic wave velocity and some mechanical properties, such as elastic modulus and hardness. This makes the sound velocity measurement a potential tool for non-destructive characterization of the microstructure and mechanical properties and monitoring of their variations in the additively manufactured and heat-treated maraging steel components.
Benzer Tezler
- Suni yaşlandırma işlem parametrelerinin AA6082 ve AA6056 alaşımlarının mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of artificial aging process parameters on the microstructure and mechanical properties of AA6082 and AA6056 alloys
DİLEK DENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİL TOPLAN
- Alüminyum-zirkonyum ikili alaşımının elektriksel iletkenlik ve çekme mukavemeti özelliklerinin incelenmesi
Investigating electrical conductivity and tensile strength properties of Al-Zr binary alloys
HİCRAN TECER
Doktora
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET GÜNDÜZ
- Investigation of effects of microstructural and surface properties of ultrafiltration / nanofiltration ceramic membranes on their performance
Ultrafiltrasyon / nanofiltrasyon seramik membranların mikroyapısal ve yüzeysel özelliklerinin performansları üzerine etkilerinin incelenmesi
İLKER ERDEM
Doktora
İngilizce
2009
Gıda Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHSİN ÇİFTÇİOĞLU
- Investigation of hot forged characteristics of Inconel 718
Inconel 718'in sicak dövme özelliklerinin incelenmesi
BENGİSU BAYRAKTAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜVEN ÇANKAYA