Geri Dön

Nondestructive evaluation of the effects of carburizing process parameters on microstructure and residual stress state of sae 9310 steel via magnetic barkhausen noise method

Karbürleme proses parametrelerinin sae 9310 çeliğindeki mikro yapı ve kalıntı gerilim üzerinde oluşturduğu etkilerin barkhausen gürültüsü yöntemi ile tahribatsız incelenmesi

  1. Tez No: 716819
  2. Yazar: ZAFER YILDIRIM
  3. Danışmanlar: PROF. DR. CEMİL HAKAN GÜR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 125

Özet

Karbürleme, dişliler, rulmanlar ve burçlar gibi bazı kritik havacılık ve otomotiv parçalarının yüzey sertliğini, aşınma direncini ve ayrıca yorulma ömrünü iyileştirmek için uygulanan bir yüzey işlemidir. Düşük karbonlu çeliklerin östenit fazında karbon difüzyonu sonucu karbon gradyan oluşumunu ve sonrasında su verme, sıfır altı işlem ve menevişleme işlemlerini kapsamaktadır. Karbürlenmiş bir parçada, yüzeyden çekirdeğe doğru sertlik ve kalıntı gerilim gradyanlarının yanı sıra basma kalıntı gerilimine sahip mukavemetli ve aşınmaya dayanıklı bir yüzey tabakası oluşur. Kalıntı gerilmeler bir mühendislik parçasının performansı ve servis ömrü için önemli olan, parçanın imalat işlemleri esnasında oluşan elastik gerilmelerdir ve dış gerilmelerin yokluğunda parça içerisinde dengededir. Karbürlenmiş parçalarda, karbon gradyanı, soğutma üzerindeki faz dönüşümlerini ve dolayısıyla mikro yapının son halini ve kalıntı gerilmeyi etkiler. Ayrıca, karbon miktarına bağlı olarak, karbürlenmiş çelikler %10'a kadar kalıntı ostenit içerebilir, bu da kalıntı gerilmenin büyüklüğünü ve derinlik profilini ve ayrıca parçanın boyutsal kararlılığını etkilemektedir. Karbürleme işleminin kontrolü, tasarım gerekliliklerini karşılamak, beklenen performans ve kullanım ömrünü garanti etmek için hayati önem taşır. Bu durum, üreticileri pratik, güvenilir, zaman ve maliyet açısından verimli, tahribatsız muayene yöntemlerine yöneltmektedir. Bu tezin amacı, karbürleme proses parametrelerinin mikroyapı, sertlik ve kalıntı gerilme durumu üzerindeki etkilerini Manyetik Barkhausen Gürültüsü (MBN) yöntemini kullanarak tahribatsız olarak belirlemektir. Deney bölümünde, soğutma hızı (hava soğutma, su verme), karbürleme süresi (3 saat, 6 saat), kriyojenik işlem sıcaklığı (-25°C, -75°C, -100°C) ve meneviş sıcaklığı (150°C, 300°C) değiştirilerek farklı mikroyapı ve kalıntı gerilme durumlarına sahip çeşitli SAE 9310 çelik numuneler hazırlanmıştır. Numuneler, metalografik incelemeler, sertlik ölçümleri, XRD yöntemiyle kalıntı ostenit ve kalıntı gerilim ölçümleri ve MBN ölçümleri yoluyla sistematik olarak karakterize edilmiştir. Sonuçlar, geleneksel yöntemlerle elde edilen sonuçlar ile MBN sinyallerinden elde edilen parametreler arasında iyi bir korelasyon olduğunu göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Carburizing is a surface treatment process applied for improving the surface hardness, wear resistance, and also fatigue life of some critical aerospace and automotive components, such as gears, bearings, and bushings. It consists of carbon diffusion into low-C steels in the austenitized condition which results in a carbon gradient along with the depth, then followed by quenching, sub-zero treatment, and tempering. In a carburized component, a strong and wear-resistant surface layer (the case) with compressive residual stress, as well as hardness and residual stress gradients from the case to the core is expected. Residual stresses, which are critical for the performance and stability of the engineering components, are defined as the self-equilibrating elastic stresses in a component in the absence of external stresses, created during manufacturing. In carburized components, the C-gradient affects the phase transformations on cooling and, thus, the final patterns of the microstructure and the residual stress. Besides, depending on the carbon content, carburized steels may contain retained austenite up to 10%, which affects the magnitude and the depth profile of the residual stress, and also, the dimensional stability of the part. Controlling the success of the carburizing process is vital to satisfy the design requirements and to guarantee safety with expected performance and lifetime. This necessitates practical, reliable, and time- and cost-effective non-destructive evaluation methods by the manufacturers. The aim of this thesis is to determine non-destructively the effects of the parameters of the carburizing process chain on microstructure, hardness, and residual stress state by using the Magnetic Barkhausen Noise (MBN) method. In the experimental part, a series of SAE 9310 steel specimens having different microstructure and residual stress states were prepared by altering the cooling rate (air-cooling, quenching), the carburizing time (3h, 6h), the cryogenic treatment temperature (-25°C, -75°C, -100°C), and the tempering temperature (150°C, 300°C). The specimens were systematically characterized through metallographic investigations, hardness measurements, measurements of retained-austenite and residual stress by the XRD method, and MBN measurements. The results show that a good correlation exists between the results obtained by conventional methods and the parameters derived from the MBN signals.

Benzer Tezler

  1. Tamir ve bakım kaynağı

    Repair and maintenance welding

    MURAT AKDAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1994

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. ADNAN DİKİCİOĞLU

  2. Aktif ambalajlama ve yeni muhafaza yöntemleri ile çileğin raf ömrünün arttırılması

    Active packaging and new preservation methods for extending shelf life of fresh strawberries

    MEHMET SEÇKİN ADAY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Gıda MühendisliğiÇanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CENGİZ CANER

  3. Nötron aktivasyon analizi ve tayin edilen eser elementleri kullanarak kömürlerin hava kalitesine etkisinin değerlendirilmesi

    Evaluation of coal related emissions on air quality by means of trace elements determined by neutron activation analysis

    EMİNE İLKİZ EĞİLLİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nükleer Mühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. A. NEZİHİ BİLGE

  4. Sürekli sistem kızılötesi yüzey pişirme işleminin yarı pişmiş köfte örneklerine uygulanması, performans değerlendirmesi ve matematiksel modellenmesi

    Application of continuous type infrared surface cooking method to semi-cooked meatballs, performance evaluation and mathematical modelling

    GAMZE KOR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Gıda MühendisliğiEge Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FİLİZ İÇİER