Geri Dön

Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirlerde nano ösferritik yapının üretimi ve karakterizasyonu

Development and characterization of nano ausferritic structure in austempered ductile irons

PDF İndir

  1. Tez No: 841995
  2. Yazar: BURAK NALÇACI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ERDOĞAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 112

Özet

Bu çalışmada küresel grafitli dökme demirlerde (KGDD) geleneksel (tek basamaklı) ve kademeli (iki basamaklı) östemperleme ısıl işlemleriyle nano ösferritik yapının üretimi, karakterizasyonu ve işlem-yapı-özellik ilişkisi araştırılmıştır. İlk olarak uygun alaşım bileşimi literatür ışığında tasarlanmış ve hesaplamalı malzeme bilimi programları ile irdelenmiştir. Belirlenen kimyasal bileşimdeki alaşım, Y blok kum kalıplara dökülerek üretilmiş ve ısıl işlem uygulanacak numuneler bu Y bloklardan işlenmiştir. Nano ösferritik yapının elde edilebileceği ve optimum özellikleri sağlayacak ısıl işlem parametrelerini belirlemek amacıyla, numunelere farklı östenitleme (900-950 ℃) ve östemperleme sıcaklıklarında (260-375 ℃) ve sürelerinde ısıl işlemler uygulanmıştır. Karakterizasyon çalışmalarında dilatometre, X-ışını difraksiyon (XRD) analizi, atomik kuvvet mikroskobu (AFM), alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM), elektron geri saçılım difraksiyon (EBSD) analizi ve görüntü analiz programı kullanılmıştır. Mekanik özellikleri belirlemek amacıyla numunelere çekme ve sertlik testleri uygulanmıştır. Çalışma sonuçları, nano ösferritik yapının düşük östemperleme sıcaklıklarında hem geleneksel, hem kademeli östemperleme prosesleriyle üretilebildiğini göstermiştir. Azalan östemperleme sıcaklığı ile birlikte yüksek karbonlu östenitin faz hacim oranı azalırken beynitik ferritin faz hacim oranının arttığı ve her ikisinin de daha ince taneli hale geldiği belirlenmiştir. Mekanik özellikler üzerinde ösferritik yapının inceliğinin yanı sıra östenitin içerdiği karbon miktarının etkili olduğu gözlemlenmiştir. Nano ösferritik yapıya sahip numuneler arasında en yüksek çekme dayanımı 1543 MPa, akma dayanımı 1285 MPa ve %2,2 toplam uzama 900 ℃'de 1 saat östenitleme ve ardından 260-300 ℃'de 2 saat kademeli östemperlemeye tabi tutulan numunede elde edilmiştir. Mevcut çalışmada, uygulan işlem sayısı ve östemperleme süresi, daha önceki çalışmalarda ÖKGDD'lerde nano ösferritik yapı üretimi için uygulanan işlem sayıları ve östemperleme sürelerine kıyasla daha aza indirgenerek endüstriyel boyutta üretime uygun hale getirilmiştir.

Özet (Çeviri)

In this study, the production of nano ausferritic structure in ductile iron (DI) via conventional (single step) and stepped (two steps) austempering heat treatments, their characterization and the relationship of treatment-structure-property were investigated. Initially, the suitable alloy composition was designed based on the existing literature, and assessed with computational materials softwares. The alloy, possessing the specified chemical composition, was fabricated through casting into Y block sand molds and the test samples were subsequently machined from these castings. With the purpose of determining the heat treatment parameters required for achieving the nano ausferritic structure and optimal properties, various heat treatments were applied to the samples at different austenitization temperatures (900-950 ℃) and austempering temperatures (260-375 ℃), along with varying durations. Characterization works were undertaken by using, dilatometer, X-ray diffraction (XRD) analysis, atomic force microscope (AFM), scanning and field emission transmission electron microscope (FE-SEM), electron backscatter diffraction (EBSD) analysis, and image analysis program. Mechanical properties were determined via tensile and hardness tests. The results of our study showed that the production of a nano-ausferritic structure was attainable through both conventional and two-step austempering heat treatment processes at low austempering temperatures. With reducing austempering temperature, it was found that the volume fraction of high carbon austenite decreased while the volume fraction of bainitic ferrite increased, and that both attained smaller grain size. It was revealed that the carbon content of austenite, in addition to the structure refinement, became effective on the mechanical properties. Among the samples that had nano ausferritic structure, the highest tensile strength of 1543 MPa, the yield strength of 1285 MPa and a total elongation of 2.2% were achieved in the sample austenitized at 900 ℃ for 1 hour, followed by a stepped-austempering process at 260-300 ℃ for 2 hours. In this study, the number of treatments and duration of austempering were reduced as compared to the number of the treatments and duration of austempering employed in previous studies on austempered ductile iron (ADI) to obtain nano ausferritic structure, thus predisposing better industrial applicability.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    605084

    Optimization of alloying and heat treatment process parameters of austempered ductile iron (ADI) castings

    Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirlerde alaşımlama ve ısıl işlem parametrelerinin optimizasyonu

    MUSTAFA ALP YALÇIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Metalurji MühendisliğiAtılım Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL DAVUT

  2. Tez No

    14323

    Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirlerde bakır miktarı-mikroyapı ilişkisi

    The Relationship between copper content and microstructure in adı

    YILMAZ YALÇIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1991

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. Ş. ERGİN KISAKÜREK

  3. Tez No

    93589

    Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirlerde alaşım elementleri (Cu ve Ni) ve östemperleme süresinin mikroyapı ve mekanik özellikler üzerine etkileri

    Effects of alloying elements (Cu and Ni) and autempering time on microstructure and mechanical properties in austempered spheroidal graphite cast irons

    HASAN HASIRCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2000

    Eğitim ve ÖğretimGazi Üniversitesi

    Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MEHMET ERDOĞAN

  4. Tez No

    318274

    Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirlerde indüksiyonla yüzey sertleştirme işleminin mekanik özellikler üzerine etkisi

    The effect of induction surface hardening process on mechanical properties of the austempered ductile iron

    ERKUN OKTAY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Metalurji MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ERDOĞAN

  5. Tez No

    183219

    Östemperlenmiş ferritik küresel grafitli dökme demirlerde kesme parametrelerinin işlemeye etkilerinin araştırılması

    The effects of cutting parameters on machining for austempered ferritic ductile iron

    ŞAKİR YAZMAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    Mühendislik BilimleriSelçuk Üniversitesi

    Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. AHMET AKDEMİR

Geri Dön