H13 çeliğine uygulanan farklı temperleme işlemlerinin mekanik özelliklere etkisi
The effect of different tempering treatments on the mechanical properties of H13 steel
- Tez No: 952678
- Danışmanlar: PROF. DR. BEHİYE YÜKSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Haliç Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Bu tez çalışmasında, sıcak iş takım çeliği sınıfında yer alan AISI H13 çeliğine uygulanan kriyojenik işlem ile bunu takip eden farklı temperleme stratejilerinin mekanik özelliklere etkileri sistematik olarak araştırılmıştır. Yüksek sıcaklık dayanımı, tokluk ve aşınma direnci ile öne çıkan H13 çeliğinin performansı, uygulanan ısıl işlemlere doğrudan bağlı olup, bu çerçevede optimize edilmiş ısıl işlem dizileri kritik öneme sahiptir. Bu bağlamda çalışmada, geleneksel ısıl işlem olarak kabul edilen su verme ve ardından uygulanan tek/çift temperleme süreçleri temel alınmış, bu sürece sığ kriyojenik işlem entegre edilerek performans karşılaştırmaları yapılmıştır. Literatürde yaygın olarak incelenen derin kriyojenik işlemlere kıyasla daha düşük sıcaklıkta (-120 °C) ve daha kısa süreli olarak gerçekleştirilen sığ kriyojenik işlem (Shallow Cryogenic Treatment - SCT), bu çalışmanın özgün katkısını oluşturmaktadır. Deneysel çalışmada, 1040 °C'de yağ ortamında su verme işlemi uygulanan H13 çeliği numunelerine sırasıyla sığ kriyojenik işlem, ardından bir ve iki aşamalı temperleme işlemleri gerçekleştirilmiştir. Sertlik ve çekme testleri aracılığıyla değerlendirilen mekanik özellikler ışığında; yalnızca kriyojenik işlem uygulanan numunelerde yüksek çekme dayanımı gözlemlenirken, süneklik kaybı belirgin şekilde artmıştır. Tek temperleme, dayanımı koruyarak sünekliği anlamlı ölçüde iyileştirirken, çift temperleme hem dayanım hem de süneklik bakımından en dengeli sonuçları sunmuştur. Sertlik ölçümleri, kriyojenik işlemin martenzitik yapıdaki incelmeyi ve homojenliği artırarak sertliği yükselttiğini, temperleme işlemlerinin ise bu sertliği kontrollü biçimde optimize ettiğini ortaya koymuştur. Elde edilen sonuçlar, sığ kriyojenik işlemin de geleneksel derin işlemler kadar etkili bir mikro yapısal dönüşüm sağladığını göstermektedir. Bu yönüyle SCT, daha düşük maliyetli, enerji tasarruflu ve endüstriyel olarak uygulanabilir bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Ayrıca, kriyojenik işlem sonrası uygulanan çift temperleme işleminin, H13 çeliği için mekanik performansın en uygun şekilde dengelenmesini sağladığı görülmüştür. Çalışma, modern takım çeliği uygulamalarında yüksek verimlilik, uzun hizmet ömrü ve güvenilirlik açısından ileri düzey ısıl işlem senaryolarına yönelik somut katkılar sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the mechanical performance of AISI H13 hot-work tool steel subjected to cryogenic treatment followed by different tempering strategies was systematically investigated. Owing to its excellent high-temperature strength, toughness, and wear resistance, H13 steel is widely used in demanding tooling applications; however, its service life and operational efficiency are highly dependent on the applied heat treatment route. Within this context, conventional heat treatment—comprising austenitizing, oil quenching at 1040 °C, and subsequent single or double tempering—was employed as the baseline procedure. In addition, a shallow cryogenic treatment (SCT) at –120 °C for 4 hours was integrated into the process flow to assess its influence relative to traditional protocols. Unlike the extensively studied deep cryogenic treatment (DCT), SCT offers lower cost, shorter processing times, and greater industrial feasibility, representing the novel aspect of this study. Three groups of specimens were prepared: (i) quenched + SCT, (ii) quenched + SCT + single tempering, and (iii) quenched + SCT + double tempering. Mechanical characterization was conducted through hardness and tensile testing. The results demonstrated that the specimen subjected only to cryogenic treatment exhibited the highest tensile strength, albeit with a significant loss in ductility. Single tempering provided a notable improvement in ductility while maintaining strength, whereas double tempering resulted in the most balanced mechanical behavior in terms of both strength and ductility. Vickers hardness measurements confirmed that SCT refined the martensitic microstructure, enhancing hardness, and that subsequent tempering stages moderated this hardness to achieve an optimized state. These findings affirm that shallow cryogenic treatment can induce microstructural improvements comparable to those obtained through deep cryogenic treatment. When combined with proper tempering protocols, SCT emerges as a viable and efficient heat treatment alternative for H13 tool steel. Particularly, the application of double tempering following SCT is shown to significantly improve the strength-ductility balance, thus extending the potential service life of tooling components under harsh conditions. This study provides valuable insight for the development of advanced thermal treatment strategies in high-performance tool steels.
Benzer Tezler
- Su verme ısıl işleminin H13 takım çeliğinin darbe dayanımına ve mikroyapısına etkisi
Effect of quenching heat treatment on impact strength and microstructure of H13 tool steel
ÇAĞATAY ATAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiGazi ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MELİKA ÖZER
- H13 sıcak iş takım çeliğine nitrasyon işleminin ardından tialn film kaplamasının aşınma davranışı ve morfolojik özelliklere etkisinin incelenmesi
A study on the effect of tialn film coating on the wear behavior and morphological characteristics of nitrided H13 hot work tool steel
NURCAN DÜZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM KAHRUMAN
DOÇ. DR. MUHAMMET ULUDAĞ
PROF. DR. İLVEN MUTLU
- Lazer kaplama yöntemiyle zırh çeliklerinde balistik performansın incelenmesi
A research on ballistic performance obtained by laser cladding method on the armor steels
BÜŞRA ASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Savunma ve Savunma TeknolojileriMilli Savunma ÜniversitesiSilah Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYHAN AYTAÇ
- H13 sıcak iş takım çeliklerinin aşınma dayanımına düşük sıcaklıklarda nitrasyon işleminin etkisi
Effect of low temperature nitriding on H13 hot work tool steel's wear resistance
ZAFER CAN TEOMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Kalıp geometrisi, sertliği ve yüzey kalitesinin çeliğin sıcak ekstrüzyonunda kalıp ömrüne etkisi
Başlık çevirisi yok
İLTER SERİM