Effect of vanadium and niobium additions on microstructure, mechanical, tribological and corrosion properties of aisi 603 steel produced by powder metallurgy method
Toz metalurjisi yöntemiyle üretilen aisi 603 çeliğine vanadyum ve niyobyum katkisinin mikroyapi, mekanik, tribolojik ve korozyon özelliklerine etkisi
- Tez No: 964076
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HARUN ÇUĞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
AISI 603 çeliği, düşük karbonlu bir Ni–Cr–Mo alaşımı olup yüksek mukavemeti, tokluk değeri, aşınma direnci ve korozyon performansı sayesinde otomotiv, havacılık ve ağır makine uygulamaları için tercih edilmektedir. Toz metalürjisi yöntemiyle vanadyum karbür (VC) ve niyobyum (Nb) gibi mikroalaşım elementlerinin eklenmesi, bu özelliklerin daha da geliştirilmesi ve istenilen şekilde uyarlanması için önemli fırsatlar sunmaktadır. Bu çalışmada, toz metalürjisi ile üretilen AISI 603 çeliğinin mikroyapısal, mekanik, tribolojik ve korozyon özellikleri üzerinde VC, Nb ve Nb–V kombinasyon takviyelerinin etkileri araştırılmıştır. VC odaklı çalışmada, %0,25, %0,50 ve %0,75 ağırlık oranlarında VC ilaveleri değerlendirilmiştir. X-ışını difraksiyon analizleri, FCC γ-fazının korunduğunu ve yüksek VC oranlarında ikincil VC piklerinin daha belirgin hale geldiğini doğrulamıştır. Optik ve SEM analizleri, tane sınırlarında VC çökelmelerinin oluştuğunu, bunun tane sınırı sabitlemesini artırdığını ancak yüksek içeriklerde gözeneklilik ve heterojenliği yükselttiğini ortaya koymuştur. %0,25 VC ilaveli alaşım, en yüksek sertlik (170 HBW), çekme dayanımı (~280 MPa, oda sıcaklığında) ve aşınma direncine ulaşırken, aşırı VC miktarı partikül aglomerasyonu, ara yüzey ayrışması, aşındırıcı aşınma ve daha yüksek korozyon oranlarına yol açmıştır. Nb–V sinerji çalışmasında ise %0,75 Nb, %0,75 V ve %0,75 (1:1 Nb–V) takviyeleri incelenmiştir. Hem Nb hem de V, ince ve iri çökeltiler halinde NbC ve VC fazlarını oluşturmuştur. Nb ilavesi en yüksek sertlik (396,7 HBW) ve aşınma direncini sağlarken, V ilavesi korozyon direncini artırmış; Nb–V kombinasyonu ise en yüksek çekme dayanımını (444 MPa, 25 °C'de) ancak orta seviyede sertlik ve korozyon performansı sunmuştur. Her iki çalışma kapsamında elde edilen sonuçlar, mikroalaşımlamanın AISI 603 çeliğinin belirli uygulamalar için özelleştirilmesine olanak tanıdığını ortaya koymaktadır: düşük VC içeriği dengeli mukavemet, aşınma ve korozyon direnci sağlarken; Nb sertlik ve aşınma performansını en üst düzeye çıkarır; V korozyon davranışını iyileştirir; Nb–V kombinasyonları ise zorlu mühendislik uygulamaları için çekme dayanımını optimize eder.
Özet (Çeviri)
AISI 603 steel, a low-carbon Ni–Cr–Mo alloy, is valued for its high strength, toughness, wear resistance, and corrosion performance, making it suitable for automotive, aerospace, and heavy machinery applications. Microalloying with elements such as vanadium carbide (VC) and niobium (Nb) via powder metallurgy offers opportunities to further enhance and tailor these properties. This study investigates the effects of VC, Nb and combined Nb–V reinforcements on the microstructural, mechanical, tribological, and corrosion properties of AISI 603 steel produced via powder metallurgy. In the VC-focused study, additions of 0.25, 0.50, and 0.75 wt.% VC were evaluated. X-ray diffraction confirmed the retention of the FCC γ-phase with secondary VC peaks becoming more pronounced at higher contents. Optical and SEM analyses revealed VC precipitation along grain boundaries, enhancing grain boundary pinning but increasing porosity and heterogeneity at higher levels. The 0.25 wt.% VC alloy achieved the highest hardness (170 HBW), tensile strength (~280 MPa at room temperature), and wear resistance, while excessive VC caused particle agglomeration, interfacial debonding, abrasive wear, and higher corrosion rates. In the Nb–V synergy study, 0.75 wt.% Nb, 0.75 wt.% V, and 0.75 wt.% (1:1 Nb–V) reinforcements were examined. Both Nb and V formed NbC and VC phases, with fine and coarse precipitates. Nb addition yielded the highest hardness (396.7 HBW) and wear resistance, V addition improved corrosion resistance, and the Nb–V combination provided the highest tensile strength (444 MPa at 25 °C) but intermediate hardness and corrosion performance. Across both investigations, results highlight that microalloying enables tailoring of AISI 603 steel for targeted applications: low VC content offers balanced strength, wear, and corrosion resistance; Nb maximizes hardness and wear performance; V enhances corrosion behavior; and Nb–V combinations optimize tensile strength for demanding engineering uses.
Benzer Tezler
- Toz metalurjisi ile üretilen W-Nb-V ilave edilen Ni-Mo çeliğine sinterleme süresinin mekanik özelliklere etkisi
The effect of sintering time on mechanical characteristics of Ni-Mo steel added W-Nb-V produced with powder metallurgy
ÜMİT KÖKSAL
- Vanadyum ve niyobyum karbür/oksit partikül takviyeli alüminyum metal matriks kompozitlerin toz metalurjisi yöntemleriyle üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of vanadium and niobyum carbide/oxide particle reinforced aluminum metal matrix composites by powder metallurgy methods
MELİKE KORKMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Ti6Al7Nb alaşımının minimum miktarda yağlama ve ultrasonik titreşim destekli hibrit sürdürülebilir ortogonal tornalanmasının araştırılması
Investigation of minimum quantity lubrication and ultrasonic vibration assisted hybrid sustainable orthogonal turning of Ti6Al7Nb alloy
ERKİN DUMAN
- Toz metalürjisi ile üretilen Nb-V mikroalaşım çeliğine nikel ilavesinin mikroyapı mekanik özellikleri üzerine etkisinin araştırılması
An investigation of effect on microstructure and mechanical properties of microalloyed steels produced by powder metallurgy
MUHAMMET TAHA TAŞCİ
- Hadfield çeliklerine uygulanan farklı çökelme sertleşmesi sıcaklıklarının mikro yapı ve mekanik özelliklere olan etkisinin incelenmesi
Effect of different precipication hardening temperature on microstructural and mechanical properties of Hadfield steels
FARUK ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Sakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...