Comparison of Microstructural and Mechanical Properties of GG-25 Cast Iron Produced by Spinning and Sand Casting Method

Abstract

In this study, it was aimed to determine the effect of casting method on microstructure and mechanical properties by producing GG-25 cast iron with two different production methods. GG-25 cast iron with the same casting temperature and chemical composition was produced by centrifugation and sand mold casting method. Tensile test and Brinell hardness tests were applied to the samples produced by both methods to determine the mechanical properties. For the tensile test, tensile test specimens were produced in accordance with TS EN ISO 6892-1 standards. Microstructure analysis was performed using an optical microscope. The average tensile strength value of the samples produced by centrifugal casting method was 282 MPa. As a result of the tests and analyzes, it has been determined that the hardness and tensile strength values of the parts produced by centrifugal casting method are higher than the parts produced by the sand mold casting method. It has been observed that the mechanical properties increase with the centrifugal casting method, where the cooling rate is higher. In the microstructure analysis, it was observed that the samples produced by both methods were predominantly pearlitic. Although similar structures were obtained in the microstructure comparisons of the samples produced by two different methods, it was supported by the microstructure images and hardness values that the mechanical properties changed positively due to the number of homogeneous graphite lamellas and the small distance between the lamellas in centrifugal casting.

Keywords

• GG-25 casting
• sand casting
• centrifugal casting
• eutectoid reaction
• mechanical properties

Savurma ve Kum Kalıba Döküm Yöntemi ile Üretilen GG-25 Dökme Demirin Mikroyapısal ve Mekanik Özelliklerinin Karşılaştırılması

Abstract

Bu çalışmada GG-25 dökme demir iki farklı üretim yöntemi ile üretilerek, mikroyapı ve mekanik özelliklerine döküm yönteminin etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Aynı döküm sıcaklığı ve kimyasal kompozisyona sahip GG-25 dökme demir savurma ve kum kalıba döküm yöntemi ile üretilmiştir. Mekanik özelliklerin belirlenmesi için her iki yöntem ile üretilen numunelere çekme deneyi ve Brinell sertlik testleri uygulanmıştır. Çekme deneyi için TS EN ISO 6892-1 standartlarına uygun olarak çekme deney numuneleri üretilmiştir. Mikro yapı analizi optik mikroskop kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Savurma döküm yöntemi ile üretilen numunelerin çekme dayanım değeri ortalama 282 MPa olarak elde edilmiştir. Yapılan test ve analizler sonucunda savurma döküm yöntemi ile üretilen parçaların sertlik ve çekme dayanım değerlerinin kum kalıba döküm yöntemi ile üretilen parçalardan daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Mekanik özelliklerin soğuma hızının daha yüksek olduğu savurma döküm yöntemi ile arttığı gözlemlenmiştir. Mikro yapı incelemesinde her iki yöntemle üretilen numunelerin baskın bir şekilde perlitik yapıda olduğu görülmüştür. İki farklı yöntem ile üretilen numunelerin mikro yapı karşılaştırmalarında benzer yapılar elde edilmesine rağmen savurma dökümde homojen yapılı grafit lamellerin sayısına ve lameller arasındaki mesafenin az olmasına bağlı olarak mekanik özelliklerin olumlu yönde değiştiği mikro yapı görüntüleri ve sertlik değerleri ile desteklenmiştir.

Keywords

• GG-25 döküm
• kum kalıba döküm
• savurma döküm
• ötektoid reaksiyon
• mekanik özellikler

References

1. Akdemir, A., Kuş, R., & Şimşir, M., (2011). Investigation of the tensile properties of continuous steel wire-reinforced gray cast iron composite. Materials Science and Engineering, 528, 3897–3904. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.01.107
2. Akın, U., (2014). Kobiler ve mikro işletmelerde demir döküm sanayi sektör analizi, [Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi]. İTÜ Akademik Açık Arşiv. https://polen.itu.edu.tr/handle/11527/15697
3. Aran, A. (2007), Döküm Teknolojisi, İTÜ Makine Fakültesi [Ders Notu]. http://www2.isikun.edu.tr/personel/ahmet.aran/dokum.pdf
4. ASM International. (1998). ASM Handbook.
5. Avcı, U. A & Sönmez, H., (1996, Mayıs 22-24). Dökümde sıcak kumdan kaynaklanan sorunlar ve kalıp kumlarının soğutulması [Bildiri], 2. Döküm Sempozyumu, Maslak, İstanbul.
6. Behnam, M. M. J., Davami, P., & N. Varahram., (2010). Effect of cooling rate on microstructure and mechanical properties of gray cast iron. Materials Science and Engineering, 528, 583–588. https://doi.org/10.1016/j.msea.2010.09.087
7. Collini, L., Nicoletto, G., & Konecna, R., (2008). Microstructure and mechanical properties of pearlitic gray cast iron. Materials Science and Engineering, 488, 529–539. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.11.070
8. Çimenoğlu, H., Geçkinli, A., E., Baydoğan, M., & Yıldırım, S. (2001). Çelik Dökme Demirlerin Metalografisi ve Mekanik Muayenesi. Metalurji Mühendisleri Odası.

9. Standards Germany. (2012). Grey cast irons (DIN EN 1561:2012-01). https://asremavad.com/wp-content/uploads/2019/01/DIN-EN-1561-2012.pdf
10. EN (-1561)-GJL-250 (GG25): Gebefe. http://www.gebefe.ch/pdf/EN-GJL-250.pdf adresinden 21 Aralık 2021 tarihinde alınmıştır.
11. International Organization for Standardization. (2019). Microstructure of Cast Irons – Graphite Classification by Visual Analysis. (ISO Standart No: 945-1:2019). https://www.sis.se/api/document/preview/80012648/
12. İzgiz, Ş., (2010). Laplanche grafitlesme yatkınlığı ve silindir gömleklerinin savurma dökümünde karbon ve silisyum miktarları. Metalurji, 41-55. https://www.metalurji.org.tr/dergi/dergi153/d153_4155.pdf
13. Sand casting.(2021, Aralık 27). In Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Sand_casting
14. Santosh, M. V., Suresh, K. R., & Kiran Aithal, S., (2017). Mechanical characterization and microstructure analysis of Al C355.0 by sand casting, die casting and centrifugal casting techniques. Materials Today: Proceedings, 4 (10), 10987–10993. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.08.056
15. Taşlıçukur, Z., Altug, G. S., Polat, Ş., Atapek, Ş. H., & Türedi, E. (2012, May 23-25). Characterization of microstructure and fracture behavior of GG20 and GG25 cast iron materials used in valves [Paper presentation]. Proceedings of the 21st International Conference on Metallurgy and Materials, Czech Republic
16. Yörür, C., Özyürek, D., Ünal, M., (2000). ZA-8 alaşımının savurma, kokil ve kum kalıplara dökümlerinin mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi. Teknoloji, 3(4), 115-120. https://jestech.karabuk.edu.tr/arsiv/1302-0056/2000/Cilt%283%29/Say%C4%B1%284%29/115-120.pdf