ÖSTEMPERLEME SICAKLIK VE SÜRESİNİN ÖSTEMPERLENMİŞ SÜNEK DÖKME DEMİRLERİN MİKRO YAPI VE SERTLİĞİNE ETKİSİ

Abstract

Bu çalışmada, östemperleme sıcaklık ve süresinin östemperlenmiş sünek dökme demirlerin mikro yapı ve sertliğine etkisi detaylı bir biçimde incelenmiştir. GGG-50 küresel grafitli dökme demirlere (KGGD) 950 °C’ de 2 saat östenitleme ısıl işlemi uygulandıktan sonra 350 ve 320 °C sıcaklıklarda 90 ve 120 dakika süre ile östemperleme yapılmıştır. Östemperleme işleminden sonra numunelerin faz analizleri X-ışınları kırınım yöntemiyle, mikroyapıları ise optik mikroskop kullanılarak, mekanik özellikleri ise Brinell sertlik testi ile incelenmiştir. Her iki sıcaklık ve sürede östemperleme işleminden sonra karakteristik ösferrit ve yüksek karbonlu östenitten oluşan östemperlenmiş sünek dökme demir mikro yapısı elde edilmiştir. Östemperleme sıcaklığı azaldıkça ve süresi arttıkça numunelerin sertliği artmıştır. Ayrıca, östemperleme süresinin artmasıyla yüksek karbonlu östenitin karbon yüzdesi de artmıştır.

Keywords

• Küresel Grafitli Dökme Demir (KGDD),Mikroyapı,Östemperleme,Sertlik

Effect of Austempering Temperature And Time on Microstructure and Hardness of Austempered Ductile Cast Irons (ADI)

Abstract

In this study, the effect of austempering temperature and time on microstructures and hardness of austempered ductile iron (ADI) were investigated in detail. The GGG-50 nodular cast iron samples were austenized at 950 °C for 2h, and then austempered at 350 and 320 °C for 90 and 120 minutes in salt bath. Phase analysis of the samples were performed via X-ray diffraction analysis, microstructural examination were done by light optical microscope and mechanical properties were investigated by Brinell hardness test. After austempering heat-treatment the microstructure is characteristic austempered ductile iron microstructure composed of ausferrite and high carbon austenite. Hardness increases with decreasing austempering temperature and increasing austempering time. Moreover, the carbon content of high carbon austenite increased with increasing austempering time.

Keywords

• Nodular Cast Iron,Microstructure,Austempering,Hardness

References

1. Aşkun, Y., Hasırcı, H., Şeker, U., 2003, “Ni ve Cu ile Alaşımladırılmış Küresel Grafitli Dökme Demirlerin İşlenebilirliğinin Kesme Kuvvetleri ve Yüzey Kaliteleri Açısından Değerlendirilmesi”, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Vol. 9(2), pp. 191-199.
2. Bahmani, M., Elliott, R., Varahram, N., 1997, “The Austempering Kinetics and Mechanical Properties of an Austempered Cu-Ni-Mo-Mn Alloyed Ductile Iron”, Journal of Materials Science, Vol. 32(18), pp. 4783-4791.
3. Blackmore, P.A., Harding, R.A., 1984, “The Effects of Metallurgical Process Variables on the Properties of Austempered Ductile Irons”, J. Heat Treat., Vol. 3, pp. 310–325.
4. Eric, O., Jovanovic, M., Sidjanin, L., Rajnovic, D., Zec, S., 2006, “The Austempering Study of Alloyed Ductile Iron”, Mater. Des. Vol. 27, pp. 617–622.
5. Gundlach, R. B., Janowak, J. F., 1983, “Development of Ductile Iron for Commercial Austempering”, AFS Transactions, Vol. 91, pp. 377–388.
6. Hasırcı, H., 2000, Östemperlenmis Küresel Grafitli Dökme Demirlerde Alasım Elementleri (Cu ve Ni) ve Östemperleme Süresinin Mikro Yapı ve MekanikÖzellikler Üzerine Etkileri, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara
7. Hayrynen, K. L., Brandenberg, K. R. Keuogh, J. R., 2002, “Applications of Austempered Cast Irons”, AFS Transactions, Vol., pp. 110, 1-10.
8. Hsu, C.H., Shy, Y.H., Yu, Y.H., Lee, S.C., 2000, “Effect of Austempering Heat Treatment on Fracture Toughness of Copper Alloyed Gray Iron”, Mater. Chem. Phys. Vol., 63, pp. 75–81.

9. İzgiz, S., 1986, Küresel Grafitli Dökme Demir, Segem Yayını, Ankara
10. Keough, J.R., Hayrynen, K.L., 2010, “Designing with Austempered Ductile Iron (ADI)”, AFS Proc. 10–129.
11. Kim, Y.J., Shin, H., Park, H., Lim, J.D., 2008, “Investigation into Mechanical Properties of Austempered Ductile Cast Iron (ADI) in Accordance with Austempering Temperature”, Mater. Lett. Vol. 62, pp. 357–360.
12. Konca, E., Tur, K., Koç, E.,2017, “Effects of Alloying Elements (Mo, Ni and Cu) on the Austemperability of GGG-60 Ductile Cast Iron”, Metals, Vol. 7, 320, pp. 1-9.
13. Kovacs, B. V., 1994, “On the Terminology and Structure of ADI”, AFS Transactions, Vol. 102, pp. 417-420.
14. Meier, L., Hofmann, M., Saal, P., Volk,W., Hoffman, H., 2013, “In-situ Measurement of Phase Transformation Kinetics in Austempered Ductile”, Mater. Charact., Vol. 85, pp. 124–133.
15. Rao, P.P., Putatunda, S.K., 2003, “Investigations on the Fracture Toughness of Austempered Ductile Irons Austenitized at Different Temperatures”, Mater. Sci. Eng. A, Vol. 349, pp. 136–149.
16. Roberts, C.S., 1953, “Effect Of Carbon On The Volume Fractions And Lattice Parameters Of Retained Austenite And Martensite” Trans AIME, Vol.197, pp. 203-204. Sadighzadeh, B.A, Yazdani, S., Avishan, B., 2011, “Effect of Shot Peening Process on Fatigue Behavior of an Alloyed Austempered Ductile Iron”, China Foundry, Vol. 8(3), pp. 325-330.
17. Sadighzadeh, B.A., 2015, “Effect of Alloying Elements on Austempered Ductile Iron (ADI) Properties and its Process: Review”, China Foundry, Vol. 12(1), pp. 54-70.
18. Sellamuthu, P., Samuel, D. G. H., Dinakaran D., Premkumar V.P., Li, Z., Seetharaman, S., 2018, “Austempered Ductile Iron (ADI): Influence of Austempering Temperature on Microstructure, Mechanical and Wear Properties and Energy Consumption”, Metals, Vol. 8 (53), pp. 1-12.
19. Sohi, M.H., Ahmadabadi, M.N., Vahdat, A.B., 2004, “The Role of Austempering Parameters on the Structure and Mechanical Properties of Heavy Section ADI”, J. Mater. Process. Technol. Vol.153–154, pp. 203–208.
20. Spengler, A.F., Briggs, H.K., 1972, The Ductile Iron Process, Miller and Company Service Handbook, Compendium 4.
21. Tun, T., Lwin, K.T., 2008, “Optimizing the Microstructure and Mechanical Properties of Austempered Ductile Iron for Automobile Differential Gear”, J. Met. Mater. Miner., Vol. 18, pp. 199–205.
22. Ucun, İ., Aslantaş, K., Taşgetiren, S., Gök, K., 2007, “Östemperlenmiş Küresel Grafitli Dökme Demirin Sinterlenmiş Karbür Kesici Takım ile Tornalama İşleminde Takım Performansının İncelenmesi”, J. Fac. Eng. Arch. Gazi Univ, Vol. 22(4), pp. 739-744.
23. Voigt, R. C., Loper, C. R., 1984, “Austempered Ductile Iron — Process Control and Quality Assurance”, Journal of Heat Treating, Vol. 3(4), pp. 291–309.
24. Yalcın, Y., Özel, A., 1999, “Östemperlenmiş Küresel Grafitli Dökme Demir”, Metalürji Dergisi, Vol. 23(119), pp. 15-19.
25. Yescas-Gonzales, M.A., 2001, Modelling the Microstructure and Mechanical Properties of Austempered Ductile Irons, Ph.D. Thesis, University of Cambridge, Cambridge, UK, November.