Yüksek Karbonlu Toz Metalurjisi Çeliklerinin Su Verme ve Temperleme Davranışlarına Ham Yoğunluk Etkisinin İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada Toz Metalurjisi yöntemi ile 400 MPa ve 800 MPa tek yönlü farklı preslenme basınçlarında %1,2 karbon içeren çelik numuneler üretilmiştir. Üretilen numuneler 1200˚C’de 20 dakika vakum atmosferinde sinterlenme işlemine bırakılmıştır. Sinterlenen numunelerin ham yoğunluk ve sertlik değerleri ölçüldükten sonra faz hacim oranları ve gözenek miktarları hesaplanmıştır. Bu işlemlerden sonra numuneler 850˚C’de 5 dakika östenitlendikten sonra su verme işlemine tabi tutulmuştur ve martenzitik bir yapı elde edilmiştir. Martenzitik yapının sert ve kırılgan özelliğini iyileştirmek için 200˚C, 400˚C ve 600˚C’de temperleme ısıl işlemi uygulanmıştır. Yapılan ısıl işlem ve basınç farklılıklarının malzemenin mikroyapı ve sertlik değerine etkisi incelenmiştir. Bu incelemeler sonucunda presleme basıncı arttıkça sinterlenen numunelerin yoğunluğu artmış buna bağlı olarak 800 MPa basınçta perlit oranı daha yüksek çıkarken gözenek oranı azalmıştır. Toz metalurjisi ile üretilen numunelerde gözenek oranının mekanik özelliklere etkisi sebebiyle presleme basıncı 800 MPa olan numuneler aynı ısıl işlemi görmüş olan presleme basıncı 400 MPa olan numunelere göre sertlik değerleri daha yüksek çıkmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Toz metalurjisi
• yüksek karbonlu çelik
• mikroyapı
• ısıl işlem
• presleme basıncı

Investigation of Effect of Green Density on Quenching and Tempering Behaviors of High Carbon Powder Metallurgy Steels

Abstract

In this study, steel samples containing 1.2% carbon were produced at different unidirectional pressing pressures of 400 MPa and 800 MPa by Powder Metallurgy method. The produced samples were sintered at 1200˚C for 20 minutes in a vacuum atmosphere. After measuring the green density and hardness values of the sintered samples, the phase volume ratios and pore amounts were calculated. After these processes, the samples were austenitized at 850˚C for 5 minutes, then immediately subjected to quenching, accordingly a martensitic structure was obtained. Tempering heat treatment was applied at 200˚C, 400˚C and 600˚C to improve the hard and brittle properties of the martensitic structure. The effect of heat treatment and pressure differences on the microstructure and hardness value of the material was investigated. As a result of these examinations, as the pressing pressure increased, the density of the sintered samples increased and accordingly, the pearlite volume fraction was higher at 800 MPa pressure, while the porosity amount decreased. Due to the effect of the porosity amount on the mechanical properties of the samples produced by powder metallurgy, the hardness values of the samples with a pressing pressure of 800 MPa were higher than the samples exposed a pressing pressure of 400 MPa, which underwent the same heat treatment.

Keywords

• Powder metallurgy
• high carbon steel
• heat treatment
• pressing pressure
• microstructure
• Toz metalurjisi
• yüksek karbonlu çelik
• ısıl işlem

Kaynakça

1. [1] Güney K. C., Şahin B., Altuntaş O., Güral A., Hardness and microstructural characterization of powder metallurgy steel subjected to martempering heat treatment. International Conference on Advanced Materials Science & Engineering and High Tech Devices Applications; Exhibition (ICMATSE), (2020) 120-124.
2. [2] Yıldırım S. (1999). Fe-Ferrokrom Tozundan Elde Edilen Kompozitin Mekanik Özelliklerinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
3. [3] Erden M., Presleme basincinin toz metalürjisi ile üretilen alaşımsız çeliklerin mikroyapi ve mekanik özelliklerine etkisi. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6(1):257-264, (2017).
4. [4] Narasimhan K., Sintering of powder mixtures and the growth of ferrous powder metallurgy. Materials Chemistry and Physics, 67:56-65, (2001).
5. [5] Narasimhan K.S., Recent advances in ferrous powder metallurgy. Advanced Performance Materials, 3(1):7-27, (1996).
6. [6] Chawla N., Deng X., Microstructure and mechanical behavior of porous sintered steels. Materials Science and Engineering: A, 390(1):98-112, (2005).
7. [7] Erden M.A., Toz metalürjisi ile üretilen alaşımsız çeliklerde nikel ilavesinin mikroyapi ve mekanik özellikler üzerine etkisinin araştırılması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part:C Tasarım ve Teknoloji, 4(4):241-245, (2016).
8. [8] Altuntaş, G., Altuntaş, O., Bostan, B. Characterization of Al-7075/T651 Alloy by RRA Heat Treatment and Different Pre-deformation Effects. Transactions of the Indian Institute of Metals, 74(12), 3025-3033, (2021).

9. [9] Altuntaş, G., Bostan, B. Metallurgical characterization of natural aging effects on pre-deformed Al 7075/T651 alloy during retrogression and re-aging heat treatment. Kovove Materialy, 60(4), (2022).
10. [10] Şimşek İ., Özyürek D., Şimşek D., Farklı presleme basınçları ile üretilen toz metal çeliklerin aşınma davranışlarının belirlenmesi. Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8(ÖS):54-62, (2019).
11. [11] Simchi A., Danninger H., Effects of porosity on delamination wear behaviour of sintered plain iron. Powder Metallurgy, 47(1):73-80, (2004).
12. [12] Atik E., Çivi C., Kökey C., Eyici G., Toz metal parçalar ile çelik parçaların indüksiyon ile sinterleme yöntemiyle birleştirilmesi. 31(ÖS):117-122, (2016).
13. [13] Akpınar G., Çivi C., Atik E., Farklı sürelerde indüksiyonla sinterlenen demir esaslı toz metal burçların mekanik özelliklerinin incelenmesi. Mühendis ve Makina, 55(649):31-37, (2014).
14. [14] Çavdar U., Atik E., Geleneksel ve hızlı sinterleme yöntemleri. Celal Bayar Üniversitesi Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi, 1(15):31-37, (2014)
15. [15] Sarıtaş S., Türker M., Durlu N. (2007). Toz metalurjisi ve parçacıklı malzeme işlemleri. Toz Metalurjisi Derneği Yayınları, Ankara, 228.
16. [16] Altuntaş, G., Altuntaş, O., Öztürk, M. K., Bostan, B. Metallurgical and Crystallographic Analysis of Different Amounts of Deformation Applied to Hadfield Steel. International Journal of Metalcasting, 1-10.17, (2022).
17. [17] Altuntaş, O., Güral, A., Tekeli, S. Microstructure engineering for superior wear and impact toughness strength of hypereutectoid powder metallurgy steel. Powder Metallurgy, 65(2), 101-111, (2022).
18. [18] Altuntaş, O., Güral, A. Effect of spheroidizing heat treatment on the microstructure, hardness and toughness of high carbon powder metallurgy steel. Kovove Materialy, 55(5), 303-310, (2017).