AISI 4140 ÇELİĞİNE UYGULANAN ENDÜSTRİYEL KRİYOJENİK İŞLEMİN MEKANİK ÖZELLİKLER ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Yıl 2018, Cilt: 6 Sayı: 1, 137 - 148, 23.03.2018

İsmail Ovalı , Eşref Kızılkaya

https://doi.org/10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.330370

Öz

AISI
4140 çeliği talaşlı imalat sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Isıl
işlem sonucunda mekanik özelliklerinin istenilen şekilde optimize edilebilmesi
ile dikkat çekmektedir. Bu çalışmada; AISI 4140 çeliğine farklı sürelerde
endüstriyel kriyojenik işlem uygulanmış ve ısıl işlem parametrelerinin aşınma
davranışları, darbe dayanımları ve çekme dayanımları üzerindeki etkisi
araştırılmıştır. Kriyojenik ısıl işlemlerde 3 farklı bekletme süresi
kullanılmıştır. Kriyojenik işlem sonrasında tek temperleme işlemi
uygulanmıştır. Ayrıca aşınma testleri üç farklı kuvvet altında (5 N, 10 N ve
15N) sabit kayma hızında (3,16 m/s) ve üç farklı kayma mesafesinde (95 m, 190
m, 285 m) gerçekleştirilmiştir.

Deneysel
çalışmalar sonucunda, kriyojenik işlem parametrelerinin AISI 4140 çeliğinin
mekanik özelliklerini önemli derecede etkilediği belirlenmiştir. Kriyojenik
işlem ısıl işleminde düşük bekletme sürelerinin başta aşınma olmak üzere birçok
mekanik özellikler üzerinde pozitif bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. Genel
kriyojenik işlem ile (uzun bekleme süreli), endüstriyel kriyojenik işlem (kısa
bekletme süreli) karşılaştırıldığında, mekanik özellikler üzerinde daha düşük
bir etkiye sahip olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan çalışmanın literatürde yapılan
benzer çalışmalar ile lineer bir paralellik gösterdiği açıkça kanıtlanmıştır
[6, 7, 9, 10, 11]. Yapılan testlerde en iyi mekanik özellik ve aşınma direnci en
uzun bekletme süreli numunesinde elde edilmiştir. . AISI 4140 çeliğinin mekanik
özellikleri, kriyojenik ısıl işlem parametreleri kontrol edilerek optimize
edilebileceği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

AISI 4140, 42CrMo4, Kriyojenik İşlem, Endüstriyel Kriyojenik İşlem, Abrasif Aşınma

Kaynakça

• [1] Ekinci, Ş., Akdemir, A., “Nitrürlenmiş AISI 4140 çeliğine uygulanan yükün aşınma hızına etkisi”, Selçuk Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, Konya, 2011.
• [2] Ulu, S., Aytekin, H., Said, G., “4 Farklı çeliğin bazı mekanik özelliklerine Fe-Fe3c faz diyagramında A1-A3 arasında yapılan ısıl işlemlerin etkisi”, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2006.
• [3] MKE Kurumu Genel Müdürlüğü, 1454 sayı, 8 Nisan Tarihli yazı, 1993.
• [4] Avner, S.H., “Introduction to Physical Metallurgy”, McGraw Hill Book Company, 2.ed., New York, 315-336, 1986.
• [5] Choo, S., Lee, S. and Golkovski, M. G., “Effects of accelerated electron beam irradiation on surface hardening and fatigue properties in an Ç-4140 steel used for automotive crankshaft”, Materials Science and Engineering A, 293, 56–70 s, 2000.
• [6] İnem, B., “Çeliklerin ısıl işlemleri ve çelik türleri ile ilgili bilgisayar programı yazılımı”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara 1988.
• [7] Höke, G., “Kriyojenik işlemin SAE 4140 çeliğinin mekanik özellikler üzerine etkisi”, Selçuk Teknik Dergisi, Cilt 13, Sayı:2-2014, 25-37, 2014.
• [8] Demir, E., “Investigation of the effects of holding times at cryogenic temperatures on residual stress distribution of AISI D2 tool steel”, Yıldırım Beyazıt University, Graduate school of natural and applied sciences, Ankara, 2014.
• [9] Yamanoğlu, O., “Soğuk iş takımlarının aşınma direnci üzerinde kriyojenik işlemin etkisi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2015.
• [10] Arslan, F., K., “Soğuk iş takım çeliklerinde sıfıraltı işlem derecesinin mekanik özelliklere etkisi”, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, 3-4, 41-53,2010.
• [11] Baldissera, P., Delprete, C., “Effects of deep cryogenic treatment on static mechanical properties of 18NiCrMo5 carburized steel”, Materials & Design, Vol. 30: 1435–1440, 2009.
• [12] Ovali, İ, “ Küresel grafitli dökme demirlerin yüzeyinde çil oluşumu ve östemperleme ısıl işleminin mikroyapı ve mekanik özellikleri üzerine etkisi” Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2012.