Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Investigation of Different Carbon Ratio and Temperature Effects on Impact Toughness Properties of Nickel Added Powder Metallurgy Steels

Yıl 2022, Cilt: 25 Sayı: 3, 1281 - 1285, 01.10.2022
https://doi.org/10.2339/politeknik.963563

Öz

In this study, impact toughness properties were investigated by adding nickel element to Powder Metallurgy (PM) steels with different carbon ratios. For this purpose, 0.4% - 0.8 - 1.2% by weight natural graphite, 2% nickel and 0.5% zinc stearate as lubricant were added to the pure iron powder, respectively. Impact test samples were produced by shaping the prepared powder mixtures at room temperature and 700 MPa pressing pressure in a single-acting mold. Then, it was sintered at 1200 ºC in a vacuum atmosphere of 5x10-2 Pa for 20 minutes. After the sintering process, impact toughness values were determined by applying the impact test to powder metal steels at different temperatures. Depending on the chemical composition of the alloy, SEM microstructure and fracture surface analyzes were performed and the relationships between macrohardness values and impact toughness were investigated. It has been determined that nickel-rich ferritic solid solution forms in the microstructure of nickel-added PM steels and suppresses the precipitation of pearlite. All samples had very low impact toughness at -20 °C, while the impact test values at +40 °C decreased with increasing carbon content.

Proje Numarası

FYL-2021-7100

Kaynakça

  • [1] Barani, A. A., Li, F., Romano, P., Ponge, D., & Raabe, D., “Design of high-strength steels by microalloying and thermomechanical treatment”, Materials Science and Engineering: A, 463(1-2), 138-146, (2007).
  • [2] Zhong, N., Wang, X. D., Wang, L., & Rong, Y. H. “Enhancement of the mechanical properties of a Nb-microalloyed advanced high-strength steel treated by quenching–partitioning–tempering process”, Materials Science and Engineering: A, 506(1-2), 111-116, (2009).
  • [3] Delincé, M., Bréchet, Y., Embury, J. D., Geers, M. G. D., Jacques, P. J., & Pardoen, T., “Structure–property optimization of ultrafine-grained dual-phase steels using a microstructure-based strain hardening model”, Acta Materialia, 55(7), 2337-2350, (2007).
  • [4] Güral, A., & Altuntaş, O., “Improving the impact toughness properties of high carbon powder metallurgy steels with novel spherical cementite in the bainitic matrix (SCBM) microstructures”, Materials Chemistry and Physics, 259, 124203, (2021).
  • [5] Nishijima, S., Ishii, A., Kanazawa, K., Matsuoka, S., & Masuda, C.,“NRIM fatigue data sheet technical document”, No. 5. National Research Institute for Metals, Tokyo, 37, (1989).
  • [6] Bouaziz, O., Zurob, H., & Huang, M., “Driving force and logic of development of advanced high strength steels for automotive applications”, Steel Research International, 84(10), 937-947, (2013).
  • [7] Skoglund, P., Litstrom, O., & Flodin, A., “Improvement of Powder Metallurgy Gears for Engines and Transmissions”, SAE Technical Paper, (No. 2013-32-9102), (2013).
  • [8] Ramakrishnan, P. "Automotive applications of powder metallurgy." Advances in powder metallurgy. Woodhead Publishing, 493-519,(2013).
  • [9] Altuntaş, O., & Güral, A.,“Designing spherical cementite in bainitic matrix (SCBM) microstructures in high carbon powder metal steels to improve dry sliding wear resistance”, Materials Letters, 249, 185-188, (2019).
  • [10] A Güral, A., Tekeli, S., & Gürü, M., “Effect of different heat treatments on microstructure of Ni added steels produced by P/M method”, European Powder Metallurgy Congress and Exhibition, Prague, 175-180, (2005).
  • [11] Shanmugasundaram, D. A. C. R., & Chandramouli, R. “Tensile and impact behaviour of sinter-forged Cr, Ni and Mo alloyed powder metallurgy steels”, Materials & Design, 30(9), 3444-3449, (2009).
  • [12] Tracey, V., “Nickel sintered steels—Developments, status and prospects”, Metal Powder Report, 47(11), 49, (1992).
  • [13] Ahssi, M. A. M., Erden, M. A., Acarer, M., & Çuğ, H. “The Effect of Nickel on the Microstructure, Mechanical Properties and Corrosion Properties of Niobium–Vanadium Microalloyed Powder Metallurgy Steels”, Materials, 13(18), 4021, (2020).
  • [14] Tekeli, S., & Güral, A,. “Effect of intercritical annealing and quenching plus tempering heat treatments on microstructure of Ni added powder metallurgy steels”, Materials & Design, 28(4), 1353-1357, (2007).
  • [15] Narasimhan, K. S., & Semel, F. J,. “Sintering of powder premixes-a brief overview”, Advances in Powder Metallurgy and Particulate Materials, 1(05), (2007).
  • [16] Sarıtaş, S., Türker, M., & Durlu, N. “Toz metalurjisi ve parçacıklı malzeme işlemleri”, Türk Toz Metalurjisi Yayınları, 5, 2-34, (2007).
  • [17] Ozer, A.,“The microstructures and mechanical properties of Al-15Si-2.5 Cu-0.5 Mg/(wt%) B4C composites produced through hot pressing technique and subjected to hot extrusion, Materials Chemistry and Physics, 183, 288-296. (2016).
  • [18] Aksöz, S., & Bostan, B., “Effects of ageing and cryo-ageing treatments on microstructure and hardness properties of AA2014–SiC MMCs” Transactions of the Indian Institute of Metals, 71(8), 2035-2042, (2018).

Nikel İlaveli Toz Metalurjisi Çeliklerin Darbe Tokluk Özelliklerine Farklı Karbon Oranı ve Sıcaklık Etkilerinin İncelenmesi

Yıl 2022, Cilt: 25 Sayı: 3, 1281 - 1285, 01.10.2022
https://doi.org/10.2339/politeknik.963563

Öz

Bu çalışmada farklı karbon oranlarına sahip Toz Metalurjisi (TM) çeliklere nikel elementi ilave edilerek darbe tokluk özellikleri incelenmiştir. Bu amaçla saf demir tozuna sırasıyla ağırlıkça % 0,4 - 0,8 - 1,2 oranlarında doğal grafit , % 2 oranında nikel ve yağlayıcı olarak ise % 0,5 çinko stearat ilave edilmiştir. Hazırlanan toz karışımları, oda sıcaklığında ve tek etkili kalıpta 700 MPa presleme basıncında şekillendirilerek darbe test numuneleri üretilmiştir. Ardından 1200 ºC sıcaklıkta 5x10-2 Pa vakum ortamında 20 dk süre sinterlenmiştir. Sinterlenme işlemi sonrasında toz metal çeliklere farklı sıcaklıklarda darbe testi uygulanarak darbe tokluk değerleri belirlenmiştir. Alaşımın kimyasal bileşimine bağlı olarak SEM mikroyapı ve kırık yüzey analizleri yapılarak, makrosertlik değerleri ile darbe toklukları arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Nikel ilaveli TM çeliklerin mikroyapılarında nikelce zengin ferritik katı çözeltinin oluşarak perlit çökelmesini baskıladığı belirlenmiştir. -20 °C’de tüm numuneler çok düşük darbe tokluğuna sahipken, +40 °C’de yapılan darbe testi değerleri artan karbon oranıyla azalmıştır.

Destekleyen Kurum

GAZİ ÜNİVERSİTESİ

Proje Numarası

FYL-2021-7100

Teşekkür

Bu çalışma FYL-2021-7100 numaralı proje kapsamında Gazi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından desteklenmiştir.

Kaynakça

  • [1] Barani, A. A., Li, F., Romano, P., Ponge, D., & Raabe, D., “Design of high-strength steels by microalloying and thermomechanical treatment”, Materials Science and Engineering: A, 463(1-2), 138-146, (2007).
  • [2] Zhong, N., Wang, X. D., Wang, L., & Rong, Y. H. “Enhancement of the mechanical properties of a Nb-microalloyed advanced high-strength steel treated by quenching–partitioning–tempering process”, Materials Science and Engineering: A, 506(1-2), 111-116, (2009).
  • [3] Delincé, M., Bréchet, Y., Embury, J. D., Geers, M. G. D., Jacques, P. J., & Pardoen, T., “Structure–property optimization of ultrafine-grained dual-phase steels using a microstructure-based strain hardening model”, Acta Materialia, 55(7), 2337-2350, (2007).
  • [4] Güral, A., & Altuntaş, O., “Improving the impact toughness properties of high carbon powder metallurgy steels with novel spherical cementite in the bainitic matrix (SCBM) microstructures”, Materials Chemistry and Physics, 259, 124203, (2021).
  • [5] Nishijima, S., Ishii, A., Kanazawa, K., Matsuoka, S., & Masuda, C.,“NRIM fatigue data sheet technical document”, No. 5. National Research Institute for Metals, Tokyo, 37, (1989).
  • [6] Bouaziz, O., Zurob, H., & Huang, M., “Driving force and logic of development of advanced high strength steels for automotive applications”, Steel Research International, 84(10), 937-947, (2013).
  • [7] Skoglund, P., Litstrom, O., & Flodin, A., “Improvement of Powder Metallurgy Gears for Engines and Transmissions”, SAE Technical Paper, (No. 2013-32-9102), (2013).
  • [8] Ramakrishnan, P. "Automotive applications of powder metallurgy." Advances in powder metallurgy. Woodhead Publishing, 493-519,(2013).
  • [9] Altuntaş, O., & Güral, A.,“Designing spherical cementite in bainitic matrix (SCBM) microstructures in high carbon powder metal steels to improve dry sliding wear resistance”, Materials Letters, 249, 185-188, (2019).
  • [10] A Güral, A., Tekeli, S., & Gürü, M., “Effect of different heat treatments on microstructure of Ni added steels produced by P/M method”, European Powder Metallurgy Congress and Exhibition, Prague, 175-180, (2005).
  • [11] Shanmugasundaram, D. A. C. R., & Chandramouli, R. “Tensile and impact behaviour of sinter-forged Cr, Ni and Mo alloyed powder metallurgy steels”, Materials & Design, 30(9), 3444-3449, (2009).
  • [12] Tracey, V., “Nickel sintered steels—Developments, status and prospects”, Metal Powder Report, 47(11), 49, (1992).
  • [13] Ahssi, M. A. M., Erden, M. A., Acarer, M., & Çuğ, H. “The Effect of Nickel on the Microstructure, Mechanical Properties and Corrosion Properties of Niobium–Vanadium Microalloyed Powder Metallurgy Steels”, Materials, 13(18), 4021, (2020).
  • [14] Tekeli, S., & Güral, A,. “Effect of intercritical annealing and quenching plus tempering heat treatments on microstructure of Ni added powder metallurgy steels”, Materials & Design, 28(4), 1353-1357, (2007).
  • [15] Narasimhan, K. S., & Semel, F. J,. “Sintering of powder premixes-a brief overview”, Advances in Powder Metallurgy and Particulate Materials, 1(05), (2007).
  • [16] Sarıtaş, S., Türker, M., & Durlu, N. “Toz metalurjisi ve parçacıklı malzeme işlemleri”, Türk Toz Metalurjisi Yayınları, 5, 2-34, (2007).
  • [17] Ozer, A.,“The microstructures and mechanical properties of Al-15Si-2.5 Cu-0.5 Mg/(wt%) B4C composites produced through hot pressing technique and subjected to hot extrusion, Materials Chemistry and Physics, 183, 288-296. (2016).
  • [18] Aksöz, S., & Bostan, B., “Effects of ageing and cryo-ageing treatments on microstructure and hardness properties of AA2014–SiC MMCs” Transactions of the Indian Institute of Metals, 71(8), 2035-2042, (2018).
Toplam 18 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Mühendislik
Bölüm Araştırma Makalesi
Yazarlar

Tuğba Bilgin 0000-0003-4838-4333

Onur Altuntaş 0000-0002-4410-910X

Ahmet Güral 0000-0002-6211-8827

Proje Numarası FYL-2021-7100
Yayımlanma Tarihi 1 Ekim 2022
Gönderilme Tarihi 7 Temmuz 2021
Yayımlandığı Sayı Yıl 2022 Cilt: 25 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA Bilgin, T., Altuntaş, O., & Güral, A. (2022). Nikel İlaveli Toz Metalurjisi Çeliklerin Darbe Tokluk Özelliklerine Farklı Karbon Oranı ve Sıcaklık Etkilerinin İncelenmesi. Politeknik Dergisi, 25(3), 1281-1285. https://doi.org/10.2339/politeknik.963563
AMA Bilgin T, Altuntaş O, Güral A. Nikel İlaveli Toz Metalurjisi Çeliklerin Darbe Tokluk Özelliklerine Farklı Karbon Oranı ve Sıcaklık Etkilerinin İncelenmesi. Politeknik Dergisi. Ekim 2022;25(3):1281-1285. doi:10.2339/politeknik.963563
Chicago Bilgin, Tuğba, Onur Altuntaş, ve Ahmet Güral. “Nikel İlaveli Toz Metalurjisi Çeliklerin Darbe Tokluk Özelliklerine Farklı Karbon Oranı Ve Sıcaklık Etkilerinin İncelenmesi”. Politeknik Dergisi 25, sy. 3 (Ekim 2022): 1281-85. https://doi.org/10.2339/politeknik.963563.
EndNote Bilgin T, Altuntaş O, Güral A (01 Ekim 2022) Nikel İlaveli Toz Metalurjisi Çeliklerin Darbe Tokluk Özelliklerine Farklı Karbon Oranı ve Sıcaklık Etkilerinin İncelenmesi. Politeknik Dergisi 25 3 1281–1285.
IEEE T. Bilgin, O. Altuntaş, ve A. Güral, “Nikel İlaveli Toz Metalurjisi Çeliklerin Darbe Tokluk Özelliklerine Farklı Karbon Oranı ve Sıcaklık Etkilerinin İncelenmesi”, Politeknik Dergisi, c. 25, sy. 3, ss. 1281–1285, 2022, doi: 10.2339/politeknik.963563.
ISNAD Bilgin, Tuğba vd. “Nikel İlaveli Toz Metalurjisi Çeliklerin Darbe Tokluk Özelliklerine Farklı Karbon Oranı Ve Sıcaklık Etkilerinin İncelenmesi”. Politeknik Dergisi 25/3 (Ekim 2022), 1281-1285. https://doi.org/10.2339/politeknik.963563.
JAMA Bilgin T, Altuntaş O, Güral A. Nikel İlaveli Toz Metalurjisi Çeliklerin Darbe Tokluk Özelliklerine Farklı Karbon Oranı ve Sıcaklık Etkilerinin İncelenmesi. Politeknik Dergisi. 2022;25:1281–1285.
MLA Bilgin, Tuğba vd. “Nikel İlaveli Toz Metalurjisi Çeliklerin Darbe Tokluk Özelliklerine Farklı Karbon Oranı Ve Sıcaklık Etkilerinin İncelenmesi”. Politeknik Dergisi, c. 25, sy. 3, 2022, ss. 1281-5, doi:10.2339/politeknik.963563.
Vancouver Bilgin T, Altuntaş O, Güral A. Nikel İlaveli Toz Metalurjisi Çeliklerin Darbe Tokluk Özelliklerine Farklı Karbon Oranı ve Sıcaklık Etkilerinin İncelenmesi. Politeknik Dergisi. 2022;25(3):1281-5.
 
TARANDIĞIMIZ DİZİNLER (ABSTRACTING / INDEXING)
181341319013191 13189 13187 13188 18016

download Bu eser Creative Commons Atıf-AynıLisanslaPaylaş 4.0 Uluslararası ile lisanslanmıştır.