Isıl İşlem Uygulanan 1040, 41Cr4 ve 42CrMo4 Çeliklerinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada; otomotiv, makine, havacılık enerji ve madencilik alanlarında yaygın olarak kullanılan 1040, 41Cr4 ve 42CrMo4 çeliklerine aynı şartlar altında uygulanan ısıl işlemin mikroyapı ve mekanik özelliklere olan etkileri incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Isıl işlem aşamaları; 840C’de östenitleme, yağda su verme ve 600C’de temperleme aşamalarından oluşmaktadır. Numunelerin mikroyapı incelemeleri optik mikroskop aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Isıl işlem sonrası numunelerin mekanik özellikleri ise çekme testi, sertlik ölçümü ve darbe deneyi ile tespit edilmiştir. Deneysel çalışma sonrası; mikroyapı analizinde 1040 çeliğinde ferrit ve perlit yapısı, 41Cr4 ve 42CrMo4 çeliklerinde ise martenzit ve temperlenmiş martenzit yapıları tespit edilmiştir. Sonuçlara göre, 41Cr4 ve 42CrMo4 numuneler benzer sertlik ve darbe dayanımı sonuçlarına sahip iken, 1040 çelikte bu sonuçlar yarı oranında düşük bir değer sergilemiştir. Su verme ve temperleme işleminden sonra yapılan çekme testi sonucunda üç çelik türünde de akma ve çekme dayanımı değerleri farklı sonuçlar göstermiştir. Sonuç olarak, 42CrMo4 çeliğin mekanik özellikler açısından daha iyi bir performans sergilediği gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Orta karbonlu çelikler
• Su verme
• Temperleme
• Mekanik özellik

Investigation of Microstructure and Mechanical Properties of Heat Treated 1040, 41Cr4 and 42CrMo4 Steels

Öz

In this study, the effects of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of 1040, 41Cr4 and 42CrMo4 steels, which are widely used in automotive, machinery, aerospace energy and mining fields, were investigated and compared. The heat treatment stages consist of austenitizing at 840 C, oil quenching and tempering at 600 C. Microstructure examinations of the samples were carried out by optical microscope. The mechanical properties of the samples after heat treatment were determined by tensile test, hardness measurement and impact test. After the experimental study; ferrite and pearlite structure in 1040 steel, martensite and tempered martensite structures in 41Cr4 and 42CrMo4 steels were determined in microstructure analysis. According to the results, 41Cr4 and 42CrMo4 samples had similar hardness and impact strength results, while these results were half lower in 1040 steel. As a result of the tensile test performed after quenching and tempering, the yield and tensile strength values of the three steel types showed different results. As a result, it was observed that 42CrMo4 steel showed a better performance in terms of mechanical properties.

Anahtar Kelimeler

• Medium carbon steels
• Quenching
• Tempering
• Mechanical properties

Kaynakça

1. American Iron and Steel Institute (AISI). 2017. Available online: http://www.steel.org/ (accessed on 20/11/2017).
2. Bhateja A, Varma A, Kashyap A, Singh B. Study the effect on the hardness of the three sample grades of tool steel ie EN-31, EN-8 and D3 after heat treatment processes such as annealing, normalizing and hardening and tempering. International Journal of Engineering and Science. 2012;1(2):253-9.
3. Çalık, A., Dokuzlar, O., & Uçar, N. (2020). The effect of heat treatment on mechanical properties of 42CrMo4 steel. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 98(1), 5-10.
4. Heat Treatment of Plain Carbon and Low Alloy Steels: Effects on Macroscopic Mechanical Properties, Massachusetts Institute of Technology, Department of Mechanical Engineering Cambridge, MA 02139, 2.002 Mechanics and Materials II Spring (2004), Laboratory Module No. 5.
5. Ismail, A., Zenasni, R., Amine, K. S. M., & Ahmed, S. (2019). Effect of tempering temperature on the mechanical properties and microstructure of low alloy steel DIN 41Cr4. Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering, 13(1), 9-14.
6. Mahmood, S. N. (2014). Study the effect of surface and internal heat treatment on mechanical properties of C40 steel alloy. Engineering and Technology Journal, 32(4), 922-931.
7. Özbek, N. A., & Saraç, E. (2021). Temperleme ısıl işlem sıcaklıklarının AISI 1020 ve AISI 1040 karbon çeliklerin mekanik özellikleri üzerine etkileri. Gazi Mühendislik Bilim. Derg, 7(1), 17-25.,
8. Wang, D., Zhong, Q., Yang, J., & Zhang, S. (2023). Effects of Cr and Ni on the microstructure and corrosion resistance of high-strength low alloy steel. Journal of Materials Research and Technology, 23, 36-52.

9. Xia, T., Ma, Y., Zhang, Y., Li, J., & Xu, H. (2024). Effect of Mo and Cr on the Microstructure and Properties of Low-Alloy Wear-Resistant Steels. Materials, 17(10), 2408.