Enerji endüstrisinde kullanılan bağlantı elemanları için yüksek sertleşebilirlik özelliğine sahip düşük maliyetli yeni çelik kalitelerinin geliştirilmesi - Kayadeğirmeni, Muhammed Fatih
Bu çalışmada enerji sektöründe sıkça kullanılan çelik kalitelerine alternatif çözüm oluşturabilecek ve ihtiyaç duyulan mekanik özellikleri karşılayabilecek yeni çelik alaşımlarının, tasarımı ve laboratuvar ölçekli üretimi gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen alaşımların ISO 898-1 standardında yer alan 10.9 dayanım sınfına ait mekanik özellikleri karşılaması ve yüksek sertleşebilirlik kabiliyetine sahip olması hedeflenmiştir. Yeni alaşımların tasarımları literatür bilgileri ve hesaplamalı termo-dinamik, termo-mekanik yazılımı olan JMatPro v.10.2 kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Alaşım tasarımı sonrası belirlenen iki farklı alaşım 10 kg döküm kapasitesine sahip vakum indüksiyon ergitme sistemi ile laboratuvar ölçekli üretilmiştir. Sıcak deformasyon işlemleri 1150°C'de ezme presinde gerçekleştirilmiştir. Laboratuvar ölçekli üretilen ingotlara su verme ve temperleme ısıl işlemleri uygulanarak mikroyapısal incelemeler ve mekanik testler yapılmıştır. Mikroyapısal incelemelerde optik mikroskop ile östenit tane boyutu ve yapı analizi, taramalı elektron mikroskobu ile detaylı yapı analizi gerçekleştirilmiştir. Mekanik testler uygulanarak yeni alaşımların çekme dayanımı, akma dayanımı, darbe dayanımı, sertlik ve sertleşebilirlik değerleri belirlenmiştir. Östenit tane boyutu analizinde vanadyum içeren ve niyobyum içeren alaşımların ASTM tane boyutu numaraları sırasıyla 9,6 ve 10,1 olarak belirlenmiştir. Islah ısıl işlemi sonrasında optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu ile gerçekleştirilen mikroyapısal incelemeler sonucunda yapıların benzer olarak temperlenmiş martensitten oluştuğu görülmüştür. Vanadyum içeren alaşımın akma dayanımı 1030 MPa, çekme dayanımı 1137 MPa, kopma uzaması %15, kesit daralması %53, -40°C'de darbe dayanımı 28 J ve sertlik 37 HRC olarak ölçülmüştür. Niyobyum içeren alaşımın akma dayanımı 954 MPa, çekme dayanımı 1067 MPa, kopma uzaması %14, kesit daralması %52, -40°C'de darbe dayanımı 38 J ve sertlik 33,6 HRC olarak ölçülmüştür. Islah ısıl işlemi uygulanmış vanadyum içeren ve niyobyum içeren alaşımların mekanik testleri sonucunda akma dayanımı, çekme dayanımı, kopma uzaması, kesit daralması, darbe dayanımı ve sertlik değerlerinin ISO 898-1 standardında bulunan 10.9 dayanım sınıfına ait mekanik özellikleri sağladığı tespit edilmiştir. Gerçekleştirilen Jominy (sertleşebilirlik) testi ile her iki alaşımında benzer olarak yüksek sertleşebilirlik kabiliyetine sahip olduğu belirlenmiştir. Elde edilen veriler neticesinde bağlantı elemanları üretiminde kullanılan geleneksel ıslah kaliteleri yerine kullanılabilecek yeni alaşım tasarımlarının ISO 898-1 standardında yer alan 10.9 dayanım sınıfı gerekliliklerine ve yüksek sertleşebilirlik kabiliyetine sahip olduğu belirlenmiştir.