Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirde alaşım elementlerinin östenit-martenzit dönüşümüne etkisi

ÖZETYüzyıllardır kullanılmakta olan dökme demirlerin geliştirilmesi, daha yüksek dayanım vedaha düşük üretim maliyetlerini sağlamak için devam etmektedir.Yeni bir mühendislik malzemesi olan Küresel Grafitli Dökme Demir'in (KGDD) doğumu1948'deki American Foundrymen's Society'nin yıllık konferansında ilan edilmiş, bunu(KGDD) ailesine yeni bir yıldızın, `Östemperlenmiş Küresel Grafitli Dökme Demir'in(ÖKGDD) katılımı izlemiştir. Çeliğin sahip olduğu dayanımı, sünekliği, yüksek kırılmatokluğunu ve aşınma dayanımını, KGDD'nin sahip olduğu dökülebilirlik ve düşük üretimmaliyeti ile birleştiren ÖKGDD tasarımcılara düşük maliyetle üstün makine parçalarıüretebilme fırsatını sağlamıştır.Tanınan mekanik özelliklerinin yanı sıra ÖKGDD, çeliklerde uzun yıllardır bilinmekte olanfaz dönüşümü mekanizması sayesinde kendisine yeni avantajları olan kullanım alanlarıbulmuştur. ÖKGDD yapısındaki kalıntı östenit, yoğruk şekil değişikliğine maruzbırakıldığında martenzite dönüşmektedir. Bu dönüşüm mekanizması malzemeye, ilave birdayanım sağlamakta ve malzemenin ömrünü artırabilmektedir.Bu tez çalışması Devlet Planlama Teşkilatı tarafından desteklenen bir ana projenin birbölümüdür. Ana projenin amacı, şu anda ithal edilmekte olan vagon tekerleklerinin yerliüretimi için ÖKGDD malzemeden döküm teknolojisinin geliştirilmesidir. ÖKGDD vagontekerleklerinin yüzeyinde çalışma sırasında meydana gelen östenit-martenzit dönüşümü,tekerlerin yorulma ömrünü ve dolayısıyla geliştirilmekte olan merkezkaç dökümteknolojisinin başarısını en fazla etkileyen etmendir. Bu nedenle bu doktora çalışmasında,östenit martenzit dönüşümü ve ÖKGDD'nin ana alaşım elementleri olan Cu, Ni ve Mo'ninöstenit-martenzit dönüşümü üzerindeki etkileri incelenmiştir. Minyatür vagon tekerişeklindeki numuneler, vagon üzerinde çalışmakta olan tekerlekler benzetimi için tasarlanmışbir yorulma cihazı üzerinde denenmiştir.Değişen miktarlarda alaşım elementi içeren numunelerin sertlikleri, martenzitik dönüşümhızları, yorulma dayanımları ve kütle kayıpları incelenmiş ve bahis konusu elementlerin buözelikler üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Döküm malzemelerin özellikleri, hâlihazırdademiryolları işletmeleri tarafından kullanılan çelik tekerleklerin özellikleri ilekarşılaştırılmıştır.Vagon tekerinin yanı sıra inşaat makinelerinin kepçe tırnaklarının da aynı malzeme iledökülebileceği göz önünde bulundurularak, aynı malzemelerden kepçe tırnakları dadökülmüştür. Vagon tekerlekleri için yorulma ömrü büyük önem taşımaktadır. Kepçetırnaklarında ise kullanım yerine bağlı olarak kütle kaybı önemlidir.Çalışmanın sonunda, yapılan tavsiyelerde her ne kadar mekanik özellikler esasa alınmış olsada, malzemelerin ekonomikliği de hesaba katılmıştır. Bileşimlerinde yüksek miktarda Cu veNi içeren (4) malzemenin vagon tekerleği üretimine, alaşımsız ÖKGDD'nin (3) taşıyıcıgreyder tırnağı üretimine ve yüksek Cu, Ni ve Mo içeren (8) malzemenin de kazıcı greydertırnağı üretimine uygun olduğu belirlenmiştir.1Çalışmanın önemli bir katkısı da, martenzitik dönüşümde dönüşüm hızı ile katılan alaşımelementlerinin atomik yarıçapları arasında y = x + CFe şeklinde matematiksel bir ilişkiolduğunu açığa çıkarmasıdır.Anahtar kelimeler: Döküm, küresel grafitli dökme demir, östemperleme, kalıntı östenit,martenzit, yoğruk şekil değiştirme, faz dönüşümü, vagon tekeri, greyder tırnağı, yorulmadayanımı, aşınma direnci, katılaşma benzetimi, gerilme çözümlemesi (analizi).2