SAE 1008 çelik telin mekanik özellikleri ve yeniden kristallenme kinetiğine soğuk çekmenin etkilerinin incelenmesi

Bu tez çalışmasında, soğuk çekme işlemi yapılarak soğuk deformasyona uğratılmış SAE 1008 çelik tellerin mekanik özelliklerindeki değişimler ve yeniden kristallenme kinetiği incelenmiştir. Çelik tel numuneler Karabük'de bulunan PELENKOĞLU firmasından temin edilmiştir. SAE 1008 çeliği, düşük karbonlu bir çelik olup maksimum %0,1 karbon içermektedir. Ayrıca %0,30 – 0,50 Mn, maks. %0.03 P, maks. %0.05 S içermektedir. Düşük karbonlu çelikler kolaylıkla soğuk şekil verilebilirler ve genel olarak otomobil parçaları, teller, borular ve konserve kutuların üretiminde kullanılırlar. SAE 1008 çelik telin deneysel çalışmalarında 6,74 mm olan tel soğuk çekme yöntemiyle 5,75 mm çapa, daha sonra da ısıl işlem uygulanmadan soğuk çekme ile 4,24 mm çapa getirilmiştir. Soğuk çekme işlemleri bahsi geçen firmada gerçekleştirilmiştir. Çelik tellerin soğuk çekme işlemleri sonrasında yapılan metalografik incelemelerde, tane yapısının çekme ekseni yönünde uzadığı tespit edilmiştir. SAE 1008 çelik tellerin çekme test sonuçlarına göre, SAE 1008 çelik telin çekme mukavemeti 510 MPa iken, bu değer %31,8 oranında soğuk deformasyon sonrasında 650 MPa değerine, %92,7 oranında soğuk deformasyon sonrasında 810 MPa değerine artmıştır. SAE 1008 çelik telin süneklik değeri %25,6 iken bu değer %31,8 oranında soğuk deformasyon sonrasında %18,7'ye ve %92,7 oranında soğuk deformasyon sonrasında %12,7 değerine düşmüştür. SAE 1008 çelik telin mikrosertlik değeri 243 HV ike bu değer %31,8 oranında soğuk deformasyon sonrasında 287 HV'ye ve %92,7 oranında soğuk deformasyon sonrasında 372 HV değerine artmıştır. Soğuk çekme ile gerçekleştirilen deformasyon sürecinde dislokasyon yoğunluğunun artması nedeni ile SAE 1008 çelik telin çekme mukavemeti ve sertliği artarken süneklik özelliği azalmıştır. Soğuk deformasyon sonrasında malzemenin işlenebilme özelliği azalmaktadır. Malzemeye bu özelliği yeniden sağlayabilmek için yeniden kristallenme ısıl işlemi uygulanmaktadır. Yeniden kristallenme için itici güç, soğuk deformasyon sırasında dislokasyon yoğunluğunun artması ile oluşan depolanmış enerjidir. Yeniden kristallenme ve faz dönüşümleri gibi katı hal dönüşümlerinin kinetik çalışmaları, izotermal olmayan kinetik analiz yöntemleriyle yapılabilmektedir. Bu tez çalışmasında da, diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC), soğuk çekilmiş SAE 1008 çelik telde yeniden kristallenme kinetiğinin incelenmesinde kullanılmıştır. 5-10-15-20°C/dak ısıtma hızlarında alınan termal analiz grafiklerindeki yeniden kristallenme pik sıcaklıkları tespit edilmiş ve Kissenger, Boswell, Ozawa ve Starink gibi izotermal olmayan kinetik modellerle yeniden kristallenme için gerekli aktivasyon enerjisi değerleri tespit edilmiştir. %31,8 oranında soğuk çekilmiş SAE 1008 çelik telde yeniden kristallenme aktivasyon enerjisi Kissenger modeline göre 210,7 kJ/mol, Boswell modeline göre 216,7 kJ/mol, Ozawa modeline göre 212,1 kJ/mol ve Starink modeline göre 211 kJ/mol olarak bulunmuştur. %92,7 oranında soğuk çekilmiş SAE 1008 çelik telde yeniden kristallenme aktivasyon enerjisi Kissenger modeline göre 194,9 kJ/mol, Boswell modeline göre 200,8 kJ/mol, Ozawa modeline göre 196,8 kJ/mol ve Starink modeline göre 195,2 kJ/mol olarak tespit edilmiştir. Kinetik çalışmanın sonucuna göre, soğuk deformasyon miktarının artması ile depolanmış enerji miktarı artmıştır ve bu duruma bağlı olarak yeniden kristallenme için gerekli sıcaklık ve aktivasyon enerjisi bir miktar düşmüştür.