Azotlu vanadyum ilavesinin S550MC kalite çeliklerde nihai özelliklere etkisinin incelenmesi

Termomekanik haddelenmiş ve soğuk şekillendirmeye uygun HSLA grubuna ait çelikler otomotiv sanayisi de dahil olmak üzere günümüzde yaygın kullanım alanına sahiptir. Bu çeliklerin üretiminde konvansiyonel yöntemde Nb, Ti ve V elementleri mikro alaşımlama ile ilave edilmekte olup bu çalışmada alternatif olarak azotlu vanadyumun alaşım ilavesi olarak kullanılmasının etkileri araştırılmıştır. Tasarlanan kimyasal kompozisyon ile ilk etapta faz dönüşüm sıcaklıkları ve geçiş bölgeleri JMatPro yazılımı desteği ile belirlenmiş olup aynı zamanda sürekli soğuma şartlarında farklı soğuma hızlarının nihai mikro yapıya etkisi de araştırılmıştır. Ayrıca ThermoCalc yazılımı desteği ile tasarlanan kimyasal kompozisyona göre sıcaklığa bağlı olarak oluşacak kararlı çökelti fazlar da belirlenmiştir. HSLA çeliklerinde azotlu vanadyum ilavesi tane sınırlarında vanadyum nitrür (VN) çökeltisi oluşturduğundan dolayı kritik bir öneme sahiptir. Bu çökeltiler ile hem dayanımın arttığı hem de şekillendirilebilirlik kabiliyetinin arttığı tek mukavemet arttırma işlemi olan tane inceltme işlemi gerçekleştirilir. Vanadyum ilavesinin etkinliği yapı içerisindeki mevcut azotun bir fonksiyonudur. Bu nedenle artan azot içeriği ile birlikte oluşan VN çökeltileri daha küçük ve yapıda yayılmış bir şekilde oluştuğundan dolayı soğuk şekil verme işlemlerinde yüksek deformasyona izin verir. Deneysel çalışmalar yazılım destekleri ve mikro yapısal, mekanik incelemeler olarak iki ana grupta gerçekleştirilmiştir. Yazılım destekleri ThermoCalc veJMatPro, mikro yapısal, mekanik incelemeler ise mikro yapı incelemesi, çekme testi, kesit boyunca mikro sertlik, Taramalı Elektron Mikroskobu incelemesi ve şekillendirilebilirlik çalışmalarını kapsamaktadır. Yazılım destekleri ve daha önceki tecrübeler doğrultusunda sıcak haddeleme proses sıcaklıkları uygun şekilde belirlenmiş ve üretimler gerçekleştirilmiştir. Bu üretimlerde de konvansiyonel yöntemle üretilen çeliklerde görüldüğü gibi ferritik-beynitik mikro yapı elde edilmiş olup, sonuçlar mekanik özellikler bakımından S550MC kalite spesifikasyonlarına uygun gerçekleşmiştir. Ek olarak oluşan VN çökeltileri sıcak haddehanedeki şerit hadde bölgesinde daha düşük yüklerde haddeleme imkanı sunmaktadır. Şerit haddeleme bölgesinde mevcut olan haddeleme sıcaklığında VN çökeltileri termodinamik olarak aktif olmadığından ve yapıda çökelti oluşturabilecek başka bir mikro alaşım ilavesi olmadığından dolayı daha düşük hadde yüklerinden haddelemeyi mümkün kılmaktadır. Son olarak şekillendirilebilirlik davranışları da konvansiyonel yöntem ile üretilen ve azotlu vanadyum ilavesi ile üretilen çeliklerde kıyaslanmış olup şekillendirme sınır diyagramlarında güvenli bölge alanları birbirine çok yakın olarak elde edilmiştir.