Döküm proses parametrelerinin yüksek manganlı östenitik çeliklerin özelliklerine etkisinin incelenmesi

ASTM A128 E-1 (1.0C-13Mn) çeliği maden endüstrisinde kullanılan iş makinalarının darbeye ve aşınmaya dayanıklı hareketli palet sistemlerinde tercih edilen bir alaşımdır. Çalışma koşullarının ağırlaşması ile daha yüksek performans gösteren alaşımlara olan gereksinim artmıştır. Bu doğrultuda alaşım geliştirme, ısıl işlem optimizasyonu ve alaşımın mikro yapısal tasarımı ile daha yüksek aşınma direnci, tokluk dayanımı ve çekme mukavemeti elde edilebilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında yüksek manganlı çeliklerin bileşiminde bulunan karbon, mangan, titanyum elementlerinin etkileri ile beraber farklı ısıl işlem ve döküm sıcaklıklarının mikro yapı ve mekanik özelliklere etkisi incelenmiş ve uygun mikro yapı şartları altında çekme mukavemeti, darbe dayanımı ve aşınma özelliklerinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. İlk olarak, sabit döküm sıcaklığında (1450 °C) farklı kimyasal kompozisyonlarda üretilen döküm numuneleri kullanılarak optimum karbon ve mangan oranı ile beraber en uygun çözeltiye alma sıcaklığının belirlenmesi amaçlanmıştır. Referans alaşımla (1.0C-13Mn) kıyaslandığında; akma mukavemetinde %5, uzama miktarında %19, darbe dayanımındaki %21'lik iyileşme ile en optimum sonuçlar 1.0C-17Mn numunesinin 1100 °C'de çözeltiye alma ısıl işlemi sonucunda elde edilmiştir. Deneysel çalışmaların ikinci aşamasında ise farklı oranlarda Ti ilavesinin etkisi incelenmiştir. Çalışma sonucunda, titanyum ilavesi ile mikro yapıda kararlı Ti(CN) fazının oluştuğu ve buna bağlı olarak da tane boyutunda %45-52 oranında küçülme olduğu gözlenmiştir. Ti(CN) dağılımındaki ve morfolojisindeki farklılıklar nedeniyle darbe dayanımındaki %22'lik düşüşe rağmen en ideal sonuçlar, çekme mukavemetindeki %7'lik, uzama miktarındaki % 9'luk ve aşınma dayanımındaki % 40 lık artış ile 1.0C-17Mn-0.05Ti numunesi ile elde edilmiştir. Çalışmanın son aşamasında 1.0C-17Mn (Ti ilavesiz) kompozisyonuna sahip alaşım ile gerçek palet pabucu (3.5 ton) parça dökümü gerçekleştirilmiştir. Farklı döküm sıcaklıklarının mikro yapı ve mekanik özelliklere etkisi incelenmiştir. Deneysel çalışmalardaki numunelerde elde edilen veriler ile kalın kesitli döküm parça arasında mekanik ve mikro yapısal özellikler açısından belirgin farklılıklar göze çarpmaktadır. Döküm kütlesi ve kalınlığının artması karşısında daha düşük döküm sıcaklıklarında (1420 °C) üretilen döküm parçada arzulanan mekanik özellikler elde edilebilmiştir. Böylece hem kimyasal analizin hem de ısıl işlem ve döküm sıcaklığının yüksek manganlı çeliklerin performansını büyük ölçüde etkilediğini görülmüştür. Sonuç olarak, endüstride kullanılan döküm parçaların uygun döküm parametreleri ile üretilmesi parçaların kullanım ömürlerinin %30 oranında arttırmaktadır.