Düşük yoğunluklu yeni bir çelik kalitesi ve alaşım kompozisyonu geliştirilmesi

Bu tez çalışmasında, düşük yoğunluklu çeliklerin katılaşma yapısı incelenerek 3 farklı yeni alaşım tasarımı belirlenmiş ve belirlenen alaşımların vakum indüksiyon ergitme fırınında dökümleri gerçekleştirilmiştir. Döküm sonrası ingot parçalardan numuneler kesilerek, makro dağlama prosesine tabi tutulmuştur. Akabinde her tablet numune için 3 farklı bölge belirlenmiştir. Bu bölgelerin OES ve ICP yaş analiz tekniğiyle kimyasal kompozisyonları belirlenmiş, döküm esnasında elde edilen kimyasal kompozisyonlar ile karşılaştırılmıştır. Kusur göstermeyen bölgelerden alınan numunelere, metalografik numune hazırlama işlemleri uygulanmıştır. Hazırlanan numunelerin optik mikroskopta mikroyapıları belirlenmiştir ve mikrosertlik/darbe dayanım değerleri ölçülmüştür. Dökümlerin mikrosertlik değerleri incelendiğinde, dendritik katılaşmanın ve eş eksenli tanelerin olduğu bölgelerde sertlik dağılımının homojen seyrettiği, orta alaşımlı dökümün (V025) diğer dökümlere kıyasla mikrosertlik değerleri arasında varyasyonun yüksek olduğu tespit edilmiştir. Darbe dayanım değerlerine göre; yüksek alüminyum içerikli döküm (V027) ortalama 2,1 J ile en düşük darbe dayanımına sahip iken, düşük alüminyum içerikli döküm (V024) ortalama 7,03 J darbe dayanımına sahiptir. Numunelerin darbe dayanımları göz önüne alındığında alüminyum oranı arttıkça darbe dayanım değerlerinin azaldığı gözlemlenmiştir. Segregasyon indeksinin 0.95-1.05 aralığında olması istenmektedir. Literatürle ve elde edilen sonuçlar arasında iyi bir uyumun olduğu gözlenmiştir. ThermoCalc ile birlikte her bir döküm için Fe-C denge diyagramları, J-Mat Pro ile birlikte CCT diyagramları, FactSage ile katılaşma yapısı diyagramları oluşturulmuş ve teorik yoğunluk hesabı yapılmıştır. Yoğunluklar sırasıyla 6.47, 6.30 ve 5.81 g/cm3 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca ingot parçalardan kesilen numunelerde gözle görülebilen kusurlar oluşmuş ve kusurlu bölgelerden numune alınmıştır. Bu numuneler önce makro incelenmiş sonrasında optik mikroskop ve SEM/EDS incelemesi yapılmıştır. İncelemeler sonrası numuneler üzerinde oluşan kusurların döküm kaynaklı kusurlar olduğu tespit edilmiştir. Düşük alaşımlı tasarımda (V024) döküm boşluğu görülmemiştir ancak dendritik yapının yoğun olduğu tespit edilmiştir. Orta alaşımlı tasarımda (V025) ise eş eksenli tanelerin yoğunlukta olduğu fakat döküm boşluğunun tek bir noktada ve derin olduğu görülmüştür. Yüksek alaşımlı tasarımda (V027(ise kusurun dağınık ve yüzeysel olduğu, eş eksenli ve dendritik yapının bir arada olduğu görülmüştür. Bu çalışmada; düşük yoğunluklu çelik kalitesinde ideal döküm yapısının elde edilmesi, kimyasal homojenizasyon sağlanması ve element etkisinin incelenmesine yönelik çıktılar ortaya konulmuştur.