Farklı kalitedeki galvanizli çeliklerde fırın sertleştirmesi parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi

Demir ve çelik icat edildiğinden bu yana insanoğlunun yaşamını sürekli kolaylaştırmıştır. Çeliğin kolay işlenebilirliği, mukavemeti, sünekliği, montaj kolaylığı insanoğlunun ufkunu açmış ve gündelik hayatımızın pek çok yerinde kullanılır olmuştur. Dünyadaki pek çok gelişme, teknolojik buluşlar çeliğin kullanımıyla paralel gitmiştir. Özellikle depreme karşı dayanıklılığı sebebiyle pek çok ülkede artık yapısal çelik kullanılmaktadır. Çeliğin bu üstün özellikleri yanında büyük bir zaafı korozyondur. Çelik yapısı gereği oksijene yönelimi dolayısıyla korozyon ortaya çıkar ve zamanla çeliğin kimyasal kompozisyonu bozulur. Fiziksel yapısı zayıflar. Ayrışma sonucu gittikçe yok olur. Bu zaafiyetin giderilmesinin en etkili yolu galvanizleme kaplama uygulamalarıdır. Biyolojik ve kimyasal esaslı kaplamalar süreli ve etkisiz bir kaplama sağlar. Sıcak daldırma galvanizleme metalik esaslı bir kaplama olup proses sonunda demir ile çinko arasında bağıl bir alaşım oluşturur. Sıcak daldırma galvanizleme basit anlamda tasarımı ve kimyasal kompozisyonu galvanizlemeye uygun demir ve çelik ürünlerinin ergimiş çinko banyosuna daldırılmasıyla oluşan difüzyon sonucu meydana gelen metalik tepkimeyle oluşan kaplama yöntemidir. Sıcak daldırma galvanizleme dünyada yaklaşık 150 yıldır demir ve çeliğin korozyona karşı korunması için kullanılan bir kaplama yöntemidir. Dünyada üretilen çinkonun büyük bir bölümü bu şekilde tüketilmektedir. Bunun en önemli nedenleri çinkonun normal ayrışma olaylarına karşı dirençli , demiri koruma özelliği ve ekonomik oluşudur. Otomotiv gövdeleri ve panelleri gibi bir çok endüstriyel uygulamada çelikler iyi şekil verilebilirlik ve yüksek mukavemete sahip olması gerekir. Bununla birlikte, iki gereksinim birbirinin genellikle zıttıdır. Bu problem fırın sertleştirmesi tekniği kullanılarak üstesinden gelinebilir. Yüksek mukavemetle otomobil gövdeleri için kullanılan düşük karbonlu çelik üretmek için fırın sertleştirmesi çokça tercih edilen bir işleme tekniğidir. Fırın sertleştirmesi işleminde çözeltideki yeterli karbona sahip olmak için uygun tavlama işlemi gereklidir. Bu boyali pişirme işleminden sonra otomobil gövde ve panellerini daha mukavemetli hale getiririr. Fırın sertleştirmesi ilk şekil verme operasyonu sırasında çözünmüş arayer atomlarının dislokasyon bölgelerine göçüyle ortaya çıkan bir süreçtir. Şekil verme sırasında oluşan dislokasyon yoğunluğu ile arayer atomların etkileşimi mukavemet artışına sebep olur. Daha sonra boya işlemi için pişirilen malzemeler estetik görünümün yanında mukavette de artış sağlar. Bu tez çalışmasında düşük karbonlu DX51D, DX52D ve DX54 sıcak daldırılmış galvanizli çeliklerin herbiri farklı ön deformasyona (%2, %5, %8) tabi tutulmuş ardından farklı fırın sıcaklıklarında, 170 °C ve 210 °C, 20 dakika fırında bekletildikten sonra 30 dakika havada soğumaya bırakılmış ve fırın sertleştirmesi sağlanmıştır. Fırın sertleşmesi parametreleri değiştirilerek mekanik özelliklerin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Bu çeliklerde ilk olarak fırınlama sıcaklığı sabit tutularak ve farklı ön deformasyon uygulayarak mukavemetteki artış izlenmiştir. Daha sonra maksimum mukavemet artışıyla sonuçlanan ön deformasyon miktarı sabit tutulup fırınlama sıcaklığı değiştirilerek mukavemetteki değişiklik gözlemlenmiştir. Yapılan bu işlemlerden sonra malzemelerin mikroyapı görüntüleri incelenmiştir. Parametrelerin etkisini sertlik ile arasındaki bağlantı için sertlik değerleri ölçülmüştür. Yapılan deneyler sonucunda akma mukavemetindeki en çok artışın DX52D malzemesinde %8 ön deformasyonda ve 170⁰C de 20 dakika fırında pişirildikten sonra havada soğutulmasıyla gözlemlenmiştir. Artan ön deformasyon miktarlarının mukavemete olumlu yönde etkilediği, sıcaklığın ise belirli bir noktadan sonra mukavemetteki artış oranında azalmaya neden olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan ön deformasyon ve fırınlama işleminin mikroyapıya etkisinin çok fazla olmadığı görülmüştür. Yapılan sertlik değeri ölçümlerinde ise nispeten mukavemet artışıyla doğru orantılı olduğu görülmüştür.