H13 çeliğine uygulanan farklı temperleme işlemlerinin mekanik özelliklere etkisi

Bu tez çalışmasında, sıcak iş takım çeliği sınıfında yer alan AISI H13 çeliğine uygulanan kriyojenik işlem ile bunu takip eden farklı temperleme stratejilerinin mekanik özelliklere etkileri sistematik olarak araştırılmıştır. Yüksek sıcaklık dayanımı, tokluk ve aşınma direnci ile öne çıkan H13 çeliğinin performansı, uygulanan ısıl işlemlere doğrudan bağlı olup, bu çerçevede optimize edilmiş ısıl işlem dizileri kritik öneme sahiptir. Bu bağlamda çalışmada, geleneksel ısıl işlem olarak kabul edilen su verme ve ardından uygulanan tek/çift temperleme süreçleri temel alınmış, bu sürece sığ kriyojenik işlem entegre edilerek performans karşılaştırmaları yapılmıştır. Literatürde yaygın olarak incelenen derin kriyojenik işlemlere kıyasla daha düşük sıcaklıkta (-120 °C) ve daha kısa süreli olarak gerçekleştirilen sığ kriyojenik işlem (Shallow Cryogenic Treatment - SCT), bu çalışmanın özgün katkısını oluşturmaktadır. Deneysel çalışmada, 1040 °C'de yağ ortamında su verme işlemi uygulanan H13 çeliği numunelerine sırasıyla sığ kriyojenik işlem, ardından bir ve iki aşamalı temperleme işlemleri gerçekleştirilmiştir. Sertlik ve çekme testleri aracılığıyla değerlendirilen mekanik özellikler ışığında; yalnızca kriyojenik işlem uygulanan numunelerde yüksek çekme dayanımı gözlemlenirken, süneklik kaybı belirgin şekilde artmıştır. Tek temperleme, dayanımı koruyarak sünekliği anlamlı ölçüde iyileştirirken, çift temperleme hem dayanım hem de süneklik bakımından en dengeli sonuçları sunmuştur. Sertlik ölçümleri, kriyojenik işlemin martenzitik yapıdaki incelmeyi ve homojenliği artırarak sertliği yükselttiğini, temperleme işlemlerinin ise bu sertliği kontrollü biçimde optimize ettiğini ortaya koymuştur. Elde edilen sonuçlar, sığ kriyojenik işlemin de geleneksel derin işlemler kadar etkili bir mikro yapısal dönüşüm sağladığını göstermektedir. Bu yönüyle SCT, daha düşük maliyetli, enerji tasarruflu ve endüstriyel olarak uygulanabilir bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Ayrıca, kriyojenik işlem sonrası uygulanan çift temperleme işleminin, H13 çeliği için mekanik performansın en uygun şekilde dengelenmesini sağladığı görülmüştür. Çalışma, modern takım çeliği uygulamalarında yüksek verimlilik, uzun hizmet ömrü ve güvenilirlik açısından ileri düzey ısıl işlem senaryolarına yönelik somut katkılar sunmaktadır.