Orta manganlı ileri yüksek mukavemetli çeliklerde krom ilavesinin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisi

Yirminci yüzyılın sonlarından itibaren otomotiv sektörünün öncelikleri değişmiş, yakıt tüketimi ve yolcu güvenliği gibi etkenler otomobillerin tasarımında belirleyici rol oynamıştır. Bu faktörler, yeni çelik türlerinin geliştirilmesini mecbur kılmış ve yüksek mukavemet ve gelişmiş uzama kabiliyeti gösteren ileri yüksek mukavemetli çelikler geliştirilmiştir. Sektörün artan talepleri ve katı güvenlik kuralları, zaman içerisinde yeni AHSS türlerine olan gereksinimi arttırmış ve çelik endüstrisini yeni nesil AHSS türlerini üretmenin yollarını bulmaya itmiştir. Geliştirilen bazı çelik türleri, sektörün taleplerine karşılık vermiştir. Yeni nesil AHSS olabilecek bu çelik türlerinden biri de, orta manganlı çeliklerdir. Bu çalışma orta manganlı çeliklerde krom (Cr) ilavesinin mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisini belirlemek amacı ile gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, farklı oranlarda Cr içeren (ağırlıkça % 0, 0.4, 0.8, 1.2) dört ayrı orta manganlı çelik plaka dökülmüş, bu plakalar sıcak dövme yöntemi ile sac formuna getirilmiştir. Bu saclardan alınan numunelere farklı ısıl işlem prosesleri uygulanmış, kritik tavlama sıcaklığı (650, 675, 700 ve 800 °C), kritik tavlama süresi (30, 60 dakika), soğutma ortamı (su ve hava), temperleme sıcaklığı (200, 250, 300 °C) ve temperleme süresi (20, 40, 60 dakika) gibi ısıl işlem parametreleri ile bu prosesler geniş bir şekilde ele alınmıştır. Optik mikroskop (OM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri ile numunelerdeki mikroyapısal farklılıklar incelenmiş, X-ışını spektroskopisi (EDS) ve X-ışını difraksiyonu (XRD) analizlerinden elde edilen veriler kullanılarak kalıntı östenit fazının bileşimi ve hacimsel oranları hesaplanmıştır. Çekme ve sertlik testleri ile belirlenen mekanik özellikler, numunelerin mikroyapıları ile ilişkilendirilerek yorumlanmıştır. Son olarak çekme numunelerinin kırılma yüzeylerinden alınan SEM mikrografları ve makro görüntüler ile kırılma davranışları incelenmiştir. Elde edilen bulgular, düşük oranlardaki Cr ilavelerinin orta manganlı çeliklerde kalıntı östenit fazının termal kararlılığını arttırdığını ve mukavemet-uzama kombinasyonunu geliştirdiğini ortaya koymuştur. Ayrıca, kritik tavlama işleminin gelişmiş özellik kombinasyonu için oldukça belirleyici olduğu görülmüş, en iyi mekanik özellik kombinasyonları 650 °C'de tavlanan %1.2 Cr ilaveli numunelerde elde edilmiştir (⁓ 32 GPa.%). Kırılma yüzeylerinden alınan görüntülerde ise soğutma ortamının kırılma davranışı üzerinde etkili olduğu görülmüştür. Bu kapsamda, hava ortamında soğutulan numunelerde kırılmanın karma formda gerçekleştiği gözlemlenmiş ve suda soğutulan numunelerde gevrek kırılma mekanizmasının daha etkin olduğu tespit edilmiştir.