Yeni nesil mikro alaşımlı çelik kompozisyonu geliştirilmesi ve prototip üretim prosesi tasarımı

Bu tez de yüksek mukavemetli kardan mili üretimi için çelik alaşımı seçimi, geliştirilmesi ve bu hammadde ile yenilikçi dövme projesi tasarlanması hedeflenmektedir. Hammadde seçimi ve geliştirilmesi kapsamında karbür-nitrür yapıcı çelik alaşım elementlerinin dövme prosesi ile birlikte mamul mekanik özelliklerini geliştirme kabiliyetleri, simülasyon destekli olarak araştırılmıştır. Metal şekillendirme prosesleri ile üretilen ürün özellikleri; hammadde özellikleri, deformasyon öncesi tavlama, dövme operasyonları sayısı, deformasyon oranı ve sıcaklığı, sürtünme ve soğutma şartlarından etkilenmektedir. Farklı değişkenlerin etkisini birlikte analiz edilen bu projede; i) geliştirilen çelik alaşım kompozisyonlarına ait termal, mekanik ve metalurjik özelliklerin sayısal hale getirilmesi ve indekslenmesi, ii) sonlu eleman-hacim yöntemi ile dövme ve soğutma prosesi tasarımı, iii) sayısal verilerin işlenmesi sonucunda üstün mekanik özellikler elde edilen kombinasyonlar elde edilmiştir. Tez çalışması kapsamında; Alaşım elementi seçimi ve alaşım dizaynı gerçekleştirilmiş C, N, Si, Mn, Al, V, Ti, Nb ve Cr elementlerinden mikro alaşım katkısı olan Al, Ti, V ve Nb elementlerinin (toplamda maksimum % 0,22, örnek kaliteler ise S480W, S600, S600MC, S700 MC levha) arayer atomları olan C ve N ile oluşturdukları karbür ve nitrülerin, östenit fazı içindeki çözünürlükleri, dizayn edilen kompozisyon bazında dinamik yeniden kristalleşme sıcaklığı, deformasyon oranı ve sıcaklık ile çökeltilerin oluşturduğu süreçlerin fiziksel metalurji ile açıklanması, tane inceltme mekanizması, kontrollü soğutma tasarımı ve oluşturulan kompozisyona ait TTT ve CCT diyagramları belirlenmiştir. % deformasyon oranları %5-70 arasında değişen, sıcaklıkların ise alaşım kompozisyonuna göre son deformasyonun östenitin yeniden kristalleşme olmadığı sıcaklık aralığında (bu sıcaklık C, Ti, Al, Si, Nb ve V elementlerinden etkilenmektedir.) gerçekleştiği termomekanik işlemdir. Soğuma sonrası deformasyon östenit yapısının ince taneli ferrit perlit yapısında olmasına neden olur. Son dövme işlemi östenitin ferrite dönüşüme başladığı sıcaklığın az üstünde verilmektedir. Bu noktada üretilen sanal malzeme özellikleri deposu esasında termomekanik ve kontrollü şekillendirme süreçleri farklı deformasyon oranları ve sıcaklıklarında (faz bölgesinde) yapılmıştır. Simüle edilen dövme proseslerinden sonra, alaşım TTT-CCT esasında hava, hızlandırılmış hava (Accelerated air cooling), su+hava, su sprey ortamındaki farklı ısı transfer katsayılarının ürün mikro yapısında ortaya çıkardığı etkiler analiz edilmiştir.