DEFECT CHARACTERIZATION IN A SINTER HARDENED POWDER METALURGICAL STEEL

Benzer belgeler
METALİK TOZ İŞLEME TEKNOLOJİSİ VE PROSESLEME KADEMELERİ AÇISINDAN PARAMETRİK İLİŞKİLER

TOZ METALURJİSİ Prof.Dr. Muzaffer ZEREN

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

KIRIK YÜZEYLERİN İNCELENMESİ

CALLİSTER FAZ DÖNÜŞÜMLERİ

BİLDİRİLER KİTABI MAKİNA-İMALAT TEKNOLOJİLERİ SEMPOZYUMU. Editör: Y. Doç. Dr. Mete KALYONCU EKİM 1999 KONYA.

Tozların Şekillendirilmesi ve Sinterleme. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

Yüksek Mukavemetli Düşük Alaşımlı Çeliklerin Kaynağı. Özlem Karaman Metalurji ve Malzeme Mühendisi Kaynak Mühendisi

ARAŞTIRMA RAPORU. (Kod No: 2012.XXX) Uzman Cengiz Tan Tel: e-posta:

Toz Metalürjisi İle Üretilen Alaşımsız Çeliklerde Nikel İlavesinin Mikroyapı ve Mekanik Özellikler Üzerine Etkisinin Araştırılması

DENEYİN ADI: Çeliklerin Isıl İşlemi. AMACI: Çeliklerde ısıl işlem yoluyla mikroyapı ve mekanik özelliklerin değişiminin öğretilmesi.

TOZ METALURJİSİ Prof.Dr.Muzaffer ZEREN

DENEYİN ADI: Jominy uçtan su verme ile sertleşebilirlik. AMACI: Çeliklerin sertleşme kabiliyetinin belirlenmesi.

Isıl işlem, katı haldeki metal ve alaşımlarına belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine uygulanan

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ HASAR ANALİZİ YÜKSEK LİSANS - DOKTORA DERS NOTLARI. Doç.Dr.İrfan AY BALIKESİR

Faz dönüşümleri: mikroyapı oluşumu, faz dönüşüm kinetiği

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 2 s Mayıs 2004

Temper Beynitik Bir Çeliğin Delinme Modu Üzerine Mikroyapısal İncelemeler

Faz dönüşümünün gelişmesi, çekirdeklenme ve büyüme olarak adlandırılan iki farklı safhada meydana gelir.

Geleneksel Malzemelerdeki Gelişmeler

Çift Fazlı Paslanmaz Çeliklerde Yaşlandırma Koşullarının Mikroyapı Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Tozların Şekillendirilmesi ve Sinterleme Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

Dr. F. Can Akbaşoğlu, Serhat Adışen, Uğur Gürol, Eylem Subaşı (Akmetal) Prof. Dr. S. Can Kurnaz (Sakarya Üni.)

Çentik Açma (Charpy Test Numunesi) 5 TL / Numune 1 gün DİNAMİK LABORATUVARI * TS EN ISO 148-1:2011 TS EN ISO 148-1:2011 TS EN ISO 9016:2012:2013

EN madde 8.2 Fracture toughness (Klc) EN madde 8.4 Fatique Test

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

Ön Söz vii Kitabın Türkçe Çevirisine Ön Söz Çevirenin Ön Sözü 1 Sinterleme Bilimine Giriş 2 Sinterleme Ölçüm Teknikleri xiii

Ş. Karagöz 1, H. Atapek 2, A. Yılmaz 3

ÇELİKLERİN VE DÖKME DEMİRLERİN MİKROYAPILARI

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

Shigley s Mechanical Engineering Design Richard G. Budynas and J. Keith Nisbett

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 1 Deformasyon ve kırılma mekanizmalarına giriş

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

Mikroyapısal Görüntüleme ve Tanı

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

TiC-Co Esaslı Çizici Kalem Karakterizasyonu

FARKLI ÇELİKLERE UYGULANAN DEĞİŞEN ISITMA HIZLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Dersin Kodu ve Adı: TASARIM VE MALZEME SEÇİMİ Eğitim ve Öğretim Yöntemleri. Proje/Alan Teori Uygulama Laboratuvar

YORULMA HASARLARI Y r o u r l u m a ne n dir i?

STATİK LABORATUVARI Yöntem Akredite Durumu Birim Fiyat Deney Süresi TS EN ISO :2011

STATİK LABORATUVARI Yöntem Akredite Durumu Birim Fiyat Deney Süresi TS EN ISO :2011. Basma deneyi TS 206: TL / Numune 1 gün

STATİK LABORATUVARI Yöntem Akredite Durumu Birim Fiyat Deney Süresi TS EN ISO :2011

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Pratik olarak % 0.2 den az C içeren çeliklere su verilemez.

DEMİR ESASLI TOZ METAL PARÇALARIN ELEKTRİK DİRENÇ KAYNAĞINDA OPTİMUM KAYNAK ŞARTLARININ BELİRLENMESİ

Statik ve Dinamik Yüklemelerde Hasar Oluşumu

Takım çelikleri malzemelerin işlenmesi ve şekillendirilmesi için kullanılan asil çeliklerdir. Toplam çelik üretiminin % 8 ine sahip olan takım

Akredite Durumu TS EN ISO :2011. Basma deneyi (Oda sıcaklığı) TS 206: TL / Numune 1 gün

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 BÖLÜM 2

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl. Yüksek Lisans-Tezli İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ/MAKİNE FAKÜLTESİ 1969

MMT440 Çeliklerin Isıl İşlemi 2 Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik

DUAL FAZLI ÇELİKLERDE MARTENZİT VE YÜKLEME HIZININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ

FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİ HOŞGELDİNİZ

LEVON JOZEF ÇAPAN PROFESÖR

Farklı Metalografik İşlem Yazılımlarının Küresel Grafitli Dökme Demirlerin Küresellik Boyut ve Oran Tayininde Kullanımı

THE PRODUCTION OF AA5049 ALLOY SHEETS BY TWIN ROLL CASTING

JOMINY DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Talaş oluşumu. Akış çizgileri plastik deformasyonun görsel kanıtıdır. İş parçası. İş parçası. İş parçası. Takım. Takım.

Toz metalurjisi yöntemi ile üretilen ferrobor takviyeli bakır kompozitinin mekanik özelliklerinin belirlenmesi

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

STATİK LABORATUVARI Yöntem Akredite Durumu Birim Fiyat Deney Süresi BS 4449:2005+A2:2009

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ PROGRAMI

STATİK LABORATUVARI Yöntem Akredite Durumu Birim Fiyat Deney Süresi TS EN ISO :2011. Basma deneyi TS 206: TL / Numune 1 gün

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 3 Çelik üretimi. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

Faz ( denge) diyagramları

Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

MALZEME BİLİMİ Güz Yarıyılı Kocaeli Üniversitesi Ford Otosan Ġhsaniye Otomotiv MYO. Yrd. Doç. Dr. Egemen Avcu

ELKTRİK AMAÇLI ALUMİNYUM KULLANIMI

Kompozit Malzemeler Metal Matrisli Kompozitler

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

Üretim Parametrelerin Düşük Alaşımlı TM Çeliklerin Sertlik Ve Aşınma Özelliklerine Etkisi

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 10 Yüksek mukavemetli yapı çelikleri. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

Toz Metalurjik Malzemeler. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

MALZEMELERİN MUKAVEMETİNİ ARTIRICI İŞLEMLER

Kırılma nedir? Bir malzemenin yük altında iki veya daha fazla parçaya ayrılması demektir. Her malzemede kırılma karakteri aynı mıdır? Hayır.

KTÜ, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

MMU 420 FINAL PROJESİ. 2015/2016 Bahar Dönemi. Bir Yarı eliptik yüzey çatlağının Ansys Workbench ortamında modellenmesi

Malzeme Bilgisi ve Gemi Yapı Malzemeleri

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

TOZ MALZEME TEKNOLOJİSİ-10. Yrd. Doç. Dr. Nuray Canikoğlu

ATAPEK-KARAGÖZ TEMPERLENMİŞ BEYNİTİK BİR ÇELİĞİN BALİSTİK DAVRANIŞI. Ş. Hakan ATAPEK 1 Şadi KARAGÖZ 2 ÖZET

Temperleme İşleminin Yağda Soğutulan Çeliklerin Mikroyapı ve Sertlik Özelliklerine Etkisi

Uygulamalar ve Kullanım Alanları

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 3 Tokluk özelliklerinin belirlenmesi Kırılma Mekaniği

ELEKTROLİTİK TOZ ÜRETİM TEKNİKLERİ. Prof.Dr.Muzaffer ZEREN

1. Giriş 2. Yayınma Mekanizmaları 3. Kararlı Karasız Yayınma 4. Yayınmayı etkileyen faktörler 5. Yarı iletkenlerde yayınma 6. Diğer yayınma yolları

Atomize Tozlarda Katılaşma ve Mikroyapısal Karakterizasyon Solidification and Microstructural Characterization on Atomized Powders

SEMENTE EDİLMİŞ 8620 KALİTE ÇELİĞİN ÖZELLİKLERİNE SIFIRALTI İŞLEMİN ETKİSİ

MMU 402 FINAL PROJESİ. 2014/2015 Bahar Dönemi

DOĞA BİLİMLERİ MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ÖĞRETİM PLANI 1. YARIYIL. Uyg./Lab (U/L) Zor./Seç.

Kaynak Metalurjisi ve Teknolojisi (MATE 442) Ders Detayları

MMU 420 FINAL PROJESİ

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

MMM 2011 Malzeme Bilgisi

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

ISIL İŞLEM VE YAŞLANDIRMA PARAMETRELERİNİN Al-Cu-Mg TOZ METALURJİSİ ALAŞIMINA ETKİLERİ

Transkript:

5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS 09), 13-15 Mayıs 2009, Karabük, Türkiye SİNTER SERTLEŞTİRİLMİŞ TOZ METALURJİK BİR ÇELİKTE HATA KARAKTERİZASYONU DEFECT CHARACTERIZATION IN A SINTER HARDENED POWDER METALURGICAL STEEL Şadi KARAGÖZ a, Rıdvan YAMANOĞLU b, Ş. Hakan ATAPEK c a KOÜ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği, Kocaeli, Türkiye, E-posta: karagoez@kocaeli.edu.tr b KOÜ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği, Kocaeli, Türkiye, E-posta: ryamanoglu@kocaeli.edu.tr c KOÜ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği, Kocaeli, Türkiye, E-posta: hatapek@kocaeli.edu.tr Özet Konvansiyonel üretim tekniklerine bir alternatif olarak geliştirilen toz metalurjisi sağlamış olduğu birçok avantajlar bakımından endüstride yaygın kullanım alanına sahiptir. Özellikle çelik esaslı çoğu toz metalurjik malzemeler bu anlamda önemlilik arz etmektedir. Mekanik özelliklerin geliştirilmesi için çeliklere uygulanan ısıl işlemler toz metalurjik parça üretiminde de yer almakta olup sinter sertleştirme ile tek kademede yüksek mukavemetli parça eldesi söz konusudur. Bu çalışmada sinter sertleştirilmiş toz metalurjik bir çelikte nikel katkısının ve porozite dağılımının birer fonksiyonu olarak mikroyapı oluşumu ile bu oluşumun mekanik özellik ve kırılma davranışı üzerine etkisi incelenmiştir. Hata karakterizasyonu açısından önemlilik arz eden mikroyapı incelemelerine ek olarak görüntü analizi ile porozite miktarı ile gözenek boyutu dağılımının hasara olan etkileri irdelenmiştir. Artan nikel katkısı ile gözenek oranında azalma ve buna bağlı olarak mekanik özelliklerde artış gözlenmiştir. Anahtar kelimeler: Toz metalurjisi, Sinter sertleştirme, Mikroyapı, Porozite, Fraktografi. Abstract Powder metallurgy, an alternative method to conventional production techniques has a wide application area due to many advantages in industrial production. In this respect, especially, many steel based powder metallurgical materials have importance. Heat treatments which are applied to steels to improve mechanical properties take also part in production of powder metallurgical parts. Sinter hardening is one way to enable high strength to PM parts in one step. In this study, microstructure as a function of nickel addition and porosity influence on mechanical properties and fracture behaviour was discussed in a sinter hardened powder metallurgical steel. In addition to microstructural observation the effect of the amount and the distribution of porosity -determined by image analysis- on failure was examined for defect characterization. Keywords: Powder Metallurgy, Sinter Hardening, Microstructure, Porosity, Fractography. 1. Giriş Demir esaslı seri üretim parçalarının konvansiyonel yöntemlere alternatif olarak toz metalurjik üretim yöntemleri ile geliştirilmesi ve nihai üretimleri son yıllarda oldukça büyük bir gelişme kaydetmiştir. Üretilebilirlik, düşük maliyet, yüksek performans sunması gibi birçok etken toz metalurjik seri parça üretimini bir anlamda popüler kılmaktadır [1]. Toz metalurjik parça üretimi açısından tozun üretimi, toz hazırlama, şekillendirme ve yoğunlaştırmanın yanısıra sinterleme önemlilik arz etmektedir. Üretilen tozun karakterizayonun yanında nihai ürünün sahip olduğu içyapının karakterizasyonu da yukarıda verilen üretim gerekliliklerini tamamlayan önemli birer kavramdır. Tozun üretim sonrası sahip olduğu şekil ve boyut karakteristiği, hazırlama aşamasında yağlayıcı/bağlayıcı miktar ve türü, harmanlama, presleme sıcaklığı ve basıncı ile sinterleme zaman-sıcaklık-atmosfer parametreleri konvansiyonel toz metalurjisi için birincil derecede öne çıkan parametrelerdir [2, 3]. Toz metalurjik bir parça için gerek presleme gerekse de sinterleme sonrasında porozite miktar ve dağılımının minimize edilmesi çoğunlukla yüksek mekanik performansın beklendiği malzemelerde önemlidir. Tüm bunların dışında düşük perfomanslı ve özellikle filtre amaçlı malzemelerde belli bir porozite miktar ve dağılımının aranması ise kaçınılmazdır [4]. Porozitenin yanı sıra özellikle demir esaslı toz metalurjik malzemelerde inhomojen toz dağılımı ve proses koşullarında özellikle sinterleme sürecinde beklenen difuzyonun tam olarak sağlanamaması sonucu heterojen bir içyapı oluşmaktadır. Bu tür bir oluşum herhangi bir yüklenme altında malzemenin mukavemet davranışı açısından da heterojenliğe neden olup mekanik performansın negatif yönde etkileneceğine işarettir. Örnek olarak toz metalurjik çeliklerde karbon kaynağı olarak kullanılan grafit ve soğuma oranının bir fonksiyonu olarak oluşan kaba perlit, ince perlit ve bainit gibi değişik yapılarının aynı anda varolması verilebilir. Diğer taraftan toklaştırma etkisinden dolayı nikel katkılı çeliklerde sinterleme boyunca nikel katı konumda kalabilmekte ve kısmen demir içerisine difuze olup çoğunlukla gözeneklerin dış çevresinde birikerek heterojen bir yapı oluşturmaktadır. Tüm bu örneklemeler pratik uygulamalarda karşılaşılmakta IATS 09, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye

ve malzemenin mekanik özelliklerini doğrudan etkilemektedir [5, 6]. Çoğu metal ve alaşım sisteminde olduğu gibi toz metalurjik malzemelerin de mekanik özelliklerinin geliştirilmesi açısından alaşım dizaynı önemlilik arz etmektedir. Toz metalurjik çelik parça üretimi söz konusu iken çoğunlukla karışım tozları ve ön alaşımlı tozlar tercih edilmektedir. Orta-yüksek performans uygulaması söz konusu iken 4200, 4400 ve 4600 P/M seri çelikler yaygın kullanım alanı bulmaktadır. Genel kompozisyon itibari ile bu çelikler karbon-nikel-molibden içeriklidir. Çoğu uygulamada karbon ve nikel elementel toz olarak karışıma verilirken molibden ön-alaşımlı demir tozları ile sisteme dahil edilir. Genel beklenti ise özellikle artan nikel içeriğine bağlı olarak mukavemetlerde bir artışın olmasıdır. Buna ek olarak yine nikel oranının artması halinde uzamada bir artış söz konusudur. Çoğu literatür çalışmasında nikel katkısının % 6 ve üzerinde olmasının getirisinin yetersiz olduğu ifade edilmiştir [7, 8]. Malzeme açısından tokluk, servis koşulları altında parçanın hasara uğramaması açısından önemlidir. Malzemenin çentik duyarlılığı, et kalınlığı, ortam ve özellikle malzemenin sahip olduğu içyapı karakteristik olarak tokluk kavramına etkide bulunacaktır. Toz metalurjik bir parça söz konusu iken arzulanan yapısal dönüşümlerin bir sonucu olarak varolan mikroyapı, kontrol edilen bir gözenek dağılımı ve bu dağılımın homojenliği sinter parçanın çalışma koşulları altında optimum düzeyde iş göreceğini işaret etmektedir. Veri bir malzemede çatlak çekirdeklenme yöreleri teorik olarak bilinmekte ve uygulamaya yönelik parça üretiminde bu tür yörelerin rafine edilmesi gerekmektedir. Konvansiyonel döküm yöntemine göre kontaminasyon düzeyi düşük, sınırlı segregasyon varlığı, homojen gözenek dağılımı ve minimum düzeyde gözeneklilik ile kontrol edilen prosesleme koşulları altında homojen bir içyapı eldesi toz metalurjik parçanın kullanım ömrünü artıracaktır [9]. Malzeme üzerine uygulanan statik veya dinamik yüklenmeler sonrasında parçada meydana gelen hasarlı (kırık) yüzeylerin gerek makro gerekse de mikro düzeyde incelenmesi parçanın geçmişi, performans derecesi ve hasar oluşum mekanizmasına katkıda bulunan öğelerin belirlenmesi açısından önemlidir. Fraktografik etüdler bu yönde yapılan çalışmalardır. Esasta kırılma süreci, çatlak oluşumu (çatlak çekirdeklenmesi) ve çatlak büyümesi (çatlak gelişmesi) etaplarından oluşur. Bu tür bir etüd için çatlak çekirdeklenme yörelerinin tespiti ve çatlak ilerleme nedenleri bir anlamda proses şartlarının tekrar gözden geçirilmesine kaynak teşkil edecektir [10]. Veri bir malzemede hata karakterizasyonu söz konusu iken mikroyapısal ve fraktografik etüdler önemlilik arz etmektedir. Bu çalışmada değişik oranda nikel katkısının mekanik özelliklere olan etkisinin yanısıra özellikle porozite miktar ve dağılımının kırılma davranışına katkılarını örneklenmektedir. Bu anlamda öncelikli olarak mikroyapısal karakterizasyon ile tipik sinter sertleştirilmiş çeliklerde gözlenen martenzitik/bainitik bir içyapıya ek olarak kalıntı östenit ve poroziteler gözlenmiştir. Numuneler üzerine uygulanan mekanik testler ile sertlik, çekme mukavemeti ve eğme mukavemeti değerleri belirlenmiş olup hata karakterizasyonu tarama elektron mikroskobunda (SEM) kırık yüzey incelemeleri ile yapılmıştır. 2. Deneysel Çalışma Deneysel çalışmada kullanılan çelik bileşimini oluşturmak için İsveç Höganäs firmasından ön alaşımlı Starmix (% 2.0 Cu, % 1.5 Mo ve % 2.0 Ni) ve HP1 (% 2.0 Cu, % 1.5 Mo ve % 4.0 Ni) tipi tozlar % 0.8 UF4 grafit ve % 0.5 çinkostearat ile karıştırılmıştır. İlgili toz görüntüleri Şekil 1 de sunulmuştur. Uygun toz karışımları yaklaşık 400 MPa basınçta çift eksenli olarak yoğunlaştırılmıştır. Ham yoğunluktaki parçalar sinter-sertleştirme fırınına yüklenerek 1120 ºC de yaklaşık 30 dak sinterlenmiştir. Sinter-sertleştirmede uygulanan zaman-sıcaklık diyagramı (sürekli eğri) Şekil 2 de sunulmuştur. Burada gösterilen su verme bölgesinde yüksek soğuma hızları mümkündür (kesikli eğri). Şekil 1. Sinterçeliklerin üretiminde kullanılan Starmix, ve HP1 tozları; SEM görüntüleri. Şekil 2. Sinterçelik numunelerinin sinterleme ve ısıl işlemini gösteren zaman-sıcaklık diyagramı. Tüm çekme ve eğme mukavemeti testleri 100x6.8x6.3 mm boyutunda olan MPI çubuklarında gerçekleştirilmiştir (Şekil 3). Mekanik özellikleri belirlemek amacı ile çekme testi ve 3-nokta eğme testi uygulanmıştır. Ölçümler Dartec Servo bilgisayar kontrollü hidrolik çekme test cihazında gerçekleştirilmiştir. Eğme testinde numune 6.3 mm kalınlıkta kırılmış ve her iki yatak aramesafesi 40 mm olarak seçilmiştir.

Şekil 3. MPI çubuğuna ait makro görüntü. 3. Deney Sonuçları ve Tartışma Mikroyapısal karakterizasyon için numuneler metalografik olarak hazırlandıktan sonra gözenek miktarı ve gözenek boyut dağılımının belirlenmesi için önce parlatılmış konumda daha sonra da mikroyapı bileşenlerin tesbit edilmesi için %3 lük nital ile dağlanmış konumda ışık mikroskobisi çalışmaları yapılmıştır. Eğme testi sonrası numunelerin kırılma yüzeyleri tarama elektron mikroskobu (SEM) ile fraktografik etüd yapılarak kırılma karakteristikleri ortaya konmuştur. Şekil 4 de deneyde kullanılan çelik esaslı çubukların kenar ve merkezine ait parlatılmış yüzey görüntüleri ve buna ek olarak ilgili bölgelerde yapılan görüntü analizi sonrasında elde edilen gözenek boyut dağılım histogramları sunulmuştur. Preslenmiş bir parçada uygulanan yük altında hem plastik şekil değişimi hem de yoğunlaşma beklenir. Toz şekli ve boyut dağılımının yanısıra sistemde bilinçli olarak verilen yağlayıcı/bağlayıcı tarzı katkıların miktarı ve türü ile presleme koşulları ham yoğunluğun belirlenmesi açısından önemlilik arz etmektedir. Sinterleme ise teorik beklentiler açısından atomistik konumda iyi bir bağ oluşumuna izin verecek şekilde sıcaklık-zamanatmosfer gibi parametreler doğrultusunda optimize edilmelidir. Şekil 4a Starmix bileşimi için numunede gerek kenar gerek merkez hat boyunca yapılan görüntü analiz sonuçları sunulmuştur. Homojen bir gözenek dağılımının varlığı rahatlıkla gözlenmektedir. Ancak Şekil 4b ve c kenar-merkez arasında uygulanan proses şartlarının bir sonucu olarak özellikle gözenek miktarı ve dağılımında belirgin bir farkın varolduğunu ortaya koymaktadır. Veri bir malzemede herhangi bir yüklenme altında malzeme içi heterojen ve uniform olmayan ögeler (mikroyapı, kalıntı türü ve dağılımı, gözenek boyutu ve dağılımı vb) değişken gerilim konsantrasyonlarına neden olup hasarın oluşmasına kaynak teşkil edecektir. Kenarın merkeze göre gözenek boyutu ve dağılımı açısından yüksek oranda heterojenlik göstermesi malzemenin mekanik özellikleri açısından negatif bir etkiyi de beraberinde getirecektir (Tablo 1). Şekil 4. İki farklı bileşim için gözenek boyut dağılımları ve mikroyapı görüntüleri. a) Starmix, b) HP1 kenar, c) HP1 merkez Nital ile dağlanan numunelerden düşük ve yüksek büyütmelerde alınan görüntüler Şekil 5 de gösterilmiştir. Bu tür bileşimin mikroyapısı çoğunlukla martenzitten oluşmuştur. Martenzitin yanısıra yine gözeneklerle etkileşim sonucu oluşmuş bainit (aydınlık kontrast) görülmektedir. Martenzitin yanısıra belirli bir oranda kalıntı östenit görülmektedir. Görüldüğü gibi yüksek nikel miktarıyla mikroyapıda kararlı konuma gelen östenit miktarı yükselmekte ve faz dönüşümü sonrası plaka tipi martenzit miktarı ile bunların arasında dönüşemeden kalan kalıntı östenit miktarı artmaktadır. Tablo 1. Üç malzeme grubu için gözeneklilik değerleri Şekil 5. Starmix ve HP1 numunlerine ait mikroyapılar. Yoğunluk, presleme basıncı ile sıkıştırma sürecinde kalıptoz ve toz-toz arası etkileşimlerin öncelikli bir göstergesidir. Yapılan bu çalışmada kullanılan tozların oluşturduğu parçada minimum % 90 seviyesinde yoğunluk eldesi sağlanmıştır. Sinterleme ve ısıl işlem sonrası elde edilen bu değer hem alaşım, hem de ısıl işlem koşulları doğrultusunda yöresel olarak değişebilmektedir. Tablo 2 de ise sinter sertleştirilmiş deneysel çeliklerin mekanik özellikleri sunulmuştur. Eğme testi sonuçları Weibull

istatistiği uygulamasıyla Şekil 6 da gösterilmiştir. %50 kırılma olasılığı değerleri (σ 50) %2 Ni içeren numunede 1166 MPa ve yaklaşık %4 Ni içeren numunede 1156 MPa dır. Bu değerler ise daha önceden yapılan çoğu çalışmada belirlenen istatistiksel değerlere oldukça yakındır. Tablo 2. Deney bileşimlerin sinter-sertleştirme sonrası bazı özellikleri. Hata karakterizasyonunu gerçekleştirmek amacı ile eğme testinde kırılan numunelerin kırılma yüzeyleri SEM de incelenmiştir. Eğme numunesinde esasta kırılma, çekme yüzeyinde maksimum kritik gerilme ve hata boyutu kombinasyonunda başlar ve böylece çekirdeklenen çatlağın matriks içinde basma yüzeyine doğru kuvvetin uygulandığı yön doğrultusunda ilerlemesiyle gerçekleşir. Bu nedenle her bileşim için çekme yüzeyinden alınan görüntüler verilmiştir. Şekil 7 de Starmix ve HP-1 bileşimleri için verilen kırılma yüzeyi tok kırılma bölgelerinden ve gözenek yüzeylerinden oluşmaktadır. Gevrek kırılma bölgeleri oldukça az görülmüştür. Toz-toz teması ve tozlararası atomistik bağ ile matriksin oluşması toz metalurjik malzeme açısından önemlilik arz etmektedir. Bu tür bağlantı mekanizmalarının homojenliği ve sürekliliği mekanik özelliklerin geliştirilmesine olanak vermektedir. Şekil 7b de görüleceği üzere tam olarak ilgili matriks oluşumunu desteklememiş bir partikül yer almaktadır. Bu partikülün çevresi boyunca herhangi bir yüklenme altında ideal çatlak başlangıç yöresi olarak rol oynaması kaçınılmazdır. Şekil 7c ise matriks içerisinde atomistik konumda toz-toz etkileşimi açısından bir örnek teşkil edecek olan boyun oluşumunu göstermektedir. Şekil 6. Deneysel snter sertleştirilmiş çelikler için Weibull istatistiği ile belirlenen eğme mukavemeti kırılma olasılığı ilişkisi, Starmix bileşimi ve HP1 bileşimi. Şekil 8 de ise Starmix bileşimli sinter sertleştirilmiş çelik için kenar ve merkez hattı boyunca kırılma yüzey görüntüleri verilmiştir. Parlatılmış konumda metalografik numuneler üzerinde yapılan görüntü analizlerine paralel olarak bu bileşimdeki numunelerde kenar-merkez arası gözenek miktarı ve dağılımı açısından bir farklılık gözlenmemektedir (Şekil 8a ve b). Şekil 8c ise karşıt kırılma yüzeyinde alınan kırık yüzey görüntülerini sunmaktadır. Kırılma yüzeyi gevrek ve tok alanların dışında homojen dağılımlı gözenek yörelerini içermektedir.

Şekil 9a ve b de HP1 bileşimli çelik numunesinden bir örnek her iki kırılma yüzeylerinin görüntüleriyle sunulmuştur. Daha önceden de belirtildiği üzere deneysel çalışmada kullanılan çubukların kenar ve merkez hattında gözeneklilik miktarı ve dağılımı farklılık içermekte olup bunun paralelinde yüklenme altında belirtilen bölgelerin hasar uğrama şekli de farklılık gösterecektir. Şekil 9a ve b kenar hattı boyunca karşıt iki yüzeyin kırılma yüzeylerini göstermektedir. Boşluk türü olgular var olan gözenekleri ifade etmekte olup çatlakların çoğunlukla kenar yüzeyinden içeri doğru heterojen dağılımlı gözenekler üzerinden ilerlediğini ve sonuçta hasara neden olduğunu göstermektedir. Prosesleme şartları altında iyi bağlantı yörelerinin olmaması kırılmayı teşviklendirecektir (Şekil 9c). (c) Şekil 7. Sinter sertleştirilmiş çeliklere ait kırılma yüzey görüntüleri, ve (c) Starmix bileşimi, HP1 bileşimi. Şekil 9. HP1 bileşimli çeliğe ait kenar hattı kırılma yüzey görüntüleri; ve karşıt yüzeyler, (c) zayıf bağlantı örnek yöresi. (c) Şekil 8. Stramix bileşimi için kırık yüzey görüntüleri. kenar, merkez ve (c) karşıt yüzey. Merkez hattı boyunca karşıt kırılma yüzey görüntüleri ise Şekil 10 da verilmiştir. Şekil 10a ve b karşıt merkez hattı boyunca varolan gözenek miktarının ve dağılımının daha az olduğunu açık bir şekilde göstermektedir. Şekil 10c de ise tok bir davranışı sergileyen karakteristik peteksi yapıların yanında kama tipi bir çatlak yöresini sunmaktadır. Fraktografik bir etüd söz konusu iken çatlak çekirdeklenme yörelerinin belirlenmesi önemlilik arz etmektedir. Starmix ve HP1 bileşimli sinter sertleştirilmiş toz metalurjik çeliklerde gözeneklerin varlığı ideal çatlak çekirdeklenme yörelerini içerecektir. Tüm bunların yanında matriksin martenzitik/bainitik bir karakteristikte olması ve yapı içerisinde kalıntı östenitin varlığı heterojen bir içyapıya neden olmakta ve sonuçta uygulanan herhangi bir yüklenme altında farklı gerilme konsantrasyonları nedeni ile bir hasar oluşmaktadır.

ve böylece heterojen bir şekilde kırılmaya neden olacağına işaret etmektedir. Toz metalurjik prosesleme kademelerinin her birinin içerdiği parametreler önemlilik arz etmekte olup nihai parça özellikleri üzerine doğrudan etkide bulunacaktır. Performansa yönelik parça üretimi söz konusu iken fonksiyonel bu parametrelerin optimize edilmesi ve nedensonuç ilişkisi çerçevesinde göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Teşekkür Yazarlar çalışmaya olan desteklerinden dolayı Sinter Metal A.Ş e teşekkürlerini sunmaktadır. (c) Şekil 10. HP1 bileşimli çeliğe ait merkez hattı kırılma yüzey görüntüleri; ve karşıt yüzeyler, (c) peteksi tok yöreler ve kama çatlak örneği. 4. Sonuçlar Konvansiyonel üretim tekniklerine iyi bir alternatif olarak değerlendirilen toz metalurjik parça üretim teknolojisi günümüz endüstrisinde sunduğu birçok avantajları doğrultusunda tercih edilmektedir. Her üretim tekniğinde olduğu gibi toz metalurjik parça üretiminde de dezavantaj gösteren ve gerek parça performansı gerekse de üretilebilirlik açısından araştırma-geliştirmeye yönelik çalışmalara esas olacak olgular bulunmaktadır. Bu olguların başında teorik yoğunlukta veya yakın değerlerde minimum gözenek miktarına sahip parça üretiminin gerçekleştirilmesidir. Bu çalışmada nikel katkılı molibden önalaşımlı çeliğin sinter sertleştirme koşulları ve prosesleme sonrası elde edilen mekanik özellikler ile uygulanan eğme testi sonrası hasar mekanizması üzerinde durulmuştur. Söz konusu çeliğin bileşiminde nikel önemli bir toklaştırıcı element olarak rol almaktadır. Ancak tokluk söz konusu iken alaşımlama yeterli olmayacak ve buna ek olarak proses koşulları doğrultusunda gözenek miktarı ve dağılımı da rol oynayacaktır. Özellikle Starmix bileşimine göre daha fazla tokluk kazanımı sağlayan nikel katkısı içeren HP1 bileşimli numunelerde prosesleme koşullarına bağlı olarak kırık yüzeyler düşük tokluğu yansıtmaktadır. Kaynaklar [1] German, R.M., Powder Metallurgy Science, 2 th Ed., MPIF, Princeton, New Jersey, 1994. [2] Schatt, W., Wieters, K. P., Powder Metallurgical Processing & Materials, European Powder Metallurgy Asssociation, 1994. [3] Karagöz, Ş., Atapek, H., Yamanoğlu, R., Toz Metalurjik Çeliklerde Fraktografik Etüdler, 5 th International Powder Metallurgy, Bildiriler Kitabı Basılacak, Ankara, 2008. [4] Chawla, N., Deng, X., Microstructure and Mechanical Behavior of Porous Sintered Steels, Materials Science and Engineering A 390, p. 98 112, 2005. [5] Iacoviello, F., Di Cocco, V., Sintered Stainless Steels: Fatigue Crack Propagation Resistance under Hydrogen Charging Conditions, Corrosion Science 49, p. 2099 2117, 2007. [6] Karagöz, Ş., Yamanoğlu, R., Atapek, Ş. H., Metalik Toz İşleme Teknolojisi & Prosesleme Kademeleri Açısından Parametrik İlişkiler, Bilimde Modern Yöntemler Sempozyumu, Bildiriler Kitabı, Cilt : 2, s.703-711, 2008. [7] Gething, B. A., Heaney, D. F., Koss, D. A., Mueller, T. J., The effect of nickel on the mechanical behavior of molybdenum P/M steels Materials Science and Engineering A 390, p.19 26, 2005. [8] Karagöz, Ş., Yamanoğlu, R., Molibden Önalaşımlanmış Toz Metalurjik Çeliklerde Nikel Katkısının Etkisi 7. Uluslararası Kırılma Konferansı Bildiriler Kitabı, Cilt 1, s.11-21, 2005. [9] K. Mills, J. R. Davis, J. D. Destefani, (1987), Fractography, ASM Handbook, Vol. XII., ASM Int., Materials Park, USA, 1998. [10] Atapek, H., Karagöz, Ş., Yılmaz, A., Su Verilmiş ve Temperlenmiş Çeliklerde Fraktografik İncelemeler, Ulusal Teknik Eğitim Mühendislik ve Eğitim Bilimleri Genç Araştırmacılar Sempozyumu, Cilt II, s. 734-737, 2007. Çalışmada standart MPI çubukları üzerinde yapılan gerek metalografik gerekse fraktografik etüdler sonrasında parça kenar ve merkez hattı boyunca farklı gözenek miktarı ve dağılımlarının var olduğu gözlenmiştir. Bu tür bir oluşum şüphesiz çelik esaslı malzemenin uygulanan yük altında değişken gerilme konsantrasyonlarına maruz kalacağına