Yıl: 2022 Cilt: 10 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 692 - 703 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.36306/konjes.1104422 İndeks Tarihi: 15-09-2022

NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ

Öz:
Bu araştırmada, arakritik östenitleme sıcaklıklarında tavlama sonrası, normalize ısıl işlemlerinin alaşımsız küresel grafitli dökme demirin (KGDD) mikroyapısal değişimine ve mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Y blok olarak dökülen alaşımsız KGDD’den çekme numuneleri tornalamayla hazırlanmıştır. Çekme numuneleri farklı arakritik östenitleme sıcaklıklarında (770°C ila 820°C) 60 dk östenitleme sonrası havada soğutulmuştur. Optik mikroskop ve tarama elektron mikroskobuyla (SEM) mikroyapılar karakterize edilmiştir. Çekme ve sertlik testleriyle mekanik özellikler belirlenmiştir. Belirli bir kimyasal bileşimdeki KGDD’de arakritik östenitleme sıcaklıklarından normalize ısıl işlemiyle, % 8 ila % 75 perlit hacim oranlarında KGDD üretilebilmektedir. Arakritik östenitleme sıcaklığının artışıyla perlit hacim oranının belirgin bir şekilde arttığı belirlenmiştir. Ayrıca perlit hacim oranının artışıyla sertlik, akma ve çekme dayanımında belirgin artış tespit edilmiştir. Buna karşın toplam uzama ve kesit alanı daralmasının azalan ötektoid öncesi ferrit hacim oranıyla azaldığı belirlenmiştir. Perlit hacim oranının % 8’den % 75 artmasıyla; sertlik 181 BHN’den 259 BHN’ye; akma dayanımı 348 MPa’dan 470 MPa’ya; çekme dayanımı 569 MPa’dan 790 MPa’ya belirgin bir şekilde artarken toplam % uzama % 12,6’dan % 8,3’e azalmaktadır. Artan perlit hacim oranıyla kırık yüzeylerdeki çukurcukların azaldığı gözlenmiştir.
Anahtar Kelime: Normalize ısıl işlemi Küresel grafitli dökme demir Arakritik östenitleme Mekanik özellikler Perlit miktarı

Effect of Intercritical Austenitization Temperatures in Normalizing Heat Treatment on Microstructure and Mechanical Properties of Ductile Iron

Öz:
In this investigation, the effect of normalizing heat treatments from annealing at intercritical austenitization temperatures on the microstructural evolution and mechanical properties of ductile iron was examined. Tensile specimens were prepared by turning from Y block castings made from unalloyed ductile iron. The specimens were air-cooled from different intercritical austenitization temperatures at (770°C to 820°C) for 60 minutes. Microstructural characterization was performed by optical microscope and scanning electron microscope (SEM). Mechanical properties were determined by tensile and hardness tests. Ductile iron containing different pearlite volume fractions (8 % to 75 %) can be produced by normalizing heat treatment from intercritical austenitization temperatures in ductile iron with a certain chemical composition. The pearlite volume fraction is significantly increased with increasing intercritical austenitization temperatures. Moreover, the hardness, yield, and tensile strength are significantly increased with increasing pearlite volume fraction. However, total elongation and reduction in area decreased with decreasing volume fraction of proeutectoid ferrite. With increasing volume fraction of pearlite from 8 % to 75 %; the hardness increased from 181 BHN to 259 BHN; yield strength increased from 348 MPa to 470 MPa; and the tensile strength significantly increased from 569 MPa to 790 MPa, while the total % elongation decreased from 12.6 % to 8.3 %. The fractographic analysis showed that the number of dimples zones decreased with increasing volume fraction of pearlite.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Aristizabal, R., Foley, R., and Druschitz, A., 2012, “Intercritically austenitized quenched and tempered ductile iron”, International Journal of Metalcasting, Vol. 6, No.4, pp. 7-14.
  • ASTM E8/E8M-21, 2021, “Standard test methods for tension testing of metallic materials”, ASM International, USA.
  • Coskun, S., Kilicli, V. and Erdogan, M., “Arakritik östenitleme sıcaklıklarından farklı hızlarda soğutmanın küresel grafitli dökme demirin mikroyapı ve mekanik özellikleri üzerine etkisi”, 14. Uluslararası Metalurji ve Malzeme Kongresi (IMMC2008), İstanbul, 96-104, 16-19 Ekim 2008.
  • Elliot, R., 1988, Cast Iron Technology, Butterworths&Co, London, UK.
  • Erdogan, M., Kilicli, V., and Demir, B., 2008, “The influence of the austenite dispersion on phase transformation during the austempering of ductile cast iron having a dual matrix structure”, International Journal of Cast Metals Research, Vol. 99, No. 7, pp. 751-760.
  • Erdogan, M., Kilicli, V., and Demir, B., 2009, “Transformation characteristics of ductile iron austempered from intercritical austenitizing temperature ranges”, Journal of Materials Science, Vol. 44, No. 5, pp. 1394-1403.
  • Gonzaga, R.A., 2013, “Influence of ferrite and pearlite content on mechanical properties of ductile cast irons”, Materials Science and Engineering A, Vol. 567, No.1, pp. 1-8.
  • Hughes, I. C. H., 1988, Ductile Iron in Casting, ASM International, Ohio, USA.
  • Jenkins, L. R. and Forrest, R. D., 1990, Ductile iron, properties and selections: irons, steels and high performance alloys (First edition), ASM International, Ohio, USA.
  • Karsay, S.I., 1979, Ductile Iron Production and Practices, American Foundrymen's Society, USA.
  • Kilicli, V. and Erdogan, M., 2007, “Effect of ausferrite volume fraction and morphology on tensile properties of partially austenitised and austempered ductile irons with dual matrix structures”, International Journal of Cast Metals Research, Vol. 20, No. 4, pp. 202-214.
  • Kilicli, V. and Erdogan, M., 2010, “The nature of the tensile fracture in austempered ductile iron with dual matrix microstructure”, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 19, No. 1, pp. 142-149.
  • Kobayashi, T. and Yamada, S., 1996, “Effect of holding time in the (α+ γ) temperature range on toughness of specially austempered ductile iron”, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 27, No. 7, pp. 1961-1971.
  • Kobayashi, T. and Yamamoto, H., 1988, “Development of high toughness in austempered type ductile cast iron and evaluation of its properties”, Metallurgical Transactions A, Vol. 19, No.2, pp. 319-327.
  • Konca E., Tur K., 2020, “Östenitleme Sıcaklığın EN-GJS-600-3 Küresel Grafitli Dökme Demirin Östemperlenme Davranışına Etkisi”, Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi, Vol. 8, No. 3, pp. 706-722.
  • Panneerselvam, S., Putatunda, S., Gundlach, R., 2017, “Influence of intercritical austempering on the microstructure and mechanical properties of austempered ductile cast iron (ADI)”, Materials Science and Engineering A, Vol. 694, No. 1, pp. 72-80.
  • Putatunda, S. K. and Gadicherla, P. K., 2000, “Effect of austempering time on mechanical properties of a low manganese austempered ductile iron”, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 9, No. 2, pp. 193-203.
  • Rashidi, A. M. and Moshrefi-Torbati, M., 2000, “Effect of tempering conditions on the mechanical properties of ductile cast iron with dual matrix structure (DMS)”, Materials Letters, Vol. 45, No. 3-4, pp. 203-207.
  • Sahin, Y., Erdogan, M., and Cerah, M., 2008, “Effect of martensite volume fraction and tempering time on abrasive wear of ferritic ductile iron with dual matrix”, Wear, Vol. 265, No. 1-2, pp. 196-202.
  • Sahin, Y., Erdogan, M., and Kilicli, V., 2007, “Wear behavior of austempered ductile irons with dual matrix structures”, Materials Science and Engineering A, Vol. 444, No. 1-2, pp. 31-38.
  • Sogut, M.U., Ugurlu S., Kilicli V., “Controlling of pearlite volume fraction by air cooling from intercritical austenitizing temperatures in GGG70 ductile cast iron”, 4th International Iron&Steel Symposium (UDCS’2019), Karabük, 340-342, 4-6 April 2019.
  • Sylvester, O.O, Kenneth, K,. 2020, “Structural characterization and mechanical properties of pearlite - enhanced micro-alloyed ductile irons”, Journal of King Saud University, Vol. 32, No.3, pp. 205-210.
  • Underwood, E.E., Banerjee, K., 1987, ASM Metals Handbook, Fractography, vol. 12, ASM International Ohio, USA.
APA Kayaalp K, ŞAHIN Ö, Kilicli V (2022). NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ. , 692 - 703. 10.36306/konjes.1104422
Chicago Kayaalp Kutay,ŞAHIN ÖMER,Kilicli Volkan NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ. (2022): 692 - 703. 10.36306/konjes.1104422
MLA Kayaalp Kutay,ŞAHIN ÖMER,Kilicli Volkan NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ. , 2022, ss.692 - 703. 10.36306/konjes.1104422
AMA Kayaalp K,ŞAHIN Ö,Kilicli V NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ. . 2022; 692 - 703. 10.36306/konjes.1104422
Vancouver Kayaalp K,ŞAHIN Ö,Kilicli V NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ. . 2022; 692 - 703. 10.36306/konjes.1104422
IEEE Kayaalp K,ŞAHIN Ö,Kilicli V "NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ." , ss.692 - 703, 2022. 10.36306/konjes.1104422
ISNAD Kayaalp, Kutay vd. "NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ". (2022), 692-703. https://doi.org/10.36306/konjes.1104422
APA Kayaalp K, ŞAHIN Ö, Kilicli V (2022). NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ. Konya mühendislik bilimleri dergisi (Online), 10(3), 692 - 703. 10.36306/konjes.1104422
Chicago Kayaalp Kutay,ŞAHIN ÖMER,Kilicli Volkan NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ. Konya mühendislik bilimleri dergisi (Online) 10, no.3 (2022): 692 - 703. 10.36306/konjes.1104422
MLA Kayaalp Kutay,ŞAHIN ÖMER,Kilicli Volkan NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ. Konya mühendislik bilimleri dergisi (Online), vol.10, no.3, 2022, ss.692 - 703. 10.36306/konjes.1104422
AMA Kayaalp K,ŞAHIN Ö,Kilicli V NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ. Konya mühendislik bilimleri dergisi (Online). 2022; 10(3): 692 - 703. 10.36306/konjes.1104422
Vancouver Kayaalp K,ŞAHIN Ö,Kilicli V NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ. Konya mühendislik bilimleri dergisi (Online). 2022; 10(3): 692 - 703. 10.36306/konjes.1104422
IEEE Kayaalp K,ŞAHIN Ö,Kilicli V "NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ." Konya mühendislik bilimleri dergisi (Online), 10, ss.692 - 703, 2022. 10.36306/konjes.1104422
ISNAD Kayaalp, Kutay vd. "NORMALİZE ISIL İŞLEMİNDE ARAKRİTİK ÖSTENİTLEME SICAKLIĞININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ". Konya mühendislik bilimleri dergisi (Online) 10/3 (2022), 692-703. https://doi.org/10.36306/konjes.1104422