Matriks yapısının küresel grafitli dökme demirin yorulma ve mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, alaşımlı küresel grafitli dökme demirde (% 3.73C, % 2.55Sİ, % 0.3Mn, % 0.045P, % 0.023S, % 0.44Mg, % 1.03Cu, % 1.25Nİ, % 0.1 8Mo ve % 0.032Cr) döküm sonrası uygulanan ısıl işlemlerle elde edilen altı farklı matriks yapının (ferritik, perlitik/ferritik, perlitik, temper martensit, alt beynit ve üst beynit) sertlik, çekme (akma-çekme dayanımı, % uzama), darbe-geçiş (transizyon) sıcaklığı, darbe enerjisi, kırılma tokluğu ve yorulma özelliklerine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Darbe-geçiş deneylerinde -80°C/+100°C sıcaklık aralığında çentiksiz darbe numuneleri, kırılma tokluğu deneylerinde ise 0.05 mm çentik kök radyüsüne sahip çevresel çentikli silindirik numuneler kullanılmıştır. Oda sıcaklığında (+25°C) kınlan darbe, 0.05 mm çentik kök radyüslü kırılma ve 105 yük tekrarında kırılan yorulma numunelerinin yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla incelenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda; en düşük sertlik ve çekme (akma ve çekme dayanımı) özellikleri ile en iyi darbe özellikleri (en düşük geçiş sıcaklığı ve en yüksek darbe enerjileri) ferritik matrikste elde edilmiştir. Temper martensit yapısından sonra en yüksek akma ve çekme dayanımına sahip alt beynitik matriksin kırılma tokluğunun ve 107 yük tekrar sayısındaki yorulma dayanımının diğer matrikslerden daha yüksek oldukları görülmüştür. Matriks yapıların yorulma dayanımlanndaki artış sırası göz önüne alındığında ferritik, üst beynitik, perlitik/ferritik, perlitik, temper martensit, ve alt beynitik şeklinde olduğu belirlenmiştir.

In this study, six various types of matrix structure ( i.e., ferritic, pearlitic/ferritic, pearlitic, tempered martensite, lower bainitic and upper bainitic) were obtained by heat treatments after casting of alloyed spheroidal graphite cast iron with a chemical composition 3.73 %C, 2.55 %Si, 0.3 %Mn, 0.045 %P, 0.023 %S, 0.44 %Mg, 1.03 %Cu, 1.25 %Ni, 0.18 %Mo and 0.032 %Cr. The effect of matrix on hardness, tensile (yield-tensile strength, percent elongation), impact- transition temperatures, impact energies, fracture toughness and fatigue properties was experimentally investigated. In impact tests, unnotched charpy specimens between -80°C/+100°C temperature range and in fracture toughness tests circumferentially notched bar specimens with 0.05mm notch root radii were used. The fractured surfaces of matrixes in impact specimens tested at room temperature (+25°C), fracture toughness specimens with 0.05 mm notch root radius and fatigue specimens fractured at 105 cycles were examined by scanning electron microscopy (SEM). As a result of tests; the lowest hardness and tensile properties (yield and ultimate tensile strength) and the best impact properties (the lowest transition temperature and the highest impact energies) were obtained in ferritic matrix. It was observed that the bainitic matrix that had the highest yield and ultimate tensile strength except tempered martensite structure, had the highest fracture toughness and fatigue strength at 107 cycles. It was determined that the increasing of fatigue strengths in matrix structures were respectively as ferritic, upper bainitic, pearlitic/ferritic, pearlitic, tempered martensite and lower bainitic.