Sığ Kriyojenik İşlemin Sleipner Soğuk İş Takım Çeliğinin Metalurjik Özellikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması

Sıfırın altındaki sıcaklıklarda malzemelerin bekletilmesi olarak bilinen kriyojenik işlem, son yıllarda metal ve metal olmayan malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirmek için uygulanan bir yöntemdir. Bu çalışmada, Sleipner soğuk iş takım çeliği üzerinde sığ kriyojenik işlemin etkilerinin neden olduğu değişimler makro sertlik, mikro sertlik, mikroyapı ve kalıntı östenit hacim oranı yönünden araştırılmıştır. Bu amaçla deney numuneleri önce geleneksel ısıl işlem ile sertleştirilerek 60-62 HRC değerine getirilmiş ardından -80 °C sıcaklıkta 18 saat süreyle sığ kriyojenik işlem uygulanarak, 200 °C’de 2 saat boyunca temperleme yapılmıştır. Kalıntı östenit ölçüm sonuçlarına göre östenit hacim oranında yaklaşık % 61 oranında azalma tespit edilmiştir. Sertlik sonuçlarına göre sığ kriyojenik işlem görmüş numunede makro sertlikte % 2 ve mikro sertlikte % 7’lik bir artış görülmüştür. Mikroyapı incelemelerine göre kriyojenik işlem ile daha homojen bir yapı gözlemlenmiş ve ikincil karbür çökelmeleri görülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

Sleipner, Kriyojenik işlem, Kalıntı Östenit, Mikroyapı, Mikro Sertlik

PDF

___

[1] E. Demir and İ. Toktaş, “AISI D2 çeliğine uygulanan farklı bekletme sürelerindeki derin kriyojenik işlemin yüzey pürüzlülüğüne etkisinin incelenmesi,” in 2. International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science, Istanbul, 2014, pp. 2038–2049.
[2] G. Höke, İ. Şahin, H. Çinici, and T. Fındık, “Kriyojenik işlemin SAE 4140 çeliğinin mekanik özellikleri üzerine etkisi,” J. Selcuk., vol. 13, no. 2, pp. 25–37, 2014.
[3] D. Akgümüş Gök and V. Öztürk, “Kriyojenik işlemin Vanadis 8 çeliğinin mekanik özellikleri ve mikroyapısı üzerindeki etkisi,” Uluslararası Doğu Anadolu Fen Mühendislik ve Tasarım Derg., vol. 2, no. 1, pp. 22–32, 2020.
[4] A. Çiçek, E. Ekici, İ. Uygur, S. Akıncıoğlu, and T. Kıvak, “AISI D2 soğuk iş takım çeliğinin delinmesinde derin kriyojenik işlemin takım ömrü üzerindeki etkilerinin araştırılması,” Süleyman Demirel Üniversitesi Uluslarası Teknol. Bilim. Derg., vol. 4, no. 1, pp. 1–9, 2012.
[5] M. Özer, “AISI H13 takım çeliğine uygulanan derin kriyojenik işlem ve temperleme ısıl işleminin mikroyapı, sertlik ve darbe enerjisine etkisi,” Gazi Üniversitesi Fen Bilim. Derg. Part C Tasarım ve Teknol., vol. 7, no. 3, pp. 688–699, 2019.
[6] İ. D. K. Demir and İ. Uygur, “AZ63 magnezyum alaşımının korozyon direncine kriyojenik işlemin etkisi,” İleri Teknol. Bilim. Derg., vol. 8, no. 2, pp. 17–27, 2019.
[7] S. S. Gill, R. Singh, H. Singh, and J. Singh, “Wear behaviour of cryogenically treated tungsten carbide inserts under dry and wet turning conditions,” Int. J. Mach. Tools Manuf., vol. 49, no. 3–4, pp. 256–260, 2009.
[8] P. Paulin, “Frozen Gears,” Gear Technol., pp. 26–29, 1993.
[9] P. Baldissera and C. Delprete, “Effects of deep cryogenic treatment on static mechanical properties of 18NiCrMo5 carburized steel,” Mater. Des., vol. 30, no. 5, pp. 1435–1440, 2009, [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2008.08.015.
[10] A. Akhbarizadeh, A. Shafyei, and M. A. Golozar, “Effects of cryogenic treatment on wear behavior of D6 tool steel,” Mater. Des., vol. 30, no. 8, pp. 3259–3264, 2009, [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2008.11.016.
[11] A. Bensely, A. Prabhakaran, D. Mohan Lal, and G. Nagarajan, “Enhancing the wear resistance of case carburized steel (En 353) by cryogenic treatment,” Cryogenics (Guildf)., vol. 45, no. 12, pp. 747–754, 2005, doi: 10.1016/j.cryogenics.2005.10.004.
[12] J. Y. Huang, Y. T. Zhu, X. Z. Liao, I. J. Beyerlein, M. A. Bourke, and T. E. Mitchell, “Microstructure of cryogenic treated M2 tool steel,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 339, no. 1–2, pp. 241–244, 2003, doi: 10.1016/S0921-5093(02)00165-X.
[13] A. A. Khan and M. I. Ahmed, “Improving tool life using cryogenic cooling,” J. Mater. Process. Technol., vol. 196, no. 1–3, pp. 149–154, 2008.
[14] F. K. Arslan, I. Altinsoy, A. Hatman, M. Ipek, S. Zeytin, and C. Bindal, “Characterization of cryogenic heat treated Vanadis 4 PM cold work tool steel,” Vacuum, vol. 86, no. 4, pp. 370–373, 2011, doi: 10.1016/j.vacuum.2011.07.066.
[15] K. Amini, A. Akhbarizadeh, and S. Javadpour, “Investigating the effect of the quench environment on the final microstructure and wear behavior of 1.2080 tool steel after deep cryogenic heat treatment,” Mater. Des., vol. 45, pp. 316–322, 2013, doi: 10.1016/j.matdes.2012.08.006.
[16] R. Sola, R. Giovanardi, G. Parigi, and P. Veronesi, “A novel method for fracture toughness evaluation of tool steels with post-tempering cryogenic treatment,” Metals (Basel)., vol. 7, no. 3, pp. 1–9, 2017.
[17] K. Amini, S. Nategh, and A. Shafyei, “Influence of different cryotreatments on tribological behavior of 80CrMo12 5 cold work tool steel,” Mater. Des., vol. 31, no. 10, pp. 4666–4675, 2010, doi: 10.1016/j.matdes.2010.05.028.
[18] F. Kara, “AISI 52100 çeliğinin yorulma ömrü ve taşlanabilirliğine kriyojenik işlem parametrelerinin etkilerinin araştırılması,” Doktora Tezi, Karabük Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük, 2014.
[19] H. Li, W. Tong, J. Cui, H. Zhang, L. Chen, and L. Zuo, “The influence of deep cryogenic treatment on the properties of high-vanadium alloy steel,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 662, pp. 356–362, 2016, doi: 10.1016/j.msea.2016.03.039.
[20] H. S. Yang, W. Jun, S. Bao-Luo, L. Hao-Huai, G. Sheng-Ji, and H. Si-Jiu, “Effect of cryogenic treatment on the matrix structure and abrasion resistance of white cast iron subjected to destabilization treatment,” Wear, vol. 261, no. 10, pp. 1150–1154, 2006, doi: 10.1016/j.wear.2006.03.021.
[21] A. Akhbarizadeh, S. Javadpour, K. Amini, and A. H. Yaghtin, “Investigating the effect of ball milling during the deep cryogenic heat treatment of the 1.2080 tool steel,” Vacuum, vol. 90, no. 1, pp. 70–74, 2013, doi: 10.1016/j.vacuum.2012.09.023.
[22] J. Yi et al., “Enhanced toughness and hardness at cryogenic temperatures of silicon carbide sintered by SPS,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 569, pp. 13–17, 2013, doi: 10.1016/j.msea.2013.01.053.
[23] K. Amini, A. Akhbarizadeh, and S. Javadpour, “Investigating the effect of holding duration on the microstructure of 1.2080 tool steel during the deep cryogenic heat treatment,” Vacuum, vol. 86, no. 10, pp. 1534–1540, 2012, doi: 10.1016/j.vacuum.2012.02.013.
[24] D. Das, A. K. Dutta, and K. K. Ray, “Influence of varied cryotreatment on the wear behavior of AISI D2 steel,” Wear, vol. 266, no. 1–2, pp. 297–309, 2009, doi: 10.1016/j.wear.2008.07.001.
[25] Y. Dong, X. Lin, and H. Xiao, “Deep cryogenic treatment of high-speed steel and its mechanism,” Heat Treat. Met., vol. 25, no. 3, pp. 55–59, 1998.