Farklı Menevişleme Sıcaklıklarının 51CrV4 Çeliğinin Mekanik Özelliklerine Etkilerinin İncelenmesi

Otomotiv ve makine endüstrilerinde, yorulma dayanımı yüksek olan birçok parçanın imalatında; yüksek mukavemetleri, yüksek darbe dayanımları ve mükemmel yorulma performansları nedeniyle 51CrV4 çelikleri tercih edilmektedir. Isıl işlem uygulanabilir ve sertleştirilebilir çelik grubunda yer alırlar. Yapılan bu çalışmada tavlama ve yağda soğutma yapıldıktan sonra farklı iki sıcaklıkta menevişleme işlemi uygulanan 51CrV4 çeliği numuneler incelenmiştir. Farklı sıcaklıkta işlem gören numunelerin, morfolojilerinde ve mekanik özelliklerindeki değişim incelenmiştir. Menevişleme işleminin aşınma dayanımı üzerine olan etkileri tartışılmıştır. Çalışmanın sonucunda ferritik matris içinde karbür çökeltilerinden oluşan ve beynitik yapı içeren iki farklı mikroyapıya ulaşılmıştır. Kesit ve yüzeyden alınan sertlik ölçümlerinde belirgin bir farklılık gözlemlenmemiştir. Buna rağmen, yapılan çekme, çentik darbe ve kuru kum kauçuk aşınma testleri sonucunda numune grupları arasında belirgin farklılıklar gözlemlenmiş ve en uygun menevişleme sıcaklığının 315 °C olduğu sonucuna varılmıştır.

Investigation into Effects of Different Tempering Temperatures on Mechanical Properties of 51CrV4 Steel

In the automotive and machinery industries; 51CrV4 steels are preferred due to their high strength, high impact strength, and excellent fatigue performance for the manufacturing of fatigue sensitive parts. They are included in the group of heat treatable and hardenable steels. In this study, samples of 51CrV4 steel tempered at two different temperatures after annealing and oil cooling were examined. The changes in the morphology and mechanical properties of the samples processed at different temperatures were analyzed. The effects of tempering on wear resistance were discussed. As a result of the study, two different microstructures consisting of carbide sediments in the ferritic matrix and containing a bainitic structure were reached. No significant difference was observed in the hardness measurements taken from the section and the surface. However, as a result of the tensile, charpy impact, and dry sand rubber wheel abrasion tests, significant differences were observed between the sample groups and it was concluded that the most suitable tempering temperature was 315 ° C.

___

  • [1]Boccalini, M., Goldenstein, H. Solidification of high speed steels. International Materials Reviews, 46(2)(92–115), (2013).
  • [2]Chen, R., Wang, Z., Zhu, F., Zhao, H., Qin, J., Zhong, L. Effects of rare-earth micro-alloying on microstructures, carbides, and internal friction of 51CrV4 steels. Journal of Alloys and Compounds, 824(153849), (2020).
  • [3]Zhu, J., Zhang, Z., Xie, J. Improving strength and ductility of H13 die steel by pre–tempering treatment and its mechanism. Materials Science and Engineering: A, 752(101–114), (2019).
  • [4]Śledź, M., Stachowicz, F., Zielecki, W. The effect of shot peening on the fatigue strength of steel sheets. Redakcia Kovove Materialy, Kovove Materialy-Metallic Materials, 2 (53)(91-95), (2015).
  • [5] Kubit, A., Bucior, M., Zielecki, W., Stachowicz, F. The impact of heat treatment and shot peening on the fatigue strength of 51CrV4 steel, 21st European Conference on Fracture (ECF), Catania, Italy, 24.6.2016, (ECF21), Book Series: Procedia Structural Integrity, 2(3330–3336), (2016).
  • [6] Göken, J., Maikranz-Valentin, M., Steinhoff, K., Golovin, I. S., Ivleva, T. V., Flejszar, A., Riehemann, W. Mechanical spectroscopy study of thermo-mechanically treated 51CrV4 steel. Materials Science and Engineering: A, 521-522(335–339), (2009).
  • [7]Zabel, A., Rödder, T., Tiffe, M. Material testing and chip formation simulation for different heat treated workpieces of 51CrV4 steel, 16th CIRP Conference on Modelling of Machining Operations, Burgundy, France 15.06.2017, Procedia CIRP 58, 181 – 186, (2017).
  • [8] Brinic, J., Brcic, M., Krscanski, S., Lanc, D., Niu, J., Wang, P. Steel 51CrV4 under high temperatures, short-time creep and high cycle fatigue. Journal of Constructional Steel Research, 147(468-476), (2018).
  • [9]Dlouhy, J., Hauserova, D., Motycka, P. Bainite austenitization in 51CrV4 spring steel: Accelerated cementite spheroidisation, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 179 (2017), 1, Article number 012016, 4th International Conference Recent Trends in Structural Materials, COMAT, (2016).
  • [10] Goulas, C., Kumar, A., Mecozzi, M.G., Castro-Cerda, F. M., Herbig, M., Petrov, R. H., Sietsma, J. Atomic-scale investigations of isothermally formed bainite microstructures in 51CrV4 spring steel. Materials Characterization, 152(67-75), (2019).
  • [11] Pant, G., Singh, A. P., Sharma, H. K., Cooling rate characteristics of vanadium based micro alloyed steel, Materials Today Proceedings, 26(2)(1087-1090), (2020).
  • [12]Karabulut, H., Türkmen, M., Temperleme işleminin tozaltı kaynak yöntemi ile birleştirilen mikroalaşımlı çeliklerin mekanik özelliklerine etkisi, Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 7(3)(587-594), (2016).
  • [13] Çalıgülü, U., Aras, M., Türkmen, M. Temperleme işleminin yağda soğutulan çeliklerin mikroyapı ve sertlik özelliklerine etkisi. In 4th International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science (ISITES), Antalya, Turkey, 3-5.11.2016, ISITES2016.
  • [14] Uslular Hadde ®, www.uslularhadde.com
  • [15] Hauserova, D., Dlouhy, J., Kotous, J. Structure refinement of spring steel 51Crv4 after accelerated spheroidisation." Archives of Metallurgy and Materials, 62, 2017.
  • [16] Zhang, L., Gong, D., Li, Y., Wang, X., Ren, X., Wang, E. Effect of Quenching Conditions on the Microstructure and Mechanical Properties of 51CrV4 Spring Steel, Metals, 8(1056), (2018).
  • [17] Bodycote ® www.bodycote.com
  • [18] Lambers, H.-G., Gorny, B., Tschumak, S., Mainer, H. J., Canadic, D. Crack growth behavior of low- alloy bainitic 51CrV4 steel. Procedia Engineering, 2(1373–1382), (2010).
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2013
  • Yayıncı: Gazi Üniversitesi , Fen Bilimleri Enstitüsü