TOZ METALURJİSİ YÖNTEMİYLE ÜRETİLEN AISI 4340 ÇELİĞİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERİNE SICAK DEFORMASYONUN VE SOĞUTMA ORTAMININ ETKİSİ

Abstract

ÖZET

Bu çalışmada, Ø32x29 mm boyutlarında AISI 4340 çeliği toz metalurjisi yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen numuneler 1150°C’de 90 dakika sinterlenmiş ve ardından fırında soğutulmuştur. Sinterlenmiş durumda olanlar dışında, üretilen numunelerden birine 1150°C'de 1 saat homojenleştirme ısıl işlemi uygulanmış ve daha sonra havada soğutulmuştur. Diğer numuneler normal atmosfer şartlarında ve açık kalıpta 1150-930°C sıcaklık aralığında %30 ve %60 oranlarında deforme edildikten sonra kum, hava ve su ortamlarında soğutulmuştur. Ayrıca %30 ve %60 oranlarında deforme edildikten sonra su ortamında soğutulan numuneler 600oC’de 1 ve 2 saat temperlenmiştir. Numunelerin metalografik incelemeleri yapılarak, sıcak deformasyonun, soğutma ortamlarının ve temperleme işleminin toz metalürjisi ile üretilen AISI 4340 çeliğinin yoğunluk ve mekanik özelliklerine etkileri belirlenmiştir. Mikroyapı analizlerine göre AISI 4340 çeliğinin tane boyutu, deformasyon miktarına ve soğuma hızına bağlı olarak kademeli şekilde azalmıştır. Tane boyutu ölçümüne göre %60 oranında deforme edilen numunelerde yeniden kristalleşmeye bağlı olarak küçük tanelerin oluştuğu görülmüştür. Ayrıca deformasyon oranının artmasıyla yoğunluk ve sertliğin arttığı tespit edilirken temperleme işlemi uygulanan suda soğutulmuş numunelerde ise sertliğin düştüğü görülmüştür. Sonuçlar, sıcak deformasyonun, toz metalurjisiyle üretilen AISI 4340 çeliğinin özelliklerini alaşım elementlerinin ilavesini artırmadan iyileştiren bir işlem olduğunu göstermiştir.

ABSTRACT

In this work, AISI 4340 steel was produced in dimension of Ø32x29 mm by powder metallurgy. Samples were sintered at 1150°C for 90 min and then cooled in the furnace. Except to those in the as-sintered condition, one of the produced samples was homogenized at 1150°C for 1 h and then cooled in air. Other samples were deformed at the temperature range of 1150-930°C and deformation rate of 30% and 60% in an open die under normal atmospheric conditions and then cooled in sand, air and water mediums. In addition, the samples, which were cooled in water after being deformed by 30% and 60%, were tempered at 600oC for 1 and 2 hours. Metallographic examination of the samples was carried out and the effects of hot deformation, cooling mediums and tempering on the density and mechanical properties of AISI 4340 steel produced by powder metallurgy were determined. According to the microstructure analyses, the grain size gradually decreased depending on the deformation rate or cooling rate in AISI 4340 steel. It was seen that small grains occurred due to completely recrystallization at 60% deformation rate which were supported by grain size analysis. It was also observed that while the density and hardness increased by the increase in deformation rate, the hardness of the water cooled samples decreased after tempering. The results showed that hot deformation is a process that is capable of improving the properties of AISI 4340 steel produced by powder metallurgy without rising the addition of alloying elements.