FARKLI HIZLANDIRILMIŞ SOĞUTMA PARAMETRELERİ UYGULANMIŞ PROFİLLERDE KALINTI GERİLİM ÖLÇÜMLERİNİN İNCELENMESİ

Abstract

ÖZET

Bu çalışmada, HEA 120 ile 140 ve HEB 120 ile140 ebatlarındaki S275JR kalite çelik profillerin “Hızlandırılmış Soğutma ve Kendi Kendini Temperleme (HS-KT)” ısıl işlemleri sonrasında kalıntı gerilim ve mekanik özelliklerinde meydana gelen değişiklikler incelenmiştir. HS-KT ısıl işlemi, hava+su karışımını pülüverize şekilde profil yüzeyine püskürten özel tasarlanmış ve imal edilmiş sistemle gerçekleştirilmiştir. Profillere HS-KT ısıl işlemi 8 ve 12 bar hava basıncında, 20 saniye soğutma süresi gibi parametreler uygulanmıştır. HS-KT uygulanmış ve uygulanmamış profillerin mikroyapı incelemesi optik ışık mikroskobu ile gerçekleştirilmiştir. Mekanik özellikler sertlik ölçümü ile yapılmıştır. Sertlik ölçümü 750 kg yük altında 5 mm çaplı bilya ile HB cinsinden belirlenmiştir. Kalıntı gerilimleri, web ve flanş bölgelerine yapıştırılan gerinim ölçerler (strain gage) yardımıyla kesme metodu kullanılarak ölçülmüştür.

En yüksek soğutma hızı, HEA 120 profilin web bölgesinde soğutma plakası ile malzeme arasındaki mesafenin 2 kat, hava basıncı 8 bar ve soğutma süresinin 20 saniye olduğu HS-KT işlemi ile 92°C/sn.olarak elde edilmiştir. En düşük soğutma hızıda profillerin flanş bölgesinde minimum 6°C/sn. olarak tespit edilmiştir. Isıl işlemsiz malzemelerin mikroyapı Ferrit+Perlit yapısındayken, 9°C/sn.'lik bir soğuma hızına kadar yapının asiküler ferrit ve/veya poligonal ferrite dönüştüğü, 35°C/sn.'lik bir soğuma hızına kadar üst beynit ve/veya sorbit yapısının hakim olduğu, 39°C/sn.'nin üzerindeki soğuma hızlarında da alt beynit ve/veya martenzit fazının oluştuğu bulunmuştur. Isıl işlem görmemiş profillerdeki 106-120 HB aralığındaki sertlik değerinin, HEA 140 profilin web bölgesinde 46°C/sn. soğuma hızında 206 HB'ye yükseldiği tespit edilmiştir. En yüksek 92°C/sn. soğuma hızına maruz kalan HEA 120 web bölgesin -467 MPa'lık kalıntı çekme gerilmesi ölçülürken flanş bölgesinde 6°C/sn.'lik bir soğutma hızında ise 203 MPa'lık kalıntı basma gerilmesi değeri elde edilmiştir. Daha kalın kesitli olmasından dolayı HEB ebatlı profillerde hem kalıntı basma gerilmesi hem de kalıntı çekme gerilmesi daha dar aralıklarda ölçülmüştür.

ABSTRACT

In this study, the changes in the residual stress and mechanical properties of S275JR quality steel profiles in sizes HEA 120-140 and HEB 120-140 after the "Accelerated Cooling and Self-Tempering (HS-KT)" heat treatment were examined. HS-KT heat treatment is carried out with a special design and manufacturing system that sprays the air + water mixture on the profile surface in powder form. Parameters such as HS-KT heat treatment were applied to the profiles at 8 and 12 bar air pressure and 20 seconds cooling time. Microstructure examination of profiles with and without HS-KT applied was carried out using optical light microscopy. Mechanical properties were determined by hardness measurement. Hardness measurement was determined at HB with a 5 mm diameter ball under a load of 750 kg. Residual stresses were measured using the shear method with the help of strain gauges installed in the web and flange regions. In the HS-KT process, where the distance between the material in the body area of the HEA 120 profile and the cooling plate is 2 times, the air pressure is 8 bars and the cooling time is 2 times, the highest cooling rate is 92°C/sec. It is 20 seconds. was obtained as. The lowest cooling rate is at least 6°C/sec in the flange region of the profiles. It was determined as. While the microstructure of materials without heat treatment is in the Ferrite+Perlite structure, up to a cooling rate of 9°C/sec, the structure turns into acicular ferrite and/or polygonal ferrite, and the upper bainite and/or sorbite structure forms upwards. Up to a cooling rate of 35°C/s. It was found that the lower bainite and/or martensite phase was dominant at cooling rates above 39°C/s. The hardness value in the range of 106-120 HB in non-heat treated profiles is 46°C/sec in the crotch region of the HEA 140 profile. It was determined that the cooling rate increased to 206 HB. Maximum 92°C/sec. While -467 MPa residual tensile stress was measured in the HEA 120 mesh region exposed to a cooling rate, a residual compressive stress value of 203 MPa was obtained in the flange region at a cooling rate of 6°C/sec. Due to the thicker cross-section in HEB sized profiles, both residual compressive stress and residual tensile stress were measured in narrower ranges.