Farklı zımba uç radyüsü ile 90°’ lik bükme deneyleri

Farklı ısıl işlemlerin uygulandığı (ısıl işlemsiz (II), normalize (NI) ve menevişleme (MI) 16Mo3 sac malzemenin farklı zımba uç radyüsleri (R2, R3, R4, R5 ve R6 mm) ile 90º bükülmesi sonrasında elde edilen geri ve ileri esneme değerleri EK-9’ da tablo olarak verilmektedir. Elde edilen deney sonuçlarının aritmetik ortalaması ve zımbanın bekletildiği (30 s) uygulamaların direk bükme işlemlerine göre yüzde (%) azalma miktarı Şekil 8.9’ da gösterilmektedir.

Şekil 8.9. II, NI ve MI uygulanmış sac malzemelerin farklı zımba uç radyüsleriyle 90º bükülmesi neticesinde elde edilen ileri ve geri esneme değerleri

Şekil 8.9 incelendiğinde, MI uygulanmış numunelerde geri esneme, II ve NI numunelerde ise, ileri esneme meydana geldiği belirlenmiştir. Geri esneme sonrasında, bükme bölgesi radyüs değeri artmaktadır. Bükme radyüsünün (R) geri esneme üzerine etkisi R/S oranı ile bağlantılıdır. R/S oranı arttıkça sac malzeme üzerinde geri esneme değeride artmaktadır

[30, 44, 152]. Bükme radyüs değeri arttıkça kalıba gelen kuvvetler azalmaktadır. Bükme radyüsü azaldıkça sac malzemeye gelen kuvvetler büyümektedir. Bu nedenle, MI uygulanmış numunelerde de literatüre paralel olarak, zımba uç radyüs değeri arttıkça geri esneme değerlerinde de azalma meydana gelmiştir. Şekil 8.9 incelendiğinde, bükme parametreleri ve malzeme özelliklerine bağlı olarak II numunelerde, ileri esneme davranışı meydana gelmektedir. Uygulanan NI işlemi neticesinde, sac malzemelerin de ileri esneme değeri artmaktadır. 16Mo3 sac malzeme üzerine uygulanan NI neticesinde sac malzemenin tane boyutunun küçülmesinden dolayı sertlik değeri de artmaktadır. MI malzemelerde ise, martenzitik bir yapı oluşmasından dolayı sertlik değerleri II ve NI numunelere göre daha yüksektir (Bkz. Çizelge 8.2).

4 mm kalınlığındaki II, NI ve MI uygulanmış malzemelerin deformasyon bölgesinin mikro yapısal karakterizasyonu Resim 8.19’ da gösterilmektedir. Resim 8.19.a incelendiğinde, II malzemelerin mikro yapısı ferrit ve perlitten oluşmaktadır. Sac malzeme özelliklerine bağlı olarak II malzemelerde ileri esneme meydana gelmiştir. Uygulanan NI sonrasında, sac malzemenin yapısında perlit miktarlarının da arttığı gözlemlenmiştir. Malzeme içyapısı ferrit ve ince perlit yapıya dönüşmektedir. Bu nedenle, sac malzemenin tane boyutu küçülmekte, sertlik değeride artmaktadır (Resim 8.19.b). Bu özelliklere bağlı olarak, sac malzemenin bükme işlemi sonrasında ileri esneme değerlerinde artma meydana gelmiştir. Uygulanan MI sonrasında, sac malzemede gelişi güzel ve iğnemsi martenzit yapı oluştuğu belirlenmiştir (Resim 8.19.c).

Resim 8.19. II, NI ve MI malzemelerin mikro yapı görüntüleri; a) II, b) NI, c) MI

Resim 8.19.c incelendiğinde, martenzit yapı sert bir faz olması nedeni ile sac malzemenin sertliğini arttırmıştır (Bkz. Çizelge 8.2). MI malzemelerde, gerilmenin uygulanması sonrasında, elastik şekil değişimi bir süre devam eder ve yük kaldırıldıktan sonra elastik şekil değişiminin tamamen geri dönmesi için belirli bir sürenin geçmesi gerekir. Bu şekilde zamana bağlı olarak meydana gelen elastik davranış anelastiklik olarak bilinir [153]. MI malzemelerin, sertliği fazla olması nedeniyle anelastik enerjisi büyük olduğu için geri yaylanma davranışı meydana gelmektedir.

Isıl işlem öncesi ve sonrası numunelerin mikro yapısındaki alaşım elementlerinin dağılım şekilleri EDS analiz tekniği olan fast maps ile belirlenmiştir (Resim 8.20).

Resim 8.20. Isıl işlem uygulanarak bükülen malzemelerin element dağılım haritaları a) Isıl işlemsiz (II), b) Normalize (NI), c) Menevişleme (MI)

Farklı sıcaklıklarda II, NI ve MI uygulanmış numunelere SEM’ de X500 büyütme yapılarak element dağılım görüntüleri elde edilmiştir. II numune üzerine uygulanan NI ve MI sonrasında, sac malzemelerin element oranlarında değişmeler olduğu gösterilmektedir (Resim 8.20.a-20.c). Alaşım elementlerinde değişmelerinin asıl sebebi ısıl işlem neticesinde alaşım elementleri birleşerek karbür oluşturmalarıdır. Alaşım elementlerinin içerisinde bulunan molibden birincil karbür olarak ötektik tipi karbür oluşturur. Matriksteki

kompozisyonuyla direkt orantılı bir şekilde M2C ve M6C tipi çökeltilerde bulunur. Molibden, birincil karbür oluşumuyla malzemenin aşınma direncini artırır. Matrikste çözünen molibden ise M2C tipi ikincil sertlik karbürlerin oluşumunu sağlar ve böylece matriksin ikincil sertlik kazanmasında en önemli rolü oynar. Bu nedenle, MI neticesinde sac malzemenin sertliğini arttırmıştır. Mo ve W genel olarak aynı tür karbürler oluşturmalarına ve birbirlerinin yerine kullanılabilmelerine karşın ikincil sertliğe olan katkıları bakımından farklılık gösterirler. Molibden, ikincil sertlik çökeltileri oluşturmada çok daha etkindir. Bununla birlikte yüksek hareketliliğe sahip olan molibden aynı zamanda aşırı menevişleme sırasında M2C karbürlerinin büyüme hızını etkiler. Bu da molibden esaslı çeliklerde sertlik kaybına neden olmaktadır [154].

Düşük bir karbür oluşturucu özelliği olan krom kendi birincil karbür tiplerini oluşturmaz ve oluşan karbür tiplerine göre bir miktar birincil karbürlerin kafesine (özellikle M2C kafesine) girer. Karbürlere krom katılımı, karbür fazlarının kafes sabitlerini düşürür ve bu da daha düşük bir gerinme enerjisine ve böylece daha düşük bir çekirdeklenme aktivasyon enerjisine neden olur. Bu durumda dislokasyon ve ikiz sınırlarında çökelme kolaylaşır ve yüksek bir sertlik artışı elde edilebilir. Krom aynı zamanda yumuşak tavlamada ikincil M23C6 karbürlerinin oluşumuna yol açar. M₂₃C₆ karbürü temelde krom-karbürdür ve östenitleme sırasında kolayca çözünerek östenitin oluşmasına büyük katkıda bulunur. Sertleştirme sonucu istenilen martenzitin oluşumuna da etkide bulunur. İkincil sertlik oluşumunda kromun rolü çok büyüktür ve her iki tip ikincil sertlik karbürlerinin (MC ve M2C) enerji açısından oluşumunu kolaylaştırır ve böylece miktarlarını arttırır [145-154].

16Mo3 sac malzemenin karbür yapıcı alaşım elementlerinden biriside vanadyumdur. Vanadyum birincil karbür yapıcı elementlerdendir. Oluşturduğu MC tipi karbürler yüksek hız çeliklerindeki en sert karbürlerdir. Böylece sertlik ve aşınma direncini artırır. Molibden temperleme sırasında maksimum sertliği elde etmek bakımından ne kadar önemli bir element ise, vanadyum da işleme sıcaklıklarında sertliği korumak için önemlidir [145-147]. Östenitleştirmede matriks içinde çözünen vanadyum temperlemede MC tipi ikincil karbürleri oluşturur ve böylece matriksin yüksek sıcaklık sertliğini sağlar. Ancak oluşturduğu sert birincil karbürler nedeniyle, çeliğin taşlanabilirlik özelliğini azaltır. Uygulanan NI ve MI sonrasında, sac malzemelerin mikro yapısında alaşım elementlerinin birleşmesinden dolayı karbürler meydana gelmektedir. Karbürlerin sert ve gevrek olması

nedeniyle 16Mo3 sac malzemenin menevişlenme işlemi neticesinde, özellikle bükme deformasyon bölgesinde sertliğin artması ile birlikte geri esneme davranışına etkili olduğu düşünülmektedir.

Farklı zımba uç radyüsleri ile gerçekleştirilen bükme işleminde elde edilen deney sonuçlarının polinom eğri denklemleri Şekil 8.10’ da gösterilmektedir.

Şekil 8.10. Zımba uç radyüsleri ile elde edilen geri-ileri esneme miktarlarının polinom eğri denklemleri, a) II, b) II-30 s, c) NI, d) NI-30 s, e) MI, f) MI-30 s

Bükme işlemleri neticesinde elde edilen deney sonuçlarının polinom eğri denkleminde R2

malzemelerde zımba uç radyüs değeri arttıkça ileri esneme değerinin azaldığı Şekil 8.10.a-10.d’ deki grafiklerde gösterilmektedir. Zımba bekleme süreleri de ileri esneme değerlerini düşürmektedir (Şekil 8.10.b, 10.d). Zımba uç yarıçaplarında en büyük ileri esneme NI bükme işlemlerinde zımba uç radyüs değeri R2 mm ile 2,56° elde edilirken, En düşük ileri esneme değeri ise, II-30 s bükme işleminde zımba uç yarıçapı R6 mm ile 1,31° olarak elde edilmiştir. II-30 s bekleyerek bükme işlemi, NI bükme yöntemine göre ileri esneme değerini %48,82 azaltmıştır. MI uygulayarak yapılan bükme işlemlerinde zımba uç radyüs değeri arttıkça geri esneme değerleri artmaktadır (Şekil 8.10.e, 10.f). Zımba sac malzeme deformasyon alanında bekleme süresi geri esneme değerini azaltmaktadır. MI yönteminde en küçük geri esneme değeri MI-30 s bekletilerek bükme işleminde zımba uç radyüs değeri R2 mm ile 1,17° elde edilirken, en büyük geri esneme değeri ise, zımba yarıçapı R6 mm ile 2,18° MI bükme işlemlerinde elde edilmiştir. MI-30 s bekletilerek bükme işlemi MI bükmeye göre geri esneme değerini %46,33 azaltmıştır. Şekil 8.10 incelendiğinde, zımbanın sac malzeme üzerinde 30 s bekletilmesi ileri ve geri esneme değerlerini azaltmaktadır. Bükme işlemleri esnasında plastik deformasyon sonucunda kalıcı şekil değişikliği meydana gelmektedir. Deformasyon neticesinde, sac malzeme büküm bölgesinde elastik deformasyon için gerekli enerji birikir (rezilyans). Zımbanın bekleme süresi malzeme büküm bölgesinde meydana gelen çekme ve basma gerilmelerini değerlerini azaltmaktadır. Zımba kaldırıldığında elastik deformasyon için harcanacak gerilme değerlerinde azalma meydana gelmesinden dolayı daha küçük bir ileri ve geri esneme davranışı meydana gelmektedir.