Ferritik paslanmaz çelikler başta beyaz eşya sektörü olmak üzere endüstride birçok alanda hem oksidasyon ve korozyon dirençlerinin yüksek olmasından dolayı hem de paslanmaz çelikler arasında uygun maliyetli olduğu için tercih edilmektedir. Ferritik paslanmaz çelik grubunun bir üyesi olan AISI 430 kalite paslanmaz çelikler genellikle derin çekme ve eğme uygulamalarında kullanılır. Çamaşır makinesi tambur parçası üretiminde de bu sebeple tercih edilir. Rulo sac, tambur üretim prosesi aşamalarında eğme ve delik delme gibi birçok mekanik işleme maruz kalır. Bu çalışmada tambur çevre sacının yuvarlanıp perçin prosesi ile birleştirilmesi esnasında kenet bölgelerindeki çatlak oluşumu incelenmiştir. Tambur üretiminde kullanılan AISI 430 kalite paslanmaz çeliğin şekillendirilebilirlik özelliğine etki edebilecek parametreler sistematik olarak incelenip yapılan deneysel çalışmalarla probleme neden olabilecek etmenler belirlenmiştir. Çalışmada üretim esnasında çatlayan ve çatlamayan rulolar gruplandırılıp incelenmiştir.
Oluşturulan deney tasarımında öncelikli olarak mekanik değerler incelenmiştir. İki farklı tedarikçiden tedarik edilen on bir adet çatlamayan ve on adet çatlayan rulodan her rulo için üçer adet numune hazırlanıp çekme test sonuçların ortalama değerleri Minitab istatistiksel analiz programında girdi verisi olarak kullanılmıştır. Amaç bu problemde malzeme karakteristiğinde hangi mekanik parametrelerin etkili olduğunun tespit edilmesidir. Yapılan istatistiksel analiz sonucunda malzemenin akma ve çekme dayanımı arasındaki ilişkinin çatlama problemine direkt etkisi olduğu tespit edilmiştir. Her tedarikçi için muhtemel çatlama problemi görülmeyecek akma ve çekme dayanımı aralıkları kontur grafikleri ile belirlenmiştir. B tedarikçisinden temin edilen paslanmaz sac rulonun güvenli çalışma alanı A tedarikçisinden daha geniştir. Kopma uzaması değerleri iki grup arasında kıyaslandığında çatlayan saclarda bu değerin çatlamayanlara nazaran daha az olduğu fakat çatlama problemine direkt etki eden bir parametre olmadığı tespit edilmiştir. İstatistiksel çalışmanın son kısmı olarak da regresyon analizi gerçekleştirilerek, malzemenin akma dayanımı, çekme dayanımı, şekillendirilebilirliği ve sertliğinin yanında üretim prosesindeki kalıpların etkisi de
incelenmiş ve kalıp kaynaklı etmenlerin de olduğu tespit edilmiştir. Analiz sonuçları dikkate alınarak kalıplarda iyileştirme çalışmaları yapılmıştır. İstatistiksel analiz kısmı, hangi parametrelerin etki edebileceğini göstererek araştırmanın sonraki safhalarına ışık tutmuştur. Devamında malzemelere kademeli çekme testi uygulanarak deformasyon sertleşmesi üssü ve anizotropi katsayıları hesaplanmış ve çatlama problemi ile aralarında ilişki olup olmadığı araştırılmıştır. Dikey anizotropi katsayısı çatlama davranışı göstermeyen saclarda daha düşükken çatlama davranışı gösteren saclarda daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Düzlemsel anizotropi değerleri karşılaştırıldığında çatlayan ve çatlamayan saclar arasında önemli bir fark tespit edilmemiştir.
Deneysel çalışmaların ikinci aşamasında çatlama davranışı gösteren ve göstermeyen paslanmaz sacların mikroyapı analizleri gerçekleştirilmiştir. Farklı iki tedarikçiden iki adet çatlayan ve iki adet çatlamayan olmak üzere toplamda dört adet paslanmaz sac mikroyapısı incelenmiştir. Çatlayan numunelerde yapının orta bölümünde daha büyük taneler mevcutken kenar bölgelerde daha ince taneli bir yapı tespit edilmiştir. Çatlayan numunelerde eş eksenli bir tane yapısı yoktur. Bunun yanı sıra çatlayan numunelerde hadde yönüne bağlı deformasyon izleri tespit edilmiştir. Çatlayan numunelerde mikroyapı içinde çökelti fazları tespit edilmiştir. Yapılan tane boyutu ölçümlerinde de çatlayan sacların tane boyutlarının çatlamayan saclara kıyasla daha büyük olduğu tespit edilmiştir.
Deneysel çalışmanın sonraki aşamasında kesme yüzeylerinin yapısı incelenmiş ve kayma yüzeyi ile kırılma yüzeyi oranı analiz edilmiştir. Bütün saclarda kırılma yüzey oranı kayma yüzey oranından daha yüksek bulunmuştur fakat çatlayan saclarda bu oranın çatlamayan saclara kıyasla daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.
Son olarak numunelere Erichsen çökertme testi ve sertlik deneyleri yapılmıştır. Erichsen derinliği değerleri çatlayan saclarda daha düşük iken çatlamayan saclarda daha yüksek olduğu tespit edilmiştir (% 9). Sertlik ölçümlerinde çatlayan numunelerin sertliği çatlamayan numunelere kıyasla daha düşük olduğu görülmüştür (% 8).
KAYNAKLAR
[1] Tanure, L.P. de A. R., Alcântara, C.M. de, Oliveira, T.R. de, Santos, D.B., & Gonzalez, B.M. (2017). Microstructure, Texture and Microhardness Evolution during Annealing Heat Treatment and Mechanical Behavior of the Niobium-Stabilized Ferritic Stainless Steel ASTM 430 and Niobium-Titanium-Stabilized Ferritic Stainless Steel ASTM 439: a Comparative Study. Materials Research, 20(6), 1650– 1657. doi:10.1590/1980-5373-mr-2017-0568
[2] Ahn, B.R., & Kim, N.J. (1998). Analysis and prevention of cracking phenomena during bending of cold-rolled 430 stainless steel. Journal of Materials
Science Letters, 17(7), 573-576. doi: 10.1023/ a:1006577721705
[3] Kanbollu, S., (1996). Östenitik Krom Nikelli Paslanmaz Çeliklerin Kaynak
Özellikleri (Yüksek Lisans Tezi). Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri
Enstitüsü, İstanbul.
[4] Fu, Z., (2017). A study of static strain aging of selected ferritic steels (Master’s thesis). Tampere University of Technology, Faculty of Engineering Sciences, Tampereen yliopisto.
[5] Odabaş, C. (2004). Paslanmaz çelikler, temel özellikleri, kullanım alanları,
kaynak yöntemleri. Askaynak, İstanbul.
[6] Vitos,L., Korzhavyi, P. & Johansson, B. (2003). Stainless steel optimization from
quantum mechanical calculations. Nature Mater 2, 25–28 (2003)
doi:10.1038/nmat790
[7] Streicher, M.A (2013).The Role of Carbon, Nitrogen, and Heat Treatment in the
Dissolution of Iron-Chromium Alloys in Acids, CORROSION.
1973;29(9):337
[8] Truman, Je(1976). Stainless steels. In: Schreir LL (ed) Corrosion, 2nd ed., vol. 1: Metal/environment reactions, Newnes-Butterworths, London and
Boston.
[9] Lo, K.H., Shek, C.H., Lai, J.K.L. (2009). Recent developments in stainless steels, Materials Science and Engineering, 65, 39-104.
[12] Tikhovskiy, I., Raabe, D., & Roters, F. (2008). Simulation of earing of a %17 Cr stainless steel. Materials Science and Engineering A 488 (2008) 482–490. doi:10.1016/j.msea.2007.11.063
[13] Raabe, D., & Lüucke, K. (1993). Textures of ferritic stainless steels. Materials
Science and Technology 9(4), 30-312. doi:10.1179/mst.1993.9.4.302
[14] Dubiel, S.M., & Cieślak, J. (2011). Sigma-Phase in Fe-Cr and Fe-V Alloy Systems and its Physical Properties. Critical Reviews in Solid State and
Materials Sciences, 36(4), 191–208. doi:10.1080/ 10408436.2011.
[15] Seiotovirta, M. (2013). Handbook of Stainless Steel, Espoo, Finland:
Outokumpu Oyj.
[16] McGuire, M.F. (2008).Ferritic Stainless Steels , Stainless Steel for Design
Engineers (pp.109-122), Materials Park, Ohio: ASM Internationa.
[17] Menthe, E.& Rie, T. (1999). Further investigation of the structure and properties of austenitic stainless steel after plasma nitriding, Surface and Coating
Technology, 116–119 (1999) 199–204.
[18] Ryan, M.P., Williams,D.E., Chater,R.J.,Hutton, B.M. & McPhail, D. (2002). Why Stainless Steel Corrodes, Nature, 14-415(6873) 770-4 doi: 10.1038/415770a
[19] Sun, Y., Bell, T., Wood, G. (1994). Wear behavior of plasma-nitrided martensitic stainless steel, Surface and Coating Technology, 163 –164 (2003) 380–3854
[20] Gürkan, M. (2007). Ostenitik ve martensitik paslanmaz çeliklerin yüksek
sıcakılık aşınma davranışları (yüksek lisans tezi), Afyon Kocatepe
Üniversitesi.
[21] Liu, Y., Ye, D., Yong, Q., Su, J., Zhao, K., & Jiang, W. (2011). Effect of Heat Treatment on Microstructure and Property of Cr13 Super Martensitic Stainless Steel. Journal of Iron and Steel Research International,
18(11), 60–66. doi:10.1016/s1006-706x (11)60118-0
[22] Pohl, M., Storz, O., & Glogowski, T. (2007). Effect of intermetallic precipitations on the properties of duplex stainless steel. Materials
Characterization,58(1), 65–71. doi:10.1016/ j. matchar.2006.03.015
[23] Facchini, L., Vicente, N., Lonardelli, I., Magalini, E., Robotti, P., & Molinari, A. (2010). Metastable Austenite in 17-4 Precipitation-Hardening Stainless Steel Produced by Selective Laser Melting. Advance
Engineering Materials, 12(3), 184-188. doi:10.1002/adem.200900259
[24] Gordon, W., & van Bennekom, A. (1996). Review of stabilisation of ferritic stainless steels. Materials Science and Technology, 12(2), 126– 131. doi:10.1179/mst.1996.12.2.126
[25] Zhang, X., Fan, L., Xu, Y., Li, J., Xiao, X., & Jiang, L. (2015). Effect of aluminum on microstructure, mechanical properties and pitting corrosion resistance of ultra-pure 429 ferritic stainless steels. Materials
& Design (1980-2015), 65, 682-689. doi:10.1016/j.matdes.2014.09.074
[26] Chao, H.-C. (1978). Mechanism of anisotropic lamellar fractures. Metallurgical
Transactions A, 9(4), 509–514. doi:10.1007/bf02646407
[27] <URL-1> https://www.aperam.com/sites/default/files/documents / 2018-07/ Manufacturing%20Process%20Gobal_en.pdf, erişim tarihi: 11.03.2020.
[28] Grassino, J., Vedani, M., Vimercati, G., & Zanella, G. (2012). Effect of skin pass rolling parameters on mechanical properties of steels.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing 429
ferritic stainless steels.13(11), 2017-2026, . doi: 10.1007/s12541-012-0266-1
[29] Alvarez De Sotomayor, A., & Herrera, E.J. (1994). Permanent elimination of the yield-point phenomenon in AISI 430 stainless steel by skin-pass rolling fect of skin pass rolling parameters on mechanical properties of steels. International Journal of Materials Science, 29(22), 5833– 5838. doi:10.1007/bf00366864
[30] Paton, R. (1994). Influence of aluminium and thermomechanical treatment on formability and mechanical properties of type 430 Materials Science
and Technology, 10(7), 604–613. doi:10.1179/mst.1994.10.7.604
[31] Nitche, A. (2005). U.S. Patent No. 6,935,143 B2. Berlin, Germany: U.S. Patent and Trademark Office.
[32] Rans, C., Straznicky, P. V., & Alderliesten, R. (2007). Riveting Process Induced Residual Stresses Around Solid Rivets in Mechanical Joints.
Journal of Aircraft, 44(1), 323–329. doi:10.2514/1.23684
[33] Jiang, Z., Li, S., & Li, Y. (2011). Thermodynamic Calculation of Inclusion Formation in Mg-Al-Si-O System of 430 Stainless Steel Melts. Journal
of Iron and Steel Research, International, 18(2), 14–17.
doi:10.1016/s1006-706x (11)60017-4
[34] Ahn, B.R. (1998). Anlysis and Prevention of Cracking Phenomena Durin Bending of Colled-rolled 430 Stainless Steel, Journal of Materials
Science Letters, 17, 572-576
[35] Aran, A. ve Temel M.A. (2003). Paslanmaz Çelik Yası Mamuller, Sarıtaş Çelik Sanayi ve Ticaret A.Ş., İstanbul, 165 s.
ÖZGEÇMİŞ
Ad-Soyad : Asude BALAKAN
Doğum Tarihi ve Yeri : İstanbul-12.09.1991
E-posta : balakanasude@gmail.com
ÖĞRENİM DURUMU:
Lisans : 2014, Yıldız Teknik Üniversitesi, Kimya-Metalurji Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği
Yükseklisans : 2020, İstanbul Teknik Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Anabilim Dalı, Malzeme Mühendisliği
MESLEKİ DENEYİM VE ÖDÜLLER:
Eylül 2018-Halen: BSH Ev Aletleri San. Tic. A.Ş. Çamaşır Makinesi Fabrikası, Tedarikçi Kalite Mühendisi.
Eylül 2017- Eylül 2018: BSH Ev Aletleri San. Tic. A.Ş. , Soğutucu Fabrikası, Tedarikçi Kalite Yüksek Lisans Proje Öğrencisi.