Eyüp YAYLACI

Mikro Alaşımlı Çeliklerin Üretim Çeşitleri ve Aşamaları

Günümüzde üretilen mikro alaşımlı çeliklerin çoğunluğu yassı mamul olarak üretilmekle birlikte son yıllarda dövme amaçlı mikro alaşımlı çeliklerin üretimi de hız kazanmıştır.

Mikroalaşımlı Boru Çelikleri

Mikro alaşımlı çelikler, yüksek dayanım, yüksek tokluk ve yüksek kaynak kabiliyeti nedeniyle doğal gaz ve çeşitli boru hatlarında da kullanılmaktadır. Petrol ve doğal gaz boru hatlarında kullanılan mikro alaşımlı çeliklerin üretimi 1960’lı yıllarda başlamıştır. Özellikle bu yıllardan sonra, mikro alaşımlı çeliklerin üretilmesi daha büyük çaplı ve yüksek basınca dayanıklı boruların imal edilmesini sağlamıştır.Basınca dayanım artarken, boruların çapları da 400 mm’den 1500 mm’ye kadar çıkmıştır. Petrol ve doğal gaz taşımacılığında kullanılan borulardaki basınç 1900’lü yıllarda 2 atm. iken, 1930’lu yıllarda 30 atm., 1960’lı yıllarda 65 atm., 1980’li yıllarda 80 atm. Günümüzde ise 120 atm.’in üzerine çıkmıştır.

Dövme Ürünler

Mikro alaşımlı dövme çelikler (DMA), orta karbonlu ıslah çeliklerinin yerine geliştirilmişlerdir. Mikro alaşımlı yassı ve dövme ürünlerin alaşım tasarımı, özellikle karbon miktarında büyük farklılıklar gösterir. Dövme işlemi günümüzde sadece kontrollü soğutma mekanizmasıyla çalıştığından % 0,025’lik bir karbon miktarı alt sınır olarak görülür. Islah çeliklerinde yapı temperlenmiş martensit olarak ortaya çıkarken; mikro alaşımlı dövme çeliklerde ince ferrit-perlit yapı görülür. Ancak hem tane küçülmesi etkisi ile hem de çökelti sertleşmesi nedeni ile mikro alaşımlı dövme çeliklerde ıslah çelikleriyle aynı mekanik özellikler görülür.

Mikroalaşımlı dövme çeliklerin avantajları;

Genel üretim yöntemi ve özelliklerine bakıldığında, mikro alaşımlı dövme çeliklerin avantajlarını şöyle sıralayabiliriz;

1. Kullanılan alaşım miktarı azdır.

2. Isıl işlem gerektirmez.

3. Üretim imkânı daha hızlıdır.

4. Zaman ve enerji kayıpları azdır.

5. Gerilme, yorulma ve sertlik özellikleri ıslah çeliklerinkine eşittir.

6. Ağırlık yönünden daha hafiftirler.

Yassı Ürünler

Yassı ürünlerin üretimi dört aşamada gerçekleştirilmektedir. Bunlar;

a. Döküm,

b. Östenitleştirme (Çözündürme tavı),

c. Kontrollü haddeleme,

d. Kontrollü soğutmadır.

Yassı ürünlerde mikro alaşımlamayla birlikte uygun bir termomekanik işlemin yapılması gerekir. Kontrollü haddeleme ile gerçekleştirilen bu işlemde, genelde 1000–1200°C’ de yapılan ön deformasyona, düşük sıcaklıklarda (700-800°C) nihai bir deformasyon eklenir. Haddeleme sonrası değişik soğuma hızları kullanılarak mikro yapının ince taneli ferrit veya beynitten oluşması sağlanır. Soğuma şartlarına bağlı olarak az miktarlarda perlit veya martensit de elde edilir.

Yassı ürünlerde mikro alaşımlamayla birlikte uygun bir termomekanik işlemin yapılması-gerekir. Kontrollü haddeleme ile gerçekleştirilen bu işlemde, genelde 1000° – 1200°C de yapılan ön deformasyona, düşük sıcaklıklarda ( 700° – 800°C ) nihai bir deformasyon eklenir. Haddeleme sonrası değişik soğuma hızlan kullanılarak mikro yapının ince taneli ferrit veya beynitten oluşması sağlanır. Soğuma şartlarına bağlı olarak az miktarda perlit veya martensit de elde edilir. Yassı ürünlerdeki gelişme, standart yumuşak çeliklerden C-Mn tipi HSLA çeliklerine doğru olmuştur. Mikro alaşımlama metoduyla da günümüzde kullanılan C-Mn-(V/T:/Nb) tipi HSLA Çelikleri temel kompozisyon %0.05 – 0.15C, %0.3 Si ve % 1.5 Mn’ den oluşur.

Günümüzde 355 N/mm2Tik akma dayanımları için öncelikle normalize edilmiş haddelenmiş çelikler kullanılır. Normalize edilmiş haddelenmiş çelikler kimyasal kompozisyonları açısından normal tavlanmış, alüminyum içeren Si-Mn alaşımlı yapı çeliklerine benzer.

Termomekanik haddelenmiş çelikler Nb, Ti ve V elementlerinden birini veya kombinasyonunu içeren, karbon miktarı ortalama %0.10 seviyesine düşürülmüş yapı çelikleridir. Artan kalınlık (ve daha yüksek dayanımlar) için mangan miktan artırılır ve/veya nikel ve bakır alaşımlanır. Hızlı soğurulmuş durumda karbon ortalama %0.07′ ye düşürülür. Genelde kaynak kabiliyeti açısından , gerekli karbonitrür çökelti dağılımım sağlayan Ti/Nb katkısı ilave edilir.

Mikro alaşımlı çeliklerin dayanım özellikleri ıslah edilmiş C-Mn-tipi yapı çeliklerine benzer. Ancak belirgin akma sınırı yanı sıra akma/çekme dayanım orantıları yüksektir. Mikro alaşımlı çeliklerin yüksek tokluğu, tamamen ince taneli yapılarından kaynaklanmaktadır. Mikro alaşımlı çeliklerin yüksek sıcaklık dayanım özelliği ile soğuk deformasyon ve yaşlanma gibi işlem özellikleri de 35 N/mm”‘ lik dayanım için standart normalize ve 500 N/ mm Tik dayanım için standart ıslah edilmiş C-Mn- tipi yapı çeliklerine benzer.

Tokluğun diğer göstergesi olan kırılma tokluğu, mikro alaşımlı çeliklerde konvansiyonel çeliklere oranla daha yüksektir.Geçen yıllarda, sade karbonlu çeliklerin küçük miktarlarda Nb, Ti ve V gibi kuvvetli karbür ve nitrür oluşturan elementlerle (nadiren yaklaşık % 1 ‘i geçer) mikro alaşımlandınlmasıyla bu çeliklerin mekanik özelliklerinde büyük iyileşmeler sağlanmıştır. Küçük miktarlarda Nb, Ti ve V’un ilavesi ve kontrollü haddeleme ile birlikte uygulama, düşük maliyette 50-80 ksi akma dayanımlı ve İyi tokluk kaliteli düşük karbon (% 0.05-0.10 C) sade karbonlu çelikleri meydana getirmiştir. Mekanik özelliklerdeki bu iyileşmeler pek çok faktörün sonucudur. Bu faktörlerden en önemlileri şunlardır:

1.Ferrit tane boyutunun ince alt tane yapısının oluşumu ile inceltilmesi

2.Kuvvetli karbür ve nitrür oluşturan elementlerin gerilim nedenli karbürler ve nitrürlerin çökelmeleri

3.Ferritin çökelti sertleşmesi



KAYNAKLAR;


  1. Mikro Alaşımlı Çeliklerin İşlenilebilirliğinin Takım Ömrü Ve Yüzey Pürüzlülüğü Açısından Değerlendirilmesi,Sadi ŞAN,Yüksek Lisans Tezi,Makine Eğitimi,Gazi Üniversitesi,Şubat 2007,

  2. Mikro Alaşımlı Çeliklerin Mikro Yapısını Değiştirerek İşlenilebilirliğinin İncelenmesi,Barış ÖZLÜ,Bilim Uzmanlığı Tezi,Makine Eğitim Anabilim Dalı,Zonguldak Karaelmas Üniversitesi,Haziran 2007,

Eyüp YAYLACI