Investigation of the Effects of Holding Times at Cryogenic Temperatures on Residual Stress Distribution of Aisi D2 Sool Steel

Abstract

Soğuk iş takım çeliği olan AISI D2 çeliği yüksek aşınma direnci, basma dayanımı ve tokluk gibi avantajlar sağladığından endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Literatür incelendiğinde, kalıntı gerilmelere kriyojenik işlemin etkisini araştıran çalışma sayısı oldukça az olduğu görülmüştür. Kalıntı gerilmeler, yorulma ömrü, aşınma direnci, çatlak ilerlemesi ve gerilme korozyonu gibi malzemenin servis ömrünü belirleyen bazı özellikleri etkilediğinden önem taşır. Bu çalışmada, farklı bekletme sürelerindeki kriyojenik işlemin AISI D2 çeliğinin kalıntı gerilmelerine etkisi araştırılmıştır. Sonuçlar gösteriyor ki, AISI D2 çeliğinin yüzeyindeki çekme kalıntı gerilmeleri kriyojenik işlem ile azalır ve sonrasında yüzey altında basma kalıntı gerilmelerine dönüşür. Kriyojenik işlemde 24 saat bekletme süresi için eksenel yöndeki gerilme 242,3 MPa ve teğetsel yöndeki gerilme 172.5 MPa iken, klasik ısıl işlem uygulanmış numunede eksenel yöndeki gerilme 321,5 MPa ve teğetsel yöndeki gerilme 316,8 MPa değerindedir. Klasik ısıl işlem numunesi ve kriyojenik işlem numuneleri arasında sertlik farkı belirgin derecede değil iken, 24 saat bekletme süresinde ikincil karbürlerin çökelimi artmıştır. Bunun dışında kriyojenik işlemin yüzey pürüzlülüğünü iyileştirmiştir. Klasik ısıl işlemle karşılaştırıldığında, 24 saat bekletme süresi, kalıntı gerilme, karbür dağılımı ve yüzey pürüzlülüğü açısından daha iyi sonuçlar vermiştir.