Farklı Mikroyapısal Değişkenlerin Yüksek Manganlı Fe-%33Mn Çeliğinin Pekleşme Davranışına Etkilerinin Araştırılması

Abstract

İleri yüksek mukavemetli çelikler sahip olmuş oldukları yüksek mukavemet, yüksek süneklik ve_x000D_ yüksek pekleşme kabiliyeti gibi üstün özellikler sayesinde otomotiv, demiryolu, savunma sanayi_x000D_ uygulamalarında ve yapı endüstrisi gibi pek çok farklı alanda tercih edilmektedir. Bu projede yeni_x000D_ nesil yüksek mukavemetli çelikler sınıfından olan yüksek manganlı çeliklerin pekleşme_x000D_ davranışına etki eden farklı mikroyapısal değişkenlerin etkisi kristal plastisite modellemesi_x000D_ yoluyla araştırılmıştır. Öncelikle östenitik Fe-33Mn çeliğinin 1x10-4 s_x000D_ -1 gerinim hızındaki malzeme_x000D_ davranışının, tane sayısı gibi faktörleri girdi olarak kullanarak kristal plastisite modellemesi_x000D_ yapılmıştır ve pekleşme sabitleri bulunmuştur. Daha sonra bulunan pekleşme sabitleri sabit_x000D_ tutularak, malzeme dokusu, hız gradyanı, gerinim artışı ve etkileşim tensörü cinsi gibi tek bir_x000D_ mikroyapısal girdi değiştirilerek bu girdilerin malzemenin toplam pekleşme davranışına etkisi_x000D_ açığa çıkarılmıştır. Spesifik olarak, proje önerisinin üzerine konularak farklı karbon_x000D_ konsantrasyonlarının pekleşme sabitlerine olan etkisi de hesaplanmıştır. Bahsi geçen çeliğin_x000D_ oda sıcaklığında ve düşük gerinim hızındaki malzeme davranışı proje yürütücüsünün daha_x000D_ önceki çalışmalarında çekme testi yardımı ile makro ölçekte gözlemlenmiştir. Fe-33Mn çeliğinin_x000D_ seçilme nedeni, yüksek mangalı östenitik çeliklerinin sahip olduğu çok yüksek pekleşme_x000D_ kapasitesi ile birlikte yüksek süneklik değerleri ve aşınma direnci sayesinde uzay-havacılık,_x000D_ otomotiv, savunma sanayi gibi öncül sektörlerde yer alması ve önümüzdeki yıllarda çok daha_x000D_ fazla miktarda yer alacağına inanılmasıdır. Bu konunun seçilme nedeni ise, bugüne kadar_x000D_ yapılan kristal plastisite çalışmalarında deneysel davranışı modelleyebilmek için genelde tek tip_x000D_ malzeme dokusu, hız gradyanı, gerinim artışı ve etkileşim tensörü kullanılmıştır. Bu doğru bir_x000D_ yaklaşım olmasına rağmen bu girdilerin toplam malzeme pekleşme davranışına etkisi_x000D_ bilinmemektedir. Bu kapsamda kristal plastisite modellemeleri Visco-Plastic Self-Consistent_x000D_ (VPSC) algoritması yardımı ile gerçekleştirilmiştir. Fe-33Mn çeliğinin düşük gerinim hızındaki tek_x000D_ eksenli deformasyon davranışı voce tipi pekleşme teorisi ile modellenmiştir ve bulunan Voce_x000D_ parametreleri bütün simülasyonlarda aynı kalmıştır. Böylelikle değişik mikroyapısal değişkenlerin_x000D_ Fe-33Mn çeliğinin pekleşme davranışına etkileri aynı pekleşme teorisi ile açığa çıkarılmıştır.

High strength steels are preferred in many different fields such as automotive and railway_x000D_ applications and construction industry thanks to their superior properties including high strength,_x000D_ high ductility and high deformation hardening. In this project, the effect of different_x000D_ microstructural variables on the hardening behavior of high manganese Fe-33Mn steels was_x000D_ investigated by crystal plasticity modeling. Firstly, the crystal plasticity modeling of the ironbalanced austenitic steel with 33 manganese (Fe-33Mn) in its chemical composition was carried_x000D_ out with experimental inputs such as grain size and corresponding voce hardening parameters_x000D_ were found. Afterwards, a single microstructural input such as material texture, velocity gradient,_x000D_ strain increase or interaction tensor type was changed and the effect of these inputs on the_x000D_ strain hardening behavior of the Fe-33Mn steel was identified. Specifically, different carbon_x000D_ concentrations were also included in the crystal plasticity modeling simulations in order to_x000D_ observe the effect of different chemical compositions on the hardening response. The_x000D_ aforementioned material which is high manganese Fe-33Mn austenitic steel was selected in this_x000D_ project owing to the superior material properties. The reason for choosing this topic is that even_x000D_ though crystal plasticity computations are carried out under certain conditions such as, specific_x000D_ initial texture, velocity gradient, strain increment and type of interaction tensör in which it is the_x000D_ right approach, the individual roles of these variables have not known yet. Within this scope,_x000D_ crystal plasticity computations were performed by the help of Visco-Plastic Self-Consistent_x000D_ (VPSC) algorithms. The uniaxial strain hardening response of Fe-33Mn steel at room_x000D_ temperature was modeled using voce-type hardening model and corresponding Voce hardening_x000D_ parameters was used rest of the simulations. Thus, the effects of different microstructural_x000D_ variables on the strain hardening response of Fe-33Mn steel was clarified using same hardening_x000D_ model.