Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Isıl İşlemin Bakır Kaplı Çelik Boruların Mekanik Özelliklerine Etkisinin Araştırılması

Yıl 2023, Cilt: 4 Sayı: 1, 177 - 192, 26.06.2023
https://doi.org/10.55546/jmm.1255081

Öz

Bakır kaplı çelik borular, özellikle otomobil fren sistemleri olmak üzere birçok ürünün hidrolik sistemlerinin temel bileşenleridir. Otomotiv endüstrisinde kullanılmak üzere üretilen bakır kaplı çelik boruların sahip olmaları gereken mekanik özellikler kabul kriterleri ile belirlenmiştir. Ancak bu mekanik özelliklerin yanı sıra üretim aşamasında havşa açma gibi prosesler için boruların şekillendirilme kabiliyetleri (süneklilikleri) de oldukça önemlidir. Bu çalışmada, ısıl işlem ile bakır kaplı çelik boruların süneklilik değerlerinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Bu bağlamda, ısıl işlemsiz bakır kaplı çelik borunun ve 6 farklı ısıl işlem parametresi ile elde edilmiş bakır kaplı çelik boruların mikroyapısal ve mekanik özellikleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Optimum tavlama ısıl işlem parametresi ile 450 °C ve 120 dk. ’da 118,7±0,6 HV Vickers sertlik, 315,7±0,6 MPa çekme mukavemeti, 262,7±10,3 MPa akma mukavemeti, 36,9±0,9% kopma uzaması ve 1260 Bar patlatma dayanım değerleri elde edilmiştir. Dolayısıyla, ısıl işlem ile bakır kaplı çelik borunun sırasıyla, sertlik, çekme mukavemeti, akma mukavemeti, patlatma dayanımı değerlerinde yaklaşık %7,05 düşüş, %8,84 düşüş, %6,49 artış, %16,00 düşüş görülürken kopma uzamasında ise yaklaşık %55,04 artış gerçekleştiği elde edilen sonuçlardan görülmüştür.

Teşekkür

Yazarlar, bu çalışmaya desteklerinden dolayı Bant Boru A.Ş. ye ve Karabük Üniversitesi Demir Çelik Enstitüsü’ne teşekkür ederler.

Kaynakça

  • Al-Ghamdi K.A., Hussain G., SPIF of Cu/steel clad sheet: annealing effect on bond force and formability. Materials and Manufacturing Processes 31:758–763, 2016.
  • ASTM, A254/A254M-12: Standard Specification for Copper-Brazed Steel Tubing, 2019.
  • Benchabane G., Boumerzoug Z., Thibon I., Gloriant T., Recrystallization of pure copper investigated by calorimetry and microhardness. Materials Characterization 59:1425–1428, 2008.
  • Bundy H.W., Method for making a tube, 1932.
  • Choi J.Y., Seong B.S., Baik S.C., Lee H.C., Precipitation and recrystallization behavior in extra low carbon steels. ISIJ International 42:889–893, 2002.
  • Gu J., Song M., Annealing-induced abnormal hardening in a cold rolled CrMnFeCoNi high entropy alloy. Scripta Materialia 162:345–349, 2019.
  • Han K.T., Park J.S., On the Forming of Brake Tube-End with Double Wall Structure for Automobiles. In: AIP Conference Proceedings. American Institute of Physics 1178–1184, 2004.
  • ISO, 6892-1: Metallic materials. Tensile testing Method of test at room temperature, 2019.
  • Kavarana F.H., Ravichandran K.S., Sahay S.S., Nanoscale steel-brass multilayer laminates made by cold rolling: microstructure and tensile properties. Scripta Materialia 42:947–954, 2000.
  • Kim J.K., Huh M.Y., Lee J.C., Jee K.K., Engler O., Evolution of strain states and textures during roll-cladding in STS/Al/STS sheets. Journal of Materials Science 39:5371–5374, 2004.
  • Klakurková L., Horynová M., Juliš M., Gejdoš P., The use of microstructural analysis for the evaluation of quality of double-wall tubes. In: Materials Science Forum. Trans Tech Publication 269–27, 2017.
  • Lee J.E., Bae D.H., Chung W.S, Kim K.H., Lee J.H., Cho Y.R., Effects of annealing on the mechanical and interface properties of stainless steel/aluminum/copper clad-metal sheets. Journal of Materials Processing Technology 187:546–549, 2007.
  • Li Y.J., Choi P., Goto S., Borchers C., Raabe D., Kirchheim R., Evolution of strength and microstructure during annealing of heavily cold-drawn 6.3 GPa hy pereutectoid pearlitic steel wire. Acta Materialia 60(9), 4005-4016, 2012.
  • Liu B.X., An Q., Yin F.X., Wang S., Chen C. X., Interface formation and bonding mechanisms of hot-rolled stainless steel clad plate. Journal of Materials Science 54(17), 11357-11377, 2019.
  • Liu B.X., Wei JY., Yang M.X., et al Effect of heat treatment on the mechanical properties of copper clad steel plates. Vacuum 154:250–258, 2018.
  • Mishima Y., Aoki T., Itō G., Kiyooka S., Ono, K., Seki, Y., Sumitomo M., Takao, Z., Behavior of Cladding Tube under Coolant-Loss Accident Conditions. Journal of Nuclear Science and Technology 3(2), 72-82, 1966.
  • Ravichandran K.S., Sahay S.S., Byrne J.G. Strength and ductility of microscale brass-steel multilayer composites. Scripta Materialia 35, 1996.
  • SAE International, J1677, Tests and Procedures for Steel and Copper Nickel Tubing, 2004.
  • SAE International, J527, Brazed Double Wall Low-Carbon Steel Tubing, 2017.
  • Zhang G., Kang Y., Wang M., Xu H., Jia, H., Atomic diffusion behavior and diffusion mechanism in Fe–Cu bimetal casting process studied by molecular dynamics simulation and experiment. Materials Research Express 7(9):1-13, 096519, 2020.
  • Zhang L.F., Gao R., Zhao B.L, Sun M., Jing K., Wang X.P., Hao T., Xie Z.M., Liu R., Fang Q.F., Liu C.S., Effects of annealing temperature and layer thickness on hardening behavior in cross accumulative roll bonded Cu/Fe nanolamellar composite. Journal of Alloys and Compounds 827:154312, 2020.

Investigation of the Effect of Heat Treatment on the Mechanical Properties of Copper Clad Steel Pipes

Yıl 2023, Cilt: 4 Sayı: 1, 177 - 192, 26.06.2023
https://doi.org/10.55546/jmm.1255081

Öz

Copper-clad steel pipes are essential components of hydraulic systems for many products, especially automobile brake systems. The mechanical properties of copper-clad steel pipes produced for the use in automotive industry have been determined by acceptance criteria. However, in addition to these mechanical properties, the shaping capabilities (ductility) of the pipes are also very important for processes such as countersink boring during the production phase stage. In this study, it was aimed to improve the ductility values of copper-clad steel pipes by heat treatment. In this context, the microstructural and mechanical properties of copper-clad steel pipes without heat treatment and copper-clad steel pipes obtained with 6 different heat treatment parameters were investigated comparatively. The optimum annealing heat treatment parameter is 450 °C and 120 min. obtained with values as, 118.7±0.6 HV Vickers hardness, 315.7±0.6 MPa tensile strength, 262.7±10.3 MPa yield strength, 36.9±0.9% elongation at break and 1260 Bar bursting strength. Therefore, by this heat treatment, approximately 7.05% decrease, 8.84% decrease, 6.49% increase and 16.00% decrease are observed in the hardness, tensile strength, yield strength, bursting strength values of the copper-clad steel pipe, respectively, the elongation at break is approximately increase as 55.04%.

Kaynakça

  • Al-Ghamdi K.A., Hussain G., SPIF of Cu/steel clad sheet: annealing effect on bond force and formability. Materials and Manufacturing Processes 31:758–763, 2016.
  • ASTM, A254/A254M-12: Standard Specification for Copper-Brazed Steel Tubing, 2019.
  • Benchabane G., Boumerzoug Z., Thibon I., Gloriant T., Recrystallization of pure copper investigated by calorimetry and microhardness. Materials Characterization 59:1425–1428, 2008.
  • Bundy H.W., Method for making a tube, 1932.
  • Choi J.Y., Seong B.S., Baik S.C., Lee H.C., Precipitation and recrystallization behavior in extra low carbon steels. ISIJ International 42:889–893, 2002.
  • Gu J., Song M., Annealing-induced abnormal hardening in a cold rolled CrMnFeCoNi high entropy alloy. Scripta Materialia 162:345–349, 2019.
  • Han K.T., Park J.S., On the Forming of Brake Tube-End with Double Wall Structure for Automobiles. In: AIP Conference Proceedings. American Institute of Physics 1178–1184, 2004.
  • ISO, 6892-1: Metallic materials. Tensile testing Method of test at room temperature, 2019.
  • Kavarana F.H., Ravichandran K.S., Sahay S.S., Nanoscale steel-brass multilayer laminates made by cold rolling: microstructure and tensile properties. Scripta Materialia 42:947–954, 2000.
  • Kim J.K., Huh M.Y., Lee J.C., Jee K.K., Engler O., Evolution of strain states and textures during roll-cladding in STS/Al/STS sheets. Journal of Materials Science 39:5371–5374, 2004.
  • Klakurková L., Horynová M., Juliš M., Gejdoš P., The use of microstructural analysis for the evaluation of quality of double-wall tubes. In: Materials Science Forum. Trans Tech Publication 269–27, 2017.
  • Lee J.E., Bae D.H., Chung W.S, Kim K.H., Lee J.H., Cho Y.R., Effects of annealing on the mechanical and interface properties of stainless steel/aluminum/copper clad-metal sheets. Journal of Materials Processing Technology 187:546–549, 2007.
  • Li Y.J., Choi P., Goto S., Borchers C., Raabe D., Kirchheim R., Evolution of strength and microstructure during annealing of heavily cold-drawn 6.3 GPa hy pereutectoid pearlitic steel wire. Acta Materialia 60(9), 4005-4016, 2012.
  • Liu B.X., An Q., Yin F.X., Wang S., Chen C. X., Interface formation and bonding mechanisms of hot-rolled stainless steel clad plate. Journal of Materials Science 54(17), 11357-11377, 2019.
  • Liu B.X., Wei JY., Yang M.X., et al Effect of heat treatment on the mechanical properties of copper clad steel plates. Vacuum 154:250–258, 2018.
  • Mishima Y., Aoki T., Itō G., Kiyooka S., Ono, K., Seki, Y., Sumitomo M., Takao, Z., Behavior of Cladding Tube under Coolant-Loss Accident Conditions. Journal of Nuclear Science and Technology 3(2), 72-82, 1966.
  • Ravichandran K.S., Sahay S.S., Byrne J.G. Strength and ductility of microscale brass-steel multilayer composites. Scripta Materialia 35, 1996.
  • SAE International, J1677, Tests and Procedures for Steel and Copper Nickel Tubing, 2004.
  • SAE International, J527, Brazed Double Wall Low-Carbon Steel Tubing, 2017.
  • Zhang G., Kang Y., Wang M., Xu H., Jia, H., Atomic diffusion behavior and diffusion mechanism in Fe–Cu bimetal casting process studied by molecular dynamics simulation and experiment. Materials Research Express 7(9):1-13, 096519, 2020.
  • Zhang L.F., Gao R., Zhao B.L, Sun M., Jing K., Wang X.P., Hao T., Xie Z.M., Liu R., Fang Q.F., Liu C.S., Effects of annealing temperature and layer thickness on hardening behavior in cross accumulative roll bonded Cu/Fe nanolamellar composite. Journal of Alloys and Compounds 827:154312, 2020.
Toplam 21 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Makine Mühendisliği, Malzeme Karekterizasyonu, Malzeme Mühendisliği (Diğer)
Bölüm Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Ozan Koyuncu 0000-0002-5529-5059

Burak Çelik 0000-0002-4013-5837

Yasin Akgül 0000-0001-5643-5968

Alper İncesu 0000-0003-4404-4331

Erken Görünüm Tarihi 23 Haziran 2023
Yayımlanma Tarihi 26 Haziran 2023
Gönderilme Tarihi 22 Şubat 2023
Yayımlandığı Sayı Yıl 2023 Cilt: 4 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA Koyuncu, O., Çelik, B., Akgül, Y., İncesu, A. (2023). Isıl İşlemin Bakır Kaplı Çelik Boruların Mekanik Özelliklerine Etkisinin Araştırılması. Journal of Materials and Mechatronics: A, 4(1), 177-192. https://doi.org/10.55546/jmm.1255081
AMA Koyuncu O, Çelik B, Akgül Y, İncesu A. Isıl İşlemin Bakır Kaplı Çelik Boruların Mekanik Özelliklerine Etkisinin Araştırılması. J. Mater. Mechat. A. Haziran 2023;4(1):177-192. doi:10.55546/jmm.1255081
Chicago Koyuncu, Ozan, Burak Çelik, Yasin Akgül, ve Alper İncesu. “Isıl İşlemin Bakır Kaplı Çelik Boruların Mekanik Özelliklerine Etkisinin Araştırılması”. Journal of Materials and Mechatronics: A 4, sy. 1 (Haziran 2023): 177-92. https://doi.org/10.55546/jmm.1255081.
EndNote Koyuncu O, Çelik B, Akgül Y, İncesu A (01 Haziran 2023) Isıl İşlemin Bakır Kaplı Çelik Boruların Mekanik Özelliklerine Etkisinin Araştırılması. Journal of Materials and Mechatronics: A 4 1 177–192.
IEEE O. Koyuncu, B. Çelik, Y. Akgül, ve A. İncesu, “Isıl İşlemin Bakır Kaplı Çelik Boruların Mekanik Özelliklerine Etkisinin Araştırılması”, J. Mater. Mechat. A, c. 4, sy. 1, ss. 177–192, 2023, doi: 10.55546/jmm.1255081.
ISNAD Koyuncu, Ozan vd. “Isıl İşlemin Bakır Kaplı Çelik Boruların Mekanik Özelliklerine Etkisinin Araştırılması”. Journal of Materials and Mechatronics: A 4/1 (Haziran 2023), 177-192. https://doi.org/10.55546/jmm.1255081.
JAMA Koyuncu O, Çelik B, Akgül Y, İncesu A. Isıl İşlemin Bakır Kaplı Çelik Boruların Mekanik Özelliklerine Etkisinin Araştırılması. J. Mater. Mechat. A. 2023;4:177–192.
MLA Koyuncu, Ozan vd. “Isıl İşlemin Bakır Kaplı Çelik Boruların Mekanik Özelliklerine Etkisinin Araştırılması”. Journal of Materials and Mechatronics: A, c. 4, sy. 1, 2023, ss. 177-92, doi:10.55546/jmm.1255081.
Vancouver Koyuncu O, Çelik B, Akgül Y, İncesu A. Isıl İşlemin Bakır Kaplı Çelik Boruların Mekanik Özelliklerine Etkisinin Araştırılması. J. Mater. Mechat. A. 2023;4(1):177-92.