Fe-%12,5Mn-%5,5Si-%9Cr-%3,5Ni alaşımında martensitik dönüşümler üzerine termal ve zor etkilerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, şekil hatırlamalı Fe-%1 2,5Mn-%5,5Si-%9Cr-%3,5Ni alaşımında meydana gelen martensitik dönüşümlerin morfolojik, kristalografik, mekanik ve termodinamik özellikleri üzerine termal ve dış zorun etkileri incelendi. Ayrıca termal ve dış zorun etkileri ile austenite yapı içinde meydana gelen dislokasyonların ve yığılma kusurlarının martensite yapı ile etkileşimleri ele alındı. Austenite yapı içinde termal etki ile yalnızca e (h.c.p.) martensite'nin meydana geldiği, dış zorun etkisi ile ise hem e martensite hem de a' (b.c.c.) martensite yapıların meydana geldiği yüzey ve mikro yapı incelemelerinde ortaya çıktı. Austenite kristal içinde oluşan e martensite'nin alışım (habit) düzleminin {111}y düzlemine paralel olduğu ve e martensite fazile austenite faz arasında Shoji-Nishiyama türü kristalografik dönme bağıntısının bulunduğu sonucuna varıldı. Dış zorun etkisi ile s martensite plakalarının kesişme bölgelerinde oluşan a' martensite yapının kristalografik incelemelerinde austenite ve martensite fazların düzlem ve doğrultuları arasında {1 1 1}r // {0001}E // {T01}«-, <01 î>y // <Î2Î0 >B // <1 1 1>". şeklinde bir ilişki olduğu bulundu ve bunun Kurdjumov-Sachs türü dönme bağıntısına uyduğu görüldü. Bu alaşımda ısıl işlem süresinin artması ile tane (grain) boyutunun büyüdüğü ve martensite miktarının arttığı gözlendi. Yüzey incelemelerinde plastik deformasyon etkisi ile s martensite plakalarının şekillerinin ve yönelimlerinin değiştiği görüldü. Mikro yapı gözlemlerinde plastik deformasyon sonucu yığılma kusurlarının arttığı, martensite plakalarının kalınlaştığı ve bu plakaların kesişme bölgelerinde a' martensite'nin oluştuğu görüldü. Fe-%12,5Mn-%5,5Si-%9Cr-%3I5Ni alaşımında austenite fazda bulunan kristal taneciklerinin büyüklüğünün ve oluşan martensite fazın miktarının alaşımın mekanik özelliklerini nasıl değiştirdiği zor-zorlanma deneyleri ile araştırıldı. Homojenleştirme süresinin ve plastik zorlanmanın artması ile austenite-martensite dönüşüm sıcaklığının arttığı görüldü. Anahtar Kelimeler: Austenite, ? Martensite, á Martensite, Martensitik Faz Dönüşümü, Plastik Deformasyon, Zor-Zorlanma Eğrisi, Austenite- Martensite Dönüşüm Sıcaklığı, Dislokasyon, Yığılma Kusurları, Tane Sınırı.

In this study, thermal and external stress effects on the martensitic transformations which occured in Fe-%12,5Mn-%5,5Si-%9Cr-%3,5Ni shape memory alloy were investigated from morphologic, crystallographic, mechanic and thermodynamic view points. We also studied the interactions of dislocations and stacking faults, which form in the austenite matrix through thermal and external stress, with martensite matrix. We observed that in the austenite structure e (h.c.p.) martensite occured only with thermal effects and outer external stress both e and a' (b.cc.) martensite structures formed with surface and microstructure analysis. The habit plane of e martensite was found to be parallel to {111}r planes of austenite crystal and its mcrystallographic determinations revealed the existence of Shoji-Nishiyama type orientation relationship between the austenite and s martensite phases. The electron diffraction analysis indicated that the orientation relationship of the a' martensite, which formed due to external stress at the intersection of the e martensite plate's, as {1 1 1}? // {0001}8 // {T01}"-, <01 T>r // 8 // <111>a', and it was observed that this was in accord to the Kurdjumov-Sachs type orientation relationship. It is observed that by increasing homogenization time, the austenite grain size and the amount of martensite were increased at this alloy. Changes of shape and orientation of s martensite plates with the effect of plastic deformation were revealed with surface analysis. Also as a result of the compression test, increasing of stacking faults density, thickening of martensite plates and a' martensites which form at the intersections of this plates were observed with microstructure analysis. It is investigated that how the size of grains and amount of martensite phase change the mechanical properties of the Fe~%12,5Mn-%5,5Si- %9Cr-%3,5Ni alloy in the austenite phase by stress-strain tests. By the increase of homogenization time and plastic deformation, it was observed that the austenite-martensite phase transformation temperature also increased. Key Words: Austenite, ? Martensite, a' Martensite, Martensitic Phase Transformations, Plastic Deformation, Stress-Strain Curve, Austenite- Martensite Transformation Temperature, Dislocation, Stacking Faults, Grain Boundary.