Investigation of forming parameters of high strength steels in elevated temperatures

Otomotiv endüstrisi, ürün ağırlığının azaltılması ve buna rağmen dayanımın değişmemesi veya artması konusuyla ilgili uzun yıllardan beri çalışmaktadır. Bu amaçla, farklı ürünlerin ve üretim yöntemlerinin araştırılması da kaçınılmaz olmuştur. Günümüzde ise, bor alaşımlı çelikler ve bu malzemelerin sıcak şekillendirilmesi işlemi, yurt dışında uygulanan önemli yöntemlerden biri olup bu konu hakkındaki araştırmalar hızla devam etmektedir. Şuan en yaygın olarak kullanılan sıcak şekillendirilebilir bor alaşımlı çelik ArcelorMittal firmasının ürettiği Usibor 1500(22MnB5) dür. Bahsedilen malzeme ve sıcak şekillendirme yöntemiyle, çekme dayanımının yaklaşık olarak üç katına çıktığı görülmüştür. Ancak literatür araştırması yapıldığında,kullanılan sıcak şekillendirilebilir-bor alaşımlı malzemelerin serbest ağırlıklı düşürme (darbe),kırılma tokluğu ve yorulma deneyleri gibi çalışmalarının yeterli oranda bulunmadığı sonucuna varılmıştır.Bu çalışmada, sıcak şekillendirilebilir bor alaşımlı çeliklerden ArcelorMittal firmasının ürettiği 1,7 mm kalınlıktaki Usibor 1500 ve Erdemir firmasının ürettiği 2,5 mm kalınlıktaki 30MnB5 malzemeleri kullanılmıştır. Öncelikle, bahsedilen malzemeler için optimum çekme dayanımınınelde edileceği farklı soğuma ortamı, sıcaklık ve fırında bekletme süreleri kullanılarak çeşitli ısıl işlemler uygulanmış ve ayrıca uygulanan ısıl işlemler sonunda malzemedeki mikro yapıdeğişimleri ve sertlik ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın daha sonraki kısmında ise, optimum dayanımın elde edildiği parametrelerde, malzemelere ısıl işlemler uygulanarak serbest ağırlıklı düşürme, kırılma tokluğu ve yorulma deneyleri gerçekleştirilip, elde edilen sonuçlar malzemelerin ısıl işlem görmemiş halleri ile karşılaştırılmıştır. Çalışmanın son kısmında ise; Dynaform ismindeki sonlu elemanlar programı kullanılarak, malzemelerin sıcak şekillendirme simülasyonları yapılmıştır. Ancak, bu programda kullanılmak üzere, malzemelerin sıcak halde çekme deneyleri gerçekleştirilip elde edilen mekanik özellikler programa data olarak girilmiştir.Bu çalışmadan elde edilen sonuçların, taşıtların farklı bölgelerinde, farklı yükleme ve gerilmelere maruz kalan sıcak şekillendirilmiş bor alaşımlı parçaların dayanımları konusundayardımcı olacağı düşünülmektedir.The automotive industry has been working on reducing the weight of the product and although remaining unchanged or increasing of strength for years. For this purpose, it was inevitable toexamine the different products and production methods. Nowadays, the boron-alloyed steels and hot forming process of these materials are one of the important methods applied in abroad and research on this topic continues rapidly. Currently, the most widely used boron alloyed-hot formable steel is Usibor 1500 (22MnB5) produced by ArcelorMittal and the tensile strength is tripled approximately by mentioned material and the hot forming process. However, literature research was done about boron alloyed-hot formable steels; it was observed that there is not enough research about impact, fracture toughness, and fatigue tests of these materials.In this study, Usibor 1500 steel with the thickness of 1,7 mm produced by ArcelorMittal and 30MnB5 steel with the thickness of 2,5 mm produced by Erdemir were used. Firstly, heattreatments were performed using different cooling media, temperature and holding time to acquire optimum tensile strength for the materials. In addition, the changes in microstructure and hardness of the materials were studied at the end of the heat treatments. In the next part ofthe study; impact, fracture toughness, and fatigue tests were performed after applying heat treatment in the parameters of optimum strength and the results obtained were compared withthe as- delivered material.In the last part of the study, hot stamping simulations were carried out using finite element program named Dynaform. However, hot tensile tests performed and mechanical propertiesobtained from the tests were used as data for Dynaform.The obtained results from this study will lead further studies about the strength of the hot stamped boron products exposed to different loading and stresses in different parts of thevehicles