Investigation of the Mechanical and Microstructural Properties of AISI 430 Steels After Deep Chryonegic Treament

Abstract

Cryogenic treatment is a type of heat treatment applied to stainless steels in today's industry and is rapidly spreading as an alternative to conventional heat treatment. Although the effects of shallow cryogenic treatment on stainless steels have been investigated in the literature, it is seen that there are limited number of studies on deep cryogenic treatment. In this study, the effects of deep cryogenic treatment (-140 oC) on the microstructural and mechanical properties of AISI 430 ferritic stainless steel were investigated. In addition, the effects of conventional heat treatment and cryogenic treatment were compared. In the study, 1 hour annealing time at 300 oC, 500 oC and 700 oC for conventional heat treatment and 12, 24, 36 and 48 hours at -140 oC for cryogenic treatment were selected as heat treatment parameters in the study. After heat treatment, the samples were examined using an optical microscope and subjected to hardness and tensile tests (using mini tensile speciment). The findings determined that while the mechanical properties decrease after 300 oC in conventional heat treatment, the optimum annealing time for yield strength is 24 hours in cryogenic treatment, while the optimum annealing time for tensile strength is 48 hours. In addition, the study shows that cryogenic treatment causes significant changes in the microstructure of AISI 430 stainless steel.

Kriyojenik işlem günümüz endüstrisinde paslanmaz çeliklere uygulanan ve geleneksel ısıl işleme alternatif olarak hızla yayınlaşan bir ısıl işlem çeşididir. Literatürde paslanmaz çelikler üzerine yapılan sığ kriyonejik işlemin etkileri araştırılmakla birlikte derin kriyonojik işlem üzerine çalışmaların sınırlı sayıda olduğu görülmektedir. Bu çalışmada derin kriyojenik işlemin (-140 oC) AISI 430 ferritik paslanmaz çeliğinin mikroyapısal ve mekanik özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Ayrıca geleneksel ısıl işlemle kriyojenik işlemin etkileri karşılaştırılmıştır. Çalışmada ısıl işlem parametresi olarak geleneksel ısıl işlem için 300 oC, 500 oC ve 700 oC’de 1 saat tavlama süresi, kriyojenik işlem için -140 oC’de 12, 24, 36 ve 48 saat bekletme süresi olarak seçilmiştir. Isıl işlem sonrası numuneler optik mikroskop kullanılarak incelenmiş, sertlik ve çekme testine (mini çekme) tabi tutulmuştur. Bulgular geleneksel ısıl işlemde 300oC’den sonra mekanik özellikler azalırken, kriyojenik işlemde ise akma dayanımı için optimum bekleme süresi 24 saat çekme dayanımı için optimum bekleme süresi 48 saat olarak belirlemiştir. Ayrıca yapılan çalışma kriyojenik işlemin AISI 430 paslanmaz çeliğin mikroyapısı önemli değişikliklere neden olduğunu göstermektedir.