Çift fazlı çelikler, dual fazlı çelikler olarak da adlandırılır. Martensit ve ferrit fazlarından meydana gelir. Bu sistemde martensit yüksek mukavemet sağlarken ferrit matrisi iyi bir uzama kabiliyeti kazandırır. Bu çelikler yüksek mukavemet ve uzama özellikleri nedeniyle, yüksek mukavemet ve şekillendirme gerektiren otomobil parçası üretiminde kullanılabilir. Çift fazlı çelikler, bu özelliklerinin yanında iyi bir yorulma özelliği de göstermektedir [1]. Çift fazlı çelikler sürekli akma ve iyi bir pekleşme özelliğine sahiptir. Bu çeliklerde yer alan martensit hacmi %20’nin üstündedir. Martensit ve ferrit fazlarıyla beraber bir miktar perlit, beynit ve kalıntı östenit de bulunabilir [2].
Çift fazlı çelikler genellikle iki yöntemle üretilirler. Bu üretim yöntemlerinden biri, düşük karbonlu ve düşük alaşımlı çeliklerin ara kritik sıcaklık (α+γ) bölgesinde tavlanmasının ardından oda sıcaklığına kadar su verilerek üretilmesidir. Diğeri ise östenitik bölgede haddelenmesinin ardından arakritik (α+γ) sıcaklığına kadar soğutulup ardından bu bölgede oda sıcaklığına kadar su verilerek de üretilebilir [3,4].
Çift fazlı çelikler, fırında sertleşme kabiliyetine sahiptirler. Bu özellik otomobil gövde yapım parçalarına şekil verilebilmesi için büyük öneme sahiptir. Örnek olarak; otomobil yapımı için şekillendirilen parçalar boyanmasının ardından boyayı kurutmak maksadıyla 130-170°C sıcaklık aralığında 15-20 dakika arasında fırınlanır. Bu işlem sırasında malzemenin akma gerilmesi dayanımında görülen artış fırında sertleşme olarak ifade edilir. Bu işlem esnasında akma gerilmesi dayanımında görülen artış deformasyon yaşlanması mekanizması ile açıklanabilir. Fırında sertleşmeye neden olan ferrit fazı içerisinde çözünmüş olan karbon atomlarıdır. Artış gösteren akma gerilmesi dayanımı tokluk direnci sağlar. Bu etkilerin araştırılması özellikle otomotiv sanayiinin ilgisini çekmektedir [5].
Çift fazlı çeliklerin şekillendirme işlemi tamamlandıktan sonra kullanıldıkları yerlere bağlı olarak zamanla mekanik özelliklerinde değişimler olabileceği düşünülmektedir. Bu durum öngerinime bağlı etkiler ile gerinim yaşlanması olarak karşımıza çıkabilmektedir. Bu durumun çift fazlı çeliklerin zamana bağlı olarak performansını etkilemesi kaçınılmazdır.
Çift Fazlı Çelikleri Kullanım Alanları
İçerisinde martensit fazlarının bulunması, çift fazlı bir çeikte yumuşak ve sünek ferrit matris içerisinde sert bir ikinci faz olarak gerilimin daha iyi dağılımını destekler. Diğer bir ifadeyle, bu durum deforme edilebilen ferrit ve buna oranla deforme edilemeyen martensit fazları arasında yeteri kadar yük transferi ile sonuçlanır. Çift fazlı çelikler güçlü bir fırında sertleşme etkisine sahiptir ve bu otomobil gövdesinin ana parçalarının şekillendirilmesi için büyük öneme sahiptir. Bilhassa otomotiv sanayii bu özelliklerin araştırılmasına büyük ilgi gösterir [5].
Bütün araçların ağırlıkları düşerken, gücün ve kalınlığın ölçülerini korumak içinçift fazlı çelikler otomotiv sanayiinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle yakıt verimliliği de artmaktadır. Taşıtlarda büyük öneme sahip olan güvenliğin geliştirilmesi isteği, çelik gibi yüksek mukavemete sahip malzemelerin kullanımını da artırmaktadır. Aşağıdaki şekilde kullanılan malzeme türüne göre kazalarda korunma oranları verilmiştir. Oluşan kazalarda çelik malzemeler ile dizaynı ve üretimi yapılmış olan araçlarda can kaybını %90’a kadar engellemenin mümkün olduğu görülmektedir. Polimer, alüminyum ve fiberglass malzemelerin koruma oranları %3 civarındadır. Bu önemli durum çift fazlı çeliklerin otomotiv sanayiinde kullanımını artırmaktadır.
Kaynakça
1. Suzuki, H., and McEvily, A.J. (1979). Microstructural Effects on Fatigue Crack Growth in a Low Carbon Steel. Metallurgical Transactions A, 10(4), 475-481.
2. Murari, F. D., De Melo, T. M. F., and Gonzalez, B. M. (2010) ISIJ International, 50(3), 463–468.
3. Mazinani, M., and Poole, W. J. (2007). Effect of Martensite Plasticity on the Deformation Behavior of a low-Carbon Dual-Phase Steel. Metallurgical and Materials Transactions A, 38(2), 328-339
4. Sarwar, M., Priestner, R., and Ahmad, E. (2002). Influence of Martensite Volume Fraction on Fatigue Limit of a Dual-Phase Steel. Journal of Materials Engineering and Performance, 11(3), 274-277.
5. Palkowski, H., and Anke, T. (2006). Bake Hardening of Hot Rolled Multiphase Steels Under Biaxial Pre‐Strained Conditions. Steel Research İnternational, 77, 675–9.