Bortemperlenmiş küresel grafitli dökme demirin mekanik özellikleri ve aşınma davranışının araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, bortemperlenmiş alaşımsız küresel grafitli dökme demirin mekaniközellikleri ve aşınma davranışları araştırılmıştır. Bortemperleme 900 ºC 'de 1, 3ve 5 saat katı ortamda borlamayı takiben 300, 350 ve 450 ºC sıcaklıklardaki tuzbanyosunda 60 dakika tutularak gerçekleştirilmiştir. Temperleme işlemini takibennumuneler oda sıcaklığında soğutulmuş ve bol su ile yıkanarak kurutulmuştur.Bortemperlenmiş numunelerin mikroyapı karekterisyonları optik mikroskop ve X-ışını difraksiyon analizi ile incelenmiştir. Borür tabakasının kalınlığı ve yüzeydenmatrise kadar olan sertlik değişimi tespit edilmiştir. Ayrıca, bortemperlenmişnumuneler çekme, darbe, sertlik gibi çeşitli mekanik testlere tabi tutulmuştur.Aşınma deneylerinde, bilye-disk metodu kullanılmış, deneyler yağlamasızortamda ve oda sıcaklığında yapılmıştır. Deneyler 10 N yük altında ve 0,3 m/skayma hızında gerçekleştirilmiştir. Sürtünme kuvveti bir yük ölçer (loadcell)yardımıyla ölçülmüş ve deneyler esnasında sürtünme katsayısı olarakkaydedilmiştir. Aşınma izleri optik mikroskop ile incelenmiş, aşınma hacmi vehızı yüzey profilometre cihazı yardımıyla hesaplanmıştır.Optimum özellikler bortemperleme ısıl işlemiyle elde edilmiştir. Bortemperleme,küresel garfitli dökme demire borlamadan daha yüksek darbe tokluğu veöstemperlemeden daha yüksek yüzey sertliği kazandırmıştır. Bortemperlenenküresel grafitli dökme demir, borlanan ve östemperlenen numunelere göre dahadüşük sürtünme katsayısı ve aşınma hızı göstermiştir.

In this study, mechanical properties and wear behaviour of borontempered ductileiron are investigated. Borontempering is carried out by boronizing at 900 ºC for 1,3 and 5 hours in powder medium, followed by quenching in salt bath attemperatures 300, 350 and 450 ºC for an hour. After tempering process, thespecimens are cooled at room temperature and then dried and washed with water.Microstructure analyses of the borontempered specimens are performed using theoptical microscopy and x-ray difraction. Boride layer thickness and the variationof its hardness from surface to matrix are determined. The borontemperedspecimens are subjected to tensile, impact and hardness tests. Wear experimentsare performed by means of ball on disc method in unlubricated condition and atroom temperature. Experiments are carried out under 10 N load and at 0.3 m/sslading rate. Friction coefficient is measured by using a load cell which is attachedto wear test machine. Wear tracks are examined with the optical microscopy.Amount of wear debris volume and wear rate are calculated by using profilometerresults.Optimum properties are obtained by borontempering heat treatment.Borontempering gives higher impact toughness than that of boronizing and highersurface hardness than that of austempering. Borontempered ductile iron showslower friction coefficient and wear rate than that of boronized and austemperedductile iron.