Bor katkılı yüksek alaşımlı (Ni-Hard 4) beyaz dökme demirlerde tungsten ilavesinin mikroyapı, aşınma ve mekanik özellikler üzerine etkisi

Abstract

Yüksek alaşımlı beyaz dökme demir malzemeler (Ni-Hard 4 ASTM A532), yüksek aşınma dayanımlarından dolayı çimento, beton ve madencilik sektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada bor katkılı yüksek alaşımlı beyaz dökme demir (Ni-Hard 4) malzemede tungsten ilavesinin mikroyapı, aşınma direnci, tokluk ve sertlik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Numuneler indüksiyon fırınında ergitilerek alaşımlanmış ve kum kalıba dökülerek şekillendirilmiştir. Her bir grup numuneye 850 ˚C'de 5 saat süreyle tavlama yapılarak havada sertleştirmeye bırakılmış ve devamında 250 ˚C'de 4 saat süreyle temperleme işlemleri uygulanmıştır. Döküm konumundaki numunelere Diferansiyel Termal Analiz (DTA) incelemeleri yapılmıştır. Döküm ve ısıl işlem konumundaki mikroyapı incelemeleri ışık mikroskobu ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile gerçekleştirilmiştir. Alaşımların aşınma özelliklerini incelemek amacıyla kuru ortamda pin-on-disk testi uygulanmıştır. Numunelerin tokluk özelliklerini belirlemek amacıyla üç nokta eğme testi yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar tungstenin %2 oranına kadar alaşımın sertlik, mekanik özellik ve aşınma dayanımı özelliğinde pozitif yönde bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir.

High alloy white cast iron materials (Ni-Hard 4 ASTM A532) are widely used in cement, concrete and mining industries due to high wear resistance. In this study, the effect of tungsten on microstructure, wear resistance, toughness and hardness of boron added high-alloy (Ni-Hard 4) white cast iron was investigated.Specimens were alloyed by melting induction furnace and were formed into the sand mould. Every group of specimens was applied hardening on air after heat treatment at 850 ˚C for 5 hours and than tempered at 250 ˚C for 4 hours. Differential Thermal Analysis (DTA) analyzes were performed to the cast samples. Microstructure of cast and heat treated specimens were investigated by using light microscopy and Scanning Electron Microscope (SEM). Wear tests were carried out using a pin-on-disc tribometer under dry sliding conditions. Three-point bending tests were performed to determine the toughness properties of the specimens. The results showed that tungsten provides positive contribution up to 2 wt. % on materials hardness, mechanical properties and wear resistance.