Niobyum alaşımlı döküm yüksek hız çeliklerinin kesme koşulları altında aşınma davranışı

Abstract

NİOBYUM ALAŞIMLI DÖKÜM YÜKSEK HIZ ÇELİKLERİNİN KESMEKOŞULLARI ALTINDA AŞINMA DAVRANIŞIAlpay YILMAZAnahtar Kelimeler: Kesici takım, yüksek hız takım çeliği, karakterizasyon, bor alaşımlama,thermocalc hesaplaması, kesme, talaşlı işlem, aşınma, serbest yüzey aşınması, krater derinliği.Özet: Talaşlı imalatta kesici takım malzemesi olarak kullanılan yüksek hız takımçeliklerinin konvansiyonel talaşlı imalat tezgahlarında tüketimi oldukça fazladır. Buçalışmada amaç dökümden sonra haddelenmeden direkt olarak kullanılabilecek şekildegeliştirilen yüksek hız takım çeliğinin mikroyapısal karakterizasyonu ve işleme koşullarıaltında kesme ve aşınma davranışlarının incelenmesidir. Bilinen kimyasalkompozisyonlardan farklı bir alaşım dizaynı yoluna gidilmiş ve bu amaçla yeni dizaynedilen alaşımda niobyum (ve bazen ek katkı olarak titanyum) kullanılmıştır. Niobyumunkullanım amacı ergiyikten kontrollü olarak direkt monokarbür çökeltisidir. Böylece,döküm mikroyapısında dezavantaj olarak karşımıza çıkan ve dendritlerarası kırılganlığıarttıran bağlantılı ötektik karbür filmi oluşumu kısmen engellenerek toklukta artışsağlanmıştır. Kokil ve kum destekli sac kalıplara dökülerek elde edilen çeşitliebatlardaki yüksek hız çeliği parçalar östenitleştirme tavlaması, suverme vemenevişlemeden oluşan bir seri ısıl işlemden geçirilmiştir. Üretimin her adımındanumuneler alınarak mikroyapı incelemesi gerçekleştirilmiş, oluşan mikroyapınıngörüntü analizleri yapılmış, üretilen döküm yüksek hız takım çeliğinin denge durumundaoluşan faz miktarları ve bileşenleri thermocalc programı ile hesaplanmıştır. Piyasadantemin edilen standart kesici uçlarla torna tezgahında değişik malzemeleri karşılaştırmalıolarak işleyerek adım adım serbest yüzey aşınması ölçümleri yapılmış, katastrofikaşınma sonucu oluşan krater derinlikleri tespit edilmiş, böylece takım ömrü testlerigerçekleştirilmiştir. Son olarak yeni geliştirilen döküm yüksek hız takım çeliğine çeşitlioranlarda bor elementi ilavesi ile denemeler yapılmış, oluşan faz miktarları yinethermocalc ile hesaplanmış, ilgili mikroyapılar görüntülenmiş ve plastik şekillendirmetakımları ile uygulama örnekleri verilmiştir.

THE WEAR BEHAVIOUR OF NIOBIUM ALLOYED CAST HIGH SPEEDSTEELS UNDER CUTTING CONDITIONSAlpay YILMAZKey Words: Cutting tool, high speed tool steel, characterization, boron alloying,thermocalc calculation, cutting, machining, wearing, flank wear, crater depth.Abstract: The consumption of high speed tool steels used as cutting tool materials inconventional turning lathes are quite high. The aim of this work is to investigate thecutting and wear behavior of a high speed tool steel that can be used as cast withoutrolling and to characterize its microstructure. Alloy is designed with a chemicalcomposition that differs from the common alloys and niobium is used for this purposewith titanium additions. Niobium helps to obtain controlled precipitation ofmonocarbides from the liquid phase. Thus, the formation of interdendritic eutecticcarbide films are prevented partially and thougness is increased since such films areundesirable in the microstructure because they cause interdendritic brittleness. Highspeed tool steel parts in varying sizes are manufactured by chill and sand supportedsheet moulds, have been subjected to a series of heat treatments like austenitizing,quenching and tempering. At the all stages of the production, samples are taken andmicrostructure and image analysis are carried out, thermocalc programme is utilized tocalculate the amounts of the phases present under equilibrium conditions. Produced partsand standard cutting tools, that are purchased from the market for comparison purposes,are used at turning lathe to machine various materials. The flank wear and crater depthscaused by catastrophic wear are measured at given intervals of machining process. Alsotrials are carried out by boron additions to the newly developed cast high speed tool steeland parts as forming material. Microstructure analysis and calculations by thermocalcprogramme are carried out.