Isıl işlemli AISI 4140 çeliğinin abrasiv aşınmasının araştırılması

Abstract

Bu çalışmada ısıl işlemin, AISI 4140 çeliğinin abrasiv aşınma özelliği üzerine etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla silindirik halde temin edilen AISI 4140 çelik malzemeden aşınma, sertlik ve çekme test numuneleri hazırlanmıştır. Numunelerin bir kısmı kontrol grubu olarak kullanılmak üzere hiçbir işleme tabi tutulmamış; geri kalanlara yumuşatma, normalizasyon ve sertleştirme tavlaması uygulanarak 4 malzeme grubu oluşturulmuştur. Tüm numunelere sertlik, çekme ve aşınma deneyleri uygulanmıştır. Aşınma deneyleri 50 m/dk sabit çevresel hızda, 80 metrelik 3 aşamalı, toplamda 240 metre kayma yolunda gerçekleştirilmiştir. Aşınma deneylerinde uygulanan yükün aşınma miktarına etkisini belirlemek amacıyla 3 farklı yük ve ayrıca zımpara tane büyüklüğünün de aşınma miktarına etkisini araştırmak amacıyla da 120, 180 ve 360 numara olmak üzere, 3 farklı zımpara kullanılmıştır. Taze zımpara boyunun aşınma miktarıyla ilişkisini gözlemlemek amacıyla da 80 mm, 120 mm ve 160 mm olmak üzere 3 farklı zımpara çalışma çapı kullanılmıştır. Deneyler sonunda sertleştirme ve normalizasyon ısıl işleminin AISI 4140 malzemenin sertliğini, çekme dayanımını ve aşınma direncini arttırdığı, yumuşatma tavlamasının ise malzemenin bu değerlerini düşürdüğü tespit edilmiştir. En yüksek aşınma, yumuşatma tavı uygulanan numunede, 5N yük ve 120 numara zımpara ile 160 mm çalışma çapında, en düşük aşınma ise sertleştirilmiş numunede 2N yük ve 360 numara zımpara ile 80 mm çalışma çapında gözlenmiştir. Ayrıca yük ile aşınma miktarı arasında doğrusal bir ilişki olduğu, taze zımpara boyundaki artışın aşınma miktarını arttırdığı görülmüştür. Toplam aşınma yolu arttıkça toplam aşınma miktarı da artmıştır. Ancak birim yoldaki aşınma miktarı yol arttıkça azalmıştır.

In this study, effect of heat treatment on abrasive wearing of AISI 4140 was investigated. Test samples which were made out of AISI 4140 were prepared for hardness test, wear test and tensile test. Some of the samples were reserved without heat treatment for control group of tests. Normalization, softening and quenching heat treatments were applied on the other samples. So four test sample groups were formed. Tensile tests, wearing tests and hardness tests were applied to all sample groups. Wearing tests were applied with 50 m/min fixed tip speed and on 240 m total wearing way with 80 m three steps. Three different loads (2, 3, 5 N) and sandpaper numbers (120, 180, 360) were used during tests for investigating effect of load and sandpaper number. Three sandpaper working diameter (80 mm, 120 mm,160 mm) were used to investigate of effect of fresh sandpaper lenght on wearing.According to experimental results of study, quenching and normalizing heat treatmens were increased the hardness level, tensile strength and wear resistance of samples. However, softening was caused to decrease this properties. According to the results, the maximum weared samples are soft heat treated and minimum weared samples are quenched samples. Results showed that; wearing rate had a direct proportion with load, total wear and fresh sandpaper way. But for unit way wear rate had inverse ratio with total way out of atrophing of sandpaper particles.