Kriyojenik ısıl işlemin hastelloy c-22 süper alaşımının aşınma davranışına olan etkisinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, Hasteloy C-22 süper alaşım numunelerine, derin ve sığ kriyojenik ısıl işlem uygulanmıştır. Hastelloy C-22 numuneleri 3 farklı gruba (Isıl işlem uygulanmamış, sığ kriyojenik ısıl işlem (-80 ºC) uygulanmış, derin kriyojenik ısıl işlem (-145 ºC) uygulanmış) ayrılarak, sertlik ölçümü, mikroyapı görüntülemesi ve aşınma deneyleri yapılmıştır. Aşınma deneyleri sonucunda, aşınan bölgelerin aşınma tiplerini ve mikroyapılarını gözlemlemek için önce optik mikroskop (OM) ardından da taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelemeler yapılmıştır. Kriyojenik ısıl işlem uygulanmış numuneler, kriyojenik ısıl işlem uygulama sıcaklıklarında (-80 ºC ve -145 ºC) 24'er saat bekletildikten sonra oda sıcaklığına 6 saatlik bir sürede getirilmiştir. Oda sıcaklığına getirilen numunelere (kriyojenik ısıl işlem uygulanmamış numune de dahil olmak üzere) 200 ºC 'de 2 saat süreyle temperleme işlemi uygulanmıştır. Isıl işlem sonrası yapılan sertlik ölçümlerinde, derin kriyojenik ısıl işlem uygulanmış numunenin sertlik değerinin %45 oranında, sığ kriyojenik ısıl işlem uygulanmış numunenin sertlik değerinin ise %14 oranında arttığı tespit edilmiştir. Aşınma deneyleri ball-on flat metoduyla, tüm numunelere 10 N, 20 N ve 40 N kuvvet uygulayarak 72 mm/s sabit kayma hızında toplamda 1000 m yol kat edilerek gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlara göre, kriyojenik ısıl işlem uygulamasının Hastelloy C-22 süper alaşım numunelerinin aşınma davranışlarını iyileştirdiği belirlenmiştir. En yüksek aşınma oranının kriyojenik ısıl işlem uygulanmamış numunede olduğu, en düşük aşınma oranının ise derin kriyojenik ısıl işlem uygulanmış numunede olduğu belirlenmiştir. Kriyojenik ısıl işlem parametrelerinin kontrolü ile Hastelloy C-22 süper alaşım numunelerinin aşınma davranışlarının optimize edilebileceği belirlenmiştir.

In this study, deep and shallow cryogenic heat treatment was applied to Hasteloy C-22 super alloy specimens. Hastelloy C-22 specimens were divided into 3 different groups (non-heat treated, shallow cryogenic heat treatment (-80 ºC), deep cryogenic heat treatment (-145 ºC)) and hardness measurement, microstructure imaging and wear tests were performed. As a result of the wear tests, firstly optical microscope (OM) and then scanning electron microscope (SEM) were examined to observe the wear types and microstructures of the eroded regions. The specimens were brought to room temperature (including the specimen not cryogenic heat treated) and tempered at 200 ºC for 2 hours. Hardness measurements after heat treatment showed that the hardness value of deep cryogenic heat treated specimen increased by 45% and the hardness value of shallow cryogenic heat treated specimen increased by 14%. Wear tests were carried out by ball-on flat method, applying 10 N, 20 N and 40 N force to all specimens at a constant shear rate of 72 mm/s with a total distance of 1000 m. According to the experimental results, it was determined that cryogenic heat treatment improved the wear behavior of Hastelloy C-22 super alloy specimens. It was determined that the highest wear rate was in the cryogenic non-heat-treated specimen. On the other hand, the lowest wear rate was determined in the deep cryogenic heat treated specimen. It was determined that the wear behavior of Hastelloy C-22 super alloy specimens could be optimized by controlling the cryogenic heat treatment parameters.