Yüksek karbon ve kromlu çeliğin mekanik ve yüzey özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, döküm halinde temin edilen DIN 1.4777 (G-X130CrSi29) kalite çelik homojenizasyon (1150 oC'de 3,5 saat) ve borlama (9000C sıcaklıkta, 8 saat) ısıl işlemlerine tabi tutulmuştur. Hem homojenleştirilmiş hem de borlama ısıl işlemi uygulanmış çeliklerin mikroyapısında oluşan intermetaliklerin görünümü, elementel analizi ve kimyasal formülünü belirlemek için sırasıyla optik ışık mikroskobu, EDS donanımlı SEM cihazı ve XRD cihazı kullanılmıştır. Homojenizasyon ve borlama ısıl işlemi gören numuneler 2000 g yük altında shmadzu marka sertlik cihazında HV cinsinden sertlik testlerine tabi tutulmuştur. Korozyon deneyleri, konsantrasyonu %10 olan NaCl ve H2SO4 çözeltileri içerisine numuneler daldırılarak yapılmıştır. Metal-metal aşınma deneyleri, 30 mm yüksekliğinde ve 4 mm çapındaki deney numuneleri kullanılarak, normal atmosferik koşullarda, AISI 4140 (DIN 1.7225) (198 HB) kalite ıslah çeliği ve DIN 1.2379 (62 HRC) kalite soğuk iş takım çeliğinden imal edilmiş diskler üzerinde yapılmıştır. Aşınma deney numunelerine 10-60 N (1.75-3.5-7-10.5 N/mm2) arasında dört farklı yük uygulanmıştır. Deneyler 0.2 m/s kayma hızı, 2000m ve 4000m kayma mesafesinde gerçekleştirilmiştir. Borlama ısıl işlemi görmüş numunenin yüzeyinden yapılan XRD çalışmasında matrisin ferrit ve mikroyapıda oluşan intermetaliğin Cr23C6 karbürü olduğu bulunmuştur. Bu malzemeye uygulanan borlama ısıl işlemi sonrası numune yüzeyinde CrB ve Fe2B fazı içeren tabakanın da meydana geldiği bulunmuştur. Yapılan sertlik sonucunda homojenizasyon ısıl işlemi görmüş çelik numunelerin sertliği 275 HV, borlama ısıl işlemi görmüş çelik numunelerin sertliği ise, 2160 HV olarak tespit edilmiştir. Korozyon deney çalışmaları sonucunda, borlama ısıl işlemi yapılmış çelik numunelerin, homojenizasyon ısıl işlemi görmüş çelik numunelere göre, H2SO4 çözeltisinde korozyona dirençli fakat NaCl çözeltisinde korozyona direnci düşük olduğu tespit edilmiştir. Aşınma deney sonucunda, borlama ısıl işlemi yapılmış çelik numunelerin, homojenizasyon ısıl işlemi görmüş çelik numunelere göre daha gevrek ve aşınma direnci düşük olduğu tespit edilmiş olup, borlanan çelik numune de oluşan gevrek ve kırılgan Fe2B tabakasının neden olduğu görülmüştür Son olarak malzeme içerisindeki karbon oranın artması ile tabaka kalınlığının azaldığı görülmüştür.

In this study, in qualifications of DIN 1.4777 (G-X130CrSi29) type steel were treared under process of homogenization ( at 1150 oC and for 3,5 hours ) and boronizing ( 900oC temperature of 8 hours). Optical light microscope and SEM eguiped EDS device and XRD device were used in determinations of elemental analizing and chemical formulazing of intermetalics in the homogenized and boronized steel microstures.The microhardness of the homogenized and boronized stels tested by schimadzu Hardness device. Under weight of 2000 g. Corrosions experiments were applied in concentration of NaCl and H2SO4 solutions. Metal wear tests were applied under atmospheric conditions with samples 30 mm in height and 4 mm in diameter on disc of AISI 4140 (198 HB) quality steel and DIN 1.2379 (62 HRC) cold work tool steel. Wear test were carried out underfour different loads between 10-60 N (1.75-3.5-7-10.5 N/mm2). Experiments were applied with 0,2 m/s sliding speed and at 4000 m sliding distance . It is found by XRD experiments on surface of the boronized steel that the microstructure we consisted of ostenitic matrix structure and Cr23C6 carbide intermetalics.The layer containing CrB and Fe2B phase mixtures was occured on the surface of the steels after boronizing heat treatment. Homogenization heat treated steel hardness was 275 HV in hardness and while boronized heat treaded steel hardness was 2160 HV. Corrosion resistance of the boronized steels was lower according to that of the homogenization heat treated steels in NaCl solution and opposite results were observed in H2SO4 solutions. Wear resistance of the boroning heat treated steels were found to be lower in according to that of the homogenizing heat treated steels for brittle and fragile of the Fe2B layer. In addition, more carbon content in the boronized layer was found.With more carbon rate in samples the layer was found to be less thick.