Düşük ve orta karbonlu çeliklerin yüzeyine TIG kaynak metoduyla kaplanan ostenitik paslanmaz çelik tozunun aşınma direncine karbür içeriğinin etkisinin araştırılması
Investigation into the effect of carbide content on wear resistance of austenitic stainless steel powder coated low and medium carbon steels by TIG method
Yazar: MUSTAFA SABRİ GÖK
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET H. KORKUT
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada düşük ve orta karbonlu çeliklerin yüzeyi (TIG) Tungsten İnert Gaz yöntemi kullanılarak farklı kompozit tozlarla alaşımlandırılmıştır. Alaşımlandırılan bölgelerin mikroyapı ve aşınma özellikleri araştırılmıştır. Düşük ve orta karbonlu çeliklerin yüzeyleri ostenitik paslanmaz çelik tozları içerisine % 1.5 ila 4.5 oranında kobalt, molibden ve titanyum tozları katılarak alaşımlandırılmıştır. Yüzey alaşımlama işleminden sonra, alaşımlı bölgenin mikroyapısını belirlemek için, optik mikroskop, tarayıcı elektron mikroskobu (SEM), noktasal analiz (EDS), X-ışınları (XRD) gibi ileri teknoloji araştırma yöntemlerinden faydalanılmıştır. Abrasiv aşınma testleri pin-on-disk, adhesiv aşınma testleri ise blok-on-disk aparatı üzerinde gerçekleştirilmiştir. Sertlik değerleri alaşımlandırılmış bölge üzerinden ölçülmüştür.GTA yöntemi kullanılarak yapılan yüzey alaşımlama uygulamaları sonucunda; 50 - 100 A enerji girdilerinde temel malzeme yüzeyine kompozit toz başarılı bir şekilde ergitilerek tutturulmuştur. Ancak düşük enerji girdilerinde, kompozit kaplama tozu içerisindeki kobalt ve molibden elementlerinin tamamen çözünmediği görülmüştür.Mikroyapıda oluşan M23C6 karbürlerinin, Mo elementi ile takviyeli numunelerde tane sınırlarında, Ti elementi ile takviye edilen numunelerde ostenit faz içerisinde, Co elementi ile takviye edilen numunelerde ise tane sınırı ve ostenit fazı içerisinde oluştuğu tespit edilmiştir. Enerji girdisinin yükseltilmesi ile M23C6 karbürlerinin mikroyapıda daha fazla çözünerek, Cr elementi açısından daha homojen bir yapının oluştuğu gözlenmiştir.Numuneler içersinde en yüksek sertlik ve en iyi aşınma direnci Ti elementi ile takviye edilerek yüzeye alaşımlandırılan ostenitik paslanmaz çelik numunelerde görülmüş, bunu Mo ve Co elementi takviyeli numuneler izlemiştir.Anahtar Kelimeler: Yüzey alaşımlama, GTA, Adhesiv aşınma, Abrasiv aşınma, paslanmaz çelik tozu

Abstract:
In this study, low and medium carbon steel surfaces were alloyed with different powders by using tungsten inert gas (TIG) process. The microstructures and wear properties of the alloyed zones were investigated. In the experimental study, low and medium carbon steel surfaces were coated with stainless steel powder alloyed with cobalt, molybdenum and titanium, respectively. Following the surface alloying, conventional characterization techniques, such as optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction were employed for studying the microstructure of the alloyed zone. Hardness measurements were performed across the alloyed zone and wear properties of the surfaces were evaluated by pin-on-disc abrasive wear and block-on-disc adhesive wear testing method.As a result of surface alloying applications using GTA process; adhesion between substrate materials and composite powders was obtained successfully at both low (50 A) and high (100 A) energy inputs. However, it was observed that the elements of cobalt and molybdenum did not melt completely at low energy input. It was observed that M23C6 carbides are formed in microstructure and these carbides are present along the grain boundaries in the Mo- reinforced coating, in the austenitic phase in the Ti- reinforced coating and both in the austenitic phase and along the grain boundaries in the Co- reinforced coating. By increasing energy input M23C6 carbides dissolve in microstructure in higher amounts and these carbides are more homogeneously distributed.It was observed that the highest hardness and wear resistance in both abrasive and adhesive condition among the specimens was obtained from austenitic stainless steel specimens coated with Ti and it was followed by specimens coated with Mo and Co, respectively.Keyword; Surface alloy, GTA, Adhesive wear, Abrasive wear, Austenitic stainless steels powder.