Fe-esaslı sert kaplamaların 1.2714 takım çeliğinin mikroyapı ve aşınma özelliklerinin araştırılması
Investigation of microstructure and wear properties of 1.2714 tool steel of Fe-based hard coatings
Yazar: GİZEM İLDAŞ
Danışman: PROF. DR. NURŞEN SAKLAKOĞLU
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Sert dolgu kaynağı, birçok üretim sektöründe kullanılan bir yöntemdir. Gıda sektöründen ziraata, madencilikten kimya sektörüne kadar geniş yelpazede uygulamaları mevcuttur. Sert dolgu kaynağı yöntemiyle düşük maliyet ile malzeme özellikleri iyileştirilebilir. Bu yöntem özellikle dövme sektörünün bir kolu olan sıcak dövme kalıplarında, deforme olmuş bölgelerin tadilatında veya deforme olabilecek bölgelerin işlemden önce özelliklerinin iyileştirilmesinde kullanılır. Bu kaplama ile kalıp çeliklerinin servis ömrü uzatılabilir. Karbon çelikleri gibi ekonomik olarak elverişli temel malzemeler üzerine, sert kaplama alaşımının döküm veya kaynak yardımı ile kaplama yapılması özellikle aşınma direncini önemli ölçüde geliştirmektedir. Bu çalışmada 4 farklı elektrot kullanılarak gazaltı ark kaynağı yöntemi ile DIN 1.2714 kalıp çeliğine kaplama yapılmıştır. Gazaltı ark kaynağı ile sert dolgu kaynağı Ar-CO2-O2 gaz karışımı ile oluşturulan koruyucu atmosferde sabit akış hızında gerçekleştirilmiştir. Kaynak işlemi sonrası 4 farklı kaplama için numuneler elde edilmiştir. Kaplamaların sertlik, mikroyapı, XRD ve aşınma direnci incelenmiştir. Mikroyapı incelemeleri hem optik mikroskop (OM) hem de taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Aşınma testleri ball-on-disc tipi tribometre de gerçekleştirilmiştir. Faz analizleri ve bazı mekanik özellikleri JMatPro programı kullanılarak analiz edilmiştir. Mikroyapı ve XRD analizleri incelendiğinde kaplamalarda karbürlerin varlığı tespit edilmiştir. Yapılan sertlik incelemeleri sonucunda 1 numaralı kaplama dışında bütün kaplamaların sertliklerinin 1.2714 sıcak iş takım çeliğinden daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Sertlik değerlerinin kaplamalarda bulunan alaşım elementleriyle ilgili olduğu, karbür yapıcı elementlerin bulunduğu kaplamaların oluşturdukları karbürlerin sertlik değerlerine göre sertliklerde artış meydana geldiği belirlenmiştir. Aşınma deneyi sonrası elde edilen sonuçlar incelendiğinde en yüksek sertliğe sahip 2 numaralı kaplamanın aşınma oranı en düşük çıkmıştır. Kaplama yapılan takım çeliği ile kaplamalar arasında sağlam bir bağ ile birleşme oluşmuştur. Bunun dışında yapılan kaplamaların mikroyapı fotoğrafları incelendiğinde geçiş bölgesinde porozite oluşumu gözlemlenmiştir. Sert kaplamalarda aşınma mekanizması abrazif aşınma olarak belirlenmiştir. Aşınma sonrası yapılan EDS analizleri incelendiğinde kaplamaların adhezyon aşınma mekanizmasına da maruz kaldıkları belirlenmiştir.

Abstract:
Hardfacing is a method used in many manufacturing industries. There are applications from food to farming, ranging from mining to chemistry. Material properties can be improved at low cost by hard filler method. This method is particularly used in hot forging dies, which are a branch of the forging industry, to improve the properties of the deformed regions or the regions that may be deformed prior to processing. With this coating, the service life of die steels can be extended. Casting or welding with a hard coating alloy on an economically suitable base material such as carbon steels significantly improves wear resistance in particular. In this study, 4 different electrodes were welded to the DIN 1.2714 die steel using gas metal arc welding method. Hardfacing by arc welding shielded gas source of AR-CO2-O2 gas mixture with the protective atmosphere that is created at a constant flow rate was carried out. After welding, samples were obtained for 4 different coatings. The hardness, microstructure, XRD and wear resistance of the coatings were investigated. Microstructure studies were performed using both optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). Wear tests were also performed on a ball-on-disc tribometer. Phase analyzes and some mechanical properties were analyzed using the JMatPro program.When microstructure and XRD analyzes were examined, the presence of carbides in the coatings was determined. As a result of the hardness tests carried out, it was determined that the hardnesses of all coatings were higher than the hot work tool steel of 1.2714 except the coating No. 1. It has been determined that the hardness values are related to the alloying elements present in the coatings, and the hardnesses of the carbides formed by the coatings of the carbide forming elements are increased according to the hardness values of the carbides. When the results obtained after the wear test are examined, the wear rate of the No. 2 coating with the highest hardness is lowest. The combination of 1.2714 steel plated with coatings and a solid bond between the coatings formed. When the microstructure photographs of the coatings made outside were examined, porosity formation in the transition zone was observed. The abrasion mechanism in hard coatings is determined as abrasive wear. When the EDS analyzes on post-abrasion samples were examined, it was determined that the coatings were also exposed to the adhesion wear mechanism.