Düşük katkılı kalay içerikli bronz yatakların aşınma ve yorulma davranışlarının araştırılması
Investigation of wear and fatique behaviour of bronze bearings with low alloy low sn content
Yazar: HÜSEYİN TURHAN
Danışman: PROF. DR. M. MUSTAFA YILDIRIM
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1998
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alaşımlar = Alloys ; Bakır = Copper ; Bronz = Bronze ; Kalay = Tin ; Yorulma = Fatigue ; Çinko = Zinc

Özet:
I ÖZET DOKTORA TEZİ DÜŞÜK KATKILI KALAY İÇERİKLİ BRONZ YATAKLARIN AŞINMA VE YORULMA DAVRANIŞLARININ ARAŞTTRILMASI Hüseyin TURHAN Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Metalürji Eğitimi Anabilim Dalı 1998, Sayfa; 100 % 5-6 Zn içeren ve maliyeti ucuz olan az katkılı kalay bronzlarına; değişik oranlarda artırılarak ilave edilen P, Fe ve Mn elementlerinin, yüzey sertliği, enerji kapasitesi, çekme gerilmesi, özellikle aşınma direnci ve yorulmar «mrü üzerine, etkileri araştırılmıştır. Ayrıca ilave edilen elementlerin etkileri birbirleri ile mukeyeseli bir şekilde incelenmiştir. Bu amaçla hazırlanan numunelere SEM, X- Işınlan Difraksiyonu, yüzey sertliği, çekme gerilmesi, döner eğme yüklenmesi altında yorulma ömrü ve kuru sürtünmeli adhesiv aşınma testleri uygulanmıştır. Bu çalışmanın birinci ve ikinci kısmında, bronzların temel elementlerine dair bilgiler sunulmuştur. Üçüncü ve dördüncü kısımda kalay bronzu türleri, Sn esaslı yatak alaşımları ve Pb katkılı yatak bronzları ile ilgili bilgiler verilmiştir. Beş ve altıncı kısımlarda; sürtünme, yapışma, ve aşınma ile ilgili yüzey davranışları, temas eden yüzeylere ve adhesiv aşınmaya dair açıklamalar sunulmuştur. Yedinci kısımda yorulma türleri, yorulma mekanizmaları, yorulmaya tesir eden faktörlerle ilgili açıklamalarII yapılmıştır. Bundan sonra deneysel çalışmalara yer verilerek; son kısımda ise, deney sonuçlan ve tartışılmasına geçilerek, genel bir değerlendirme yapılmış ve öneriler sunulmuştur. Ulaşılan sonuçlara göre; numunelerde bulunan P elementinin aşınma direncini olumsuz etkilemediği, diğer numunelerde ise, Fe ve Mn içeriğinin artışına bağlı olarak, aşınma direncinin olumsuz etkilendiği, buna karşılık yorulma dayanımının iyileştiği görülmüştür. Metaller arası bileşikler oluşturan bu elementler, matris içine ve dendrit kollan arasındaki bölgelere çökelerek, alaşımlann çekme mukavemeti yüzey sertliği ve yorulma ömrünü artırmıştır. P elementinin dışında, diğer elementler alaşımın adhesiv aşınma direncini kısmen düşürmüştür. Adhesiv aşınma olayında, çok sert intermetalik fazlar içeren numunelerde, aşınma direnci ile yüzey sertliği arasında bir ilişkinin varlığı tespit edilmiştir. Fe ve Mn elementinin artan miktarlanna bağlı olarak, dendrit kollan arasındaki bölgelerde çok miktarda metaller arası bileşikler oluşmuştur. Fe ve Mn' nin yeterince intermetalik fazlar oluşturması, gevrek bir faz olan (Zn,Cu)S fazının oluşmasını büyük oranda engellemiştir. Bu oluşum yüzey sertliğini, çekme dayanımını artırmış ve buna paralel olarak da yorulma dayanımını yükseltmiştir. Ancak, intermetalik fazlann çokluğu nispetinde, aşınma dayanımın da kısmen düşüş görülmüştür. Eğer uygulama alanı aşınma dayanımı açısından çok önem arzetmiyor ise, bu elementlerin oluşturduğu, metaller arası bileşikler bulunan alaşımlar, tercih edilebilir. Çünkü intermetalik fazlar, yorulma direncinin yükselmesinde oldukça etkili olmaktadır. Alaşım elementlerinden P' nin ilavesi; yorulma direncinde kademeli olarak bir yükselmeye neden olmuştur. Aşınma direnci ise, Fe ve Mn içeren numunelerde olduğu gibi meydana gelen, örneğin; SnCu2FeS4, FeSn2 gibi sert fazlar, çok miktarda bulunmadığından, olumsuz etkilenmemiştir. Fakat Fe ve Mn ilavesi, yorulma direncini etkili bir şekilde artırmış, buna karşılık aşınma direncini kısmen düşmüştür. En iyi aşınma direncine sahip alaşımın, iyi miktarda yorulma ve mekanik özel likler sergileyen, aynı zamanda düşük oranda yani % 0.224 P alaşım elementi içeren nu mune olduğu anlaşılmıştır. Bundan sonra en iyi aşınma dirençlerine sahip numunelerin % 0,226 Mn ve % 1,08 Fe içeren numuneler olduğu anlaşılmıştır. Ancak bu alaşımların yorulma dayanımlannın önceki alaşıma göre biraz yüksek olduğu tesbit edilmiştir.

Abstract:
Ill ABSTRACT PhD. THESIS INVESTIGATION OF WEAR AND FATIGUE BEHAVIOUR OF BRONZE BEARINGS WITH LOW ALLOY LOW SN CONTENT Hüseyin TURHAN Firat University Faculty of Technical Education Department of Metallurgy 1998, Pages: 100 Intfeis study, the effect ©f B^ Ee and Mn which are added into Sn-bronzes with 5 - 6 % Zn, in increasing amounts, on surface hardness, energy capacity, tension, wear resistance and fatigue life of these materials were investigated comperatively. The specimens prepared were applied SEM, X-Ray diffraction analysis and hardness,tension bending fatigue and dry- friction adhesive wear tests. At the first and second chapters of the study, bronzes and their alloying elements were introducted. At the third and fourth chapters Sn - brozes, Sn - based bearing materials and Pb- additive bearing bronzeswere discussed. At the fifth and sixth chapters information about surfacial behaviours in friction, adhesion wear, contacting surfaces and adhesive wear were presentedIV At the seventh chapter, fatigue mechanisms, fatigue types, and the factors affecting fatigue behaviours of materials were defined. The following chapter deals with experimental studies. At the final chapter, the experimental results were given and dicussed. Finally some recommendations were presented. From the results, it was seen that, P did not effected the wear resistance negatively. In the P - free specimens, the wear resistance decreased with the increase of Fe and Mn content whereas these elements improved the fatigue strength. They also increased the tension strength, surface hardness and fatigue life of the alloys bei forming intermetallic compounds and precipitating among the dendrite arms.Except P the other alloying elements decreased the wear resistance relatively. In the specimens including very hard intermetallic phases, a relationship between wear resistance and surface hardness was determined for adhesive wear. Depending on the increase in Fe and Mn content, a big amount of intermetalic compounds formed among the dendrite arms. Formation of intermetallic phases prevented the formation of brittle (Zn,Cu)S phase. This occurance increased surface hardness and tension strength and thus increasing fatigue life. But after a certain extent of intermetallic phases, the wear resistance decreased relatively. The alloys including intermetallic compounds are preferable for fatigue strength unlike wear resistance. Addition of P caused an increase in fatigue life. Wear resistance however was not influenced very much by the hard phases like SnCu2FeS4, and FeSn2. Fe and Mn decreased the wear resistance relatively while increasing fatigue life considerably. ft was understood that the specimen having the best wear resistance, good fatigue life and mechanical properties was the one with 0,224 % P. With respect to the wear resistance, the specimens having 0,226 % Mn and 1,08 % Fe follewed this respectively. But the fatigue strengths of these alloys increased compared with the other allovs.