Mikroalaşımlı 38MnVS6 çeliğine uygulanan farklı yüzey ve ısıl işlemlerin mekanik özelliklere etkilerinin araştırılması
Investigation of effects of different surface and heat treatments on the mechanical properties of 38MnVS6 microalloyed steel
Yazar: KORAY KILIÇAY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ULUTAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, plazma transferli ark (PTA) ve derin kriyojenik işlem (DCT) yöntemleri kullanılarak 38MnVS6 mikroalaşımlı çelik malzemenin yüzey özellikleri geliştirilmiştir. PTA yönteminde kaplama tozu olarak krom karbür, titanyum karbür, silisyum karbür ve ferrokrom karbür kullanılmıştır. Kaplanmış numunelere kriyojenik işlem uygulanarak mekanik özelliklerde oluşan değişimler incelenmiştir. Numunelerin mikroyapıları optik mikroskop, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDS) ve X-Işını Kırınımı (XRD) analizleri ile karakterize edilmiştir. Numunelerin mikrosertlik değerleri üst yüzeyden altlık malzemeye doğru ölçülmüş ve sertlik dağılımı elde edilmiştir. Yüzey özellikleri değiştirilen numunelere aşınma testleri uygulanarak sürtünme katsayısı değerleri ve spesifik aşınma miktarları belirlenmiştir. 

Farklı yüzey ve ısıl işlemler sonucunda elde edilen sert karbürler sayesinde mikroalaşımlı çeliğin yüzey özellikleri geliştirilmiştir. Numunelere uygulanan DCT işlemiyle oluşan ikincil ince karbürler, karbür miktarını arttırarak ve/veya daha homojen karbür dağılımı sağlayarak tribolojik özellikleri geliştirmiştir. Yüzey özellikleri geliştirilmiş numunelerde, altlık malzemeye göre daha yüksek sertlik değerleri ve daha iyi aşınma davranışları elde edilmiştir. Kompozit kaplamalar ile malzemelerin mikrosertlik değerlerinde yaklaşık 3 kata kadar artışlar meydana gelmiştir. En düşük sürtünme katsayısı değerleri ve en yüksek aşınma direnci titanyum karbür kompozit kaplamalarda elde edilmiştir. Bu numunelerin aşınma direncinde, altlık malzemeye göre yaklaşık 4.5 kat artış elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, surface properties of 38MnVS6 microalloyed steel were improved by using plasma transferred arc (PTA) and deep cryogenic process (DCT). In the PTA method, chromium carbide, titanium carbide, silicon carbide and ferrochromium carbide were used as coating powder. Changes in mechanical properties were investigated by cryogenic treatment of the coated samples. Microstructures of the samples were characterized by optical microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Diffraction X-Ray Spectroscopy (EDS) and X-Ray Diffraction (XRD) analyses. The microhardness values of the samples were measured from the surface to the substrate and the hardness distribution was obtained. The coefficient of friction values and the specific wear rates were determined by applying wear tests to the samples whose surface properties were changed. 

The surface properties of microalloyed steel have been improved due to the hard carbides obtained from different surface and heat treatments. The secondary fine carbides formed by the DCT process applied to the samples improved the tribological properties by increasing the amount of carbide and/or providing more homogeneous carbide distribution. In the samples with improved surface properties, higher hardness values and better wear behaviours were obtained than in the substrate material. With the composite coatings, the microhardness values of the materials increased by about 3 times. The lowest coefficient of friction values and the highest wear resistance were obtained with titanium carbide composite coatings. The wear resistance of these samples was increased about 4.5 times compared to the substrate material.