Fe-Mo-B esaslı sert dolgu elektrotların üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Production of Fe-Mo-B based hardfacing electrodes and investigation of their properties
Yazar: GİZEM NUR KURHAN
Danışman: PROF. DR. UĞUR ŞEN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Ferrobor = Ferroboron ; Yüzey kaplama = Surface coating ; Yüzey kaplama malzemeleri = Surface coating materials ; Yüzey kaplama yöntemleri = Surface coating methods

Özet:
Bu çalışmada, dört farklı bileşim sahip olan Fe-Mo-B esaslı sert dolgu elektrotları üretilerek, elektrik ark kaynağı yöntemi ile sert yüzey alaşımlama işlemi AISI 1010 çelik altlık üzerine gerçekleştirilmiştir. Elde edilen kaplama tabakalarının özellikleri çeşitli analiz yöntemleri ile incelenmiştir. Çalışmada kullanılan örtülü elektrotların üretimi için gerekli ferro alaşım tozları ve demir tozu halkalı değirmende öğütülmüştür. Flaks ve bağlayıcı ilavesinden sonra plastik hamur kıvamına gelen karışım daha önceden tasarımı yapılan kalıp içerisinde 2,5 mm çapında 350 mm uzunluğunda çelik tel üzerinde preslenmiştir. Kurutma ve pişirme işlemlerinden sonra elektrot üretimi işlemleri tamamlanmıştır. AISI 1010 çelik altlıklar aseton ile kir ve yağdan temizlenmiş ve sonrasında elektrik ark kaynağı ile kaplama işlemi gerçekleştirilmiştir. Standart numune hazırlama işlemlerine tabi tutulan kaplamaların mikroyapı incelemeleri, faz analizleri, mikro ve makro sertlik ölçümleri, aşınma ve korozyon deneyleri gerçekleştirilmiştir. Üretilen sert dolgu kaplamaların faz dağılımının homojen olduğu ve altlık malzeme ile metalürjik bir uyum içinde olduğu görülmüştür. Kaplama mikroyapısında α-Fe, Fe3B, Mo2FeB2 ve Fe2B fazları tespit edilmiş ve bileşim içeriğindeki molibden miktarı arttıkça yapıdaki Fe3B ve Fe2B fazlarının azaldığı, Mo2FeB2 fazının ise arttığı görülmüştür. Matriksten kaplama tabakasının yüzeyine kadar ölçümü gerçekleştirilen mikrosertlik testinde arayüzeyden itibaren sertliğin arttığı tespit edilmiştir. Makrosertlik sonuçları da mikrosertlik sonuçlarını destekler niteliktedir. Gerçekleştirilen karşılıklı (reciprocal) aşınma testi sonuçlarına göre, yapıdaki molibden artışına bağlı olarak mikroyapıda yer alan intermetalik fazların ve ötektik yapıların artması ile aşınma direncinin arttığı belirlenmiştir.  Sonuç olarak, Fe-Mo-B esaslı sert dolgu elektrotları üretilmiş ve AISI 1010 çelik altlık üzerine yüzey alaşımlama işlemi başarıyla gerçekleştirilmiş, sertliği yüksek, aşınma ve korozyona karşı oldukça dirençli kaplamalar elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, Fe-Mo-B based hardfacing electrodes with four different compositions were produced and hard surface alloying process was carried out on AISI 1010 steel substrate by electric arc welding method. The properties of obtained coating layers were investigated by various analysis methods. Ferrous powders and iron powder required for production of covered electrodes used in the study were ground in a ring mill. After adding flux and binder, the mixture, which became doughy, was pressed on a steel wire with diameter of 2.5 mm and length of 350 mm in the previously designed mold. After drying and cooking processes, electrode production processes were completed. AISI 1010 steel substrates were cleaned from dirt and oil with acetone and then coated with electric arc welding. Microstructure investigations, phase analyzes, micro and macro hardness measurements, wear and corrosion tests of the coatings subjected to standard sample preparation processes were carried out. It is understood that the phase distribution of the produced hardfacing coatings is homogeneous and in metallurgically compatible with the substrate material. α-Fe, Fe3B, Mo2FeB2 and Fe2B phases were determined in the coating microstructure and it was observed that as the amount of molybdenum in the composition increased, the Fe3B and Fe2B phases in the structure decreased, while the Mo2FeB2 phase increased. In the microhardness test, which is measured from the substrate to up to the top of the coating, the hardness increases from the interface. The macrohardness results also support the microhardness results. According to the results of the reciprocal wear test, it was determined that the wear resistance increased with the increase of intermetallic phases and eutectic structures in the microstructure due to the increase in molybdenum in the structure. As a result, Fe-Mo-B based hardfacing electrodes were produced and surface alloying process was successfully performed on AISI 1010 steel substrate, coatings with high hardness and resistance to wear and corrosion were obtained.