Yüksek kromlu beyaz dökme demire bor elementi ilavesinin aşınma davranışı üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of boron element addition to high chromium white cast iron on wear behavior
Yazar: SEMRA DAMLA ALBAYRAK DİLEK
Danışman: PROF. DR. ERDEM ATAR
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Aşınma = Wear ; Bor = Boron ; Dökme demir = Cast iron ; Isıl işlem = Heat treatment ; Tokluk = Satiety

Özet:
Yüksek kromlu beyaz dökme demirler genel olarak iyi aşınma direncine ve tokluk özelliğine sahip oldukları için özellikle yüksek aşınma direnci gerektiren yerlerde geniş kullanım alanına sahiptirler. Bu nedenle cevher kırıcıları, öğütücü değirmen bilyeleri, pompalar, diskler, tarım alet ve makinaları, çeşitli astarlar, madencilik ve metal sanayi sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bu çalışmada, yüksek kromlu beyaz dökme demire farklı oranda bor elementi ilavesi yapılarak mikroyapı, aşınma ve mekanik özellikler üzerine etkileri incelenmiştir. Deneylerde numuneler 100 kg kapasiteli indüksiyon ocağında 4 farklı döküm analizi ile ergitilerek ve kum kalıba dökülerek elde edilmiştir. İlk döküm borsuz, diğer 3 döküm şarja sırasıyla % 0.006, %0.008 ve %0.010 bor içeriğine sahip olacak şekilde bor ilavesi yapılarak alaşımlandırma yapılmıştır. Her bir grup numuneye 1010℃ 'de 6 saat süreyle östenitleme, daha sonra fan ile soğutma ve 200 ℃ 'de 6 saat süreyle temperleme ısıl işlemi uygulanmıştır.
Farklı oranlarda yapılan bor elementi ilavesinin tribolojik ve mekanik özelliklere etkilerini incelemek üzere pin-on-disk aşınma testi, darbe testi, üç nokta eğme testi yapılmıştır, aşınma izlerinin ölçümleri iki boyutlu kontak profilometresi ile yapılmıştır, elde edilen her bir numunenin mikroyapısal karakterizasyonu için metalografi numuneleri hazırlanmıştır ve bu numunelerin Optik Mikroskop (OM) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılarak mikroyapı incelemeleri yapılmıştır. Numuneler üzerinde aynı zamanda XRD analizi gerçekleştirilmiştir. Her bir numunenin sertlik ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre % 0.010 bor içeriğine sahip numunenin en yüksek eğme mukavemetine, darbe dayanımına ve aşınma direncine sahip olduğu görülmüştür. Artan bor içeriğinin mekanik özellikler ve aşınma direncine pozitif yönde bir etki yaptığı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
High chromium white cast irons are widely used especially in places where high wear resistance is required, as they have good wear resistance and toughness in general. For this reason, it is widely used in ore crushers, grinding mill balls, pumps, discs, agricultural tools and machinery, various linings, mining and metal industry sectors.
In this study, the effects on microstructure, wear and mechanical properties were investigated by adding different ratios of boron element to high chromium white cast iron. In the experiments, the samples were obtained by melting and pouring sand molds with 4 different casting analyzes in an induction furnace with a capacity of 100 kg. Alloying was done by adding boron to the first casting without boron, the other 3 castings with boron content of 0.006%, 0.008% and 0.010%, respectively. Austenitizing at 1010°C for 6 hours, then fan cooling and tempering at 200°C for 6 hours were applied to each group of samples.
Pin-on-disc wear test, impact test, three-point bending test were performed to examine the effects of boron addition at different rates on tribological and mechanical properties were prepared and microstructure examinations of these samples were made using Optical Microscope (OM) and Scanning Electron Microscope (SEM). XRD analysis was also performed on the samples. Hardness measurements of each sample were made. According to the results obtained, it was seen that the sample with 0.010% boron content had the highest bending strength, impact resistance and abrasion resistance. It was concluded that increasing boron content had a positive effect on mechanical properties and wear resistance.