Kırıcı ve öğütücülerde kullanılan demir esaslı malzemelerin yapı, mekanik özellikler ve aşınma davranışlarının incelenmesi
Examination of structure, mechanical properties and wear behaviors of iron based materials used in crushers and grinders
Yazar: ECEM ÇIKIT
Danışman: PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada cevher kırıcıları, öğütücü değirmen bilyeleri, çeşitli astarlar, tarım alet ve makinaları, pistonlar ve dişlileri, çeşitli konveyörler, greyder bıçakları, pompalar, diskler, tuğla kalıpları, segmanlar ve çubuklar, madencilik ve mineral sanayi gibi yüksek aşınma direnci gerektiren yerlerde kullanılan malzemeler incelenmiştir.
Bu tez çalışmasında, yüksek kromlu beyaz dökme demir, yüksek kromlu çelik ve yüksek manganlı çelik malzeme gruplarına ait ve üç farklı yöntemle soğutma işlemine tabii tutulmuş numuneler kullanılmıştır. Yüksek kromlu beyaz dökme demirler grubunda dört adet numune mevcut olup, C miktarları %2.84 ve %3.16 iken Cr miktarları sırasıyla %25.8 ve %20.2' dir. Isıl işlem sonrası soğutma şekilleri ise havada, yağda ve fan ile olmak üzere farklılık göstermektedir. Yüksek kromlu çelikler grubunda üç adet numune mevcut olup, C miktarları %0.4 ve %1.53 iken Cr miktarları sırasıyla %7.38 ve %13.4' tür. Isıl işlem sonrası soğutma şekilleri ise yağda ve fan ile olmak üzere farklılık göstermektedir. Son olarak, manganlı çelikler grubunda ise iki adet numune mevcut olup, C miktarları %1.16 ve %1.34 iken Cr miktarları sırasıyla %0.37 ve %1.8, Mn miktarları ise yine sırasıyla %11.6 ve %17' dir. Isıl işlem sonrası soğutma şekilleri ikisinde de aynı olup, suda soğutmadır. Bu çalışmanın amacı, kırıcı ve öğütücülerde uygulama alanı bulan bu malzemelerin, yapı, mekanik özellikler ve aşınma davranışlarının bir bütün olarak incelenmesidir.
Yapılan deneysel çalışmalarda, mikroyapısal karakterizasyon için, her bir malzemenin metalografi numuneleri hazırlanmış ve bu numuneler üzerinde optik mikroskop kullanılarak mikroyapı incelemeleri yapılmıştır. Numuneler üzerinde ayrıca XRD analizi gerçekleştirilmiştir. Numunelere aynı zamanda sertlik, aşınma, çekme, çentik darbe gibi mekanik testler uygulanmıştır. Darbe deneyi uygulanan numunelerin kırık yüzeyleri ise kırılma karakteristiğini belirlemek amacıyla SEM ile incelenmiştir.

Abstract:
In this study, the materials which are primarily used for abrasion resistant applications such as slurry pumps, ore classifiers, brick molds, impeller blades and liners for shot blasting equipment, refine disks in pulp refiners, impact hammers, roller segment and ring segment in coal grinding mills, feed and lifter bars and mill liners in ball mills for hard-rock mining, tillage tools, bucket teeth, scraper blades, screw conveyors and grain handling equipment, are investigated.
In this project work, high chromium white cast iron, high chromium steel and high manganese steel materials which have three different cooling type after heat treatment were used. In the high-chromium white cast iron group, the four samples are available, which consist 2.84% and 3.16% C, respectively, while 25.8% Cr and 20.2% Cr. The cooling type after heat treatment varies, as in the air, in the oil and with fans. In the high chromium steels group, three samples are available, which consist 0.4% C and 1.53% C, respectively, while 7.38% Cr and 13.4% Cr. The cooling type after heat treatment varies, as in the oil and with fans. Finally, in manganese steels group, two samples are available, which consist 1.16% C and 1.34% C, respectively, while 0.37% Cr and 1.8% Cr and respectively again, 11.6% Mn and 17% Mn. The cooling type is the same for both two specimens, as water-cooling. The aim of this study is that to investigate structure, mechanical properties and wear behaviors of these materials which are used in crushers and grinders.
In the experimental studies, for microstructural characterization, metallographic samples of each material were prepared and microscopic examinations with optical microscope have been performed on these samples. Additionally, XRD analysis was performed on the samples. Also various mechanical tests have been performed on these samples, such as hardness, abrasion, tensile and impact test. To determine the characteristic of fracture and mechanism, fracture surfaces of the impact test samples were examined by using SEM.