Bor karbür kaplanmış AISI 8620 ve hardox 400 çeliklerinin abrasiv aşınma davranışlarının incelenmesi.
Examination of the abrasive wear behaviour of boron carbide coated AISI 8620 and hardox 400 steels
Yazar: MEHMET TABUR
Danışman: PROF. DR. MAHMUT İZCİLER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Teknoloji Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Bor = Boron ; Bor karbür = Boron carbide ; Borlama = Boriding ; Hardox çeliği = Hardox steel ; Sementasyon = Cementation

Özet:
Bu çalışmada numune olarak kepçe dişleri, kırıcılar ve kamyon kasalarının üretiminde kullanılan aşınmaya dayanıklı Hardox 400 çeliği ile dişlilerin üretiminde yaygın olarak kullanılan AISI 8620 sementasyon çelikleri borlanarak incelenmiştir. Borlama işlemi katı ortamda yapılmıştır. Borlama malzemesi olarak ticari şekilde piyasada bulunan EKabor® 2 tozu kullanılmıştır. Borlama ısıl işlemi sırası ile 2, 4 ve 6 saat sürelerde 850 ºC, 900 ºC ve 950 ºC sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir. Farklı süre ve sıcaklıklarda borlanan numunelerin abrasiv aşınma davranışları, borür katman kalınlıkları, mikro yapı ve mikro sertlikleri ile elektrik iletkenlikleri incelenmiştir. İşlem sıcaklık ve süresine bağlı olarak borür katmanının derinliği 70 µm ile 280 µm arasında değişmiştir. Çelik ana malzemelerin üzerinde oluşan borürlerin düzgün dallı bir morfolojiye sahip olduğu SEM ve optik incelemeler sonucu anlaşılmıştır. Borürlerin varlığı (FeB, Fe2B) x-ışını kırınım analizi ile teyit edilmiştir. Bor katmanı ve alaşım elementlerinin dağılımı enerji ayrışma sistemli x-ışını spektroskopi (EDS) yöntemi ile belirlenmiştir. Aşınma deneyleri pim disk (pin-on disk) abrasiv aşınma test cihazı kullanılarak yapılmıştır. Aşınma testlerinde 80 ve 120 mesh alüminyum oksit (Al2O3) aşındırıcı zımparalar kullanılmış ve numuneler 10, 20 ve 30 N yükler altında, 20 m. mesafede aşındırılmıştır. Test sonuçlarında borlanarak yüksek sertlik kazandırılmış numunelerin aşınma direncinin de yüksek olduğu belirlenmiştir. En iyi abrasiv aşınma direncini 850 ºC de 6 saat borlanmış Hardox 400 çeliği göstermiştir.Anahtar kelimeler: Abrasiv aşınma, Borlama, AISI 8620 sementasyon çeliği,Hardox 400 çeliği.

Abstract:
In this study, hardox 400 steels and AISI 8620 cementation steels, respectively used in manufacture of excavator tips, crushers and truck trailers, and in gear manufacturing were boronized and studied. The boronizing procedure was carried out in solid state. Commercially available EKabor ® 2 powder was used as the boronizing agent. The boronizing procedure was carried out for 2, 4 and 6 hours at 850oC, 900oC and 950oC. The abrasive wear behaviour, boride layer thickness, micro structure, micro hardness and conductivity characteristics of both steel specimens boronized for different durations and under different temperatures were examined. The boride layer thickness varied between 70 µm and 280 µm depending on the duration and temperature of the boronizing procedure. The boride formation on the steel substrate was observed to have a uniform dendritic morphology after SEM and optical testing. The boride formation (FeB, Fe2B) was also verified with x-ray refraction analysis. The boride layer and alloy element distributions were studied using the energy dispersion system x-ray spectroscopy (EDS) method. The wear experiments were carried out using a pin-on disk abrasive wear testing device. 80 and 120 mesh aluminum oxide (Al2O3) abrasive materials were used during the wear tests and the specimens were tested under 10, 20 and 30 N loads at a displacement of 20 meters. The test results show that the wear resistance of materials boronized for maximum hardness was the highest. The best wear resistance was observed in the Hardox 400 steel specimen boronized for 6 hours at 850oC.Key Words: Abrasive wear, Boronizing, AISI 8620 cementation steel,Hardox 400 steel.