Fe-M-B esaslı sert yüzey alaşımların çelik yüzeyinde TIG kaynak yöntemiyle oluşturulması ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Fe-B, Fe-Nb-B, Fe-V-B ve Fe-Ti-B esaslı sert yüzey alaşımlarının SAE 1320 çelik altlık yüzeyinde tungsten inert gaz (TIG) kaynak yöntemiyle oluşturulması amaçlanmıştır. Elde edilen sert yüzey alaşım tabakalarının özellikleri incelenmiştir. Bu amaçla ilk aşamada öğütme ve eleme işlemlerinden geçirilen ferro-bor, ferro-niyobyum, ferro-vanadyum, ferro-titanyum ve saf demir tozları farklı oranlarda bilyeli değirmende 2 saat süreyle döndürülerek karıştırılmıştır. Farklı bileşimlerde hazırlanan toz karışımları basınç altında önceden yüzeyi temizlenmiş çelik altlık üzerine preslenerek, TIG kaynak tekniği ile ergitilerek üretim gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada ise farklı bileşimlerde ve oranlarda elde edilen Fe-M-B (M: Nb, V ve Ti) esaslı sert yüzey alaşım tabakalarının; mikroyapı incelemeleri ve faz analizleri ayrıca sertlik ölçümleri (makro ve mikro seviyede) ve aşınma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Fe-M-B (M: Nb, V ve Ti) esaslı sert yüzey alaşım tabakalarının; mikroyapı incelemelerinde yapının α-Fe, α-Fe+Fe2B ötektiği ve Nb, V ve Ti esaslı borülerden oluştuğu görülmüştür. Yapılan faz analizleri sonucunda alaşım tabakalarında α-Fe, Fe2B, FeNbB, VB, V3B4, Fe4V, TiB2 ve Fe2Ti fazlarının varlığı tespit edilmiştir. Elde edilen yüzey alaşımlarının sertliklerinin 42,3-60,7 HRc (makro sertlik) ve 369-4272 Hv (mikrosertlik) arasında değişen değerlere sahip olduğu belirlenmiştir. Farklı yüklerde yapılan aşınma deneyleri sonucunda aşınma hızının 7,85x10-5 mm3/m değeri ile Fe-Ti-B esaslı alaşımda en düşük değere ulaştığı görülmüştür.

In this study, it is aimed to form the Fe-B, Fe-Nb-B, Fe-V-B and Fe-Ti-B based hard surface alloys on SAE 1320 steel substrate surface by tungsten inert gas (TIG) welding method. The properties of the hard surface alloy plates were investigated. For this purpose, ferro-boron, ferro-niobium, ferro-vanadium, ferro-titanium and pure iron powders which have been subjected to grinding and sieving processes at the first stage were mixed in ball mills for 2 hours at different ratios. Powder mixtures prepared in different compositions were pressed on a steel substrate which had previously been pre-cleaned the surface under pressure, production was carried out melting by TIG welding technique. In the second stage, the Fe-M-B (M: Nb, V and Ti) based hard surface alloy plates obtained in different compositions and ratios were also performed microstructure analyzes and phase analyzes as well as hardness measurements (at macro and micro level) and wear tests. In the microstructure studies have shown that structure of Fe-M-B based hard surface alloy plates (M: Nb, V and Ti) consist of -Fe, -Fe + Fe2B eutectic and the Nb, V and Ti based borides. As a result of the phase analysis, the existence of -Fe, Fe2B, FeNbB, VB, V3B4, Fe4V, TiB2 and Fe2Ti phases was determined in alloy plates. The hardnesses of the obtained surface alloys were determined to have values ranging from 42,3-60,7 HRc (macro hardness) and 369-4272 Hv (microhardness). As a result of the wear tests carried out at different loads, it was found that the rate of the wear reached the lowest rate with the 7,85x10-5 mm3/m values in Fe-Ti-B based alloy.