Termo-Reaktif Difüzyon (TRD) yöntemiyle TiBCN kaplanmış WC-Co kesici takımların ve çeliklerin aşınma özellikleri

Abstract

Bu çalışmada AISI 1040, AISI M2 çelikleri ve ISO P 15-20 WC -Co esaslı kesicitakım numunelerinin yüzeyine ferro-silisyum , kalsine boraks ve borik asitten oluşansıvı banyoda borlama işlemi gerçekleştirilmiştir. Borlama işlemleri, AISI 1040 çeliğiiçin 900 ºC, AISI M2 çeliği ve ISO P 15-20 kesici takım numunesi için (WC-Co)1000 ºC de 2 saat süre ile gerçekleştirilmiştir. Borlama işleminden sonra, ferro-titanyum, naftalin, amonyum klorür, alümina dan oluşan toz banyosunda, AISI 1040numunesi için 900 0C, AISI M2 çeliği için 1000 ºC de 2 saat süreyle TiBCN kaplamaişlemleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca ISO P 15-20 numuneleri için 800, 900, 1000 ºCde 1, 2, 3 ve 4 saat sürelerde TiBCN kaplama işlemleri gerçekleştirilmiştir.Oluşan TiBCN kaplamaların yüzey morfolojileri ve faz analizleri, optik ve taramalıelektron mikroskobu (SEM) ve x- ışınları difraksiyon analizi yöntemleriylegerçekleştirilmiştir. Ayrıca kaplama tabakalarının sertlikleri Vickers indentasyontekniği ile belirlenmiştir. Aşınma deneyleri Ball on Disk aşınma deneyiyle AISI440C ve Al2O3 bilyeler kullanılarak yapılmıştır. Aşınma deneyleri 0,1 m/s, 0,3m/s,0,5m/s hızlarda, 1N, 2N, 5N yüklerinde ve 80, 160, 240, 320 metre mesafelerdegerçekleştirilmiştir. Aşınma deneyleri sonucunda bilyelerde oluşan aşınma kayıplarıve sürtünme katsayıları belirlenmiştir. Malzemelerdeki aşınan yüzeylerin optik vetaramalı elektron mikroskobu(SEM) ile aşınma karakteristikleri belirlenmiştir.

In this study, AISI 1040, AISI 4140 steels and ISO P 15-20 WC-Co cermetmaterials were boronized in a slurry salt bath consisting of borax, boric acid andferro-silicon. Boronizing treatment s were realized at 950ºC for 2 h for AISI 1040steel, at 1000ºC for 2 h for AISI M2 steel and ISO P 15-20 WC-Co cermetmaterials. Then, pre-boronized samples were TiBCN coated in the powdermixture consisting of ferro-titanium, ammonium chloride, alumina andnaphthalene. AISI 1040 steel was coated at 900ºC for 2h, AISI M2 steel wascoated at 1000ºC for 2h. In addition, ISO P 15-20 WC-Co cermet materials werecoated at 800,900 and 1000 ºC for 1-4h.Structural characterizations, phase analysis and mechanical properties of TiBCNcoatings produced were realized using by SEM, Optical microscopy, X-raydiffractometer (XRD), microhardness tester and ball on disk tribometer. Weartests were realized against AISI 440C and Al2O3 balls at the sliding speeds of 0.1,0.3 and 0.5 m/s and under the loads of 1N, 2N and 5N for 80, 160, 240 and 320 msliding distance. In the wear test, wear loose and coefficient of friction wasmeasured. Optical and SEM micrographs were taken from the worn surfaces ofthe tested materials and characterizations of the worn surfaces were realized.