Toz metalurjisi ile üretilen alaşımlı çeliklerin mikroyapı ve mekanik özellikleri

Abstract

Anahtar Kelimeler: Toz metalurjisi, alaşımlı çelik, mikroyapı, aşınma, kırılmatokluğuBu çalışmada, iki farklı nikel oranına sahip Fe-Ni-Cu-Mo-C distaloy toz içerisinefarklı oranlarda ferro molibden, bakır, grafit ve ferro bor tozları ilave edilmiş ve tozmetalurjisi (T/M) yöntemi ile toplamda 12 farklı kompozisyona sahip alaşımlı T/Mçelik malzeme üretilmiştir. Sinterleme 1120°C'de ve parçalanmış amonyakatmosferinde, 30 dakikada gerçekleştirilmiştir. İlave tozların, üretilen alaşımlı çelikmalzemelerin mikroyapı, aşınma direnci, sertlik, kırılma tokluğu ve eğilme dayanımıgibi mekanik özelliklerine etkileri araştırılmıştır.Mikroyapı çalışmaları, XRD, optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu(SEM) ile yapılmıştır. Mekanik deneylerde elde edilen kırılma ve aşınma yüzeyleriSEM ile incelenmiştir. Mikroyapı çalışmalarında noktasal ve bölgesel enerji dağılımıspektrometre (EDS) element analizleri yapılmıştır. Bor, demir esaslı tozmalzemelerin sıvı faz sinterlemesi mekanizmasına katkıda bulunarak yoğunlukartışına katkı sağlayan element olarak değerlendirilmekte olup, sinterlemesıcaklığının düşüklüğü nedeni ile yeterli sıvı faz oluşturamamasından dolayı, boriçeren T/M malzemelerde düşük sertlik değerleri ve düşük aşınma direnci değerlerielde edilmiştir. Başlangıç tozu içerisine ilave edilen alaşım elementlerinin mikroyapıve mekanik özellikleri etkilediği gözlenmiştir. Özellikle grafit ve bakır ilavesi sertliğive aşınma direncini arttırmakta; fakat karbon artışı ile kırılma tokluğu değerlerindedüşüş gözlenmektedir.

Keywords: Powder metallurgy, alloyed steel, microstructure, wear, fracturetoughnessIn this study, Fe-Ni-Cu-Mo-C alloy powder with two different nickel compositionswas used. Original powder mixture admixing various elements in powder form, suchas ferro-molybdenum, copper, graphite and ferro-boron addition were produced bypowder metallurgy (P/M) method. Powder mixtures were compacted and sintered at1120°C in cracked ammonia atmosphere for 30 minutes. The effects of differentpowder addition in various ratios to starting alloy powders on microstructure andmechanical properties were investigated.Phase and porosity distributions were determined by the several analysis techniquessuch as optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), SEM/EDS andXRD. In addition to these techniques, mechanical characterizations such as wearresistance, hardness and fracture toughness tests were also carried out. Ferro-boron isevaluated that boron contributes to liquid phase sintering. However, lower density,hardness and wear resistance were obtained due to usage of lower sinteringtemperature. It was seen that addition of the alloying elements into the starting alloypowders affects on the microstructure and mechanical properties. Especially,addition of graphite, molybdenum, nickel and copper resulted in an increase inhardness values and wear resistance; however, an increment of carbon percentageresulted in lowering the values of fracture toughness.