Kriyojenik (buzul) işlem uygulanmış mikro alaşımlı çeliklerin tribolojik ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, ticari tip iki mikro alaşımlı çelik olan 38MnVS6 ve 38MnVS6+Ti malzemelerine geleneksel ısıl işlem süreçlerine ek olarak kriyojenik işlem uygulanmıştır. Kriyojenik işlemler sığ (−160ºC) ve derin (−196ºC) tipte olmak üzere 8, 12 ve 24 saat bekletme sürelerinde gerçekleştirilmiştir. Her iki malzeme için de oluşturulan yedi farklı ısıl işlem grubu numunelerine çentik darbe testi yapılmıştır. Numunelerin içyapıları Optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ray spektroskopisi (EDS) yöntemleri ile incelenmiştir. Ayrıca kriyojenik işlem ve geleneksel ısıl işlem sonrası yapı X ışını kırınımı (XRD) yöntemleri ile belirlenmiştir. Isıl işlemler sonucu mikro yapı özellikleri değişen numunelerin sertlikleri Rockwell-C skalasında ölçülmüştür. Uygulanan ısıl işlemlerin tribolojik özelliklere olan etkisi küre-disk yöntemi kullanılarak sürtünme katsayıları ve özgül aşınma oranları ile belirlenmiştir. Aşınma testleri WC küreye karşı 100 metre mesafede gerçekleştirilmiştir. Aşınma davranışı SEM ve EDS teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Deneysel sonuçlar incelendiğinde, kriyojenik işlem uygulanan numunelerde darbe direnci düşerken, sertlik kısmen artmıştır. Kriyojenik işlem sonrası mikro alaşımlı çeliklerin mikroyapısında martenzit, beynit ve farklı bileşimlerde demir karbürler belirlenmiştir. Derin kriyojenik işlem uygulanan numuneler geleneksel yönteme göre daha yüksek aşınma direnci gösterirken sığ kriyojenik işlem uygulanmış numunelerde önemli bir fark elde edilmemiştir.

In this study, two types of commercial micro alloyed steel 38MnVS6 and 38MnVS6+Ti are cryogenically treated. Cryogenic treatments are performed in shallow (−160ºC) and deep (−196ºC) type including 8, 12 and 24-hour soaking times. For both materials studied in research notch impact tests were applied to all control groups. Fracture surfaces were examined using scanning electron microscopy (SEM). Microstructures investigated by including optical microscope (OM), SEM and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Also different types of phases are determined by X-ray diffraction (XRD) technique. The hardness were measured in terms of Rockwell-C scale. Heat treatment effect on the wear behavior is determined using the ball on disk method. Wear test were performed in 100 meter distance and WC ball used as counterbody in tests. Coefficient of friction is determined for all conditions. Wear behaviour is investigated by using SEM and EDS techniques. The results reveal that, groups for all cryogenic treatment applied impact thoughness decreased due to increase in hardness. Martensite, bainite, and different iron carbides were observed in the microstructure of cryogenically treated micro alloyed steels. In terms of wear resistance, deep cryogenic treatment shows higher values compared to conventional heat treated ones while shallow cryogenic treatment showed no significant effects.