Effect of different surface treatments on the tensile and wear behavior of inconel 625 superalloy and aisi 321 stainless steel

AISI 321 paslanmaz çelik ve Inconel 625 süper alaşımı, yüksek sıcaklıklardaki mükemmel mekanik özelliklerinden dolayı uçak motorları, nükleer santraller ve endüstriyel fırınlar gibi geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılmaktadır. Zorlu çalışma koşulları nedeniyle, bu malzemeler üzerine yüzey işlemleri uygulamak bir gereksinim haline gelmiştir. Borlama ve Tungsten Karbür (WC) kaplama en önemli yüzey sertleştirme işlemlerindendir. Mevcut çalışmada, AISI 321 ve Inconel 625'in oda sıcaklığı ve yüksek sıcaklıktaki aşınma performansı ve çekme davranışı üzerine borlama ve Tungsten Karbür kaplamanın etkisi araştırılmıştır. Ayrıca, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve optik profilometri kullanılarak hasar mekanizmaları ve kırılma morfolojileri gözlemlenmiştir. Oda sıcaklığında çekme testi sonuçlarına göre borlama işleminden sonra numunelerin akma dayanımı (YS) ve nihai çekme dayanımı (UTS) azalmaktadır. Bu mukavemet azalması, 1100°C'lik yüksek sıcaklıkta borlama işlemi boyunca malzemenin yumuşamasına bağlanabilir. Öte yandan Inconel 625 numunelerinin sünekliği, 600°C'de dinamik gerinim yaşlanması nedeniyle azalmıştır. Borlanmış numunelerin akma mukavemeti, yüksek sıcaklıklarda çekme testi boyunca bor parçacıklarının ayrışması nedeniyle önemli ölçüde azalmıştır. Sonuç olarak, kırılma morfolojisi gözlemleri, yüksek sıcaklıkta hem kaplamalı hem de kaplamasız koşulların ana kırılma mekanizmasının, derin çukurlarla temsil edilen sünek bir kırılma olduğunu ortaya koymuştur. Bununla birlikte, borlanmış numune, borlama işlemi sırasında tane büyümesinden ve dağılmış parçacıkların ayrışmasından büyük ölçüde etkilenmiştir. Buna karşılık, seramik WC tabakasının hem oda sıcaklığında hem de yüksek sıcaklıktaki çekme testlerinde ani kırılması nedeniyle WC kaplı numunenin sünekliği azalmıştır. Ayrıca, taramalı elektron mikroskobu sonuçları, yüksek sıcaklıkta kırılmadan sonra çukurların kenarlarında dağılmış bor parçacıkları görülen borlanmış 321 paslanmaz çeliğin kırılma yüzeyinde parçacık ayrışmasının meydana geldiğini ortaya koymuştur. WC tabakasının yüksek sertliği ve ısı direnci nedeniyle, aşınma testinde WC kaplı AISI 321'in sürtünme katsayısı borlanmış ve kaplamasız numunelere göre daha yüksek çıkmıştır. Borlanmış ve WC kaplı AISI 321'in aşınma oranı, oda sıcaklığında kaplanmamış numuneden çok daha düşüktür. Öte yandan, 600°C'de WC kaplı numunenin aşınma oranı hala düşükken kaplamasız ve borlanmış numunelerin değerleri, yüzeyin delaminasyonu nedeniyle hemen hemen aynıdır. Inconel 625'in kaplanmamış ve kaplanmış numunelerin aşınma hızı davranışı AISI 321'in sonuçlarına benzerdir. WC kaplı numunelerin aşınma hızının diğerlerinden çok daha düşük olduğu görülmüştür. Yüksek sıcaklıkta, borlanmış Inconel 625, WC kaplı numuneden daha yüksek bir sürtünme katsayısına sahiptir. Yüksek sıcaklıktaki sürtünme katsayısı grafiğinde yüzeyde bor parçacıklarının birikimiyle bağlantılı bir dalgalanma gözlenmiştir.