Fe-Cr-Ti-B esaslı in-situ kompozit sert yüzey alaşımlama elektrotlarının geliştirilmesi

Bu çalışmada, ticari olarak kullanılan sert dolgu elektrotlarına alternatif olabilecek yüksek sertlik, yüksek aşınma dayanımı ve korozyon direncine sahip örtülü elektrotlar geliştirilmiştir. Elektrotların üretiminde ekonomik faktörler göz önüne alınarak ferro alaşım başlangıç malzemeleri ve katkı maddeleri tercih edilmiştir. Çalışmada Fe-Cr-B, Fe-Ti-B ve Fe-Cr-Ti-B esaslı farklı bileşime sahip on sekiz sert dolgu elektrotu tasarlanmıştır. Bir kalıp vasıtasıyla üretilen bu elektrotlar elektrik ark kaynak tekniği ile AISI 1010 çelik üzerine kaplanmıştır. Kaplama sonrası standart metalografik işlemler ile hazırlanan deneysel numunelerin mikroyapısal incelemeleri gerçekleştirilmiş, makro ve mikro sertlikleri ölçülmüş, aşınma dayanımı test edilmiş ve korozyon testi uygulanmıştır. Deneysel bulgular sert dolgu kaplamanın homojen bir faz dağılımı gösterdiği, altlık malzeme ile metalürjik açıdan uyumlu olduğu ve ticari açıdan kullanılabilecek potansiyele sahip olduğunu göstermektedir. Sert dolgu kaplamaların mikroyapısal incelemelerinde α-ferrit, M2B tip (Fe2B, Cr2B), MB2 tip (TiB2) borürler, Fe2Ti ve bu fazların oluşturduğu ötektik yapılar tespit edilmiştir. Oluşturulan bu yapıların özellikle sertliğe önemli ölçüde katkı sağladığı gözlemlenmiştir. Altlık malzemeden dikiş tepe noktasına kadar ölçülen mikro sertlik değerlerine göre ara yüzeyden itibaren sertliğin arttığı tespit edilmiştir. Kaplama yüzenin tamamında gerçekleştirilen makro sertlik testinde, sonuçların çok düşük standart sapma gösterdiği bu sebeple kaplamanın homojen bir şekilde gerçekleştirildiği anlaşılmıştır. Kaplamanın sertliği ve aşınma dayanımı arasında bir ilişki olduğu elde edilen diğer bir bulgudur. Al2O3 bilyeye karşı farklı aşınma yüklerinde gerçekleştirilen karşılıklı aşınma testine göre, Fe13Cr2B5 esaslı kaplamanın en düşük aşınma oranına sahip olduğu belirlenmiştir. Bununla birlikte düşük yüklerde titanyumun sürtünme katsayısını azaltmada önemli rol oynadığı ve en düşük sürtünme katsayısı değeri Fe13Ti5B2 esaslı bileşimden elde edilmiştir. Sert dolgu kaplamalara 0,5 M NaCl çözeltisi içerisinde uygulanan potansiyodinamik polorizasyon testi sonucunda kromun kaplamanın korozyon direnci üzerinde etkin rol oynadığı tespit edilmiştir. En düşük korozyon hızının en yüksek krom oranına sahip Fe13Cr5B2 esaslı bileşimde ölçüldüğü görülmüştür. Sonuç olarak ferro alaşım başlangıç malzemeleri kullanılarak Fe-Cr-B-, Fe-Ti-B ve Fe-Cr-Ti-B esaslı sert dolgu elektrotları başarıyla üretilmiş ve AISI 1010 çelik altlık üzerinde oluşturulmuştur. Kaplama tabakaların altlık-kaplama ara yüzeyi özelliklerinin homojen, son derece sert, aşınmaya ve korozyona dirençli olduğu belirlenmiştir.