Ferritik paslanmaz çeliklerin mikroyapısı ve aşınması üzerine karbür yapıcı elementlerin etkilerinin araştırılması

ÖZET DOKTORA TEZİ FERRÎTÎK PASLANMAZ ÇELİKLERİN MİKROY APIŞI VE AŞINMASI ÜZERİNE KARBÜR YAPICI ELEMENTLERİN ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI Mehmet Horik KORKUT Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Metalürji Eğitimi Anabilim Dalı 1997, Sayfa; 118 % 17-18 Cr ihtiva eden ve maliyeti ucuz olan ferritik paslanmaz çeliklerin mikrosertlik, yüzey sertliği, tokluk ve aşınma direnci üzerine değişik oranlarda Nb ve % 1 oranında Ti, Mo, V gibi çok sert karbür oluşturan elementlerin ve homojenleştirmenin etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla hazırlanan numunelere SEM (Scanning Electron Microscopy), metal mikroskobu, EDS (Energy Dispersive Spectrograf), X-Işınları Difraksiyonu (X-Ray Difractom), DTA (Differential Thermal Analysis), mikrosertlik (matris sertliği), Charpy V-Çentik Darbe (Charpy V-Notch Impact) ve pin-on-disk aşınma testleri uygulanmıştır. Bu çalışmanın birinci ve ikinci kısmında, kısaca paslanmaz çeliklerII ve onların mekanik özellikleriyle mikroyapıları kısaca sunulmuştur. Üçüncü kısımda, aşınma, aşınma mekanizmaları, aşınmanın ölçüm metodları ve aşınmaya karbürlerin etkisi tartışılmış, dördüncü kısımda deneysel çalışmalara yer verilmiştir. Beşinci kısımda deney sonuçları ve tartışma incelenmiş, altıncı ve son kısımda ise genel sonuçlar ve öneriler sunulmuştur. Bu sonuçlar, numunelerde M^Cg, (Cr^Cg) karbürüyle birlikte sert MC (NbC, TİC, MoC, VC), M2C (Nb2C) karbürleri ve intermetalik bir faz olan sigma (o) fazının oluştuğunu göstermiştir. Karbür oluşturan bu elementler sert MC karbürler şeklinde oluşmaktadır. Ancak % 3.0 Nb içeren numunede MC karbürü ile birlikte M2C karbürü de oluşmuştur. Bu elementlerin ilavesi ferritik paslanmaz çeliklerde oldukça fazla teşekkül eden M^C^ karbürünün miktarını, çözülme sıcaklığını ve ferrit fazının tane irileşme sıcaklığını (V'lu numune hariç) düşürdüğü gözlenmiştir. Ayrıca çentik darbe tokluğu pek fazla değişmezken numunelerin yüzey sertliğini düşürmüş ve mikrosertliğini (matris sertliğini) oldukça artırmıştır. Abrasiv aşınma direncinin yüzey sertliği ve mikrosertlik ile yakından ilişkili olduğu belirlenip; bütün numunelerde aşınma direnci, yüzey sertliği ve mikrosertlik arasında lineer bir ilişkinin varlığı tespit edilmiştir. Mikrosertlik ne kadar yüksek ise, aşınma direncide o ölçüde yüksek çıkmıştır. Ancak işlemsiz (homojenleştirilmemiş) numunelerin yüzey sertliği ve aşınma direnci arasındaki lineer ilişkide sapma meydana geldiği görülmüştür. Homojenleştirme işlemi ise numunelerin yüzey sertliğini (ferritik paslanmaz çelik numune hariç) mikrosertliğini, çentik darbe tokluğunu ve bunlara bağlı olarak aşınma direncini arttırmaktadır. Numunelerin tokluğunun yükselmesi ile abrasiv aşınmaya karşı direncinIll azaldığı görülmüştür. Eğer uygulama alanı korozyon açısından önem arzetmiyorsa bu elementlerin oluşturduğu MC karbürler ile birlikte bir miktar ^fy karbürünün de bulunması aşınma direncinin yükselmesinde etkili olmaktadır. Alaşım elementlerinin ilavesi ile aşınma direncinde belirgin bir yükselme meydana gelmiştir. En iyi aşınma direncini gösteren ve düşük oranda alaşım elementi içermesinden dolayı maliyet açısından da ideal olan % 0.5 Nb ihtiva eden numune olmuştur. En yüksek aşınma direncinden düşüğe doğru aşınma direnci sırası ise; % 0.5 Nb, % 1 Ti, % 1 Mo, % 1 V, % 1 Nb, % 1.5 Nb, % 3 Nb ve ferritik paslanmaz çeliğin kendisi şeklinde gerçekleşmiştir.