Östemperlenmiş gri dökme demirin yüksek sıcaklık aşınma davranışının incelenmesi

Gri dökme demirler; demir-karbon-silisyum alaşımı olmakla beraber, ötektik sıcaklık noktasında östenitin katı eriyik halinde ihtiva edebileceğinden fazla karbonu olan alaşımlardır. Yapılarındaki bu fazla karbon, grafit lamelleri halinde çökelmektedir. Gri dökme demirlerin mekanik özelliklerini iyileştirmek amacıyla östemperleme işlemi yapılmaktadır. Gri dökme demirlerde östemperleme işleminin amacı; ösferritik bir yapı oluşturarak sertlik, mukavemet ve aşınma direncini yükseltmektir. Östemperlenmiş gri dökme demirler; östemperleme işlemi sonrasında yüksek mukavemet, yüksek aşınma direnci, sönüm kabiliyeti gösteren beynitik mikroyapıya sahip dökme demir grubudur. Bu çalışmada perlitik gri dökme demirin, 900°C östenitleme işleminin ardından 250°C, 300°C, 350°C ve 400°C olmak üzere dört farklı sıcaklıkta östemperleme işlemine tabi tutulmuş, her östemperleme sıcaklığında numuneler; 5 dakika, 20 dakika, 40 dakika, 60 dakika ve 120 dakika olmak üzere 5 farklı östemperleme süresi sonrası havada soğutulmuşlardır. Östemperleme işlemi sonrası mikroyapısal incelemeler gerçekleştirilmiş, 250°C ve 300°C östemperleme sonrası alt ösferritik yapı görülürken, 350°C ve 400°C östemperlenmiş numunelerde ise üst ösferritik yapılar görülmüştür.Östemperleme işlemi sonucunda, mikroyapının östemperleme sıcaklığı ve süresine bağlı olarak değişen oranlarda beynitik ferrit ve kalıntı östenitten oluştuğu belirlenmiş ve oluşan bu yapı ösferrit olarak adlandırılmıştır. Östemperlenmiş gri dökme demir numunelerinin ve ısıl işlem görmemiş döküm halindeki numunenin mekanik özelliklerini incelemek amacıyla, sertlik ve aşınma deneyleri yapılmıştır. İncelemeler süresince; östemperleme işleminin Brinell sertlik cihazıyla yapılan makrosertlik sonucunda sertliğinin arttığı görülmüştür. Bununla birlikte mikrosertlik ölçümlerinde matrisin sertliği de ölçülmüş ve ısıl işlemsiz numuneye göre farklı östemperleme sıcaklığı ve sürelerinde östemperlenen numunelerin mikrosertliğininde arttığı görülmüştür. Östemperlenmiş gri dökme demirler; ball-on test metoduyla oda sıcaklığında ve 200°C yüksek sıcaklıkta aşınma testine tabi tutulmuş, oda sıcaklığında yapılan aşınma testi sonucu aşınma direnci 3 ile 5 kat arasında artış gösterirken, yüksek sıcaklıkta yapılan testlerde ise östemperlenmiş numuneler döküm halindeki numuneye gore aşınma direncinde iyileşme görülmüş ancak yüksek sıcaklıkta farklı östemperleme koşullarında elde edilen aşınma deneyi sonuçları, oda sıcaklığında yapılan test sonuclarına göre daha geniş aralıklarda farklılık göstermiştir. 250°C 5 dakika süresince östemperlenen numunenin yüksek sıcaklıkta aşınma direnci döküm halindeki numuneye göre yaklaşık 20 kat artarken, 400°C 120 dakika süresince östemperlenen numunede ise 2 kat kadar aşınma direnci artmıştır.