Yüksek karbonlu toz metal çeliklerin martemperlenmesi ve aşınma davranışlarının incelenmesi

Toz metalurjisi uygulamaları, mühendislik parçalarının üretildiği geniş kullanım alanına sahip üretim yöntemlerinden biridir. Bu uygulamalar, karmaşık geometrili parçaların yüksek kalitede üretimini sağlamaktadır. Bu nedenle toz metalurjisi ile üretilen malzemelerin mekanik özelliklerinin ve mikroyapılarının araştırılmasına gerek duyulmaktadır. Bu çalışmada, yüksek karbonlu toz metal çelikten üretilen numunelere uygulanan farklı ısıl işlemlerin, numulerin mikroyapı ve mekanik özelliklerine etkileri incelenmiştir. Bu amaçla saf demir tozu ve karbon kaynağı olarak grafit tozu kullanılarak numuneler üretilmiştir. Su atomizasyon yöntemi ile üretilen ATOMET 1001 saf demir tozuna ağırlıkça % 1,5 oranında doğal grafit tozu ve yağlayıcı olarak ağırlıkça % 0,5 oranında toz Zn stearat ilave edilerek karıştırılmıştır. Karışım tozlar, tek etkili kalıplarda 700 MPa basınç uygulanarak preslenmiş olup, ardından 1200 ˚C'de 20 dakika argon gazı ortamında sinterlenmiştir. Sinterlenen numuneler, ilk olarak 950 ˚C'de 4 dakika östenitlenmiştir. Daha sonra her bir numune sıcaklıkları 210 ˚C, 350 ˚C ve 400 ˚C olan nötr tuz banyolarında farklı sürelerde bekletilmiştir. Tuz banyosundan çıkarılan numunelere oda sıcaklığında doğrudan su verilerek martemperleme ısıl işlemi uygulanmıştır. Martemperleme ısıl işlemi uygulanan numunelerin mikroyapıları ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Bununla birlikte, yüksek karbonlu toz metal çeliklere uygulanan ısıl işlemler sonucu oluşan martenzitik yapının beynite dönüşme süresi araştırılmıştır. Çalışmanın sonuçları, optik ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntülerini içeren mikroyapı karakterizasyon çalışmalarına ve sertlik testlerine göre değerlendirilmiştir. Ayrıca kimyasal kompozisyonun güvenilir bir biçimde belirlenmesi amacıyla X-Işını kırınımı analizleri (XRD) gerçekleştirilmiştir. Mekanik dayanımı değerlendirmek için ise 10N yük ile 500 m ve 1000 m mesafede kuru ortam aşınma testleri uygulanmıştır. Aşınma testi sonrası numune aşınma yüzeyleri incelenerek numunelerin aşınma davranışları değerlendirilmiştir. Çalışmaların sonucunda yüksek karbonlu toz metal çeliklerin martenzit fazından beynit fazına dönüşüm süresi Zaman-Sıcaklık-Dönüşüm diyagramına göre elde edilmiştir. Aşınmaya en dirençli numunenin tuz banyo sıcaklığı en az olan numune olduğu tespit edilmiştir.