Cr-Ni li Paslanmaz Çeliğin Co Esaslı Süper Alaşımlar İle Sertyüzey Kaplanabilirliğinin Araştırılması

Transkript

1 Fırat Üniv. Fen ve Müh. Bil. Dergisi Science and Eng. J of Fırat Univ. 19 (2), , (2), , 2007 Cr-Ni li Paslanmaz Çeliğin Co Esaslı Süper Alaşımlar İle Sertyüzey Kaplanabilirliğinin Araştırılması Mehmet YAZ 1 ve Halis ÇELİK 2 1 Fırat Üniversitesi, Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, Makine Programı, Elazığ 2 Fırat Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Metalürji Eğitimi Bölümü, Elazığ myaz@firat.edu.tr (Geliş/Received: ; Kabul/Accepted: ) Özet: Bu araştırmada Cr-Ni li paslanmaz çeliğin yüzeyi Stellite 1, Stellite 6 ve Stellite 12 süper alaşım kaplama malzemeleri ile elektrik ark ve TIG kaynak yöntemleri kullanılarak kaplanmıştır. Daha sonra kaplamalardan uygun numuneler çıkartılarak metalografik incelemeleri yapılmıştır. Ayrıca kaplama tabakası mikroyapı, mikrosertlik taramalı elektron mikroskobu ve X-ışınları incelemelerine tabi tutulmuştur. Yapılan kaplamalar sonucunda ana malzeme yüzeyinde daha sert ve aşınmaya karşı daha dirençli yeni bir yüzey tabakası elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Co-esaslı alaşımlar, Stellite, Cr-Ni li paslanmaz çelikler, Sert yüzey kaplama The Investegation Of Hardfacing Coatability Of Cr-Ni Stainless Steel By Co Based Super Alloys Abstract: In this study Cr-Ni stainless steel was coated with Stellite 1, Stellite 6 and Stellite 12 super alloy hardfacing materials by using electric arc welding and tungsten inert gas welding (TIG) techniques. One layer of a cobalt base alloy was hardfaced on to the steel plates. Appropriate samples were taken from the hardfaced materials and then the structures of samples were investigated experimentally. Hardfaced samples were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray and microhardness measurements. A new surface layer which is harder and resistant to wear was obtained from the hardfacing onto the steels plates Keywords: Co-based alloys, Stellite, Cr-Ni stainless steels, Hardfacing. 1. Giriş Yüzey kaplama, yeni bir yüzey tabakası elde etmek amacıyla kaynak yöntemleri kullanılarak ana metalden farklı özellikte ve kimyasal bileşimi bilinen bir metal veya alaşımın ana malzeme yüzeyine kaplanması işlemidir. Yüzey kaplama aşınmayı, yıpranmayı, darbeyi, erozyonu ve oyulmayı azaltmak için orijinal parçalara uygulandığı gibi bozulan parçaların tamiri amacıyla da uygulanır. Yüzey kaplama işlemi ergitme kaynak yöntemleri ile yapılabildiği gibi, ısıl püskürtme veya lazer kaynak yöntemi kullanılarak da gerçekleştirilebilir [1]. Belli başlı kaplama yöntemleri, sert yüzey kaplama, takviye kaplanma veya dolgu kaplama, giydirme kaplama veya koruyucu kaplama ve kademeli kaplama yöntemleridir. Sert yüzey kaplama işlemi uygulamalarında çeşitli metal ve alaşımlar kullanılır. Bu kaplama 225 malzemelerinden birisi de "Stellite" olarak bilinen kobalt esaslı süper alaşımlardır [2,3]. Kobalt esaslı sert yüzey kaplama alaşımları yüksek sıcaklıklarda, iyi derecede aşınma, oksidasyon ve korozyon direnç özellikleri gerektiren uygulamaların tümünde kullanılmaktadır [4,5,12]. Bu alaşımlar aynı zamanda jet motorlarında, rotor, türbin kanatları, valfler, dişçilik ve cerrahi takımlar, egzoz çıkış boruları ve benzeri yerlerde kullanılırlar. Karbür içerikli kobalt esaslı alaşımlardan ilk olarak geliştirilen Co-28Cr-4W-l.l C bileşimi ile bilinen alaşımdır ve 1900'lerden beri kullanılmaktadır. Co-Cr esaslı süper alaşımlar implant malzemesi olarak günümüzde yaygın bir şekilde kullanılmaktadırlar [6]. Çeşitli karbür içerikli kobalt esaslı alaşımlar arasındaki temel fark karbon içeriğidir. Yüksek tungsten içerikli bu alaşımlarda tungstence zengin M6C karbürü

2 M. Yaz ve H. Çelik bulunmasına rağmen, kromca zengin M7C3 karbürü de vardır ve düşük karbonlu alaşımlarda kromca zengin M23C6 karbürü daha çok bulunur [7]. Genel olarak stellite kaplama malzemelerinin mikroyapısı dendiritik bir yapı olup, dentrit kolları arasındaki matris fazı kobalt (α) ve karbürlerden oluşmaktadır. Kobalt (Co), normal şartlarda HSP kafes sistemine sahiptir. 417 o C den sonra YMK kristal kafes sistemine dönüşür [8]. Sert yüzey kaplama işlemleri aynı zamanda aşınma ve korozyonun birlikte görüldüğü yerlerde de kullanılır. Bunlara örnek olarak çamurlu ortamlarda kullanılan saban, pulluk gibi ziraat aletleri, valfler ve pompalarda korozyona neden olan sıvılar veya her iki aşınmanın birlikte etki ettiği çimento karma makineleri gösterilebilir. Sert yüzey kaplama alaşımları aşınmış parçaların yeniden kazanılması veya orijinal parçaların aşınmalarını önlemek için kullanılırlar [9]. Sert yüzey kaplama, karşılıklı olarak çalışan dövme çekiçleri, kazıcı aletler, helisel sıkıştırıcılar, kesici takımlar, toprak kazma makineleri, değirmen çarkları ve ezici araçlarda meydana gelen abrasiv aşınmaya karşı kullanılır. Çoğu durumda sert yüzey kaplama işlemi uygulanan ana malzeme sade karbonlu çelik ya da paslanmaz çeliktir. Malzemeler tek başına aşınmaya karşı direnci koyamazlar. Bu sebepten dolayı yüzey kaplama alaşımları parçaların kritik aşınma bölgelerinde de uygulanabilir [10]. 2. Deneysel Çalışmalar Üretilen kaplamalı malzemelerin sertlik deneyleri, metalografik incelemeler, Taramalı elektron mikroskobu (SEM) incelemeleri ve X- ışınları incelemeleri yapılarak kaplama bölgesinin yapısı ortaya çıkarılmaya çalışılmıştır Deneylerde Kullanılan Malzemeler Bu çalışmada kullanılan üç çeşit sert yüzey kaplama malzemesi ve Cr-Ni li paslanmaz çelik malzemenin kimyasal analizleri Tablo 2.1 de gösterilmiştir. Sert yüzey kaplama malzemeleri Kobalt esaslı süper alaşımlar olup Stellite 1, Stellite 6 ve Stellite 12 ticari isimleri ile bilinirler. Şekil Deney numunesi Tablo 2.1 Ana malzemenin ve kaplama malzemelerinin kimyasal analizleri Adı Malzemelerin kimyasal analizleri (% ağ.) C Si Mn Ni Cr W Fe Co Cr-Ni Çelik Stellite Stellite Stellite Deney Numunelerinin Elektrik Ark ve TIG Kaynak Yöntemleri ile Kaplanması Deney numuneleri 20x50x100 mm boyutlarında hazırlanmış (Şekil 2.1), yüzeylerini pas ve yağdan arındırmak için numune yüzeyleri freze ile talaş kaldırılarak işlenmiş ve daha sonra elektrik ark ve TIG kaynak yöntemleri kullanılarak Co esaslı süper alaşımlar paslanmaz çelik yüzeyine kaplanmıştır Kaynak Şartları TIG kaynak yönteminde; Kaynak hızı: 100 mm/dak, Toryum içerikli (% 0.02) tungsten elektrodun çapı: 2.4 mm, ilave kaynak teli çapı:3,2 mm, gaz debisi: 12 lt/dak, akım şiddeti:140 A, kullanılan koruyucu gaz: Argon (%99,9), ön ısıtma: yok.

3 Cr-Ni li Paslanmaz Çeliğin Co Esaslı Süper Alaşımlar İle Sertyüzey Kaplanabilirliğinin Araştırılması Elektrik ark kaynak yönteminde; Akım şiddeti: 140 A, kaynak hızı: 100 mm/dak, örtülü elektrot çapı: 3,25 mm, ön ısıtma: yok. 3. Deney Sonuçları 3.1 Deneylerde Kullanılan Malzemelerin Mikroyapı İncelemeleri ve Sonuçları Yüzeyi kaplanan malzemeler, kaynak doğrultusuna dik olarak kesilmiş ve daha sonra bu numuneler 15x15x15 mm boyutlarına getirilmiştir. Elde edilen numunelerin mikroskopik incelenmesi için yüzeyleri uygun şekilde parlatılmıştır. Numune yüzeyleri kimyasal artıklardan alkol ile temizlendikten sonra 5 ml HNO ml C 2 H 4 O ml HCl + 5 ml H 2 O içeren çözelti ile dağlanmıştır [ 11]. Deneylerde kullanılan malzemeler kaplama işlemi yapılmadan mikroskobik incelemeye tabi tutulmuş ve mikroyapıları tespit edilmiştir. Dentrit kolları arasında ise çökelmiş karbür tipi Cr 7 C 3 olup, bu durum X-ışınları analizleriyle de belirlenmiştir. Şekil 3.1de Co esaslı kaplama malzeme-lerinin, farklı alaşım içerikleri nedeniyle üç farklı dendiritik yapı fotoğrafları görülmektedir Elektrik Ark Kaynak Yöntemi İle Süper Alaşım Kaplanmış Paslanmaz Çelik Numune Şekil 3.2 de paslanmaz çeliğin yüzeylerine Stellite 1, Stellite 6 ve Stellite 12 süper alaşımlarının kaplama işleminden sonraki mikroyapı fotoğrafları görülmektedir. Fotoğraflardan belli başlı üç bölgenin varlığı dikkat çekmektedir. Bunlardan birincisi ana malzeme tarafı, ikincisi kaplama malzemesinin kendisi, üçüncüsü ise geçiş bölgesidir. Geçiş bölgesi ana malzeme ile kaplama malzemesi arasında ince bant şeklinde sert bir bölgeden oluşmuştur. Kaplama malzemeleri yine orijinal mikroyapıları olan dendiritik yapıda dırlar. Stellite 12 süper alaşımının Cr-Ni li paslanmaz çelik yüzeyine kaplandıktan sonra çekilen mikroyapı fotoğrafı Şekil 3.2a da görülmektedir. Bu fotoğrafta da görüldüğü gibi çok ince bant şeklinde kaplama sonucu elde edilen yüzeye göre sertliği nispeten yüksek bir geçiş bölgesi meydana gelmiştir. Şekil 3.2b de Stellite 6 süper alaşımının aynı ana malzeme yüzeyine elektrik ark kaynak yöntemi ile kaplandıktan sonra çekilen mikroyapı fotoğrafı görülmektedir. Bu mikroyapı fotoğrafında geçiş bölgesi çok net olmamakla beraber kaplama sonucu elde edilen yüzeye göre yüksek mikrosertlik değerinin çıkmasından gizli bir geçiş bölgesinin olduğu söylenebilir. a) b) a) b) c) d) Şekil 3.1 Kaplama malzemelerinin mikroyapıları ( a- Stellite 1, b-stellite 6, c-stellite 12, d-cr-ni li paslanmaz çelik) 227 c) Şekil 3.2. Elektrik ark kaynak yöntemi kullanılarak süper alaşım kaplanmış paslanmaz çelik numune (a: Stellite 12; b: Stellite 6; c: Stellite 1)

4 M. Yaz ve H. Çelik Stellite 1 süper alaşımın kaplanması sonucu çekilen mikroyapı fotoğrafında çok ince bir geçiş bölgesinin varlığı görülmektedir (Şekil 3.2c). Kaplama katlarındaki dendiritlerin ince dallı ve yönlenmiş olmaları dikkat çekicidir TIG Kaynak Yöntemi İle Süper Alaşım Kaplanmış Paslanmaz Çelik Numune Şekil 3.3 de Cr-Ni li paslanmaz çelik numunenin yüzeyine Stellite 1, Stellite 6 ve Stellite 12 süper alaşımlarının TIG kaynak yöntemi ile kaplandıktan sonraki mikroyapı fotoğrafları görülmektedir. Her üç mikroyapı fotoğrafları da daha önceki numune fotoğraflarından biraz farklı bir görünüm arzetmektedir. Bu farklılık kaplama malzemesindeki dendiritik yapının ana malzemeye nüfuz etmiş olmasıdır. Buradan hareketle TIG yöntemi ile yapılan kaplamalarda diğer kaplamalara göre kaplama malzemesinin ana malzemeye daha mükemmel bağlandığı söylenebilir. Böylece TIG yönteminin diğer yöntemlere göre üstünlüğü de ortaya çıkmış olur. Bunun sebebi de TIG kaynak torcunun belirli bir açıda eğik tutulması ve bu saye altlık malzemesi ön ısıtmaya tabi tutulmuş olması daha düzgün bir kaplama işleminin gerçekleşmesini sağlamıştır Sertlik Deneyi İncelemeleri ve Sonuçları Yüzeyi kaplanan malzemelerin hem kaynak yüzeyinden hem de kaynak yüzeyine dik kesit alınarak kaplama tabakasının dış yüzeyinden ana malzemeye doğru bir dizi sertlik ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca mikroyapıdaki fazların ve farklı bölgelerin sertlikleri de mikro sertlik ölçme cihazı ile ölçülerek matris ve dentrit sertlikleri tespit edilmiştir. Sertlik ölçümleri MHT-10 Microhardness Tester isimli mikrosertlik test cihazı ile yapılmıştır. Mikrosertlik ölçüm işlemlerinde 10 gr. yük uygulanmıştır. Kaplama numunelerinden düşük karbonlu çelik yüzeyine sırasıyla Stellite 1, Stellite 6 ve Stellite 12 süper alaşımları önce elektrik ark yöntemi ve daha sonra TIG kaynak yöntemi ile kaplanmış ve bunun sonuçları incelenmiştir Elektrik Ark Kaynak Yöntemiyle Kaplanmış Paslanmaz Çelik Numunelerin Mikrosertlik İncelemesi Şekil 3.4a da elektrik ark kaynak yöntemiyle yapılan kaplamadan sonra elde edilen mikrosertlik değerleri görülmektedir. Üç çeşit süper alaşım kaplanan numunelerde de kaplama yüzeylerinden başlayarak geçiş bölgesine doğru orijinal yüzey sertlik değerleri belirli düzeyde kalmış ve geçiş bölgesinin hemen yanında yükseliş eğilimi göstererek geçiş bölgesinde maksimum seviyelerine ulaşmıştır. Stellite 12 süper alaşımı ile kaplanmış yüzeyin sertlik değeri 470 HV, geçiş bölgesinin mikro sertlik değeri ise 870 HV ölçülmüştür. a) b) c) Şekil 3.3. TIG kaynak yöntemi kullanılarak süper alaşım kaplanmış paslanmaz çelik numune (a: Stellite 12; b: Stellite 6; c: Stellite 1) Mikrosertlik (HV, 10 g) ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Yüzeyden uzaklık (mm) a) Stellite 1 Stellite 6 Stellite

5 Cr-Ni li Paslanmaz Çeliğin Co Esaslı Süper Alaşımlar İle Sertyüzey Kaplanabilirliğinin Araştırılması Mikrosertlik (HV, 10 g) ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Yüzeyden uzaklık (mm) b) Stellite 1 Stellite 6 Stellite 12 Şekil 3.4. Stellite 1, Stellite 6 ve Stellite 12 süper alaşımları ile kaplanmış paslanmaz çelik numunenin mikrosertlik değerleri (a- Elektrik ark, b- TIG ) Stellite 1 süper alaşımı ile kaplanmış yüzeyin sertlik değeri 610 HV ve geçiş bölgesinin mikro sertlik değeri ise 853 HV ölçülmüştür. Stellite 6 süper alaşımı ile kaplanmış yüzeyin sertliği 430 HV geçiş bölgesi ise 790 HV mikrosertlik değerine ulaştığı görülmüştür. Altlık malzemesine tamamen inildiğinde ise altlık malzemenin normal sertlik değeri olan 124 HV sertlik değerinde olduğu görülmüştür TIG Kaynak Yöntemiyle Kaplanmış Paslanmaz Çelik Numunelerin Mikrosertlik İncelemesi Şekil 3.4b de Cr-Ni li paslanmaz çeliğin Stellite 1, Stellite 6 ve Stellite 12 süper alaşımlarıyla kaplandıktan sonra yapılan mikrosertlik ölçümlerinin sonuçları görülmektedir. Bu numunede de her üç kaplama malzemesi kaplama yüzeyinden başlayarak düzenli bir sertlik değerine sahip olduğu görülmüş ve geçiş bölgesinin hemen yakınında yükselerek geçiş bölgelerinde maksimum seviyelere ulaşmış ve hızlı bir düşüşle ana malzemenin yüzey sertlik değerine ulaşmıştır. Her üç numunenin de geçiş bölgesi mikrosertlik değerlerine bakıldığında Stellite 1 alaşımının en yüksek sertlik değeri olan 1076 HV, Stellite 12 süper alaşımının 756 HV ve Stellite 6 alaşımının da 640 HV mikrosertlik değerlerine ulaştığını görülebilir. 3.3.Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) Sonuçları Yüzey kaplama işleminden sonra meydana gelen bölgesi yapısının daha iyi anlaşılması için SEM çalışmaları yapılmıştır. Kaplama bölgelerinde oluşan fazların karakterinin anlaşılması amacıyla da noktasal analizler alınmıştır. Şekil 3.5a Stellite 1 süper alaşımının elektrik ark kaynak yöntemiyle kaplandıktan sonra hazırlanan numunenin alınan SEM fotoğrafını göstermektedir. Dentrit kolları arasındaki 1 nolu yerden alınan noktasal analizine göre ana malzemeden Fe ve Cr elementlerinin kaplama malzemesine karıştığı anlaşılmıştır ve kaplama malzemesinin ana elementlerinden biri olan Cr un en yüksek seviyede çıkmasına neden olmuştur (Şekil 3.5b). Tane dışından alınan 1 nolu kısmın noktasal analizde görülen diğer elementler ise sırasıyla kaplama malzemesinin esas elementi olan Co, C, Si ve W dir. Tane üzerinden alınan 2 nolu kısmın noktasal analizinden anlaşılacağı gibi 1 nolu noktaya göre daha yüksek miktarda ana malzemeden buraya Fe geçişi olduğu görülmüştür. Bu bölgede görülen diğer elementler ise Cr, Co, Ni, Si, C, Mn ve çok az miktarda V dır (Şekil 3.5c). Geçiş bölgesinin üzerinden alınan 3 ve 4 nolu yerlerin noktasal analizleri birbirlerine benzerlik göstermektedir (Şekil 3.5d,e). Yüzde oranlarına göre birbirlerine yakın seviyededirler ve sırasıyla Fe, Cr, Co, Ni, Si, C, Mn ve eser miktarda V elementlerini içermektedirler. Bu elementler yoğunluklu olarak altlık malzemesinin yüzde oranlarına yakın olmakla beraber yoğun miktarda Co ve Cr içeren kaplama malzemesinden altlık malzemesine Co ve Cr geçişi olduğu görülmüştür. Buradan da her iki malzemenin iyi bir karışım ile birbirlerine iyi bir bağlantı gerçekleştirdikleri söylenebilir. 229

6 M. Yaz ve H. Çelik içermesine rağmen bu bölgede C görülmemiştir. 4 nolu kısmın noktasal analizine göre bu bölgede Fe, Cr, Ni ve az miktarda da Mn elementleri olduğu görülmüştür (Şekil 3.6e). a) a) b) c) b) c) d) e) Şekil 3.5. Elektrik ark kaynak yöntemi kullanılarak Stellite 1 süper alaşımı kaplanmış Cr-Ni li paslanmaz çelik numunenin EDS fotoğrafı (a) ve noktasal analizleri (b,c,d,e,f) Şekil 3.6a Stellite 6 süper alaşımının elektrik ark kaynak yöntemiyle kaplandıktan sonra hazırlanan numuneden alınan SEM fotoğrafını göstermektedir. Ana malzeme, geçiş bölgesi ve kaplama bölgesi üzerinden alınan noktasal analizlere bakıldığında 1 nolu noktada çoğunlukla Fe, Cr, Co, Ni ve Si elementleri görülmüştür (Şekil 3.6b). C bu bölgede hiç görülmemiştir. Şekil 3.6c de 2 nolu noktanın noktasal analizine göre Fe, Cr, Co, Ni, C ve Si elementleri görülmüştür. Buradan da kaplama malzemesine ana malzemeden yoğun bir karışma olduğu söylenebilir. 3 nolu noktanın noktasal analizi Şekil 3.6d de görülmektedir. Ana malzemenin elementlerinden Fe, Cr ve Ni içerdiği görülmektedir. Her iki malzemede C d) e) Şekil 3.6. Elektrik ark kaynak yöntemi kullanılarak Stellite 6 süper alaşımı kaplanmış Cr-Ni li paslanmaz çelik numunenin SEM fotoğrafı (a) ve noktasal analizleri (b,c,d,e) 3.4. X-Işınları İncelemeleri ve Sonuçları Yüzeyleri kaplanan malzemeler X-ışınları incelemelerine de tabi tutulmuş ve böylece daha detaylı bir inceleme gerçekleştirilmiştir. Yüzeyi kaplanan alaşımların X-Ray analizleri de alınarak alaşımlarda mevcut olan karbürler tespit edilmiştir. X-ışınları incelemeleri TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezinde, SHIMADZU XRD 6000 cihazı ile Cu X-Işını tüpü (l=

7 Cr-Ni li Paslanmaz Çeliğin Co Esaslı Süper Alaşımlar İle Sertyüzey Kaplanabilirliğinin Araştırılması Angstrom) kullanılarak numunelerdeki bileşikler tespit edilmiştir. malzemesidir ve işlenebilirlikleri iyidir. Sertlikleri HRc civarındadır Stellite 1 Süper Alaşımın X-Işınları İncelemesi Stellite 1 yüksek sıcaklıklardaki (Genellikle o C, kısa süreli 1000 o C) abrasiv ve korozif aşınmalarda yaygın olarak kullanılan bir süper alaşımdır. Yüksek sertliğinden dolayı şokların düşük veya orta şiddette olduğu durumlarda kullanılan parçaların sert yüzey dolgularında kullanılır. Taşlama ile işlenebilirliği mümkündür. Sertlikleri HRc civarındadır. Kobalt Tungsten Karbür (Co 6 W 6 C), Krom karbür (Cr 7 C 3 ), ve Kobalt karbür (CoC) içerirler. Şekil 3.7 de Stellite 1 süper alaşımının X-ışınları taraması sonucu bünyesinde yüksek oranda mevcut olan karbür türleri görülmektedir. Böylece süper alaşımın orijinal özellikleri kaplama yüzeyine nakledilmiş ve mekanik özellikleri yüksek derecede bir yüzey kaplama tabakası elde edilmiştir. Şekil 3.8. Stellite 6 alaşımının X-ışınları incelemesi Stellite 12 Süper Alaşımın X-Işınları İncelemesi Stellite 12 süper alaşımı ağır şartlarda metalmetal aşınması, abrasiv aşınma, yüksek sıcaklıklardaki korozif aşınma ayrıca kaynak metalinin sertliğinin ve tokluğunun yüksek olması sayesinde ağır mekanik darbelere ve ısıl şoklara dayanabilir. Sertlikleri HRc civarındadır ve işlenebilirlikleri Stellite 6 ya göre zordur. Alaşımın bu özelliklerinin iyi anlaşılması amacıyla X-Işınları çalışmaları yapılmıştır ve elde edilen sonuçlardan alaşımın yeterli miktarda karbür içermesi nedeniyle bu özelliklere sahip olduğu görülmektedir. Şekil 3.7. Stellite 1 alaşımının X- ışınları incelemesi Stellite 6 Süper Alaşımın X-Işınları İncelemesi Stellite 6 alaşımı bünyesinde zengin oranda kobalt karbür (CoC) ve krom karbür (Cr 7 C 3 ) içerir. Bu durum X-Işınları incelemesinden de anlaşılmıştır (Şekil 3.8). Bu özelliklerinden dolayı Stellite 6 alaşımı kullanılan diğer süper alaşımlardan farklı olarak elde edilen kaynak metalinin sertliği yanında sahip olduğu tokluk özelliği sebebiyle de ağır mekanik darbelere ve ısıl şoklara dayanabilen bir süper alaşım dolgu Şekil 3.9. Stellite 12 süper alaşımının X-ışınları incelemesi 4. Tartışma ve Öneriler 231

8 M. Yaz ve H. Çelik Sert yüzey kaplama yöntemlerinden TIG ve elektrik ark kaynak yöntemi ile gerçekleştirilen Cr-Ni li paslanmaz çelik ana malzemeleri yüzeyine Stellite 1, Stellite 6 ve Stellite 12 ile yapılan yüzey kaplama işlemleri sonucunda şu bulgular elde edilmiştir. 1 Cr-Ni li paslanmaz çeliğin yüzeyleri, Stellite 1, Stellite 6 ve Stellite 12 süper alaşımları, normal atmosfer şartlarında, herhangi bir ön ısıtma işlemi uygulanmadan elektrik ark kaynağı ve TIG kaynağı ile kaplanabilmiştir. 2 Kaplama tabakasının sertliği, ulaşılması gereken en önemli hedeflerden birisi olup bütün kaplamalarda süper alaşım kaplama malzemelerinin orijinal yüzey sertlik değerlerine tek kat kaplama ile ulaşılmıştır. Geçiş bölgesine yaklaşıldığında sertlik değerinde yükseliş görülmüş ve geçiş bölgesinde ince bir bant şeklinde mikrosertlik değeri yüzey sertlik değerine göre oldukça yüksek bir bölge oluşmuştur. 3 Yüzey kaplama tabakası mikroyapı incelemelerinde, kaplama tabakasının tipik Stellite alaşımları mikroyapısı gibi dendiritik bir yapıda olduğu görülmüştür. 4 Yüzey kaplama işlemi sırasında meydana gelen ve yüksek sertlik değerine sahip olan ince bir şerit şeklindeki ara tabakanın ayrıca incelenmesi ve bu tabakanın elde edilen ürünün yorulma dayanımını nasıl etkileyeceğinin araştırılması gerekli ve önemli bir husustur. 5 SEM fotoğraflarında ve geçiş bölgesinde kaplama malzemesi ile ana malzemenin birbirleri içerisinde karışma oranlarını belirlemek amacıyla alınan noktasal analizlere göre bütün kaplamalarda ana malzemeden kaplama malzemesine yoğun bir geçişin olduğu ancak kaplamadan ana malzemeye çok fazla bir geçiş olmadığı gözlenmiştir. 6 Elektrik ark kaynak yöntemi ile yapılan kaplamalarda, TIG la yapılan kaplamalara göre geçiş bölgelerinin mikrosertliği daha yüksek çıkmıştır. X-Işınları incelemelerinde süper alaşım kaplama malzemelerinde zaten var olan ve alaşıma sertlik kazandıran Cr 7 C 3, Co 6 W 6 C ve CoC gibi karbürlerin kaplama işleminden sonra da soğuma sırasında yeniden oluştukları gözlenmiştir. 5. Kaynaklar 1. Mingxi, L., Yizhu, H, Xiaomin, Y. (2005). Effect of Nano-Y2O3 on Microstructure of Laser Cladding Cobalt-based Alloy Coatings, Applied Surface Science, Maanshan, Çelik H. (1991). Kaynak Edilebilen Kobalt ve Demir Esaslı Alaşımların Yüksek Sıcaklıklardaki Aşınma Davranışları, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi,,İstanbul 3. Çelik H., Çimenoğlu H., Kayalı E.S. (1992). Abrasive Wear Properties of Some Stellite Alloys, ESDA, European Joint Conference on Engineering Systems Design and Analysis, Çelik, H. (1996). Investigation of Machinability in Co and Cr Containing Hard Materials Heated by Plasma Arc, P. Ü., Mühendislik Fakültesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 2, Sayı 2, Çelik H., İzciler M. (1995). WC-Co Esaslı Kesici Takımlarda Tane Büyüklüğü ve Kobalt içeriğinin Aşınma Direncine Etkisi, P.Ü., Müh. Fak., 6. Denizli Malzeme Sempozyumu, Denizli, Placko, H. E., Brown, Stanley A., Payer, H. J. (1998). Effects of microstructure on the corrosion behavior of CoCr porous coatings on orthopedic implants, Journal of Biomedical Materials Research, Kuzucu, V., Ceylan,M., Çelik, H., Aksoy, İ. (1998), Phase Investigation of a Cobalt Base Alloy Containing Cr, Ni, W and C,, Journal of Materials Processing Technology, Brooks, R.C. (1990), Heat Treatment, Structure and Properties of Nonferrous Alloys, 4.th., American Society for Metals,, Planche, M., Liao, H., Coddet, C. (2005). Study on The Behaviour of The In-Flight Particle of Arc Sprying, Basel Switzerland,. 232

9 Cr-Ni li Paslanmaz Çeliğin Co Esaslı Süper Alaşımlar İle Sertyüzey Kaplanabilirliğinin Araştırılması 10. Çelik H., Yaz M., Klinker Öğütme Silpeps'lerinin Alaşım Katkı Oranlarına Bağlı Abrasiv Aşınma Davranışlarının Araştırılması, 10. th International Metallurgy and Materials Congress, Istanbul, Turkey, 2000, Yaz, M., (2005). Düşük Karbonlu Yumuşak Çeliklerin Co Esaslı Süper Alaşım Elektrotları İle Kaplanabilirliğinin Araştırılması, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Elazığ. 12. İzciler, M., Çelik, H. (2000). Two- and Treebody Abrasive Wear Behaviour of Different Heat treated Boron Alloyed High Chromium Cast Iron Grinding Balls, Journal of Materials Processing Technology 105, 3,