Pmukkle Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pmukkle University Journl of Engineering Sienes Km mili üretiminde kullnıln gri dökme demir ve sfero dökme demirlerde çil oluşumunun meknik özelliklere etkisi Effet of hill formtion on the mehnil properties nd mirostruture of grey nd nodulr st irons used in utomotive industry Hlit SÜBÜTAY 1*, Mehmet ŞİMŞİR 1, Murt AYDIN 2, Bhdır KARACA 2 1Metlurji ve Mlzeme Mühendisliği Bölümü, Mühendislik Fkültesi, Cumhuriyet Üniversitesi, Sivs, Türkiye. suutyh@gmil.om, msimsir@umhuriyet.edu.tr 2ESTAŞ Eksntrik Snyi ve Tiret Anonim Şirketi, Sivs, Türkiye. murt.ydin@ests.om.tr, hdır.kr@ests.om.tr Geliş Trihi/Reeived: 16.12.2014, Kul Trihi/Aepted: 27.02.2015 * Yzışıln yzr/corresponding uthor doi: 10.5505/pjes.2015.17048 Arştırm Mklesi/Reserh Artile Öz Otomoillerde kullnıln km milleri dökme demirden (gri dökme demir, küresel dökme demir) vey çelikten üretilmektedir. Bu çlışmd gri ve küresel grfitli dökme demirin yüzeylerinde çil oluşumunun sertlik, şınm, dre tokluğu ve mikro ypı üzerine etkisi inelenmiştir. Bu mçl, gri ve küresel dökme demirlerden çilli ve çilsiz olmk üzere dört frklı km mili hzırlnmıştır. Km milleri döküm yöntemiyle üretildikten sonr meknik testler ypılmıştır. Yüzeyde oluşn çilin dökme demirin sertliğini ve şınm direnini rtırdığı, gri çil ve küresel çil dökme demirin şınm miktrının hemen hemen ynı olduğu tespit edilmiştir. Mksimum sertlik gri çil dökme demirde elde edilmiştir. Gerçekleştirilen dre tokluğu testi sonuund dre tokluğunun çil oluşumu ile zldığı tespit edilmiştir. Mksimum dre tokluğu Küresel dökme demirde elde edilmiştir. Dökme demirlere it mikro ypı optik mikroskopt inelendi ve şınm yüzeyleri ise trmlı elektron mikroskou ile inelenerek şınm meknizmlrı değerlendirildi. Anhtr kelimeler: Km mili, Dökme demir, Çil oluşumu, Meknik özellik, Mikro ypı 1 Giriş Dökme demirlerin çok geniş rlıkt değişen mukvemet, sertlik, korozyon direni, koly işleneilme, şınmy dynıklılık, titreşimleri yutm ve düşük mliyeti gii özelliklerinden dolyı çok geniş lnd kullnılmktdır. Yeni mlzemelerin güçlü reketine rğmen dökme demirler inlere mühendislik uygulmlrı içinden hlen uygun ve ekonomik mlzeme olrk rğet görmektedirler [1]. Dökme demirlerde kron miktrının üyük kısmı ktılşm sırsınd yrışır ve dökme demirin mikro ypısınd yrı ir ypı elemnı olrk görülür. Kronun oluşturduğu şekil ve içim dökme demirin tipini elirlemekte ve dolyısıyl meknik özelliklerine etki etmektedir. Dökme demirlerde değişik gruplrın oluşumunu, kimysl kompozisyon, soğum hızı, döküm sıklığı, üretim yöntemleri gii değişkenler elirlemektedir [2],[3]. Gri dökme demirde grfitin kristlizsyonu için krrlı oksitler oluşturn Al, C, B ve Sr gii elementlere ihtiyç vrdır. Bu oksitler Mn (Al, C, Sr) S sülfürlerin çekirdekleşmelerini sğlrlr ve dh sonrd u sülfürler üzerinde kristl kfes prmetrelerinin iyi uyumu nedeni ile grfitler kristlleşir [4]. Sıvı metl klı Astrt Cm shfts used in utomoiles re produed y st iron (grey st iron, nodulr st iron) or steel. In this study, effet of hill formtion on the surfe of grey nd nodulr st irons is investigted on the wer ehvior, hrdness, impt toughness nd mirostruture of grey nd nodulr st irons. For this purpose, four types m shft mde of grey st iron with nd without hill on the surfes nd nodulr st iron with nd without hill on the surfes, were sted. Mehnil tests were onduted fter the mshfts hve een produed y sting method. Surfe hrdness nd wer resistne of grey nd nodulr st irons hve een improved y hill formtion on the surfes nd it is onluded tht the mount of wer on the surfes of grey st iron with hill nd nodulr st iron with hill is lmost the sme. Mximum hrdness vlue ws otined on the surfe of grey st iron with hill. The impt toughness hs een found to derese y hill formtion. Mximum impt toughness vlue ws otined on nodulr st iron. Mirostrutures of grey st iron with nd without hill nd nodulr st iron with nd without hill were exmined under optil mirosope nd worn surfes of st irons were exmined y snning eletron mirosopy (SEM). Wer mehnisms of the four types of st iron were evluted y SEM exmintion. Keywords: Cm shfts, Cst irons, Chill formtion, Mehnil properties, Mirostruture döküldüğünde, klıp duvrınd şlyn ktılşmyl irlikte çil oluşumu şlr, u oluşumu önlemek mıyl C-Si şılmsı ypılır. Bu işlem ktılşmnın denge diygrmın göre gerçekleşmesini sğlr. Aşılm ile ergiyik metl içerisindeki ötektik hüre syısı rtr [3]. Küresel dökme demirde grfitler küreler hlindedir. Bu durum sıvı gri dökme demire mgnezyum ve seryum ilvesi ile gerçekleşir. Kimysl ileşimi gri dökme demire enzer, nk kükürt ve fosfor ornlrı çok zdır. Sünekliklerinin ynınd iyi ir km dynımın shiptir [5]. Özdemir çlışmsınd, ultrsonik ses dlglrının içypıdki ve grfit ypısındki değişimlere krşı duyrlı olduğunu elirtmiş, ultrsonik ses dlglrının u duyrlılıklrındn dolyı meknik özelliklerin elirlenmesinde kullnılileeği elirtmiştir [6]. Dökme demirlerin yüzeyinde çil oluşumunun meknik ve mikroypı üzerine etkileri konusund hlen çlışmlr sürdürülmektedir [7]. Çil oluşumund dikkt edilmesi gereken irinil ve en önemli oly esleme tsrımıdır, çünkü u esnd hızlı soğum sonuu ktılşm üzülmesi meydn gelmektedir [8]. Ovlı ve Erdoğn yptıklrı çlışmd, uygun soğutuu klınlığının elirlenmesi ile numune yüzeyinde homojen ir çil derinliği ve dğılımı elde edileileeğini ve soğutuu 1
klınlığının çil morfolojisini de önemli deree de etkilediğini orty koymuşlrdır [9]. Dökme demirlerde klıp mlzemesinden difüzyon ktsyısın kdr çil oluşum eğilimini etkileyen irçok prmetre ulunmktdır. Klıp mlzemesi olrk kullnıln mlzemeler frklı ısıl iletim ktsyılrın ship olduklrı için çil oluşumu üzerinde önemli ir etkiye shiptirler [10]. Çil eğiliminde grfit çekirdeklenme potnsiyeli (Nv), ötektik hürelerin üyüme prmetresi, sıklık rlığı ve ötektik önesi östenit him ornı ile ilişkilidir [11]. Ötektik hüre syılrının rtmsı özellikle grfit üyümesi üzerine çeşitli fktörlerin etkisi ile elirlenir. S, Bi, B ve S ilvesi grfit çekirdeklenmesini teşvik eder. Optimum ir sonuç elde etmek için, üyüme ve çekirdeklenmenin üzerine elementlerin etkileri şılyıı tsrımı ypılırken göz önünde ulundurulmlıdır [12]. Silisyum ilvesi; grfit oluşumunu desteklerken ötektik üyüme ktsyısının düşürür ve ötektik hürelerinin üyümesini engeller. Aynı zmnd sıvı-ktı sıklık rlığını genişletir, grfit çekirdeklenme potnsiyelini rtırır, ötektik önesi östenit him ornını düşürür. Sonuç olrk silisyum ilvesi mutlk çil eğilimi zlır. Minimum et klınlıkt çil döküm için vey km şeklinde dökümlerde çil derinliği, çil oluşum eğilimi ile ilgili olup, Si içeriği rttıkç çil derinliği zlmktdır [11]. Döküm sırsınd soğutm hızı üyük ölçüde tsrım ve doğl sıklık trfındn yönetilir. Hızlı soğutmnın mı önelikle mikro ypıyı geliştirme mçlıdır. Hızlı soğutm grfitleşmeyi önleyii etki ypr. Döküm km milinde, şınmy dynıklı ir km yüzeyi elde etmek isteniyors çil soğutm hızını rtırmk ve sert ledeüritik ypı oluşturmk gereklidir. Zhongo ypmış olduğu çlışmd; düşük lşımlı çil dökme demir kullnılrk motor km mili üretiminin gelişmiş ir yol olduğunu, uygun çil derinliği ve sertliğin sğlnileeğini yrı km mili üretimi için döküm sıklığının 1350-1400 C rsınd olileeğini göstermiştir [13]. Km millerinde görülen en önemli sorunlrdn iri şınm olup, u konud çok syıd çlışm hlen devm etmektedir [14],[15]. Yılmz ypmış olduğu çlışmd, DIN GG25 ve GGG70 dökme demirlerinin trioljik (sürtünme, şınm, yğlm) özelliklerini inelemiştir. Grfitin yğlyıı etkisinden dolyı şındırn mlzemelere ğlı olrk grfitin 8 il 91 kt ornınd şınmyı zlttığını göstermiştir [15]. Yukrıdki litertür çlışmsı dikkte lındığınd u çlışmnın mı; gri ve küresel grfitli dökme demirin yüzeylerinde çil oluşumunun sertlik, şınm, dre tokluğu ve mikro ypı üzerine etkisini orty koymktır. 2 Mlzeme ve metot Çlışm d kullnıln km miline it kimysl kompozisyon Tlo 1 de verilmiştir. Tlo 1: Çlışmd kullnıln km millerinin kimysl kompozisyonlrı. C Si Mn P S Mg Al Fe 3.1-3.6 1.7-2.2 0.6-1.1 0.08 0.09 0.001 0.006 Bl. Km millerinin dökümü için, 600x450x350 mm oyutund kum klıp kullnıldı. Eksntrik modelleri klıplr öneden yerleştirildi. Gri dökme demir ve küresel dökme demirin yüzeylerinde çil oluşturmk mıyl model de ulunn km yüzeylerine hızlı soğutm sonuu çil ypısı oluşturmk mı ile soğutuulr kum klıplr yerleştirilmiştir. Döküm işlemi 120 Kw güünde, 2.500 kg kpsiteli indüksiyon ergitme Oğınd 50 Hz freknst gerçekleştirildi. Döküm 1440 C sıklığınd gerçekleştirildi. Kum klıplr dökümü ypıln km milleri soğuduktn sonr klıp ozulrk çıkrıldı. Kumlm, yolluk ve esleyiilerin yrılmsı, çpklrın lınmsı, k ve ine tşlm işlemleri gerçekleştirilerek km mili son hline getirildi. 2.1 Metlogrfik çlışmlr Üretilen km millerinden mikroypı inelemeleri için numuneler kesildi. Numuneler sırsıyl klındn ineye doğru zımprlm, prltm ve dğlm işlemleri ypıldı. Dğlyıı olrk %2 lik Nitl çözeltisi kullnıldı. Mikroypı inelemesi NİKON MA200 mrk optik mikroskopt gerçekleştirildi. 2.2 Sertlik testi Çlışmd kullnıln numunelerin sertlik ölçümleri WILSON mrk sertlik ölçüm ihzı kullnılrk ypıldı. Mkro sertlik ölçümünde, konik elms u ön yük olrk 10 kg dh sonr 140 kg yük uygulnrk tm derinliği HR insinden değer lınmıştır. Gri dökme demir ve Küresel grfitli dökme demir de ise sertlik çok düşük olduğundn u dökme demirlerin göek kısmındn Brinell sertlik değeri lındı. Ayrı çilin oluştuğu ölgeden mikro sertlik ölçümleri ypıldı. Çil derinliğini elirlemek için km kesitinden çil oluşum ölgesinden çilsiz ölgeye kdr 1 mm rlıklrl mikro sertlik ölçümü ypıldı. Mikro sertlik ölçümleri için SHIMATSU mrk mikro sertlik ölçüm ihzı kullnıldı. 2.3 Dre testi Dre numuneleri oyutlrı ASTM E 8M stndrdın uygun olrk 10x10x55 mm oyutlrınd tel erozyon mkinesi kullnılrk hzırlndı. Dre deneyleri od sıklığınd BROOKS mrk dre ihzı kullnılrk gerçekleştirilerek, enerji emeilme kpsiteleri ölçüldü. 2.4 Aşınm testi Hzırlnn 12.7x12.7 mm oyutundki silindirik şınm numuneleri yüzeyleri temizlendi. Aşınm deneyleri çok mçlı sürtünme ve şınm tezgâhınd pin-on-ring sisteminde, od sıklığınd, sit devirde (300 dev/dk) ypıldı. Aşındırıı mkr yüzeyi orlnmış AISI 5115 çeliği olup yüzey sertliği yklşık 2300 HV dir. Aşınm deneylerinden öne numunelerin şlngıç ğırlıklrı 0.1 mg hsssiyetinde terzi kullnılrk tespit edildi. 3.1 Mikroypı 3 Trtışm Gri çil dökme demir mikroypısı Şekil 1 d verilmiş olup, dentritik (dllntılı) ypı ile irlikte sementit + ledeürit (çil) ypısını içermektedir. Ayrı ypıd çil ölgesinde serest hlde yprksı grfitlerin ulunduğu nk grfit syısının merkezden yüzeye doğru gittikçe zldığı ve htt yüzeye ykın yerlerde oluşmdığı görülmüştür. Bunund seeinin soğum hızının yüzeyde çok hızlı olmsındn kynklndığı düşünülmektedir. Küresel çil dökme demirin mikroypısı Şekil 1 de gösterilmiş olup, mtriks fzın mikro ypısı gri dökme demirin ypısının ynı olduğu sdee grfitin şeklinin küresel olduğu görülmektedir. Aynı gri çil döküm ypısınd olduğu gii küre grfitlerin syısının merkezden yüzeye doğru zldığı tespit edilmiştir nk yüzeyde tmmıyl küresel grfitler yok olmmıştır. Çil derinliği gri dökme demirde yklşık olrk 5 mm iken, küresel dökme demirde yklşık 4 mm olrk ölçülmüştür. Bu durum gri dökme demirde çil oluşum eğiliminin dh fzl olduğunu orty koymktdır. Gri dökme 2
demirin mikro ypısı Şekil 1 de görülmekte olup, n mtriks ferritten oluşmkt ve ferrit içinde serest hlde ulunn yprksı grfitlerden oluşmktdır. Küresel grfitli dökme demirde (Şekil 1d); mtriks ferrit ve perlit yrı mtriks içine dğılmış küresel grfitlerden oluşmktdır. Şekil 1: Çlışmd kullnıln dökme demirlerin mikro ypı görüntüleri (100X). ): Gri çil dökme demir, ): Küresel çil dökme demir, ): Gri dökme demir, d): Küresel dökme demir. 3.2 Sertlik Frklı kmlrdn Şekil 2 de gösterilen her noktdn üç det sertlik ölçümü ypıldı ve ortlmlrı verildi. Şekil 2: Sertlik değerlerinin şemtik görünümü. ): Küresel çil (HR), ): Gri çil (HR), ): Küresel dökme demir (HB), d): Gri dökme demir (HB). Km milinde tepe sertliği çok dh önemli olduğundn Tlo 2 de sertlik ölçümü ypıln numunelerin tepe sertliği verilmiştir. Sertlik ölçüm sonuçlrın kıldığınd küresel grfitli dökme demirin göek sertliğinin, gri dökme demirin göek sertliğinden fzl olduğu görülmektedir. Bunun seei; küresel dökme demirin mikroypısınd vr oln perlit fzındn kynklnmktdır. Ayrı küresel dökme demirin ypısınd ulunn grfitler küresel şekilde ulunduğundn grfitlerin mlzeme yüzeyinde kpldığı ln dh zdır. Çil oluşturulmuş millerin sertlik ölçümleri sonuun kıldığınd ise gri çil dökme demirin sertliğinin, küresel çil dökme demirin sertliğinden yüksek olduğu görülmektedir. Bu durum gri dökme demirin çil oluşturm eğilimin dh fzl olmsındn kynklndığını orty koymktdır. Tlo 2: Mkro sertlik değerleri. Mlzeme Gri Dökme Demir Küresel Grfitli Dökme Demir Küresel Grfitli Çil Dökme Demir Gri Çil Dökme Demir Km Tepe Sertliği 233 HB 358 HB 46 HR 50,8 HR Mikro sertlik ölçüm sonuund küresel grfitli çil dökme demirin çil derinliği yklşık olrk 4 mm iken gri çil dökme demirin çil derinliği yklşık olrk 5 mm olrk tespit edilmiştir. Çil derinliği değerinden de görüldüğü gii gri çil dökme demirin çil oluşturm eğilimi dh fzldır. 3.3 Dre testi Od sıklığınd ypıln dre testi sonuund elde edilen sonuçlr Tlo 3 te görülmektedir. Test sonuund küresel grfitli dökme demirin dre enerjisinin, çlışmd kullnıln diğer dökme demirlere ornl dh yüksek olduğu görülmektedir. Gri ve küresel grfitli dökme demirler rlrınd krşılştırıldığınd gri dökme demirin ypısınd ulunn flke (yprksı) grfitler çentik etkisi oluşturduğu için dre enerjisi dh düşüktür. Küresel grfitli dökme demirin dre tokluğunun yüksek olmsı, u dökme demir türünden iml edileek oln km milinin kullnıldığı ortmd meydn geleek dinmik zorlmlr dh fzl dynğı sonuun vrılilir. Dökme demirler ile unlrın yüzeylerinde çil oluşturulmuş ypılr krşılştırıldığınd; çil oluşturulmuş dökme demirlerin yüzeylerinin mikro ypısındn dolyı sert olmsı nedeni ile dre enerjilerinde zlm olduğu görülmektedir. Tlo 3: Dre testi sonuçlrı. Mlzeme Dre Enerjisi (Joule) Gri Dökme Demir 5 Gri Çil Dökme Demir 4 Küresel Grfitli Dökme Demir 50 Küresel Grfitli Çil Dökme Demir 28 3.4 Aşınm deneyi Aşınm testleri sit devir hızınd (300 dev/dk) iki şmlı olrk ypılmıştır. Birini şmd; kym mesfesi 500 m sit tutulrk 52, 77 ve 102 N luk tems yüklerinde uygulnrk yükün etkisini yrı tems yükü 52N sit tutulrk 500, 750 ve 1000 m kym mesfelerinde uygulnrk kym mesfesinin şınm miktrın etkisi rştırıldı. Birini şm için sdee gri dökme demir kullnıldı. Aşınm test sonuçlrı Şekil 3 te verilmiştir. 3
Aşınm miktrı mlzemenin yüzey sertliğine de ğlıdır. Sertliğin rtmsı ile şınm direninin rttığı hem litertür inelemesinden hem de ypıln çlışmdn tespit edilmiştir. Gri çil dökme demirin yüzeyinde ulunn çil ypısı syesinde sertlik gri dökme demire ornl şırı ir rtış göstermiş olup u nedenle şınm sonuu mlzeme kyınd üyük ölçüde düşüş olmuştur. Ayrı tems yükünün rtmsı ile şınm kyı rtmktdır. Küresel grfitli dökme demirin ypısınd ulunn perlit fzı sonuu sertlik gri dökme demire ornl yüksektir, yrı ypıd ki grfitler küresel hlde ulunduğundn şınm sonuu km milinden mlzeme kyı gri dökme demire ornl dh z olmuştur. Sit kym mesfesinde uygulnn tems yükü rttıkç şınm miktrı d rtmktdır. Şekil 3: Gri dökme demirden iml edilmiş km milinin şınm kyı. ): Yükün etkisi, ): Koşm mesfesi etkisi. Şekil 3'd 500 m kym mesfesinde numuneye uygulnn tems yükü rttıkç şınm kyı d rtmktdır. Gri dökme demir yumuşk ir mlzeme iken ypısınd ulunn yprksı grfitler nedeni ile gevrekleşmektedir. Ypıd ki u grfitler mlzemede çentik etkisi yprk şınm esnsınd z d ols kıll çtlklr neden olmktdır. Şekil 3 de ise 52 N sit tems yükü ltınd ypıln deneyde gri dökme demir için kym mesfesi rttıkç şınm miktrı d rtmktdır. Prç ynı yük ltınd dh uzun süre koşturulun ypıd ulunn flke grfitlerin ypıdn kopm eğilimi rtmktdır. İkini şmd ise; ynı devir hızınd ve sit 500 m kym mesfesinde iki frklı yük ltınd (77 ve 102N) mlzemenin şınm miktrın etkisi rştırıldı. Tlo 4 te şınm test sonuçlrı sunulmuştur. Tlo 4: Aşınm deney şrtlrı ve şınm kyıplrı. Mlzeme Kym Mesfesi (m) Gri Dökme Demir 500 Gri Çil Dökme Demir Küresel Dökme Demir Küresel Çil Dökme Demir 500 500 500 Tems Yükü (N) Aşınm Miktrı (mg) 77 10.7 102 18.6 77 0.9 102 1.0 77 1.1 102 1.3 77 1.0 102 1.2 Aynı gri çil dökme demirde olduğu gii, küresel çil dökme demirin yüzeyinde ulunn çil ypısı syesinde sertlik rtmış ve u nedenle şınm miktrı zlmıştır. Küresel grfitli çil dökme demirin sertliği gri çil dökme demire göre dh düşük olmsın rğmen şınm kyıplrı hemen hemen ynı olduğu tespit edilmiştir. Mlzemelerin şınm meknizmlrını tnımlyilmek için şınmış yüzeyler trmlı elektron mikroskou (SEM) ile görüntülendi. SEM görüntüleri ve oluşn şınm meknizmlrı şğıd verilmiştir; Gri dökme demirin şınm yüzeyi görüntüleri Şekil 4 te sunulmuştur. Görüntülere kıldığınd ve fotoğrflrınd çok ine yivler görülmektedir. Bu nedenle gri dökme demirden iml edilmiş km milinin şınmsınd rsif şınm meknizmsının görülme ornı düşüktür. Şekil 4 ve 4 fotoğrflrın kıldığınd ise ypıd n şınm meknizmsının dhezif şınm olduğu nlşılmktdır. Adhezif şınmnın oluşum meknizmsı inelendiğinde, yük uygulndığı zmn iki yüzeyin tems noktlrındki gerilmeler kolylıkl km sınırın erişir ve deziyon etkisi ile yerel kynmlr oluşur. Ynl kuvvetlerin mkslm etkisi ile zyıf prçdn kopn mlzeme yüksek mukvemetli prçy trnsfer olur. Bunun sonuund hdezif şınm meydn gelir. Adhezif şınm en thrip edii şınm türüdür. Gri dökme demirde n şınm meknizmsı dhezif şınmdır, Aşınm yüzeyinde görülen siyh şekilsiz noktlr mlzeme kopmsı sonuu oluşn oşluklrdır. Gri çil dökme demirin SEM görüntülerinde (Şekil 5) şınmış yüzeylerde n şınm meknizmsı olrk dhezif şınm meydn geldiği görülmüştür, prçnın ypısınd ulunn grfitler şındırıı mlzemenin etkisi ile koprk mlzemeye ypışmıştır, n şınm meknizmsı dhezif olmkl irlikte unun ynınd rsif şınmd mevuttur. Ypı sert olduğundn zı kısımlrd çizikler meydn gelmiştir, u çizikler mlzemede rsif şınmnın olduğunun göstergesidir. Ypıd krürler (sementit) yüksek olduğundn dolyı sertlik yüksektir ve u nedenle şınm direni gri dökme demire ornl dh fzldır. Küresel grfitli dökme demirde şınm testi sonrsı şınm yüzeyi inelendiğinde (Şekil 6) ypıd elirgin olrk çizik şeklinde yivler görülmektedir. 4
Bununl erer ypıd derin olmyn mikro çtlklr d mevuttur. Ypıd rsif ve dhesif şınm meknizmlrının ikisinin de mevut olduğu görülmektedir. küresel çil dökme demire ornl dh fzldır. Küresel grfitli çil dökme demirin şınm ypısı inelendiğinde (Şekil 7) ypıd oluşturuln çilin şınm direnini rtırmd önemli dereede ir etkiye ship olduğu görülmektedir. Şekil 4: Aşınm sonrsı Gri dökme demirin SEM görüntüsü. ): 500X, ): 1000X, ): 2000X. Ypıdki grfitler küresel hlde ulunduğu için prç kopmsı gri dökme demire ornl dh zdır. Arzif şınm elirgin ir şekilde olmsın krşı gri çil dökme demirdeki kdr fzl değildir. Burd n meknizm yine dhesif şınm olduğundn küresel grfitli dökme demirde mlzeme kyı Tlo 4 teki sonuçlr kıldığınd gri çil dökme demir ve Şekil 5: Gri Çil Dökme demirin SEM görüntüleri. ): 500X, ): 1000X, ): 2000X. Ypıd düşük ornlrd çizik şeklinde yivler görülmektedir ve derin değildir, ud rsif şınm sonuu oluşn mlzeme kyının son deree z olduğunu gösterir, ypıd genelde dhesif şınm meknizmsı göze çrpmktdır. Sertliğin yüksek olmsı ve ypıd ki grfitlerin küresel şekilde olmsı 5
şınmy krşı dynımı rtırrk yüksek şınmnın meydn geldiği yerlerde prçnın rht ir şekilde kullnılmsın olnk tnır. Şekil 6: Küresel grfitli dökme demir SEM görüntüleri. ): 500X, ): 1000X, ): 2000X. Şekil 7: Küresel Çil Dökme Demirin SEM görüntüleri. ): 500X, ): 1000X, ): 2000x. 4 Sonuçlr Bu çlışmd, km millerinde kullnıln gri ve küresel grfitli dökme demirlerin üretimi esnsınd döküm işleminin gerçekleştirileeği kum klıplr çil yerleştirilerek km 6
yüzeylerinde hızlı soğutm sğlnrk çil ypısı oluşturulmuş ve çilin meknik özelliklere ve mikroypıy etkisi inelenmiştir. Arştırm netiesinde şğıdki sonuçlr elde edilmiştir; 1. Çlışmd en yüksek sertlik ve çil derinliği gri çil dökme demir de elde edilmiştir. Bu sonuçtn gri çil dökme demirin çil oluşturm kiliyetinin dh koly olduğu nlşılmktdır, 2. Dre testi sonuu en yüksek dre enerjisi küresel grfitli dökme demirde elde edilmiştir. Burd en üyük etken ypıd ulunn küresel grfitlerdir. Gri dökme demirde ise ypıd ulunn yprksı grfitlerin çentik etkisinden dolyı dre enerji çok dh düşüktür, 3. Aşınm testi sonuund gri dökme demirden iml edilen km milinin mikroypısındki yumuşk ferrit fzındn ve ypıd serest hlde ulunn yprksı grfitlerden dolyı şınm miktrının yüksek olduğu tespit edilmiştir. Küresel grfitli dökme demirde ise, mikroypıd ulunn, ferrit fzın kıysl sert oln perlit fzı ve grfitin küre şeklinde olmsı mlzeme şınm yüzeyinde dh z ln kplmsındn dolyı şınm miktrı zlmıştır. Ypıd çil meydn getirilmesi ile şınm miktrının en iyi sonuçlrı elde edilmiştir. Çlışmd kullnıln gri çil dökme demirin sertliği küresel grfitli çil dökme demire ornl dh yüksek olduğundn en iyi şınm direnini gösteren mlzeme olmuştur, 4. Aşınm meknizmlrı inelendiğinde dökme demirlerin şınmsı sonuu mlzeme kyı dh çok dhezif şınm sonuu olduğu görülmüştür. 5 Teşekkür Bu çlışm TÜBİTAK trfındn 2241-A Snyi Odklı Lisns Bitirme Tezi Destekleme Progrmı kpsmınd desteklenmiştir. Desteklerinden dolyı TÜBİTAK teşekkür ederiz. 6 Kynklr [1] Çvuşoğlu N. Döküm Teknolojisi-1. İstnul, Türkiye, İstnul Teknik Üniversitesi Mtsı, 1981. [2] Stefnesu DM. ASM Hndook, Vulume 15, Csting. 9 th ed. Ohio, USA, ASM Interntionl, 1988. [3] Bşpınr MS. Grfitleştirme Tvlmsının Sntrifüjle Dökülmüş Gri Dökme Demirin Mikro Ypı ve Sertlik Dğılımın Etkisi. TMMOB Mkine Mühendisleri Odsı Denizli Bilim Günleri, Denizli, Türkiye, 5-7 Myıs 1999. [4] İzgiz S. Lplnge Grfitleşme Ytkınlığı ve Silindir Gömleklerinin Svurm Dökümünde Kron ve Silisyum Miktrlrı. TMMOB Metlurji Mühendisleri Odsı, 153, 41-55, 2010. [5] Erdoğn M, Güneş İ, Bşpınr MS. Küresel Grfitli Dökme Demir Yüzeylerinin MoSi2 ile Yüzey Modifiksyonu. Mkine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 7, 43-52, 2010. [6] Özdemir Ö. Otomotiv Sektöründe Kullnıln Küresel Grfitli Dökme Demir Üretimine Etki Eden Prmetrelerin Teorik İnelenmesi Ultrsonik Ses Hızı Yöntemiyle Thritsız Kontrolü ve Meknik Özelliklerinin Krşılştırılmsı. Yüksek Lisns Tezi, Eskişehir Osmngzi Üniversitesi, Eskişehir, Türkiye, 2007. [7] Nyk N, Lkshminrynn PA, Gjendr Bu MK, Dni AD. Preditions of Cm Follower Wer in Diesel Engines. Wer, 260(1-2), 181-192, 2006. [8] Hemnth J. Frture Toughness nd Wer Resistne of Aluminium-Boron Prtiulte Composites Cst Using Metlli nd Non-Metlli. Mterils & Design, 23(1), 41-50, 2002. [9] Ovlı İ, Erdoğn M. Küresel Grfitli Dökme Demirlerde Yüzeyde Çil Oluşumu ve Çil Derinliğinin Arştırılmsı. Politeknik Dergisi, 15(1), 43-47, 2012. [10] Yvuz K. GGG-70 Sınıfı Küresel Grfitli Dökme Demir Km Millerinin İşleneilirliğinin Deneysel Olrk Arştırılmsı. Yüksek Lisns Tezi, Gzi Üniversitesi, Ankr, Türkiye, 2006. [11] Frś E, Gȯrny M, Lopez HF. Mehnism of the Silion Influene on Asolute Chilling Tendeny nd Chill of Cst Iron. Arhives of Metllurgy nd Mterils, 54(1), 103-110, 2009. [12] Jinghui THZ, Peiyue Z. The Reltionship etween the Euteti Cell Numer nd Chill Tendeny in Grey Cst Iron. Foundry, 6, 1986. [13] Zhongo W. The Proess of Chilled Cst Iron Cmshft. Motoryle Tehnology, 8, 2000. [14] Gül F, Şenel L. Ferritik ve Perlitik Küresel Grfitli Dökme Demirin Üç Gövdeli Arsiv Aşınm Dvrnışı Üzerine Aşındırıı Prçık Boyutunun Etkisi. Mühendislik Bilimleri ve Tsrım Dergisi, 1(1), 57-64, 2012. [15] Yılmz İÖ. Otomotiv S Şekillendirme Klıplrınd Kullnıln Mlzemelerin Triolojik Özelliklerinin İnelenmesi. Yüksek Lisns Tezi, Blıkesir Üniversitesi, Blıkesir, Türkiye, 2012. 7