Östemperlenmiş Küresel Grafitli Dökme Demirin Abrasif Aşınma Davranışı Üzerine Östemperleme Süresinin Etkisi

Benzer belgeler
15 th International Materials Symposium (IMSP 2014) October 2014 Pamukkale University Denizli - Turkey

Ösferrit Hacim Oranın Çift Fazlı Küresel Grafitli Dökme Demirlerin Yüzey Pürüzlülüğü Üzerindeki Etkisi

Emre Yalçın (Odöksan ELBA) 7.Oturum: Süreçler ve Kontrol 7th Session: Process and Control

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

KURU KAYMA ŞARTLARINDA MATRİS YAPISININ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN SÜRTÜNME KATSAYISINA VE PİM SICAKLIĞINA ETKİSİ

Isıl işlem, katı haldeki metal ve alaşımlarına belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine uygulanan

ÖSTEMPERLENMİŞ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN ABRASİV AŞINMA DAVRANIŞINA ÖSTEMPERLEME İŞLEMİNDE SOĞUTMANIN ETKİSİ

1. GİRİŞ. 1.1.Küreleştirme İşlemi

ÇELİKLERİN VE DÖKME DEMİRLERİN MİKROYAPILARI

YÜKSEK KROMLU BEYAZ DÖKME DEMİR MALZEMELERİN Al 2 O 3 İLE AŞINMA DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ ÖZET

TiN Kaplanmış Östemperlenmiş Küresel Grafitli Dökme Demirde Pim Sıcaklığının Aşınma Davranışı Üzerine Etkisi

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

3. MALZEME PROFİLLERİ (MATERİALS PROFİLES) 3.1. METAL VE ALAŞIMLAR. Karbon çelikleri (carbon steels)

Geleneksel Malzemelerdeki Gelişmeler

MMT440 Çeliklerin Isıl İşlemi 2 Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik

YÜKSEK KROMLU BEYAZ DÖKME DEMİR MALZEMELERİN SiC AŞINDIRICI KARŞISINDAKİ AŞINMA DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ ÖZET

Dökme Demirlerin Korozyonu Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

Arda Çetin, Peyman Çelenkoğlu, Burcu Tunç, Ayhan Comart (Ekstra Metal)

makale tane sınırlarında karbür çökelmesi meydana gelmektedir. Tane sınırlarında karbür oluşumu Şekil 4'te verilmiştir.

Farklı Metalografik İşlem Yazılımlarının Küresel Grafitli Dökme Demirlerin Küresellik Boyut ve Oran Tayininde Kullanımı

Küresel Grafitli Dökme Demirlere Uygulanan Farklı Isıl İşlemlerin Mekanik Özelliklerine Etkisi

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

Küresel grafitli dökme demir malzemesinde östemperleme işleminin mekanik dayanım ve yorulma çatlak ilerleme davranışına etkisinin araştırılması

ÇELİKLERİN ISIL İŞLEMLERİ. (Devamı)

Metalografi Nedir? Ne Amaçla Kullanılır?

Ark Kaynağı ile Kaynatılan Ferritik Küresel Grafitli Dökme Demirlere Öntav Sıcaklığının Mikroyapı ve Mekanik Özelliklere Etkisi

FARKLI ÇELİKLERE UYGULANAN DEĞİŞEN ISITMA HIZLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

DENEYİN ADI: Jominy uçtan su verme ile sertleşebilirlik. AMACI: Çeliklerin sertleşme kabiliyetinin belirlenmesi.

DUAL FAZLI ÇELİKLERDE MARTENZİT VE YÜKLEME HIZININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ

SEMENTE EDİLMİŞ 8620 KALİTE ÇELİĞİN ÖZELLİKLERİNE SIFIRALTI İŞLEMİN ETKİSİ

KIRIK YÜZEYLERİN İNCELENMESİ

ÖSTEMPERLENMİŞ FERRİTİK KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRDE YIĞINTI TALAŞ OLUŞUMUNUN KESME KUVVETLERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Küresel Grafitli Dökme Demirin Yorulma Davranışlarına Bortemperleme Isıl İşleminin Etkisi

DÜŞÜK KARBONLU ÇELİK TEL TAKVİYELİ KIR DÖKME DEMİR KOMPOZİTLERİN SERTLİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ. Ahmet AKDEMİR a Recai KUŞ b.

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

ORTA KARBONLU ÇELİKLERİN ABRASİVE AŞINMA DİRENCİNİN GELİŞTİRİLMESİ

Metalografi, en bilinen şekliyle, metallerin iç yapısını inceleyen bilim dalıdır.

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

İnce ve Kalın Kesitli SiMo Küresel Dökme Demirlerin, Isıl İşlem Öncesinde ve Sonrasında Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri

DENEYİN ADI: Çeliklerin Isıl İşlemi. AMACI: Çeliklerde ısıl işlem yoluyla mikroyapı ve mekanik özelliklerin değişiminin öğretilmesi.

MMT440 Çeliklerin Isıl İşlemi 2 Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik

Bölüm 11: Uygulamalar ve Metal Alaşımların İşlenmesi

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

Dr. F. Can Akbaşoğlu, Serhat Adışen, Uğur Gürol, Eylem Subaşı (Akmetal) Prof. Dr. S. Can Kurnaz (Sakarya Üni.)

Küresel Grafitli Dökme Demirlerde Yüzeyde Çil Oluşumu ve Çil Derinliğinin Araştırılması

ÖSTEMPERLENMİŞ KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN SİNTERLENMİŞ KARBÜR KESİCİ TAKIM İLE TORNALAMA İŞLEMİNDE TAKIM PERFORMANSININ İNCELENMESİ

JOMINY DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

AISI D6 ÇELİĞİNİN ADHESİF AŞINMA DAVRANIŞINA ISIL İŞLEM ŞARTLARI VE KAYMA HIZLARININ ETKİLERİ

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi

Çeliklerin Fiziksel Metalurjisi

Çift Fazlı Paslanmaz Çeliklerde Yaşlandırma Koşullarının Mikroyapı Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

2. Sertleştirme 3. Islah etme 4. Yüzey sertleştirme Karbürleme Nitrürleme Alevle yüzey sertleştirme İndüksiyonla sertleştirme

Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 1

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 2 s Mayıs 2004

Vermiküler/Silindirik Grafitli Dökme Demir COMPACTED GRAPHITE CAST IRON

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 11 Yüksek sıcaklığa dayanıklı çelikler. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

Yüzey Sertleştirme 1

MALZEMELERİN MUKAVEMETİNİ ARTIRICI İŞLEMLER

Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 1

THE PRODUCTION OF AA5049 ALLOY SHEETS BY TWIN ROLL CASTING

VERMİKÜLER GRAFİTLİ DÖKME DEMİRLERİN FREZELENMESİNDE ÖSTEMPERLEME SICAKLIĞI VE SÜRESİNİN YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNE ETKİSİ

ARAKRİTİK SICAKLIKLARDAN ÖSTEMPERLENMİŞ FERRİTİK KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRDE YENİ FERRİT OLUŞUMU

NİCEL METALOGRAFİ (STEREOLOJİ)

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

6. BEYAZ ve YÜKSEK ALAŞIMLI DÖKME DEMİRLER

Kırılma nedir? Bir malzemenin yük altında iki veya daha fazla parçaya ayrılması demektir. Her malzemede kırılma karakteri aynı mıdır? Hayır.

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

2 saat 1 saat T ( 0 C) 2 saat 1 saat

CALLİSTER FAZ DÖNÜŞÜMLERİ

DEMİR KARBON FAZ DİYAGRAMI

33MnCrB5 BORLU ÇELİK VE Ç 1050 ÇELİK MALZEMENİN ADHESİVE AŞINMA DİRENCİNİN ARAŞTIRILMASI

B 4 C /Al KOMPOZİTLERİN TAKVİYE HACİM ORANINA BAĞLI OLARAK ABRASİF AŞINMA DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

Kaybolan Köpük Yöntemi Kullanılarak Al-Si Alaşımlarının Akışkanlığının İncelenmesi

1560 ppm Bor İlave Edilmiş AISI 1020 Çeliğine Isıl İşlem Yöntemlerinin Etkisi. The Effect of Heat Treatment Methods on 1560 ppm Boron Added AISI 1020

Küresel Grafitli Dökme Demirlerin Dökümünde Ticari Olarak Kullanılan Farklı Küreleştirici ve Aşılayıcıların Döküm Kalitesine Etkisinin İncelenmesi

Faz dönüşümleri: mikroyapı oluşumu, faz dönüşüm kinetiği

DARBE DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Metalik Malzemelerin Darbe Deneyi

Metallerde Özel Kırılganlıklar HASAR ANALİZİ

CERRAHİ İĞNE ALAŞIMLARI. Microbiologist KADİR GÜRBÜZ

KTÜ, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

MALZEME BİLGİSİ DERS 8 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

Pratik olarak % 0.2 den az C içeren çeliklere su verilemez.

TEKNOLOJİSİ--ITEKNOLOJİSİ. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ

FERRİTİK-PERLİTİK KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN ADHESİF AŞINMA DAYANIMI ÜZERİNDE BORLAMA YÜZEY İŞLEMİNİN ETKİSİ

İTÜ Kimya-Metalurji Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, 34469, Ayazağa, İstanbul

Borlama Süresinin Düşük Karbonlu Mikro Alaşımlı Çeliklerin Sertlik Değerleri Üzerine Etkisi

Konu: Yüksek Hassasiyetli Yağ Keçelerinin Takviye Bilezik Kalıplarının Üretiminde Kullanılan Takım Çelikleri ve Üretim Prosesleri

Al-Cu Alaşımlarında Porozite ve Mikroyapının Yaşlandırma Üzerine Etkisi

Paslanmaz Çeliklerin. kaynak edilmesi. Özlem Karaman Metalurji ve Malzeme Mühendisi Kaynak Mühendisi

ELKTRİK AMAÇLI ALUMİNYUM KULLANIMI

TOZ METALURJİSİ Prof.Dr. Muzaffer ZEREN

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 10 Yüksek mukavemetli yapı çelikleri. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

Düşük Sıcaklık Plazma Nitrürleme (Nitrasyon) Uygulamaları

MALZEME SEÇİMİ ve PRENSİPLERİ

YÜKSEK MUKAVEMETLİ ÇELİKLERİN ÜRETİMİ VE SINIFLANDIRILMASI Dr. Caner BATIGÜN

Demir Karbon Denge Diyagramı

ÜÇ FARKLI ÇELİĞE KATI BORLAMA İŞLEMİ YAPILMASININ İÇ YAPI VE SERTLİK ÜZERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ ÖZET ABSTRACT

Transkript:

6 th International Advanced Technologies Symposium (IATS 11), 16-18 May 2011, Elazığ, Turkey Östemperlenmiş Küresel Grafitli Dökme Demirin Abrasif Aşınma Davranışı Üzerine Östemperleme Süresinin Etkisi F. Gül 1, H. Hasırcı 2 1 Gazi Üniversitesi, fgul@gazi.edu.tr 2 Gazi Üniversitesi, hasirci@gazi.edu.tr Effect Of Austempering Time On Abrasive Wear Behaviour Of Adi Abstract In this study, the effect of austempering time on abrasive wear of austempered ductile iron was studied. Ductile iron was austenitized at 900 C for 60 minutes and austempered 325 C for 1, 2 ve 4 hours. Abrasive wear test of as-cast and austempered ductile iron was performed on pin on disk wear tester under 20 and 30 N at the sliding speed of 0.4 m.s -1 and 45 and 60 Mesh abrasive Al 2 O 3 disk. Sliding distance on abrasive disc was 20 m. Abrasive wear test results show that austempering heat treatment increased wear resistance of ductile iron materials. Keywords Austempered ductile iron, ductile iron, abrasive wear, austempering time. I. GİRİŞ Küresel grafitli dökme demirler kimyasal bileşim, mikroyapı matrikste grafit küre dağılımı ve şekline bağlı olan geniş mekanik özellik aralığı göstermektedir [1]. Küresel grafitli dökme demirler çelik dökümler ile kıyaslandığı zaman birçok üretim ve mühendislik avantajlarına sahiptir. Bunlar % 20-40 daha düşük üretim maliyeti, iyi çekme mukavemeti, süneklik ve tokluk kombinasyonu, daha iyi aşınma direnci ve vibrasyon sönümü, katılaşma sırasında daha düşük çekme ve sertleşebilirlik özellikleridir [2-3]. Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demir çelik dökümlere göre mükeel dökülebilirlik, % 10 düşük ağırlık, % 20 daha düşük üretim maliyeti, geleneksel küresel grafitli dökme demirlere göre ise belirli bir sertlik için daha mukavemetli ve daha sünek olup, daha iyi aşınma direncine sahiptir [4]. Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirin ağır servis şartlarına sahip dişliler, krank milleri, yataklar gibi makine ve otomotiv parçalarının üretimi için giderek önemi artmaktadır [5]. Uygun östemperleme sıcaklık ve süresinin seçimi ile östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirde bir mekanik özellik aralığı geliştirilebilir [6]. Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirin cazip özellikleri, çelikte olduğu gibi ferrit ve karbür yerine ferrit ve östenitten meydana gelen kendine özgü yapısı ile ilgilidir. Bu nedenle küresel grafitli dökme demirde östemperleme reaksiyon ürünü, beynit yerine ösferrit olarak adlandırılır [4,7]. Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirde ferrit ve östenitin morfolojisi ve hacimsel oranı, östenitleme ve östemperleme sıcaklık ve süresine bağlıdır [7-8]. Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirde aşınma direnci özelliğinin iyi olması yüksek hacimsel oranda bulunan yüksek karbonlu östenitin varlığı ile açıklayabilir. Bu östenitin sünekliği ve işlem sertleşme kabiliyeti veya gerinimin neden olduğu martenzitik dönüşüm aşınma yüzeyinin sertliğinde önemli derecede artış meydana getirmektedir [1]. Garin ve arkadaşlarının yapmış olduğu çalışmada östenitin plastik deformasyonu sırasında % 25 e kadar martenzit hacim oranı elde edilebilmiştir [9]. Abrasive aşınma makinelerde aşınmanın önemli bir nedenidir [10] ve küresel grafitli dökme demirin aşınma direncindeki gelişme küresel grafitin mükeel yağlayıcılığına dayandırılmaktadır. Bu çalışmada östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirin 0,4 m. s-1 gibi nispeten daha yüksek kayma hızlarında aşınma davranışı üzerine östemperleme süresinin etkisi araştırılmıştır. Bilindiği gibi östemperleme işleminin kısa süre uygulanması dönüşmemiş östenitin yapıda kalmasına ve aşınma süresince de bu dönüşmemiş östenitin deformasyon etkisi ile martenzite dönüşerek aşınma direncinin arttırmasına neden olacağı beklenmektedir. Yukarıda ifade edilen nedenlerden dolayı bu çalışmada küresel grafitli dökme demirlerin nispeten kısa süreli östemperleme şartlarında ve yüksek kayma hızlarında meydana gelebilecek deformasyon ile abrasif aşınma direncindeki değişimin tespit edilmesi amaçlanmıştır. II. DENEYSEL ÇALIŞMALAR Bu çalışmada bileşimi Tablo 1 de verilen GGG 40 küresel grafitli dökme demir malzeme kullanılmıştır. Küreleştirme işleminde sandviç yöntemi kullanılmış ve küreleştirici olarak bileşimi Tablo 2 de verilen Elmag5500 küreleştirici malzemeden % 1,5 oranında kullanılmıştır. Sıvı metal Y-blok kum kalıplara 1450 C de dökülmüştür. Sıvı metale döküm öncesi Bileşimi Tablo 3 de verilen 0,5-2 tane iriliğine sahip, % 0,01 oranında Elkem Ultraseed aşılayıcı ilave edilmiştir. Hazırlanan Y-bloktan kesilen 10x10 boyutlarında numune elde edilmiş, daha sonra 6 çapa sahip silindirik numuneler hazırlanmıştır. 40 218

Östemperlenmiş Küresel Grafitli Dökme Demirin Abrasif Aşınma Davranışı Üzerine uzunluğundaki silindirik numuneler kendi talaşı içerisine gömülerek 900 ºC de 1 saat östenitlemenin ardından, 325 C sıcaklıktaki tuz banyosu içerisinde 1 saat, 2 saat ve 4 saat olmak üzere 3 farklı sürede östemperlenmiştir. Östemperleme işleminden sonra numuneler oda sıcaklığında soğumaya bırakılmıştır. Dökülmüş ve östemperlenmiş 6 çapındaki KGDD numunelerden 10 uzunluğunda parçalar kesilmiş ve mikroyapı incelemeleri için soğuk göe işlemi yapılmıştır. Tablo 1. Deneyde kullanılan GGG 40 küresel grafitli dökme demirin kimyasal bileşimi C Si Mn P S 3,63 2,39 0,147 0,0227 0,0058 Cr Ni Mo Al Cu 0,0167 0,0109 0,0014 0,0003 0,0081 Co Ti Nb V W 0,001 0,0205 0,001 0,0043 0,0056 Pb Mg B Sn Fe 0,0010 0,0519 0,0011 0,0029 93,7 Tablo 2. Küreleştirme işleminde kullanılan Elmag5500 küreleştirici malzemenin kimyasal bileşimi (%Ag.) Si Ca Ba Al Max. 72,0 1,00 2,00 0,8 Min. 77,0 2,00 3,00 1,50 Tablo 3. Aşılama işleminde kullanılan Ultraseed aşılayıcı malzemenin kimyasal bileşimi (%Ag.) ve tane boyutu dağılımı Si Ca Ba Al Max. 72,0 1,00 2,00 0,8 Min. 77,0 2,00 3,00 1,50 Tane boyutu dağılımı (% Ağ.) 3-5 +2,5 +2 +1 +0,7 +0,5 Max 0,0-20,0 20,0-0,0 - Min 10-60,0 60,0-20,0 - Tablo 4. Numune kodlaması Numune No 1 2 3 4 Östemperleme süresi, saat Dökülmüş halde 1 2 4-0,5 Soğuk göe işlemi yapılmış olan numuneler standart metalografik işlemlerin ardından %2 lik nital kullanılarak dağlanmıştır. Metalografik incelemeler için Olympus marka optik mikroskop kullanılmış, görüntüler CCD kamera ve software programı aracılığıyla bilgisayara aktarılmıştır. Üretilen malzemelere ait kırılma ve aşınma yüzeyleri, Joel JSM-6060 LV tarama elektron mikroskobunda incelenmiştir. Aşınma testleri iki gövdeli disk üzerinde pim cihazında 20 ve 30 N yük altında ve 0.4 m.s -1 kayma hızında, 60 ve 45 Mesh abrasif Al 2 O 3 disk aşındırıcı ile gerçekleştirilmiştir. Abrasif disk üzerinde aşınan numuneler, aşınma yönüne dik şekilde hareket ettirilmiş, numuneler daima temiz (fresh) abrasif aşındırıcıya temas etmiştir. Abrasif disk üzerinde numunelerin toplam kayma mesafesi 20 m dir. Aşınma hızı ağırlık kaybı tekniğiyle hesaplanmıştır. Her bir numunenin ağırlığı 0.1 mg hassasiyetindeki elektronik terazide tartılmıştır Aşınma testinden önce ve sonra numuneler etil alkol ile temizlenmiştir. Aşınma deneylerinden önce 1000 grit SiC zımpara üzerinde test numunelerinin yüzeyleri zımparalanarak bütün aşınma testlerinde aynı yüzey kalitesi elde edilmiştir. Her numune en az iki teste tabi tutulmuş ve elde edilen değerlerin ortalaması alınmıştır. III. DENEYSEL SONUÇLAR VE TARTIŞMA Çalışmada kullanılan küresel grafitli dökme demir malzemenin kırık yüzey tarama elektron mikroskop görüntüsü Şekil 1 de gösterilmiştir. Şekilde, bazı kısımlarda grafit kürelerinin bulunduğu, bazı kısımlarda ise ayrılan grafiti bıraktığı boşluğun görüldüğü ve malzemenin küreleşme oranı ve küre sayısının uygun düzeyde olduğu görülmektedir. Ayrıca malzemenin sahip olduğu ferrit oranına da bağlı olarak sünek kırılma davranışı gösterdiği görülmektedir. Burada sünek kırılmanın göstergesi olan çukurcuklar ile beraber klivaj kırılmanın oluştuğu kristalin kırılma yüzeyleri de dikkati çekmektedir. Bu kırılma yüzeyi üç nokta kırılma testine benzer şekilde elde edildiği için klivaj kırılan yüzey alanı nispeten çok az olmadığı görülmektedir. Refaey ve arkadaşlarının yapmış olduğu çalışmada [2] farklı test metodları sonucu, farklı kırılma yüzeyleri elde edildiği belirlenmiştir. Dolayısıyla Şekil 1 de elde edilen kırılma yüzeyi, tek eksenli çekme testinde elde edilecek kırılma yüzeyine göre nispeten daha fazla klivaj kırılma yüzeyi sergilemektedir. Şekil 1. Dökülmüş halde küresel grafitli dökme demir malzemenin kırık yüzey tarama elektron mikroskop görüntüsü Şekil 2 de ise dökülmüş ve östemperlenmiş numunelerin optik mikroyapı görüntüleri verilmiştir. Şekilden döküm hali küresel grafitli dökme demirin ferritik-perlitik bir yapıya sahip olduğu görülmektedir. Yapılan östemperleme işlemi ile dönüşmemiş östenit alanların azaldığı görülmektedir. Östemperleme yapılan numunenin boyutlarının küçük olması ve nispeten kısa östemperleme zamanı nedeni ile mikroyapıda ösferrit fazında belirgin bir değişim meydana gelmemiştir. Optik mikroskop incelemesi sonucu, kullanılan östemperleme sıcaklığının bir sonucu olarak oluşan ösferritik 219

F. Gül, H.Hasırcı yapının aşırı kaba şekilde oluşmadığı, aksine kısmen daha ince ferrit iğnelerinin oluştuğu dikkat çekmektedir. Zimba ve arkadaşlarının yapmış olduğu çalışmada [5] 325 C de östemperlenmiş numunede iğnesel ferrit ve kalıntı östenit bulunurken, 350 C ve üzeri sıcaklıklarda iğnesel ferritin kabalaştığı ve tüysü bir görünüm kazandığı belirtilmektedir. Öte yandan östemperleme ısıl işlemi 325 C de gerçekleştirildiği zaman numunenin % 23 kalıntı östenit içerdiğine sahip olduğu, östemperleme sıcaklığı 375 C e arttığı zaman bunun % 38 oranında arttığı belirtilmektedir. Malzemenin sertliğinin artan östemperleme sıcaklığı ile azaldığı, ancak yine de döküm durumu sertliğinin iki katına ulaştığı belirtilmektedir. Rao ve arkadaşlarının yapmış olduğu çalışmada [4] ise, 302 C de östemperlenen numunede çok ince ferrit iğnelerinin varlığı belirlenmiştir. Yine aynı çalışma sonuçlarına göre artan östemperleme sıcaklığı ile genellikle kalıntı östenit miktarının arttığı belirlenmiştir. Çalışma sonuçlarına gore 260 C de % 20, 385 C de ise % 40 kalıntı östenit bulunduğu belirlenmiştir. Sözkonusu çalışmanın sonuçlarına göre 260 ve 302 C östemperleme sıcaklığı alt ösferritik yapı beklenirken, 358 ve 385 C üst ösferritik yapının oluşumu beklenmektedir. Dolayısıyla bu çalışmada seçilen 325 C östemperleme sıcaklığı orta bir değer olarak görülmektedir. Bu nedenle kısa sürelerde ösferrit oluşumu ile ilgili sıkıntı, uzun sürelerde ise aşırı kabalaşmaya rastlanmamıştır. Bu çalışmanın daha düşük ve daha yüksek sıcaklıklarda, daha kısa ve daha uzun süre ile yeniden yapılması meydana gelen farkların görülmesi açısından yararlı olacaktır. Örneğin Rao ve arkadaşlarının [4] yapmış olduğu çalışmada 2 saat östemperleme süresi kullanılmasına rağmen, sıcaklığın yüksek olması nedeniyle oldukça kaba ösferritik yapılar elde edilmiştir. Ayrıca yüksek östemperleme sıcaklığı ile dönüşmemiş östenit alanlarının da önemli oranda arttığı belirlenmiştir. Zimba ve arkadaşları tarafından [6] östemperleme sıcaklığı yükselirken çekme mukavemeti ve sertliğin azaldığı, uzama ve darbe tokluğunun ise önemli derecede arttığı belirtilmektedir. Rao ve arkadaşları [4] optimum proses süresinin östemperleme sıcaklığına bağlı olduğunu ve 1.aşama t1 zamanının, östemperleme sıcaklığındaki azalma ile azaldığını, öte yandan 2.aşama t2 zamanının, östemperleme sıcaklığındaki azalma ile arttığını belirtmektedir. Bu aralık (t2-t1) optimum işlem zamanı olarak adlandırılmaktadır. Düşük östemperleme sıcaklığı daha yüksek altsoğuma oluşturarak östenitten ferritin oluşumunu hızlandırmaktadır. Diğer taraftan düşük sıcaklıklardaki daha yavaş olan difüzyon hızı karbür çökelmesini geciktirmektedir. Sohi ve arkadaşlarının çalışmasında [11], martenzitin miktarının östemperleme sıcaklığının artması ile azaldığı belirtilmektedir. Aynı zamanda östemperleme zamanı artarken, östenitteki karbon miktarı artar ve sonuç olarak daha sonraki soğuma sırasında martenzite dönüşümün güçleştiği açıklanmaktadır. Aynı çalışmada 315 ve 350 C östemperleme sıcaklıklarında, belirli bir noktaya kadar östemperleme zamanının artması maksimum çekme dayanımı, akma dayanmı, uzamanın arttığı, daha sonra azaldığı belirtilmektedir. Bu değişim dönüşmemiş östenit hacim oranının artması ve martenzit oranının azalması ile açıklanmaktadır. 20 ve 30 N yük altında yapılan abrasif aşınma testi sonuçları sırasıyla Şekil 3 a ve b de verilmiştir. 20 N yük uygulamasında 45 Mesh aşındırıcı kullanımı durumunda dökülmüş haldeki numune yaklaşık 197,9 mg aşınma gösterirken, 1 saat östemperleme ile aşınma miktarının yaklaşık % 76 oranında azalarak 47,2 mg a düştüğü görülmektedir. 60 Mesh aşındırıcı kullanımı durumunda ise aşınma miktarının 145,1 mg dan % 66 azalarak 48 mg a düştüğü görülmektedir. Öte yandan östemperleme süresinin 2 saate yükselmesi, aşınma miktarında kayda değer bir değişim meydana getirmezken, östemperleme süresinin 2 saatten 4 saate çıkmasıyla daha ince olan 60 Mesh aşındırıcının 45 Meshden daha fazla aşınmaya neden olarak aşınma miktarını artırdığı görülmektedir. Zımpara boyutunun artmasına rağmen 4 nolu numunenin aşınma miktarındaki artış 30 N yük uygulamasında da ilginç bir şekilde görülmüştür. 20 N yük altında 4 nolu numune 45 Mesh zımparada 74,2 mg aşınma gösterirken daha ince olan aşındırıcıdaki aşınma miktarı 85 mg ulaşmıştır ve % 15 fark oluşmuştur. 30 N yük altında ise 3 nolu numune 45 Mesh aşındırıcı ile 69,3 mg aşınırken, 4 nolu numune 115,4 mg aşınarak, sürenin 4 saate çıkması ile aşınma % 66 artış göstermiştir. Daha ince olan 60 Mesh aşındırıcı ile ise 3 nolu numune 74,4 mg aşınırken, 4 nolu numunede aşınma % 108 artma göstermiştir. (c) Şekil 2. döküm hali, 325 C de 1 saat, (c) 2 saat ve (d) 4 saat östemperlenmiş numunelerin mikroyapısı Zimba ve arkadaşlarının 300 μm iriliği sahip alumina zımpara kullanarak 0,28 m.s -1 kayma hızı, 0,25 N. -2 yük, 4.2 m. kayma mesafesi kullandıkları çalışmada [6] sırasıyla 325 C, 340 C 350 C 360 C ve 375 C östemperleme sıcaklıklarında östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirde, % 22, % 30, % 35, % 38 ve % 40 kalıntı östenit oluştuğu ve bunun abrasif aşınma testinden sonra eser miktarda kaldığı belirlenmiştir. Bu çalışmada SAE 1020 çeliği 1 nispi aşınma (d) 220

Aşınma kaybı, mg Aşınma kaybı, mg Östemperlenmiş Küresel Grafitli Dökme Demirin Abrasif Aşınma Davranışı Üzerine oranına sahip iken, dökülmüş haldeki numunenin 0,8 nispi aşınma sergilediği görülmüştür. Ayrıca 50 dk. östemperleme süresinde sırasıyla 325 C, 340 C 350 C 360 C ve 375 C östemperleme sıcaklıklarında 389 HV, 377 HV, 366 HV, 344 HV, 315 HV sertlik değerleri elde edilirken, yine sırasıyla, 2.01, 2.06, 2.1, 2.08, 2.01 nispi aşınma oranları elde edilmiştir. Çalışmada kullanılan östemperleme süresinin kısa olması nedeniyle östemperleme sıcaklığının belirgin olarak etkisi anlaşılamamıştır. Böylece en düşük sıcaklıkta elde edilen en yüksek sertlik, en yüksek sıcaklıkta elde edilen en düşük sertlikteki malzemeler, aynı nispi aşınma oranları göstermiştir. aşındırıcı üzerinde meydana gelen aşınma miktarı 45 Mesh aşındırıcı ve 30 N yük altında aşınan numunelerin aşınma yüzeyi tarama elektron mikroskop görüntüsü Şekil 4 de görülmektedir. Aşınma yüzeyleri incelendiği zaman, döküm durumu numunesinde ağır aşınma hasarının meydana geldiği görülmektedir. Bu malzemede oluşan aşınma oyuklarının diğer numunelere göre daha derin ve daha geniş olarak meydana geldiği, aşındırıcı parçacığın malzemeye batabildiği ve kolaylıkla kazıma meydana getirebildiği görülmektedir. 250 200 150 20 N 45 Mesh 60 Mesh 100 50 0 1 2 3 4 Numune no 350 300 250 200 150 100 50 0 30 N 45 Mesh 60 Mesh 1 2 3 4 Numune no (c) Şekil 3. 20 N ve 30 N yük altında 45 Mesh ve 60 Mesh (d) Şekil 4. 45 Mesh aşındırıcı ve 30 N yük altında aşınan numunelerin 221

F. Gül, H.Hasırcı aşınma yüzeyi tarama elektron mikroskop görüntüsü Döküm durumu aşınma numunesinde matrisin sahip olduğu düşük sertlik nedeniyle aşındırıcının derin batması sonucu Şekil 4 da olduğu gibi aşındırıcının tek bir turda daldığı derinliğin fazla olması nedeniyle grafit küresinin bulunduğu alan belirgin bir şekilde ortaya çıkmıştır. Çetin ve GÜL tarafından daha önce yapılan çalışmada [12] buna benzer sonuçlar elde edilmiştir. Ancak çalışmada daha yüksek östemperleme sıcaklığı kullanılması nedeniyle aşınma direncinde söz konusu düşme, daha kısa sürede elde edilmiştir. Östemperleme sıcaklığının yüksek olması nedeniyle en yüksek aşınma direnci 30 dakika östemperleme işleminde elde edilmiş, daha sonra artan süre ile aşınma direnci azalmıştır. Ayrıca bu çalışmada uygulanan yükün aşınma oranında önemli bir etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. Örneğin 45 Mesh aşındırıcı boyutunda yükün 20 N dan 30 N a çıkması ile döküm durumu numunede aşınma miktarında % 49, 1 saat östemperlenmiş numunede % 50, 2 saat östemperlenmiş numunede % 45, 4 saat östemperlenmiş numunede % 55 artış meydana gelmiştir. 60 Mesh aşındırıcı boyutunda yükün 20 N dan 30 N a çıkması ile döküm durumu numunede aşınma miktarında % 77, 1 saat östemperlenmiş numunede % 39, 2 saat östemperlenmiş numunede % 56, 4 saat östemperlenmiş numunede % 82 artış meydana gelmiştir. Sonuç olarak daha ince olan 60 Mesh aşındırıcı boyutunda yükün artması ile döküm durumu ve 4 saat östemperlenmiş numunede daha kalın olan 45 Mesh aşındırıcı boyutundan daha fazla aşınmada artma meydana gelmiştir. [2] A. Refaey, N.Fatahalla Effect of microstructure on properties of ADI and low alloyed ductile iron, Journal of Materials Science 38 (2003) 351 362 [3] M.N. James, Li Wenfong, Fatigue crack growth in austempered ductile and grey cast irons stress ratio effects in air and mine water, Materials Science and Engineering A265 (1999) 129 139 [4] P. Prasad Rao, Susil K. Putatunda, Investigations on the fracture toughness of austempered ductile iron alloyed with chromium, Materials Science and Engineering A346 (2003) 254-265 [5] J. Zimba, M. Samandi, D. Yu, T. Chandra, E. Navara, D.J. Simbi Unlubricated sliding wear performance of unalloyed austempered ductile iron under high contact stresses, Materials and Design Volume 25, Issue 5, August 2004, Pages 431-438 [6] J. Zimba a,*, D.J. Simbi b, E. Navara, Austempered ductile iron: an alternative material for earth moving components, Cement & Concrete Composites 25 (2003) 643 649 [7] P. Prasad Rao a, Susil K. Putatunda, Investigations on the fracture toughness of austempered ductile irons austenitized at different temperatures, Materials Science and Engineering A349 (2003) 136-149 [8] Susil K. Putatunda *, Pavan K. Gadicherla, Influence of austenitizing temperature on fracture toughness of a low manganese austempered ductile iron (ADI) with ferritic as cast structure, Materials Science and Engineering A268 (1999) 15 31 [9] J.L. Garin, R.L. Mannheim, Strain-induced martensite in ADI alloys Journal of Materials Processing Technology 143 144 (2003) 347 351 [10] J. ALISON and H.. WILMAN The different behaviour of hexagonal and cubic metals in their friction, wear and work hardening during abrasion p. British Jour. APPL. PHYS., 1964, VOL. 15, pp 281-290 [11] M. Heydarzadeh Sohi a,, M. Nili Ahmadabadi b, A. Bahrami Vahdat, The role of austempering parameters on the structure and mechanical properties of heavy section ADI Journal of Materials Processing Technology 153 154 (2004) 203 208 [12] M. Çetin ve F. Gül, Alaşımsız Östemperlenmiş Küresel Grafitli Dökme Demirin Abrasif Aşınma Davranışına Östemperleme Süresinin Etkisi, 1. Uluslararası Mesleki ve Teknik Eğitim Teknolojileri Kongresi 05-07 Eylül 2005 Marmara Üniversitesi, İstanbul IV. SONUÇLAR Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirin abrasive aşınma davranışı üzerine östemperleme süresinin değerlendirildiği çalışmada aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir. 1. Uygulanan östemperleme işlemi ile tüm östemperleme sürelerinde ösfferritik yapının oluştuğu görülmüştür. 2. Seçilen orta seviye östemperleme sıcaklığı nedeniyle artan östemperleme süresi ile ösferritik yapıda aşırı incelme veya kabalaşma gözlenmemiştir. 3. Yapılan abrasif aşınma testleri sonucunda östemperleme işlemi ile küresel grafitli dökme demirin aşınma direnci özellikle yüksek yük uygulamasında yaklaşık dört kat arttığı tespit edilmiştir. 4. 1-2 saatlik östemperleme süresinin tüm aşınma şartlarında uygun olduğu belirlenmiştir. 5. Östemperleme süresinin 2 saatten 4 saate yükselmesi ile, yük ve aşındırıcı boyutuna bağlı olarak aşınma oranının % 66-108 arasında artmasına neden olmuştur. KAYNAKLAR [1] Juan Manuel Vélez a, D.K. Tanaka b, A. Sinatora b, A.P. Tschiptschin Evaluation of abrasive wear of ductile cast iron in a single pass pendulum device, Wear 251 (2001) 1315 1319 222