WEAR PROPERTIES OF FE-CU-C BASED MATERIALS PRODUCED BY POWDER METALURGY

Benzer belgeler
Üretim Parametrelerin Düşük Alaşımlı TM Çeliklerin Sertlik Ve Aşınma Özelliklerine Etkisi

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi

BİLDİRİLER KİTABI MAKİNA-İMALAT TEKNOLOJİLERİ SEMPOZYUMU. Editör: Y. Doç. Dr. Mete KALYONCU EKİM 1999 KONYA.

T/M YÖNTEMİ İLE ÜRETİLEN Cu-C-Al 2 SiO 5 KOMPOZİTİNİN ABRASİV AŞINMA DAYANIMI Ç. ÖZAY & A. HASÇALIK

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

THE EFFECT OF SINTERING PERIOD ON THE WEAR RESISTANCE OF AlMgSi-SiC P COMPOSITES PRODUCED BY POWDER METALLURGY METHOD

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

AN INVESTIGATION OF WEAR BEHAVIOUR OF A356 ALUMINIUM ALLOYS PRODUCED BY PM

MICROSTRUCTURE AND WEAR BEHAVIOUR OF Fe-Mn-C HARDFACING ALLOYS

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Çift Fazlı Paslanmaz Çeliklerde Yaşlandırma Koşullarının Mikroyapı Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

TiC-Co Esaslı Çizici Kalem Karakterizasyonu

Chapter 9: Faz Diyagramları

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

FARKLI ÇELİKLERE UYGULANAN DEĞİŞEN ISITMA HIZLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

ELKTRİK AMAÇLI ALUMİNYUM KULLANIMI

THE PRODUCTION OF AA5049 ALLOY SHEETS BY TWIN ROLL CASTING

Dersin Kodu ve Adı: TASARIM VE MALZEME SEÇİMİ Eğitim ve Öğretim Yöntemleri. Proje/Alan Teori Uygulama Laboratuvar

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Dökme Demirlerin Korozyonu Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

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

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

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

ISIL İŞLEM VE YAŞLANDIRMA PARAMETRELERİNİN Al-Cu-Mg TOZ METALURJİSİ ALAŞIMINA ETKİLERİ

Prof.Dr.Muzaffer ZEREN SU ATOMİZASYONU

Kompozit Malzemeler Metal Matrisli Kompozitler

AŞINDIRICI PARTİKÜL KARIŞIMLARININ Ti6Al4V ALAŞIMININ KATI PARTİKÜL EROZYON DAVRANIŞINA ETKİLERİ

Toz Metalürjisi İle Üretilen Alaşımsız Çeliklerde Nikel İlavesinin Mikroyapı ve Mekanik Özellikler Üzerine Etkisinin Araştırılması

Borlama Süresinin Düşük Karbonlu Mikro Alaşımlı Çeliklerin Sertlik Değerleri Üzerine Etkisi

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

CuSn10 YATAK MALZEMESİNİN TRİBOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

CALLİSTER FAZ DÖNÜŞÜMLERİ

AN INVESTIGATION OF DRY SLIDE BEHAVIORS OF Cu/Ni 3 Al METAL MATRIX COMPOSITE

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

İNTERMETALİK MALZEMELER. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR (DERS NOTLARI-4)

ÇELİKLERİN VE DÖKME DEMİRLERİN MİKROYAPILARI

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

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

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

PÜSKÜRTME ŞEKİLLENDİRME (SPRAY FORMING / SPRAY DEPOSITION)

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

Halil Karakoç a, Hanifi Çinici b,ramazan Çıtak c

Yrd. Doç. Dr. SELDA KAYRAL

PLAZMA TRANSFER ARK YÖNTEMİYLE FeCr/FeCr+C TOZUNUN DÜŞÜK KARBONLU ÇELİK YÜZEYİNE ALAŞIMLANMASI. Serkan ÖZEL, Bülent KURT, İlyas SOMUNKIRAN

Faz ( denge) diyagramları

PRESLEME BASINCININ TOZ METALÜRJİSİ İLE ÜRETİLEN ALAŞIMSIZ ÇELİKLERİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Faz dönüşümünün gelişmesi, çekirdeklenme ve büyüme olarak adlandırılan iki farklı safhada meydana gelir.

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

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Geleneksel Malzemelerdeki Gelişmeler

ÖZGEÇMİŞ. Öğrenim Durumu :

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

Bölüm 11: Uygulamalar ve Metal Alaşımların İşlenmesi

Yrd. Doç. Dr. SELDA KAYRAL

Toz Metalurjisi Yöntemi ile Üretilen Al-Si/B 4 C Kompozit Malzemenin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerinin Araştırılması

Kobalt Esaslı Elektrotlarla Kaplanan Malzemelerin İç Yapı ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

formülü zamanı da içerdiği zaman alttaki gibi değişecektir.

Çeliklerin Fiziksel Metalurjisi

TOZ METALURJİSİ YÖNTEMİ İLE ÜRETİLEN Al2024-Si ALAŞIMI KOMPOZİTLERDE Si MİKTARININ VE YAŞLANDIRMA SÜRELERİNİN ETKİSİ

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DERGİSİ

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

1. Giriş 2. Yayınma Mekanizmaları 3. Kararlı Karasız Yayınma 4. Yayınmayı etkileyen faktörler 5. Yarı iletkenlerde yayınma 6. Diğer yayınma yolları

DEMİR ESASLI TOZ METAL PARÇALARIN SİNTERLEME İLE BİRLEŞTİRİLMESİ

Çinko-Alüminyum esaslı ZA-12 alaşımının mikroyapı ve darbe dayanımına bor elementinin etkisi

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

PTFE Kaplanmış Gözenekli Kaymalı Yatağın Sürtünme ve Aşınma Davranışları

RAYLI SİSTEMLERDE KULLANILAN FREN SABOLARININ AŞINMA KARAKTERİSTLİĞİNİN İNCELENMESİ

1. GİRİŞ. 1.1.Küreleştirme İşlemi

YÜKSEK KARBONLU ÇELİKLERE SU VERME İŞLEMİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

KROM KATKILI ALUMİNANIN ENJEKSİYON KALIPLAMA İLE ŞEKİLLENDİRİLMESİ

Fe-Cu ve Fe-Cu-C MALZEMELERiN SERTLiGiNE ISIL İŞLEMiN ETKILERI

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Al-Cu Alaşımlarında Porozite ve Mikroyapının Yaşlandırma Üzerine Etkisi

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

TOZ METALURJİSİ Prof.Dr. Muzaffer ZEREN

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

6. BEYAZ ve YÜKSEK ALAŞIMLI DÖKME DEMİRLER

T/M Yöntemiyle Üretilmiş Co Esaslı Co-Cr-Mo Alaşımlarının Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Cr Oranının Etkisi

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

DEMİR KARBON FAZ DİYAGRAMI

Yahya TAŞGIN ve Mehmet KAPLAN Fırat Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Metal Eğitimi Bölümü, Elazığ

TOZ MALZEME TEKNOLOJİSİ-10. Yrd. Doç. Dr. Nuray Canikoğlu

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ. Yabancı Dil: 67,50 (YDS-2014) Derece Bölüm/Program Üniversite Yıl Döküm Eğitimi Doktora/S.

1. YARIYIL / SEMESTER 1

KTÜ, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

TERMOKİMYASAL YÜZEY KAPLAMA (BORLAMA)

AA 2014 Al Matrisli B 4 C Parçacık Takviyeli Kompozitlerin Mikro Yapı ve Aşınma Davranışının Đncelenmesi

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

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

SEMENTE EDİLMİŞ 8620 KALİTE ÇELİĞİN ÖZELLİKLERİNE SIFIRALTI İŞLEMİN ETKİSİ

AR-GE LABORATUVARLARI FAALİYET FORMU (2014 YILI)

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

SÜRTÜNME KARIŞTIRMA KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMİŞ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İSTATİSTİKSEL OLARAK İNCELENMESİ

MUSTAFA BOZ (370) (533)

Faz dönüşümleri: mikroyapı oluşumu, faz dönüşüm kinetiği

Transkript:

5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS 09), 13 15 Mayıs 2009, Karabük, Türkiye TOZ METALURJİSİ İLE ÜRETİLEN FE-CU-C ESASLI MALZEMELERİN AŞINMA ÖZELLİKLERİ WEAR PROPERTIES OF FE-CU-C BASED MATERIALS PRODUCED BY POWDER METALURGY Ramazan YILMAZ 1 ve Dursun ÖZYÜREK 2 1 Sakarya Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Metal Eğitimi Bölümü, Esentepe Kampus, 54187, SAKARYA-TÜRKİYE, e-posta: ryilmaz@sakarya.edu.tr 2 Karabük Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Metal Eğitimi Bölümü, 100. yıl, Karabük, -TÜRKİYE, e-posta: dozyurek@karabuk.edu.tr Özet Bu çalışmada, başlangıç tozu içerisine farklı oranlarda demir, bakır ve grafit ilave edilerek Fe-Cu-C esaslı çelik malzeme toz metalurjisi (TM) yöntemi ile üretilmiştir. Yapılan çalışmada bakır ve grafit miktarının ayrıca, aşınma testinde uygulanan kayma hızının TM çelik malzemenin aşınma davranışlarına etkisi araştırılmıştır. Aşınma deneylerinde pin on-disk yöntemi kullanılarak aşınma direnci belirlenmiştir. Aşınma testi yapılan numuneler 1, 1,5 ve 2 ms -1 hızlarda, 2000 m kayma yolu ve 20 N luk yük uygulanmıştır. Deney sonrası numunelerin aşınma yüzeyleri tarama elektron mikroskobu (SEM) ve Enerji dağılımı spekroskometre (EDS) ile incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmada elde edilen sonuçlar, üretilen TM çelik malzeme içerisindeki bakır ve karbon miktarının ve aşınma deneylerinde kullanılan kayma hızının aşınma davranışlarını etkilediğini göstermiştir. Anahtar kelimeler: Aşınma, Fe-Cu-C, mikroyapı, sertlik, toz metalurjisi Abstract In this study, Fe-Cu-C based compact in various weight ratios of iron, copper and graphite additions to starting powder have been produced by powder metallurgy. The effects of copper and graphite additions and sliding speeds during wear tests on wear behaviours were investigated. In this study, wear tests were carried out by using pin on disc sliding wear machine with the sliding speeds of 1, 1,5 and 2 msn -1 at the constant loads of 20N. 2000 m total sliding distance was selected. Scanning Electron Microscopy (SEM) studies were carried out on the cross section of the compacts. Worn surfaces of the samples after tests were also examined by using scanning electron microscope and energy dispersive spectroscopy (EDS) analyses. The results obtained from experimental work shows that addition of copper and graphite and sliding speed effect on wear behaviours of sintered alloyed steel materials. Keywords: Wear, Fe-Cu-C, microstructure, hardness, powder metallurgy. 1. Giriş Toz metalurjisi (TM) yöntemi ile üstün mekanik özelliklere sahip çelik malzemelerin üretilmesi ile bu malzemelerin endüstriyel alanlarda kullanımını artırmıştır. Toz metalurjisi yönteminde başlangıç yatırım masraflarının düşük olması, gerekli donanımlardaki esneklik, yüksek verimlilik, karmaşık şekilli parçaların daha kolay ve hızlı bir şekilde üretilebilmesi, farklı kimyasal bileşime sahip malzeme üretiminin mümkün olması, üstün özelliklere sahip malzemelerin üretilebilmesi, net ölçülere sahip parçaların üretilebilmesi ile üretiminden sonra herhangi bir ek işlem gerekmemesi gibi nedenlerden dolayı toz metalurjisi ile üretilen parçalar otomotiv endüstrisinde de kullanılmaktadır [1, 2]. Günümüzde ticari anlamda demir esaslı T/M metal parçalar, bu malzemelere ısıl işlem uygulanabilmesi ve kullanım ömürlerinin uzun olması nedeniyle ön plana çıkmaktadır. Fe-Cu ve Fe-Cu-C T/M parçalar endüstriyel açıdan önemli olup sertlik, yüksek dayanım ve aşınma direnci gereken birçok uygulamalarda kullanılmaktadır: Otomotiv endüstrisinde günümüzde özellikle eksantrik mili, bağlantı çubukları, zincir dişlisi, kasnak, çeşitli valfler, kavrama ayar halkaları, türbin kol dönüştürücüleri, yağ pompası dişlileri gibi bir çok uygulamalarda toz metalurjisi yöntemleri ile üretilen Fe-Cu-C esaslı malzemeler kullanılmaktadır [3]. Fe-Cu-C esaslı malzemelerin toz metalurjisi yöntemleri ile üretiminde genellikle sıvı sinterlenme mekanizması ile gerçekleşmekte olup, sinterleme için, sinterleme sıcaklığında bir sıvı fazın oluşabilmesi ve bir elementin veya fazın çözünebilirliğinin diğer element veya fazlardan büyük olması gerekir [3]. Yüksek dayanım istenilen demir esaslı çelik malzemelerin toz metalurjisi ile üretiminde, karbon çoğunlukla kullanılan alaşım elementi olup sertliği artırmaktadır. İnce grafit, demir tozları ile karıştırıldığında sinterleme sırasında hızlı bir şekilde demir içerisinde çözünmektedir [2, 4]. Üretilen malzemelerin çeşitli alanlarda güvenli bir şekilde kullanılmaları için, mekanik davranışlarının iyi anlaşılması ve bilinmesi gereklidir. Bu bakımdan çeşitli parçaların tasarımı ve üretimi açısından büyük önem taşımaktadır. TM ile üretilen demir esaslı çelik malzemelerin mekanik ve mikroyapı özelliklerini ile ilgili araştırmalar yapılmıştır. Bu malzemelerin sahip oldukları kompozisyonlarının mekanik ve mikroyapı özelliklerine etkilemektedir [4 11]. Diğer taraftan, TM ile üretilen çelik malzemelerin uygulama alanlarında uzun sürelerde kullanılmaları aşınmaları nedenleri ile sınırlıdır. Bu nedenle aşınma ve aşınma direnci önemlidir. TM malzemelerin sert yüzeye sahip malzeme çiftleri ile beraber çalışmaları ile aşınmaları nedeniyle aşınma dirençleri gerekmektedir. TM malzemelerin üretim şartları kimyasal kompozisyonu ve mikroyapı ve aşınma şartları kuru sürtünme davranışlarına dolayısı ile aşınma dirençlerini etkilemektedir [10 16]. Kuru sürtünme sırasında plastik deformasyon ve yüzey tabakalarının IATS 09, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye

katlanması aşınma mekanizmasında etkili olabilmektedir. Ayrıca mikro döküntülerde etkili olabilmektedir. Bu çalışmada, toz metalurjisi yöntemi ile farklı % ağırlık oranlarda Fe, Cu ve C tozları karıştırılarak Fe-Cu-C esaslı çelik malzemeler üretilmiştir. Başlangıç tozları içerisine farklı oranlarda bulunan bakır ve karbon elementlerinin üretilen TM çelik malzemenin sertlik ve aşınma davranışlarına olan etkisi araştırılmıştır. Elde edilen aşınma deneyi sonuçları yapılan SEM mikroyapı çalışmaları ile desteklenmiştir. 2. Deneysel Çalışmalar Bu çalışmada Höganos firması tarafından üretilen ASC 100,29 ticari isimli demir tozu kullanılmıştır. Bu tozun çoğunluğunun bulunduğu çap 45 µm olup, yapılan elek analizinde toz çapları 0 212 µm arasında dağılım göstermektedir [18]. Bu demir tozunda % 0,54 0,66 P ve % 0,05 C olduğu bilinmektedir. Bu tozun görünür yoğunluğu 3,08 3,22 gcm -3, akıcılık 28 sn/50 g, yaş yoğunluk 600 MPa da 7.08 gcm -3 olarak belirlenmiştir [19]. Deneylerde MBC firmasında üretilen % 99,99 saflıkta en büyüğü 106 µm ve ortalama büyüklüğü 45 µm çapında olan bakır tozu ile UF4 ticari isimli grafit tozu kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan tozlar Tozmetal Ticaret ve Sanayi A.Ş tarafından temin edilmiştir. Üretilen Fe-Cu-C esaslı parçaların yüzde ağırlık toz karışım miktarları Çizelge 1'de verilmiştir. Tozların homojen dağılımının sağlanması için karıştırıcı içerisinde 30 dakika süreyle karıştırılmıştır. JEOL 6063 marka tarama elektron mikroskobu (SEM) cihazında yapıldı. Aşındırılan numunelerin aşınma yüzeylerinde meydana gelen aşınma yüzeyleri SEM ve element analizleri ise SEM cihazına bağlı EDS ile incelenmiştir. 3. Deneysel Sonuçlar ve Tartışma Farklı oranlarda bakır ve grafit ilave edilerek dört farklı kompozisyona sahip Fe-Cu-C esaslı çelik malzemeler üretilmiştir. Üretilen malzemelerin sertlik değerleri Şekil 1 de verilmiştir. Sertlik değerleri TM malzemenin içerisindeki karbon miktarına paralel olarak artmaktadır. En yüksek sertlik değer içerisinde % 1,2 C içeren 5Cu12C kodlu numunenin 324 Hv ile sahip olduğu görülmüştür. Aynı şekilde karbon oranına bağlı olarak malzeme içersindeki bakır artışı sertlik değerlerine katkı sağlamaktadır. Elde edilen sonuçlar daha önceki çalışmalarla uyumludur. Tablo 1. Fe-Cu-C tozların karışım oranları. Numune Adı Bakır Grafit %ağırlık) Çinko streat Demir (%ağırlık) (%ağırlık) (%ağırlık) 3Cu03C 3 0,3 0,6 kalanı 3Cu08C 3 0,8 0,6 kalanı 5Cu03C 5 0,3 0,6 kalanı 5Cu12C 5 1,2 0,6 kalanı Demir-bakır-grafit toz karışımları 510 MPa lık bir presleme basıncı kullanılarak kompakt numuneler üretilmiştir. Demir-bakır-grafit kompakt ürünler, parçalanmış amonyak içeren bir fırında, 1120 C sıcaklıkta, 30 dakika sinterlenmiştir. Fırının sinterlenme sıcaklığına çıkması için ısıtma hızı 15 Cdk -1 olarak seçilmiştir. TM parçaların sertlik ölçümleri AFFRI marka üniversal sertlik ölçüm cihazında (Hv) cinsinden gerçekleştirildi. Her numuneden ortalama beş farklı noktadan sertlik ölçümü alınarak ortalama sertlik değerleri tespit edilmiştir. Aşınma testleri pin-on-disk tipi aşınma cihazında yapıldı. Aşınma deneylerinde karşılık malzemesi olarak 56 Rc sertliğinde Ç4140 malzemesinden yapılan aşındırıcı disk kullanıldı. Testlerde 20N sabit yük, aşınma mesafesi olarak 2000 metre seçilmiştir. Aşınma deneylerinde kayma hızı 1, 1,5 ve 2 ms -1 üç farklı kayma hızları seçilmiştir. Deney parçaları sırayla 220 ile 1200 numara arası SiC aşındırıcılarla, su altında zımparalandıktan sonra mikro keçe kumaş üzerinde, alümina ve saf su kullanılarak parlatılan numuneler daha sonra nitrik asit ve metil alkolden oluşan % 3'lük Nital dağlama reaktifi kullanılarak dağlanmıştır. Bu malzemelerin mikroyapı incelemeleri Şekil 1. TM çelik malzemelerin sertlik değerleri Malzemenin sertlik değerleri malzemelerin mikroyapısına bağlı olarak değişmektedir. Üretilen malzemelerden üçünün mikroyapılarının SEM görüntüsü Şekil 2 a-c de verilmektedir. 3Cu03C numunenin içersinde ferrit ve az miktarda perlit içermektedir. 5Cu08C numunenin içerisinde genelde perlitik yapı görülmektedir. 5Cu12C numunenin mikroyapısında sementit ve perlit fazları ile Cu fazları görülmektedir. Bu tür malzemelerin içerisinde bakırın bulunması, sinterleme esnasında sıvı faz sinterleme mekanizması ile sağlamaktadır. Kapiler etki ile gerçekleşen sinterleme işlemlerinde bakır miktarının artması ile sıvı faz oranını artırarak taneler arası bağı sağlamlaştırarak üretilen kompakt malzemenin daha yoğun olmasını, böylece üretilen malzemenin hem sertlik hem de mukavemet değerlerini artırmaktadır. [4, 6, 8, 20]. Düşük karbon oranlarında mikroyapının ferrit ve bir miktar perlitten oluşması sertlik değerlerinin düşük olmasına neden olmaktadır (Şekil 2a). Karbon oranı % 0,8 olduğunda karbonun demir tozları içerisinde yayılmakta, ergiyen bakır ile FeC alaşımını ıslatması ile taneler arasında kuvvetli bağın oluşmasını sağlamaktadır. Ostenit taneleri içerisinde yayılan karbonun oda sıcaklığında perlite dönüşmektedir. Böylece sertlik ve mukavemet değerlerinin artmasını sağlamaktadır [6, 8]. Karışım içerisindeki C artışı, ergimiş bakırın hepsinin Fe-C alaşımının içersine girememesi mukavemet değerlerinin

düşmesine neden olmaktadır. Ancak, Fe-C alaşımında sertlik değerleri mikroyapıda perlit ve sementit (Fe 3C) bulunması sertlik değerlerini artırmaktadır [6, 8]. Şekil 2. a) 3Cu03C b) 3Cu08C b) 5Cu12C numunelerin SEM mikroyapı görüntüleri TM çelik malzemenin içersindeki Cu ve C alaşım elementlerinin aşınma davranışlarına etkisini araştırmak amacıyla 20N sabit yük altında farklı kayma hızlarında, 2000 m kayma mesafesinde kuru ortamda aşınma deneyleri uygulanmış ve sonuçlar Şekil 3 (a-c) de verilmiştir. TM çelik malzeme içerisindeki karbon miktarı artıkça, aşınma deneyi esnasında aşınma kaybı azalmaktadır. Malzeme kompozisyonunda bakır miktarı aşınma direncine Şekil 3. TM çelik malzemelerin a) 1 b) 1,5 c) 2 ms -1 kayma hızları sonrasında elde edilen aşınma kaybı miktarları az da olsa olumlu etki sağlamaktadır. Bu etki kayma hızındaki artışa parelel olarak artmaktadır. (Şekil 2 b ve c) Kayma hızındaki artış ile numunelerin aşınma miktarında

artış görülmektedir. Düşük karbon içeren numunelerde aşınma daha şiddetli olmaktadır. % 1,2 C içeren 5Cu12C numunesinde artış miktarı daha azdır. Bu numune bütün kayma hızlarında daha yüksek aşınma direnci göstermektedir. TM çelik malzeme içerisindeki bakır miktarı kayma hızlarının artışı ile daha etkili olmakta ve aşınma mekanizmasını etkileyerek aşınma esnasında kayma etkisiyle aşınma miktarının düşmesini sağlamaktadır. En çok ve en az aşınan malzemelerin kayma hızı ile aşınma miktarının değişimi daha iyi görülmesi için Şekil 4 a ve b de verilmiştir. 3Cu03C numunesinde aşınma miktarı kayma hızına bağlı olarak şittetli bir şekilde artış göstermektedir. 5C12C numunesinde ise aşınma düşük hızlarda bir miktar artış göstermekte, ancak hız miktarındaki artışın artmasıyla aşınma miktarı düşmektedir. Bu durum belirli bir kayma hızından sonra malzeme kaymakta ve aşınma miktarı azalmaktadır. Şekil 4. a) 3Cu03C b) 5Cu12C numunelerinin kayma hızına göre aşınma miktarlarının değişimi Şekil 5 de kayma hızına göre numunelerin sahip olduğu sürtünme katsayısının değişimi verilmektedir. Malzemenin içersinde sert fazların olması veya çok yumuşak olması sürtünme katsayısını artırmaktadır. Malzeme içersindeki sert fazlar kaymayı zorlamaktadır. Aynı şakilde yumuşak fazların olması aşınmanın fazla olması nedeniyle sürtünme katsayının değerinin artmırmaktadır. Aşınma esnasında numune içerisindeki Cu oranı sürtünme katsayısının düşmesi bakımından faydalıdır. Sertlik değerleri düşük olan 3Cu03C numunesinin aşınma yüzeyinin morfolojisine bakıldığında aşınma kazıma ile gerçekleşmekte ve yüzeyde mikro çizgiler oluşmakta ve aşınma miktarı artmaktadır (Şekil 6 a). % 5 Cu ve % 1,2 C içeren 5Cu12C numunesine ait aşınma yüzeylerinin SEM incelemesinde parlatma yapılmış gibi düzgün bir aşınma yüzeyi elde edilmiştir (Şekil 6 b). Abrazif aşınma esnasında numune yüzeyine verilen toplam enerjinin bir bölümü kesme ve kazımaya ilave olarak yüzey altındaki bölgenin plastik deformasyonu için kullanılmaktadır [21]. Abrazif aşınma davranışı abrazif aşınmanın malzemenin deformasyon davranışına bağlı olduğu düşünülebilir. Plastik deformasyon davranışı kuvvetli bir şekilde malzemenin sertliği, sünekliği ve kırılma özelliklerinin fonksiyonudur [15, 16, 21]. Sertlik değerlerinin yüksek olması plastik deformasyonu dolayısıyla abrazif aşınmayı zorlaştırmaktadır. Aşınma miktarı malzemenin sertliğindeki artışa bağlı olarak azalmaktadır [12, 14, 15, 16, 21]. Bu durum sertlikteki artışla beraber kazıma işlemi esnasında meydana gelen kesmeye karşı direncin artmasına bağıdır [21]. Aşınan yüzeylerinden kesilen parçaların çok ince olması ve daha sonra yüzeye yapışması ile aşınan yüzeyler doldurulabilir. Numune içerisinde bulunan demir karbür fazının aşınma direnci daha yüksek olduğundan aşınma esnasında aşınma çifti yüzeyleri kayma eğilimindedir. Böylece, yüksek C içeren malzemelerde aşınma abrazif aşınma ve adhesif aşınma mekanizması beraber etkilidir. 5Cu12C ile aşınma esnasında her iki yüzeyde kuru kayma sonucu oluşan ısı artması ile kırmızıkahverengi renge sahip Fe 3O 4 oksit filmi meydana gelmektedir. Oksitlenme ile yüzeylerin kaplanması ve aşınma yüzeylerin arasında temasın azalması, yüksek hızlarda ısı artacağından dolayısıyla, oksitlenmenin artması sonucu aşınma miktarı azalabilir. Aşınma esnasında oksitlenmenin oluştuğunu EDS analizi ile ispatlamaktadır (Şekil 7) [10, 17]. Şekil 5. TM çelik malzemelerin kayma hızlarına göre sürtünme katsayısının değişimi

Şekil 6. a) 3Cu03C b) 5Cu12C numunelerinin aşınma yüzeylerinin SEM görüntüleri, KY: Kayma yönü Şekil 7. 2 ms -1 kayma hızı sonrasında 5Cu12C numunesinin aşınma yüzeyi görüntüsü ve yüzeyden alınan EDS analizi 4. Sonuçlar Yapılan deneysel çalışmalardan aşağıda belirtilen sonuçlar elde edilmiştir: 1. Farklı kayma hızlarında aşındırılan numunelerde en yüksek aşınma kaybı düşük Cu ve C içeren 3Cu03C numunelerinde, en düşük aşınma kaybı ise yüksek oranda Cu ve C içeren 5Cu12C içeren numunelerde elde edilmiştir. Sertlik değerleri ile aşınma miktarları paralellik göstermektedir. 2. Düşük Cu ve C içeren 3Cu03C numunesinde kayma hızına paralel aşınma kaybı miktarı daha şiddetli olmaktadır. Diğer taraftan yüksek oranda Cu ve C içeren 5Cu12C numunelerde olarak en düşük aşınma kaybı elde edilmiştir. Yüksek oranda Cu ve C içeren 5Cu12C içeren numunesinde belirli bir kayma hızına kadar aşınma miktarında artış olurken kayma hızı 2 ms - 1 olduğunda aşınma miktarında düşme görülmektedir. Bu numune yüksek kayma hızında aşınmadan daha çok kayma olmasından kaynaklandığı düşünülmektedir. Yüksek C içeren numunelerde aşınma esnasında

yüzeyde oksit filmi görülmektedir. Bu durum aşınma direncini artırmaktadır. 3. Sürtünme katsayısı değerleri numune içerisindeki C varlığı ile oluşan fazlara bağlı değişmektedir. Sert fazların olması düşük hızlarda daha yüksek sürtünme katsayısı değerlerinin artmasına neden olmuştur. Malzeme içerisindeki artışına paralel olarak sürtünme katsayısı düşüş göstermektedir. Aşınma esnasında kayma hızına bağlı olarak genelde sürtünme katsayısı düşmektedir. 4. Aşınan yüzeylerin mikroyapı çalışmalarında uygulanan hız miktarı ve numunelerin sahip olduğu kimyasal birleşim aşınma esnasında meydana gelen aşınma mekanizmalarını etkilediği görülmüştür. Düşük oranlarda Cu ve C içeren numunelerde aşınma mekanizmasının abrasif, Yüksek Cu ve C içeren numunelerde ise abrazif aşınma ve adhesif aşınma mekanizması beraber gerçekleşmektedir. Düşük sertliğe sahip numunelerin aşınmasında yüksek kayma hızlarında aşınma şiddetlenerek aşınma miktarını artırmaktadır. 5. Teşekkür Çalışmada kullanılan tozların temini ve sinterleme işlemlerinin gerçekleştirilmesinde yardımcı olan Tozmetal Ticaret ve Sanayi A.Ş yetkililerine, mikroyapı çalışmalarında sağladığı imkânlardan dolayı Prof. Dr. Süleyman TEKELİ ye ve Alper AYTAÇ a ve aşınma deneylerinde yardımcı olan Erkan KİBAR a teşekkür ederiz. Kaynaklar [1] Bocchini G.F., Lindskog P.F., Applications and Developments of sintered Ferrous Materials, Powder Metallurgy-An Overview, The Institute of Metals Series on Powder Metallurgy, ed: I. Jenkins and J.V. Wood, 287-295, 1991. [2] German R.M., Powder Metallurgy of Iron and Steel, MPIF, Princeton, NJ, 1996. [3] Narasimhan K.S., Sintering of Powder Microstructures and Growth of Ferrous Powder Metallurgy, Materials Chemistry and Physics 67, 56 65, 2001. [4] Salak A., Ferrous Powder Metallurgy, Cambridge International Science Publications, 1995. [5] Danninger H., Frauendienst G., Streb K. D., Ratzi R., Dissolution of Different Graphite Grades During Sintering of PM Steels, Materials Chemistry and Physics 67, 72 77, 2001. [6] Yılmaz R., Fe-Cu-C Kompaktlarda Presleme Basıncı ve Toz karışım Oranlarının Sertliğe ve Çekme Mukavemetine Etkisi, 795 806, 4. Uluslararası Toz Metalurjisi Konferansı-Sakarya, 18 22 Mayıs 2005. [7] Yılmaz R., Fe-Cr-Mn-C Kompaktların Üretimi ve Element Miktarının Sertlik ve Kırılma Tokluğuna Etkisi 1228 1236, 4. Uluslararası Toz Metalurjisi Konferansı -Sakarya, 18 22 Mayıs 2005. [8] Yılmaz, R., Toz Metalurjisi ile Üretilen Fe-Cu-C Esaslı Parçaların Mekanik Özellikleri ve Mikroyapı Karakterizasyonu, 772 776, 11. Uluslararası Denizli Malzeme Sempozyumu 19 21 Nisan 2006. [9] Yılmaz R., Ekici M.R., Microstructural and Hardness Characterisation of Sintered Low Alloyed Steel, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, JAMME, 31 (1) 23-28, 2008. [10] Özgün Ö., Toz Metalurjisi ile üretilen Alaşımlı Çeliklerin Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Y. Lisans Tezi, 2007. [11] Khorsand H., Habii S.M., Yoozbasizadea K., Janghordban K, Rihhai.S.M.S., Serai H.R., Ashtai M., The role of Heat Treatment on Wear Behavior of Powder Metallurgy Low Alloy Steels, Materials and Design, 23, 667-670., 2002. [12] Tekeli S. Güral A., Dry Sliding Wear Behaviour of Heat Treated İron Based Powder Metallurgy Steels with 0.3% Graphite + 2% Ni Additions, Materials and Design, 28, 1923-1927, 2007. [13] Anton N., Delgado J.L., Velasco F., Torralba J.M., Influence of Alloying Element Additions on Tribological Behaviour of Sintered Steels with High Content in Manganese Nickel, Journal of Materials Processing Technology, 143-144, 475, 2003. [14] Tekeli S., Güral A., Özyürek D., Dry Sliding Wear Behavior of Low Carbon Dual Phase Powder Metallurgy Steels, Materials and Design, 28, 1685-1688, 2007. [15] Dhanasekaran S., Gnanamoorthy R., Dry Sliding Friction and Wear Characteristics of Fe C Cu Alloy Containing Molybdenum Di sulphide Materials and Design, 28, 1135 1141, 2007. [16] Dhanasekaran S., Gnanamoorthy R., Abrasive Wear Behavior of Sintered Steels Prepared with MoS 2 Addition, Wear 262 617 623, 2007. [17] J. Wang, H. Danninger, Dry Sliding Wear Behavior of Molybdenum Alloyed Sintered Steels, Wear, 222, 49-56, 1998. [18] Höganos Laboratuarına Ait Demir, Grafit Tozlarının Analizleri, İsveç, 1994. [19] Tozmetal A.Ş. Hammadde teknik özellikleri, Bilgi sayfası, 2004. [20] Upadhyaya, G.S., Sintered Metallic and Ceramic Materials-Sintered Low-Alloy Ferrous Materials, John Wiley & Sons Ltd, West Sussex, England, 2000. [21] Modi O.P., Mondal D.P.,. Prsad B.K, Singh M., Khaira H.K., Abrasive Wear Behavior of High Carbon Steel: Effects of Microstructure and Experimental Parameters and Correlation with Mechanical Properties, Materials Science. Engineering A, 343, 235 242, 2003.