Search

Alüminyum; yüksek mekanik direnci, elektriksel ve ısıl iletkenliği, yüksek korozyon direnci ve diğer metallerle kıyaslandığında daha düşük ağırlığa sahip olması sebebi ile son yıllarda kullanımı oldukça artan bir metaldir. Bu özellikleri sayesinde alüminyum, birçok endüstride tercih edilen ve bu endüstrilerde farklı kullanım alanlarına sahip bir metaldir. Kriyojenik işlem; diğer ısıl işlemlerle kıyaslandığında daha ekonomik olan ve aynı zamanda, uygulanan metale göre değişim göstermekle birlikte, metallerin çeşitli mekanik özelliklerini iyileştirmede oldukça etkili bir ısıl işlemdir. Bu yöntem son zamanlarda alüminyum için uygulanmaya başlanmıştır. Korozyon; özellikle denizcilik sektöründe kontrol edilmesi zor ve aynı zamanda önlem alınması gereken bir oksidasyon mekanizmasıdır. Bu sektörde özellikle korozyon direnci diğer alaşımlara göre daha yüksek olan alüminyum alaşımları tercih edilmektedir. Alüminyum alaşımlarının korozyon dirençleri kıyaslandığında AA5083-H111 alaşımının korozyon direnci diğer alaşımlara göre daha yüksektir. Bu sebeple AA5083-H111 alaşımı denizcilik sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı; -80 °C sığ kriyojenik işlem uygulanan AA5083-H111 alaşımının korozyon mekanizmasını araştırmak ve uygulanan bu işlemin metalin yüzey sertliği üzerindeki etkisini gözlemlemektir. Çalışmada; 6 mm kalınlığındaki AA5083-H111 alaşımına 10, 24, 36, 48 ve 72 saat -80 °C'de sığ kriyojenik işlem uygulanmıştır. Kriyojenik işlem öncesi ve sonrasında alaşımın korozyon mekanizması %3,5 NaCl ortamında Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) yöntemi ile araştırılmıştır. Alaşımda meydana gelen sertlik değerleri brinell sertlik ölçümü yöntemi ile analiz edilmiştir. Ayrıca Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ve Optik Profilometre (OP) teknikleri kullanılarak korozyon deneyleri sonrası alaşımın yüzeyinde meydana gelen morfolojik değişimler gözlemlenmiştir. Elde edilen bulgular incelendiğinde, sığ kriyojenik işlemin %3,5 NaCl çözeltisi içerisindeki AA5083-H111 alaşımının korozyon direncini iyileştirme konusunda yeterli etkiyi gerçekleştiremediği görülmüştür. Aluminum is a metal that has seen frequent use recently in many applications in the industrial sector because of its desirable properties. Many industries prefer aluminum because of its high mechanical resistance, electrical and thermal conductivity, high corrosion resistance, and lower weight compared to other metals. The cryogenic process is more economical compared to other heat treatments and at the same time, it is a very effective heat treatment for improving various mechanical properties of metals. This method has recently begun to be applied to aluminum. Although corrosion is an oxidation mechanism that is difficult to control, this control becomes a necessity in the maritime sector. Aluminum alloys with higher corrosion resistance than other alloys are preferred in this sector. The AA5083-H111 alloy has higher corrosion resistance compared with other aluminum alloys. For this reason, AA5083-H111 alloy is widely used in the maritime industry. The purpose of this study was to investigate the corrosion mechanism of AA5083-H111 alloy subjected to -80 °C shallow cryogenic processing and to observe the effect of this process on the surface hardness of the metal. In this study, shallow cryogenic treatment was applied to the 6 mm-thick AA5083-H111 alloy at -80 °C for 10, 24, 36, 48, and 72 h. Before and after the cryogenic process, the corrosion mechanism of the alloy was investigated via electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in a 3,5% NaCl environment. The hardness values of the alloy before and after the experiments were analyzed by Brinell hardness measurement. In addition, after the corrosion experiments, morphological changes on the surface of the alloy were observed using scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and optical profilometer (OP) techniques. When the findings were examined, it was seen that the effect of the shallow cryogenic process was insufficient for improving the corrosion resistance of the AA5083-H111 alloy in a 3.5% NaCl solution.

Bu tez çalışmasında endüstride sıkça kullanılan D2, D6, Calmax, Hws Rovalma ve Vanadis4 gibi soğuk iş takım çeliklerinin plazma nitrürleme işleme öncesi ve sonrası sürtünme-aşınma davranışları incelenmiştir. Çalışma kapsamında çeliklere vakum fırınında ısıl işlem, yüzey taşlama ve plazma nitrürleme (%75 N2 + %25 H2 ortamında, 450 °C ve 2 mbar basınçta 12 saat süre ile) uygulanmış ve akabinde yüzey pürüzlülük ölçümü, kesit mikroyapısı, mikro sertlik ve sürtünme katsayısı değerleri elde edilmiştir. Numunelerin sürtünme aşınma karakteristikleri kuru sürtünme ortamında ball on-disc testiyle elde edilmiştir. Plazma nitrürlemenin numunelerin yüzey pürüzlülüğünü artırdığı belirlenmiştir. Ancak bu etkinin nitrürlenmemiş numunenin yüzey pürüzlülüğünün artması ile azaldığı görülmüştür. X-Işını Difraksiyonu (XRD) testi sonucunda numunelerin yüzeyinde Fe4N (γ'), Fe3N (ε) and CrN gibi nitrür fazları olduğu tespit edilmiştir. D2 ve D6 çeliklerinde plazma nitrürleme sonrası yüksek yüzey sertliği elde edilmiştir. Ball-on disc aşınma düzeneğinde kayda değer bir kütle kaybı elde edilmemiş ve Hws Rovalma- Vanadis4 çeliklerinde pin-on disc düzeneğinde çalışılmıştır. Ball-on disc düzeneğinde aşınmış bölgeler Taramalı Elektron Mikroskobunda (SEM) incelenmiştir. Plazma nitrürleme aşınma dayanımını artırarak sürtünme katsayısını düşürmüştür. Plazma nitrürlenmiş D2 çeliği en yüksek aşınma dayanımına sahipken, Calmax çeliği en düşük aşınma dayanımına sahiptir. Ancak plazma nitrürlenmiş Calmax çeliği diğerlerine göre daha düşük sürtünme katsayısına sahiptir. Genel olarak gevrek tabaka/faz kırılmaları sürtünme katsayısını belirlemiştir. Pin-on disc düzeneğinde anlamlı sonuçlar elde edilmiştir. Pin-on disc test sonuçlarına göre Vanadis4 çeliği aşınma dayanımı Hws Rovalma çeliğine göre yüksek çıkmıştır. In this thesis, different types of cold work tool steels (D2, D6, Calmax, Hws Rovalma and Vanadis4 tool steels) were used. These cold work tool steels were heat treated in vacuum hardening, grinded and plasma nitrided in 75% N2 + 25% H2 atmosphere at 450 °C for 12 h at a pressure of 2 mbar. Characterization of all plasma nitrided samples has been carried out by means of surface roughness measurement, cross-sectional microstructure, microhardness and friction coefficient. Wear and friction characteristics of the samples have been investigated using a ball-on-disc friction and wear tester with a WC-Co ball as the counterface under dry sliding conditions. Plasma nitriding increased the surface roughness of the samples. However, this effect decreased with increasing the surface roughness of the base metal. Fe4N (γ'), Fe3N (ε) and CrN phases were generally obtained on the surfaces of the samples via X-Ray Diffraction (XRD) method. Higher surface hardness was obtained in the plasma nitrided D2 and D6 steels. No significant mass loss was observed in the ball on-disc tribosystem and pin-on disc tests were conducted for Hws Rovalma and Vanadis4. The wear of the ball-on disc samples was characterized with the worn surfaces using a scanning electron microscope (SEM). Plasma nitriding improved the wear resistance and decreased the friction coefficient of the tool steels. Plasma nitrided D2 steel showed the highest wear resistance, whereas plasma nitrided Calmax steel exhibited the lowest wear resistance. However, plasma nitrided Calmax tool steel had relatively lower friction coefficient than the other plasma nitrided tool steels. In general, brittle nitride layer fractures have determined the friction coefficient. Pin-on disc tribosystem gave meaningful results which give possibility to evaluate wear resistance. According to pin-on disc test results, wear resistance of Vanadis4 is higher than Hws Rovalma. Beyçelik Gestamp Teknoloji ve Kalıp A.Ş.

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. Bu çalışmada, AISI 52100, AISI 1040 ve AISI 4140 çeliklerinin indüksiyonla yüzey sertleştirmesi ve temperlenmesi sonucu uygulanan yük ile sertlik değerleri değişimi incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda toplam 7 yük değeri 50 gr. - 2000 gr. arası seçilmiştir. Elde edilen deneysel sonuç eğrileri iz boyut etkisi modellerinden Meyer's kanunu, PSR, MPSR, ve Hays-Kendall ISE modelleri ile karşılaştırılmıştır. Bundan başka deneysel veriler için matematiksel eğri uydurma yöntemi araştırılmıştır. Deneysel sonuçlar, AISI 52100 ve AISI 1040 çelikleri için matematiksel eğri uydurma modellemesinden elde edilen eşitliğin en uyumlu sonuçlar olduğunu göstermiştir In this study, values change of the AISI 52100, AISI 1040 and AISI 4140 steels as a result of the induction surface hardening and tempering were investigated. Load values selected for experimental studies are total 7 values from 50 grams to 2000 grams. The experimental result curves were compared with Meyer's law, PSR, MPSR and Hays-Kendall models. Furthermore, the most appropriate mathematical equation for experimental curve was investigated. The experimental results, for AISI 52100 and AISI 1040 steels, showed that the mathematical curve fitting model was the most concordant of the equation obtained.

YÖK Tez No: 473069 Bu çalışmada, AISI D2 soğuk iş takım çeliğinin sert tornalanmasında, soğuk iş takım çeliğine uygulanan derin kriyojenik işlem ve temperleme işleminin yüzey pürüzlülüğü (Ra) ve takım aşınması üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bununla birlikte, derin kriyojenik işlemin mekanik özellikler (makrosertlik ve mikrosertlik) ve mikroyapı üzerine etkileri incelenmiştir. Deney numuneleri CHT, DCT-36 ve DCTT-36 olmak üzere üç gruptan oluşmaktadır. Birinci gruptaki numuneler, sadece geleneksel ısıl işleme tabi tutularak 62 HRc sertliğine getirilmiştir. İkinci grup, geleneksel ısıl işlem sonrasında -145°C'de 36 saat derin kriyojenik işlem gören numunelerden oluşmaktadır. Son grup ise hem geleneksel ısıl işlem hem de derin kriyojenik işlem görmüş ve sonrasında 200°C'de 2 saat temperleme işlemi uygulanmış numunelerden oluşmaktadır. Deneylerde kesici takım olarak, Al2O3 + TiC matris esaslı kaplamasız karma alümina seramik (AB30) ve Al2O3 + TiC matris esaslı ve PVD yöntemiyle TiN kaplı seramik (AB2010) kesici takımlar kullanılmıştır. Deneylerde, üç farklı kesme hızı (50, 100, 150 m/dak), üç farklı ilerleme hızı (0,08, 0,16, 0,24 mm/dev) ve üç farklı kesme derinliği (0,25, 0,50, 0,75 mm) parametreleri seçilmiştir. Takım aşınması deneyleri ise, 150 m/dak kesme hızı, 0,08 mm/dev ilerleme hızı ve 0,6 mm kesme derinliğinde gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda; hem yüzey pürüzlülüğü hem de takım aşınması açısından en iyi sonuçlar, DCTT-36 numunesi ile elde edilmiştir. Kesici takımlar karşılaştırıldığında, yine yüzey pürüzlülüğü ve takım aşınması için en iyi sonuçlar kaplamalı seramik takım (AB2010) ile elde edilmiştir. Makrosertlik ve mikrosertlik değerleri DCT-36 numunesinde en yüksek seviyeye çıkmıştır. Mikroyapı açısından, daha homojen ve daha ince ikinci karbür oluşumlarının görüldüğü DCTT-36 numunesinin en iyi sonuçları sergilediği görülmüştür. Sonuç olarak, AISI D2 soğuk iş takım çeliğine uygulanan derin kriyojenik işlemin yüzey pürüzlülüğü, takım aşınması, mekanik özellikler ve mikroyapı bakımından olumlu sonuçlar sergilediği gözlemlenmiştir. In this study, the effects of deep cryogenic treatment and tempering on the surface roughness (Ra) and tool wear in hard turning of the AISI D2 cold work tool steel were investigated. However, it was analyzed that effects on microstructure and mechanical properties (macrohardness and microhardness) of the deep cryogenic processing. Test samples currently consists CHT, DCT-36 and DCTT-36 from the three groups. Samples of the first group has just brought to 62 HRC hardness subjected to conventional heat treatment. The second group consists of the deep cryogenic treatment sample treated for 36 hours at 145°C after conventional heat treatment. The latter group has seen both conventional heat treatment and after the deep cryogenic treatment is composed of 200°C for 2 hours was applied tempered sample. In the experiments as cutting tools, Al2O3 + TiC matrix composite alumina ceramic based uncoated (AB30) and Al2O3 + TiC and TiN coated ceramic based matrix with PVD (AB2010) cutting tools are used. In the experiments, three different cutting speeds (50, 100, 150 m/min), three different feed rate (0.08, 0.16, 0.24 mm/rev) and three different depth of cuts (0.25, 0.50, 0.75 mm) parameters are selected. The tool wear experiments, cutting speed of 150 m/min, feed rate of 0.08 mm/rev and the cutting depth of 0.6 mm were carried out. The experiments show that; the best results in terms of surface roughness and tool wear were obtained by DCTT-36 sample. When compared to cutting tools, as well as surface roughness and nose wear best results were obtained with coated ceramic cutting tools (AB2010). Microhardness and macrohardness values of samples in the DCT-36 has increased to the highest level. In terms of microstructure, more homogeneous and the second carbide formation of finer seen DCTT-36 samples were found to exhibit the best results. As a result, deep cryogenic process applied to AISI D2 cold work tool steels, it has been observed to exhibit positive results in terms of the surface roughness, tool wear, mechanical properties and microstructure.

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016, Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2016, Günümüzde makine sistemlerinin ve parçalarınının hasara uğramasında erozif-abrazif aşınma mekanizması önem kazanmaktadır. Erozif-abrazif aşınma, aşındırıcı parçacık yardımıyla sıvı ortamda parçanın yüzeyinden malzeme kaybına sebep olarak makine elemanlarının çalışma ömürlerinin azalmasına ve makine sistemleri içerisinde fonksiyonunu yerine getirememesine neden olmaktadır. Erozif aşınma mekanizmasında birçok faktör aşınmayı etkilemektedir. Bu faktörler; çevresel etkenlerden ve malzeme parametreleri olmak üzere iki başlık altında toplanmaktadır. Çalışmada değişik parametrelerin Erozif – Abrazif aşınma karakteristiği üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu parametreler metodik olarak değiştirilerek, her bir parametrenin etki dereceleri incelenmiştir. Sistematik olarak incelenen parametreler şu şekilde tanımlanmaktadır: Çeliğin sertlik değeri, kuvars kumunun boyutları, çarpma açısı ve aşındırıcı çarpma hızı. Çalışmanın ilk aşamasında deney düzeneği tasarlanmıştır. Deney düzeneğinde numuneler, hazne içerisine yerleştirilmiş karıştırıcı pervane yardımıyla döndürülmektedir. Karıştıcı pervane elektronik kontrollü ile döndürülmüştür, takometre yardımıyla da dönme hızı kontrol edilmiştir. Her bir deneyde iki adet deney numunesi teste tabi tutulmaktadır. Tank tasarım parametreleri değiştirilerek sıvı-parçacık akış analizi modellenmiştir. ANSYS/FLUENT programı kullanılarak gerçekleştirilen analiz sonuçları doğrultusunda en uygun tank deney hazne parametreleri tespit edilmiştir. Tasarım parametrelerin tespit edilmesinden sonra deney düzeneği imal edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında erozif-abrazif deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneyler yukarda belirtilen parametrelerin sistematik olarak değiştirilmesiyle oluşturulmuştur. Deney süresi dört saat olarak tespit edilmiştir ve her bir saatte kuvarz kum-su karışımı değiştirilmiştir. Erozif – abrazif aşınma miktarını tespit etmek amacıyla deney öncesi ve deney sonrasında numunenin kütlesi hassas terazi ile ölçülürek kütle kaybı hesaplanmıştır. Aşındırıcı kuvarz kum çapını etkisini incelemek için kumlar, 6 farklı kum çap sınıfına göre sınıflandırılmıştır; 100-200 µm, 200-290 µm, 290-385 µm, 385-505 µm, 505-666 µm ve 666-900 µm. Parçacık çarpma açısının etkisini tespit etmek amacıyla, parçacıklar malzeme yüzeyine 0°, 15°, 30° ,45°, 60° 75°, 90° çarpma açısılarıyla çarptırılmıştır. Aşındırıcı çarpma hızının etkisini tespit etmek amacıyla pervane dönme hızı 300-700 dev/dak dönme hızları değerleri arasında döndürülmüştür. Çelik numunelerin sertlik değerlerini değiştirmek amacıyla Ck 45 ve St 37 çelikleri kullanılmış ve farklı ısıl işlemlere (su verme ve farklı sıcaklıklarda tavlama) tabi tutulmuşlardır. Deneylerin gerçekleştirilmesinde sonra şu sonuçlara varılmıştır: Parçacık çarpma hızı arttıkça, numune yüzeyinden kütle kaybı artmaktadır. Sünek malzeme için maksimum aşınma miktarı 30° çarpma açısında elde edilmiştir. Malzemenin sertliği 510 HVN olduğunda ise maksimum aşınma miktarı 45° bulunmuştur. Sertlik arttıkça aşınma miktarının pik yaptığı açı olan 90°' ye doğru kaydığı görülmüştür. Sertlik arttıkça çelik numunelerin aşınmaya karşı dirençleri artmıştır. Altı farklı aşındırıcı kum tanecik çapında da elde edilen deney sonuçlarına göre sertliğin artmasıyla aşınma direnci doğrusal bir artış göstermektedir. Ancak belirli bir kum çapından sonra (Kritik kum çapı) çelik numunelerde aşınma miktarı artış göstermektedir. Literatür araştırması sonucu mevcut çalışmalar içerisinde çoğunlukla çalışma ortamındaki parametreler olan aşındırıcı parçacık boyutu, şekli, çarpma hızı ve açısı, kum konsentrasyonu gibi parametrelerin erozif-abrazif aşınmaya etkileri incelenmiş ve modellenmiştir. Ancak aşınmaya etkili olan malzeme özellikleri (sertlik, tokluk) çok sınırlı bir şekilde ele alınmıştır. Çalışmanın özgünlüğünü açısından, erozif aşınmaya etki eden parametrelerin sistematik olarak değiştirilmesi sonucu elde edilen veriler yardımıyla erozif – abrazif aşınmasının matematik modeli oluşturulmuştur. Aşınma deneyleri sonrasında numunelerin yüzeyinde meydana gelen erozif-abrazif aşınma mekanizması SEM (Tarayıcı Elektron Mikroskobu) görüntüleri yardımıyla aşınan numunelerin morfolojik yapıları incelenmiş ve etkin olan aşınma mekanizmaları tespit edilmiştir. SEM yardımıyla mikro çatlak, mikro yarık ve mikro oluk mekanizmaların çelik numunelerin morfolojik yapılarında gözlenmştir. Çelik numune yüzeylerindeki meydana gelen çukurcuk boyutları 3 µm'den 150 µm'e kadar malzeme sertliğine bağlı olarak değişiklik göstermiştir. Önerilen tez bu uygulamanın değişik yönlerinin uygulanacağı ve daha önceki bilimsel çalışmaları tamamlayıcı nitelikte olmuştur. Tasarım ve malzeme seçimindeki farklılar özgün katkı sağlamıştır., Erosion wear is the removal of the material from the target after many impacting cycles of particles to the surface in a solid-liquid environment. Erosive-abrasive wear plays an important role on mechanical systems and parts causing damage on the structure. Many methods are applied to minimize the wear of materials such as applying new manufacturing techniques, selecting appropriate material, coatings, surface processes. Erosive-abrasive wear reduces the lifetime of the machine components and causes the machine parts inoperable in machine systems by abrasive wear particles. Erosive, abrasive and corosive mechanisms can be acting at same time, this can cause rapid damage to the materials. To examine the erosive wear effect, many techniques are used such as air jet impact set up, coriolis approach impact machine and slurry tank tester. Many factors affect the wear on erosive-abrasive wear mechanism.These factors are arised from two common parameters such as medium conditions and material properties. The medium parameters are concentration of particles in slurry, impact velocity, impact angle, abrasive particle size and geometry, the material properties are hardness and toughness of materials. In this study, the effect of different parameters on erosive-abrasive wear characteristic is studied and the effect of each parameters are analysed by changing the parameters methodically. The parameters changed systematically are the hardness of the steel material used as a test sample, the size of the quartz sand the impact velocity of the abrasive particle, the impact angle of the abrasive particle. Firstly, the slurry tank set up is designed. The samples are placed in slurry tank and are rotated by a propeller mixer. The set-up consists of three baffles, a propeller two specimens and a holder. The propeller is to prevent precipitation of the abrasive particles during the rotation of the propeller at the bottom of the tank and to suspend the particles homogeneously in the particle-liquid slurry. Baffles are added to prevent the roational movement of the hard particles. The propeller is rotated by an electronic controller. The rotation speed is also controlled by a tachometer. Two samples are used in slurry tank test. The tank parameters are changed and the liquid-particle flow analyse is modeled. The optimum tank parameters such as width of the baffles, height of the propeller and the position of the samples in the slurry tank is found by ANYSY/FLUENT program. After determining the design parameters, the slurry tank set up is manufactured. Secondly, erosive-abrasive tests are done. The experiments are done by changing parameters above systematically. The sand particles round during the experiments due to interacting to each other. So, test duration is four hours and quartz sand-water slurry mixture is replaced in each hour to eliminate rounding effect. Mass loss of the wear specimens before and after 4 hour tests is measured by an electronic balance having least count of 0.1 mg. The materials used in tests are Ck 45, St 37 and C 15. To investigate the effect of abrasive particle size, the quartz sand is sieved and classified in 6 categories. These classes of abrasive particle diameter are as 100-200 µm , 200-290 µm, 290-385 µm, 385-505 µm, 505-666 µm, 666-900 µm. The % 20 weight percentage of the slurry mixture is quartz sand concentration in all experiment. To determine the impact velocity, the rotation speed is changed between 300-700 rpm. To get different hardness values, Ck 45 and St 37 steels are used and heat treatments (such as quenching and annealing at different temperatures) are applied to the steels. After the tests, results are obtained as; by increasing the particle impact velocity, the mass loss of the sample increases. The maximum wear amount is get at 30° impact angle for ductile non-heat treated St 37 steel material and it is found that the maximum amount of wear is at 45° for heat-treated St 37 steel material having 510 HVN. As the hardness of the steel material increases, the impact angle at which the maximum wear is observed to tend to slide to 90°. As the hardness of the steel increases, the wear resistance increases. The wear resistance increases linearly at 6 different quartz sand diameters where as in an abrasive wear, the wear resistance behavior according to the hardness was modeled in two section having two different linearity. . There are many cycles of abrasive particles impacting the surface of the steel samples. The crack nucleation period takes up much time and crack propagation form quickly in brittle material, in contrast, crack propagation period takes up much time in ductile materials. The abrasive particles having smaller diameters are sufficient to start to only crater nucleation in brittle material and mass of removal material is lower. For bigger abrasive quartz particles, mass loss is much more than the smaller particle size and the slope of the linearity in erosive-abrasive resistance decreases according to the smaller abrasive quartz particles. The mass loss according to the abrasive particle quartz diameter shows two different tendencies. The loss of mass tendency changes after a critical particle size. The critical particle changes between 310-390 µm for steel samples. It is claimed that a threshold impacting energy of the abrasive particle exists resulting in change of wear mechanism. By low particle size during wear, particles stuck and could not escape from the surface. This phenomenon resulted in three-body abrasion mechanism. By further increase of particle size, particles could abscond from the surface resulting in an erosive wear mechanism. This change in wear mechanism resulted in increase in wear rate. The investigations and models of erosive-abrasive wear in the literature are generally focused on the medium parameters such as particle size, geometry, impact velocity and impact angle and sand concentration effect on wear mechanism, but the hardness of material property was not studided before. The orginality of this study besides investigating the medium conditions effect on erosive-abrasive wear is to determine the loss of mass for steel samples having different hardness values in erosive-abrasive wear and to formulate a mathematical model including the hardness of metallic material. After wear tests, the erosive-abrasive wear mechanism on sample surfaces are investigated by SEM (Scanning Electron Microscope). The worn surface morphologies are analysed and wear mechanisms are determined by SEM. The micro cracking, micro ploughing and micro grooves are observed on morphologic structures of the worn steel surfaces. Micro ploughing and micro grooves are characteristic morphological worn pits in ductile material surfaces whereas micro cracking is a characteristic from in brittle material surfaces. The pits' sizes changed from 3-150 µm according to the hardness values of the steel samples. The diameters of micro crater forms on the surface of the steel samples increase when the impacting abrasive quartz particles' size increases. This research contributes the previous academic studies. And also it is unique due to differencies in design and material selection. This study provides a new projection to determine the effect of the abrasive particle diameter, impact particle velocity and material hardness on fans, pump, pipeline systems, turbines, nozzles. By the mathematical formulae, It is found that how the hardness of material, impact velocity, abrasive particle diameter affect the erosive-abrasive resistance of the steels., Doktora, PhD

Yüzey islemleri, malzemenin asınma özelliklerinin iyilestirme, ömrünüarttrıma ve dekoratif amaçlı uygulamalar gibi konularda, gün geçtikçe artan hızdakullanılmaya baslanmıstır. Bu çalısmada metalik malzemelere uygulanan toz alevpüskürtme yöntemiyle farklı kaplamalar üretilmesi ve bu kaplamaların yüzeykarakteristiklerinin belirlenmesi amaçlanmıstır. Proje kapsamında AISI 1040 çelikaltlık yüzeyi WC, B4C, B4C-NiCrBSi tozları ile kaplanmıstır. Kaplamanın, asınmaözelliklerinin tespiti amacıyla pim-disk asınma cihazı ile asınma testlerigerçeklestirilmistir. Ayrıca kaplamanın malzemenin yüzey karakteristiğineetkilerinin belirlenebilmesi için sertlik ölçümleri ve mikroyapı analizleri (SEM,EDS) yapılmıstır.Anahtar Sözcükler: Isıl Püskürtme, Asınma Mekanizmaları, Kaplama,Mikroyapı, Mikrosertlik. Surface treatments are using for improving metarials surface properties,increasing lifetime and decorative applications. The aim of this study is to obtaindifferent coatings by using Powder Flame Spraying method and determine thesurface characteristics and wear mechanisms of these coated materials. In thisproject different types of materials (WC, B4C, B4C-NiCrBSi) were coated on AISI1040 steel substrate. In order to obtain the surface characteristics of the samples,pin-on-disc wear tests, microhardness analysis, micro-structural analysis (opticmicroscope, SEM, EDS) were done.Keywords: Thermal Spray, Wear Mechanisms, Coating, Microstructure,Microhardness 123

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. Bu çalışmada ISO P25 sınıfı WC-Co esaslı kesici takım malzemesi borlamaişlemine tabi tutulmuş ve bu işlemin malzemenin aşınma davranışı ve yüzey bölgesimikroyapısı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Borlama işlemi 900Ë C, 1000Ë C ve1100Ë C sıcaklıklarda 1, 2 ve 4 saatlik sürelerde uygulanmıştır. Borlama işlemiboraks, borik asit ve ferro silisyum esaslı sıvı banyoda gerçekleştirilmiştir.Borlama işlemi sonrasında oluşan difüzyon bölgesinin morfolojileri ve faz analizleri;optik, taramalı elektron mikroskobu ve X-ışını difraksiyon analizi yardımıylayapılmıştır. Ayrıca borür tabakasının mikro sertliği de ölçülmüştür.Borlanmış kesici takımlardaki yüzey sertlik değerinin bazı şartlarda yaklaşık 3 katartırdığı kaydedilmiştir. Sertlikteki bu artiş CoW2B2, W3CoB3, CoWB gibi çokbileşenli borür fazların oluşumundan kaynaklanabileceği düşünülmektedir.Yapılan kesme ölçüm deneylerinde kaplanmış kesici uçların kesme kuvvetleri,kaplanmamış kesici takıma göre %10 daha yüksek çıkmıştır.Kaplanmış uç ile yapılan işlemede işlenen malzemenin yüzey pürüzlülüğü değerindeyaklaşık %56 oranında bir iyileşme gözlenmiştir.Termokimyasal borlama neticesinde kesici takımın sertliği artmakla birlikte, işlenilenparçanın yüzey pürüzlülük değerinde bir iyileşme gözlenirken diğer taraftan kesicitakımın kesme ve ilerleme kuvvetlerinde bir artış görülmektedir. In this study, ISO P25 grade WC-Co based tool materials were boronized. Theeffects of boronizing treatment on the microstructure, wear behavior and somemechanical properties of the tool materials were analyzed. Boronizing process wascarried out at temperatures of 900 C, 1000 C, 1100 C and for 1, 2 and 4 hours. Theboronizing bath consisted of a mixture including boron, boric acid and ferro silicon.After boronizing treatment, the samples were examined using metallographictechniques that includes optical and SEM microscopy, x-ray analysis, microhardnessmeasurements. It was recorded that the surface hardness of the boronized samplesincreased approximately 3 folds. This increase could be attributed to the newlyformed boride phases such as CoW2B2, W3CoB3, and CoWB.In addition, according to the results of the cutting test performed on a lathe, the wearresistance of the treated samples decreased in spite of the increase in surfacehardness. On the other hand, surface roughness of the machined material wasimproved approximately by 56%.