Search

AISI 1060 ÇELİĞİNİN EROZIF AŞINMA ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ VE GELİŞTİRİLMESİ ÖZET Aşınma, birçok mühendislik malzemesinde görülen, istenmeyen bir malzeme kaybıdır. ASTM G40-02 standardına göre aşınma: katı bir yüzeyde, yüzey ile temas eden parça veya parçacıklar arasındaki bağıl harekete bağlı olarak oluşan, genellikle sürekli malzeme kaybım içeren hasardır. Aşınma temel olarak abrazif, erozif, adhezif ve yorulma aşınması olarak dört ana kategoriye ayrılabilir. Bu çalışmanın temel konusu olan erozif aşınma, katı bir yüzeye parçacıkların tekrarlı çarpması sonucu yüzeyden malzeme kaybı şeklinde görülen bir aşınma türüdür. Uçak motorları, mineral çamurları işleme sistemleri, buhar kazanları, sondaj cihazları, valiler gibi çeşitli parçalarda görülür. Erozif aşınma, parçacık türü, açısı, hızı, boyutu, malzeme sertliği, tokluğu gibi birçok parametreye bağlıdır. Malzemeler erozif aşınma davranışlarına bağlı olarak sünek veya kırılgan karakter gösterirler. Sünek malzemeler daha çok 30° gibi eğik açılarda aşınırken, kırılgan malzemeler 90° gibi dik açılarda aşınırlar. Metaller ve seramiklerin erozif aşınma dirençlerindeki en temel fark budur. Çeliklerin erozif aşınma davranışı ile ilgili literatür, sünek bir çeliğin aşınmaya daha çok dayanıklı olduğunu önerir. Çeliklerin aşınma direncini arttırmak için çeşitli yöntemler uygulanır. Bunları temel olarak yüzey sertleştirme ve ısıl işlem ile tüm yapıyı sertleştirme olarak ikiye ayırabiliriz. Yüzey sertleştirme yöntemleri de kendi içlerinde ikiye ayrılırlar, ilk grupta hardfacing ve kaplama gibi yüzeye ek bir tabaka ekleyen yüzey sertleştirme yöntemleri vardır. İkinci grupta ise, difüzyonla (karbürleme, nitrürleme, borlama vs.) ve tercihli sertleştirme (alevle, endüksiyonla, lazerle vs.) yöntemleriyle yüzey sertleştirme bulunur. Yüzey sertleştirme işleminin dışındaki ikinci yöntem olan tüm yapıyı sertleştirme için klasik ısıl işlemler kullanılır. Çelik ostenit sıcaklığınınüzerine çıkartılarak ısıl işleme maruz bırakılır ve su verme ile martenzitik yapı elde edilir. Sonrasında temperleme işlemi yapılarak yapının kırılganlığı azaltılabilir. Bu çalışmada Erdemir tarafından üretilen yüksek karbonlu, alaşımsız AISI1060 çeliği, orijinal ve de ısıl işlemlerle geliştirilmiş haliyle kum püskürtme metodu ile erozif aşınma deneylerine sokulmuş, ayrıca bir kıyaslama yapabilmek amacı ile ticari aşınma plakaları olarak piyasada bulunan HARDOX400 ve HARDOX500 çelikleri de erozif aşınma deneylerine sokulmuşlardır. Yapılan çalışmalar sonucunda 90° dik çarpma açısında, yumuşatılmış AISI1060 çeliğinin en yüksek erozif aşınma direnci gösterdiği, 30° eğik çarpma durumunda ise HARDOX500 çeliğinin, onu da takiben sertleştirilmiş AISI1060 çeliğinin en yüksek direnci gösterdiği görülmüştür. Elde edilen bu sonuçlar, literatürdeki dik çarpma durumunda sünek malzemelerin daha yüksek direnç, eğik çarpma durumunda ise sert malzemelerin daha yüksek direnç göstereceği bilgisiyle uyumludurlar. Ayrıca bu çalışma içinde erozif aşınmaya etki eden parametreler detaylı olarak incelenmiş ve çarpma açısı, çarpma hızı, malzeme sertliği ve parçacık sertliği- boyutuna bağlı olarak incelemeler yapılmıştır. xi INVESTIGATING AND IMPROVING THE EROSIVE WEAR PROPERTIES OF AISI 1060 STEEL SUMMARY Wear is an undesirable material loss which is seen in many engineering materials. According to the ASTM G40-02 standart, wear is the damage to a solid surface, usually involving progressive loss of material., due to relative motion between that surface and a contacting substance or substances. Wear can be split into four main categories as: abrasive, erosive, adhesive and fatigue wear. The main subject of this work, erosive wear, is the loss of material from a solid surface, because of repeating impingment of particles. It can be seen in many different applications such as aircraft engines, mineral slurry systems, steam boilers, drilling tools and valves. Erosive wear is related to many parameters like particle type, angle, speed, size, material hardness and toughness. Materials show either ductile or brittle character according to their erosive wear behaviour. Ductile materials erode mostly at 30° of impingment angles while brittle materials erode mostly at 90°. This is the main difference between the erosive wear resistance of metals and ceramics. The previous works about the erosive wear behaviour of steels suggest that a ductile steel is more resistant to erosive wear. Different methods are applied for improving the wear resistance of steels. They are mainly divided into two groups. First one is surface hardening, second one is through hardening with heat treatment. Surface hardening methods are also divided into two. In the first group there is hardfacing and coating, which both add layers to the substrate. In the second group, there is difusion (carburizing, nitriding, bonding etc.) and selective hardening methods (flame, induction, laser etc.). In the second method of improving wear resistance, conventional heat treatment is used. Steel is heat treated by heating to high temperatures that austenite is formed, than quenching and xuhaving martensite structure. After quencing, steel can be tempered to reduce its brittle behaviour. In this study, a high carbon, non-alloy steel, AISI 1060, which is produced by Erdemir is put into erosive wear tests in its original and heat treatment forms, by sand blasting method, and with a purpose of comparing, HARDOX400 and HARDOX500 commercial wear plates are also tested. In the results, it has been founded that, softened AISI 1060 steel showed the highest erosive wear resistance in 90° of impingment angle while HARDOX500 showed the hightest in 30°, followed by the hardened AISI 1060. This results are well suited with the knowledge from previous works which tell that in normal angles hard steels show better resistance while in shallow angles ductile steels show better resistance. Also in this study, the parameters effecting the erosive wear are investigated in details. Different impingment angles, particle speeds, material hardnesses, particle hardnesses and particle sizes are used and compared for understanding the mechanisms of erosive wear. xm 105