AISI 1020 çeliğinin yüzey özelliklerinin TIG yüzey alaşımlama yöntemi ile FeMo-SiC-Feb üçlü sistem ile geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada AISI 1020 çeliğinin yüzey özelliği 3 farklı akımda (100A, 110A ve 120A) ve hazırlanan 15 farklı FeMo (X = 0.25-5)-SiC (y= 1-5)-FeB(100-x-y) üçlü kompozisyonu ile TIG yüzey alaşımlama tekniği kullanılarak geliştirilmeye çalışılmıştır. Optik mikroyapı incelemelerinden değişen kimyasal bileşim ve akıma bağlı olarak dendiritik, çıta tipli, kübik ve/ veya karmaşık forma sahip bölgelerin oluştuğu tespit edildi. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dispersiv spektroskobisi (EDS) analizlerinde bu yapıların farklı oranlarda bor (B), molibden (Mo), demir (Fe), silisyum (Si) ve karbon (C) elementlerinden oluştuğu saptandı. En yüksek sertlik değerine 100A’ da ve FeMo2.5-SiC1.0-FeB96.5 bileşiminde ulaşıldı ve 1241.86±17.46 HV olarak ölçüldü. En düşük sertlik değerinin 439.51±16.32 HV ile FeMo5.0-SiC5.0-FeB90 bileşimine ait olduğu belirlendi. Altlık malzemesi olarak kullanılan AISI 1020 çeliğinin sertliğinin oluşturulan alaşımlama tabakalarıyla bir hayli geliştirildiği belirlendi. En yüksek sertlik değerine sahip numunenin XRD analizi ile α-Fe, Fe2Si, Fe23B6, Fe2B, Fe7C3, MoSi2 ve Fe2Mo4C, en düşük sertlik değerine sahip numunenin ise α-Fe, Fe23B6, Fe2B, Fe2Si, FeSi, Fe7C3, Fe0.875Mo0.125 ve FeB49 fazlarını içerdiği belirlendi. En yüksek sertlik değerine sahip numuneye 1N, 2.5N ve 5N yük altında 250 metre mesafede uygulanan aşınma testleri neticesinde abresif aşınmanın meydana geldiği ve sürtünme katsayısının 0.553±0.100 ila 0.870±0.145 μ arasında değiştiği tespit edildi.

In this study, the surface properties of AISI 1020 steel were tried to be developing using TIG surface alloying technique at 3 different currents (100A, 110A, and 120A) and 15 different FeMo(X=0.25-5)-SiC(y=1-5)-FeB(100-x-y) ternary compositions. From optical microstructure examinations, it was determined that dendritic, lath-type, cubic and/ or complex shaped regions were formed depending on the changing chemical composition and current. Scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) analyzes revealed that these structures were composed of boron (B), molybdenum (Mo), iron (Fe), silicon (Si) and carbon (C) elements in different proportions. It was determined that the hardness of the AISI 1020 steel used as the base material was significantly improved by the alloying layers. The highest hardness value was reached at 100A and in the FeMo2.5-SiC1.0-FeB96.5 composition and was measured as 1241.86±17.46 HV. It was determined that the lowest hardness value belonged to the FeMo5.0-SiC5.0-FeB90 composition with 439.51±16.32 HV. According to XRD analysis of the sample with the highest hardness value is composed of the α-Fe, Fe2Si, Fe23B6, Fe2B, Fe7C3, MoSi2 and Fe2Mo4C, and the sample with the lowest hardness value is composed of the α-Fe, Fe23B6, Fe2B, Fe2Si, FeSi, Fe7C3, Fe0.875Mo0.125 and FeB49. As a result of the wear tests applied to the sample with the highest hardness value at a distance of 250 meters under 1N, 2.5N and 5N loads, it was determined that abrasive wear occurred and the friction coefficient varied between 0.553±0.100 and 0.870±0.145 μ. om