Borlanmış Hardox 500 Çeliklerin Aşınma Davranışlarının İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, aşınma direnci ve mekanik özellikleri ile dikkat çeken Hardox 500 çelikleri farklı sıcaklıklarda ve sürelerde kutu borlama işlemine tabi tutulmuştur. Borlama işlemi 850, 900 ve 950 oC sıcaklıklarda ve her bir borlama sıcaklığı için 2, 4 ve 6 saat süre ile gerçekleştirilmiştir. Borlama işleminin sonucunda numune yüzeylerinde oluşan bor tabakasının morfolojisi SEM mikroskobu ile incelenmiştir. Vickers sertlik değerleri ölçülerek oluşan bor fazları X-Ray kırınım tekniği (XRD) ile analiz edilmiştir. XRD analizine göre oluşan borür tabakasının tek fazlı Fe2B yapısından oluştuğunu gözlemlenmiştir. Artan borlama sıcaklığı ve süresi ile Hardox 500 çeliğinde borür tabaka kalınlığının arttığı görülmüştür. Aşınma testleri, kuru bir ortamda ve 500 metrelik bir kayma mesafesinde 10 N'luk bir yük altında 0,3 m/s'lik bir kayma hızında bilyeli disk aşınma yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Borlama işlemi sonrasında yapılan aşınma deneyi sonucunda Hardox 500 çeliğinin aşınma hızı satın alındığı duruma göre azalmış aşınma direnci ise artmıştır. Borür tabakasının yapışma özellikleri Daimler-Benz Rockwell-C testi ile incelenmiştir. Borlama sıcaklığı ve süresinin artmasıyla aşınma ve yapışma direncinin azaldığı tespit edilmiştir.

Keywords

• Hardox 500
• Kutu Borlama
• Aşınma
• Rockwell-C

Investigation of Wear Behavior of Boronized Hardox 500 Steels

Abstract

In this study, Hardox 500 steels, which draw attention with their wear resistance and mechanical properties, were subjected to box boring process at different temperatures and times. Boronizing process was carried out at 850, 900 and 950 oC temperatures and for 2, 4, and 6 hours for each boring temperature. The morphology of the boron layer formed on the sample surfaces as a result of the boronization process was examined by SEM microscope. Boron phases formed by measuring the Vickers hardness values were analyzed by X-Ray diffraction technique (XRD). It was observed that the boride layer formed according to the XRD analysis consisted of a single phase Fe2B structure. It was observed that the boride layer thickness in Hardox 500 steel increased with the increasing boronization temperature and duration. The abrasion tests were carried out using the ball disc wear method at a sliding speed of 0.3 m / s under a load of 10 N in a dry environment and a sliding distance of 500 meters. As a result of the abrasion test performed after the boronization process, the wear rate of Hardox 500 steel decreased compared to the purchased state, and the wear resistance increased. The adhesion properties of the boride layer were examined by the Daimler-Benz Rockwell-C test. It was determined that with increasing boronization temperature and time, the wear and adhesion resistance decreased.

Keywords

• Hardox 500
• Pack Boriding
• Wear
• Rockwell-C

References

1. Adamiak, M., Górka, J., & Kik, T. (2009). Comparison of abrasion resistance of selected constructional materials. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 37(2), 375-380.
2. Mindivan, H. (2013). Effects of combined diffusion treatments on the wear behaviour of hardox 400 steel. Procedia Engineering, 68, 710-715.
3. Anonim, 2020. SSAB. https://www.ssab.com.tr/api/sitecore/Datasheet/GetDocument (Erişim Tarihi: 17.12.2020).
4. Kayalı Y., Kara R., 2019. Borlanmış Hardox Çeliklerinin Difüzyon Kinetiklerinin İncelenmesi. The Internatinonal Conference on Materials Science, Mechanical and Automotive Engineerings and Technology, 21-23 Haziran 2019, Nevşehir.
5. Tabur M., İzciler M., 2019. Hardox 500 ve Hardox 600 Çeliklerinin Abrasiv Aşınma Davranışlarının Karşılaştırılması. ISAS 2019, 19-21 Nisan 2019, Ankara.
6. Teker, T., Karataş, S., & Yilmaz, S. O. (2014). Microstructure and wear properties of AISI 1020 steel surface modified by HARDOX 450 and FeB powder mixture. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, 50(1), 94-103.
7. Hacısalihoğlu, İ., Yıldız, F., & Çelik, A. (2018). Tribocorrosion behavior of plasma nitrided Hardox steels in NaCl solution. Tribology International, 120, 434-445.
8. Gromov, V. E., Kormyshev, V. E., Glezer, A. M., Konovalov, S. V., Ivanov, Y. F., & Semin, A. P. (2018, September). Microstructure and wear properties of Hardox 450 steel surface modified by Fe-C-Cr-Nb-W powder wire surfacing and electron beam treatment. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 411, No. 1, p. 012024). IOP Publishing.

9. Celikyurek, İ. B. R. A. H. İ. M., Baksan, B. E. D. R. İ., Torun, O., & Gürler, R. (2006). Boronizing of iron aluminide Fe72Al28. Intermetallics, 14(2), 136-141.
10. Bejar, M. A., & Moreno, E. (2006). Abrasive wear resistance of boronized carbon and low-alloy steels. Journal of Materials Processing Technology, 173(3), 352-358.
11. Kayalı, Y. (2015). Investigation of diffusion kinetics of borided AISI P20 steel in micro-wave furnace.
12. Özsoy, A. (2001). Borlama ile ilgili genel bir değerlendirme. Endüstriyel Yüzey Teknolojileri Dergisi, Sayı, 22, 10-13.
13. Sinha A K, 1991. Boronizing. ASM Materials Handbook 4, ASM International
14. Hunger, H. J., & Trute, G. (1994). Boronizing to produce wear resistant surface layers. Heat Treatment of Metals(UK), 21(2), 31-39.
15. Karakan M, Alsaran A, Çelik A, 2002. Plazma Borlama, Mühendis ve Makine, 43(512): 51-54.
16. Er, Ü. (2004). Bor yayınımıyla yüzeyi sertleştirilmiş AISI 1030 ve AISI 1050 çeliklerinin abrazif aşınma dayanımlarının incelenmesi. Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 17(1), 1-12.
17. Atık, E., Yunker, U., & Merıç, C. (2003). The effects of conventional heat treatment and boronizing on abrasive wear and corrosion of SAE 1010, SAE 1040, D2 and 304 steels. Tribology International, 36(3), 155-161.
18. Barut, N., Yavuz, D., & Kayali, Y. (2014). Borlanmış AISI 5140 ve AISI 420 Çeliklerinin Difüzyon ve Adhezyon Davranışlarının İncelenmesi (015701)(1-8). Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14(1), 1-8.
19. Anonim, 1992. Daimler Benz adhesion test, Richtlinien, No. 3198, Verein Deutscher Ingenieure (VDI), Dusseldorf: VDI-Verlag, 7-12.
20. Efe, G. Ç., İpek, M., Özbek, İ., & Bindal, C. (2008). Kinetics of borided 31CrMoV9 and 34CrAlNi7 steels. Materials characterization, 59(1), 23-31.
21. Delikanli, K., Çalik, A., & Uzun, H. A. (2002). Sade karbonlu bir çeliğin borlama özelliklerinin incelenmesi. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 5(1), 99-110.
22. Kayali, Y. (2013). Investigation of the diffusion kinetics of borided stainless steels. The physics of metals and metallography, 114(12), 1061-1068.
23. Meric, C., Sahin, S., Backir, B., & Koksal, N. S. (2006). Investigation of the boronizing effect on the abrasive wear behavior in cast irons. Materials & Design, 27(9), 751-757.