Microstructure and Wear Properties of Fe-based Hardfacing Alloy / Fe-esaslı Sert kaplama Alaşımının Mikroyapı ve Aşınma Özelliklerinin İncelenmesi

Year 2016, Volume: 12 Issue: 3, 517 - 523, 25.12.2016

Nurşen Saklakoğlu Simge Gençalp İrizalp Gizem İldaş Selçuk Demirok

Abstract

Hardfacing coating is a process to extend
service life of especially die steels under heavy service conditions. The
hardfacing coating is performed using any process as casting or welding on
economically feasible base material like carbon steel and improves
significantly its wear resistance. In this study, Fe-Cr-Mo hardfacing alloys
were used to deposit on DIN 1.2714 die steel substrates by gas metal arc
welding. Hardfacing coatings by gas metal arc welding were performed in
shielding gas (Ar-CO₂-O₂ gas mixture)
at a pressure of 15 bar with constant flow rate. The welding parameter is
welding current as 180A. Microstructure
and wear performance of the hardfacing coatings were investigated.
Microstructural examinations were performed using both optical microscopy (OM) and
scanning electron microscopy (SEM). The wear tests were carried out using
ball-on-disc tribometer. While there was a little hardness difference between
coating and substrate material, the wear resistance showed an increase up to
ten times thanks to hardfacing coating. The microstructures and XRD results
indicated that Cr₂₃C₆ and Mo₂C carbides existed
in hardfacing coating. A sound bond was formed at the interface of Fe-based
coatings and die steel substrate. On the other hand, there are some defects
observed in the hardfacing coatings such as porosity. Moreover, as a result of
SEM examinations, delamination occurred during wear tests due to exist of
porosity in hardfacing coating. The evaluation of wear resistance was supported
by microstructural investigations, characterization studies and hardness tests.
In hardfacing coating, the main wear mechanism was abrasive wear, in substrate
material, adhesive wear mechanism was observed as well as abrasive wear.Sert kaplama, ağır hizmet koşullarında özellikle kalıp
çeliklerinin servis ömrünü uzatan bir prosestir. Bu kaplama karbon çelikleri
gibi ekonomik olarak elverişli temel bir malzeme üzerine sert kaplama
alaşımının döküm veya kaynak gibi bir prosesle biriktirilmesi ile özellikle
aşınma direncini önemli ölçüde geliştirmektedir. Bu çalışmada, Fe-Cr-Mo sert
kaplama alaşımı gazaltı ark kaynağı yöntemi ile DIN 1.2714 kalıp çeliği altlık
malzemesi üzerine dolgu olarak kaplanmıştır. Gazaltı ark kaynağı ile sert dolgu
kaynağı 15 bar basınçta Ar-CO₂-O₂ gaz karışımı ile
oluşturulan koruyucu atmosferde sabit akış hızında gerçekleştirilmiştir. Kaynak
parametrelerinden, kaynak akımı 180 A’ dir. Üretilmiş sert kaplamaların
mikroyapı ve aşınma direnci performansı araştırılmıştır. Mikroyapı incelemeleri
hem optik mikroskop (OM) hem de taramalı elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla
yapılmıştır. Aşınma testleri ball-on-disk tipi tribometrede
gerçekleştirilmiştir. Kaplama ile altlık malzemesi arasında az bir sertlik farkı
varken aşınma direncinin kaplama ile birlikte 10 kata kadar iyileştiği tespit
edilmiştir. Mikroyapı ve XRD sonuçları sert kaplamada Cr₂₃C₆
ve Mo₂C karbürlerin varlığına işaret etmektedir. Sert kaplama ve
altlık arayüzeyinde sağlam bir bağ ile birleşme oluşmuştur. Öte yandan, sert
kaplamada gözenek gibi kusurlara rastlanmıştır. Aşınma testi sonrasında yapılan
SEM incelemelerinde; kaplama sonrasında porozitenin etkisiyle delaminasyon oluştuğu
gözlemlenmiştir. Aşınma direncinin değerlendirilmesi mikroyapısal araştırmalar,
karakterizasyon çalışmaları ve sertlik testleriyle desteklenmiştir. Sert
kaplamada temel aşınma mekanizması abrasif aşınmadır, altlık malzemesinde
abrasif aşınmanın yanında adehsif aşınma da gözlemlenmiştir.

Keywords

Fe-based alloy, hardfacing, wear

References

• Buchanan, V.E. Solidification and Microstructural Characterisation of Iron–Chromium Based Hardfaced Coatings Deposited by SMAW and Electric Arc Spraying, Surf. Coat. Tech. 2009; 203, 3638–3646.