Examination of Materials Properties of Fe-Cr-V Hardfacing Coating Deposited on 1.2714 Steel

Öz

Hardfacing is a method that is accepted and used in many production sectors today. There are wide range of applications from food to agriculture, from mining to chemistry. We can explain the reason of preference of this method briefly as improvement of material properties at low cost. It is used in hot forging molds of a forging industry, in order to improve the properties of the deformed areas either for the purpose of modification or for the pre-strengthening of areas that may deform. In this study, it was aimed to improve the mold life and properties by coating with Fe based Thermo Dur named welding electrode to 1.2714 hot work tool steel surface. Firstly Thermo Dur named electrode is coated with TIG welding method on surface. Then samples were taken from the welded die for the examinations. The samples were analyzed due to its hardness, microstructure, SEM, EDS, XRD, wear (used pin on disc method) and weight loss properties respectively. Some materials properties have been obtained using JMatPro program. The data obtained at the end of these analyses were interpreted in comparison with the data in the articles found during the literature review. As a result, it was seen that the filling material worn 1.5 times less than the die steel. It is thought that this is caused by the fact that the filler material is harder than the hot work tool steel. The difference in hardness is thought to originate from the carbide-forming elements contained in the filler material. In the filling material, carbide-forming elements such as Cr and V are more abundant than the die steel. After the wear test was completed, the weight of the filler material decreased, while the weight of the tool steel increased. This is thought this situation occurs due to adhesion.

Anahtar Kelimeler

• Hot forging molds,Hardfacing,1.2714 hot work tool steel,Thermo Dur,Fe based hardfacing alloy

1.2714 Çeliği Üzerine Sert Dolgu Kaynağı ile Kaplanmış Fe-Cr-V Esaslı Alaşımın Malzeme Özelliklerinin İncelenmesi

Öz

Sert dolgu kaynağı, günümüzde birçok üretim sektöründe kabul gören ve kullanılan bir yöntemdir. Gıdadan ziraate, madencilikten kimyaya kadar geniş yelpazede uygulamaları mevcuttur. Bu yöntemin tercih edilme sebebini kısaca düşük maliyet ile malzeme özelliklerinin iyileştirilmesi olarak açıklayabiliriz. Dövme sektörünün bir kolu olan sıcak dövme kalıplarında, ya deforme olmuş bölgelerin tadilatı amacıyla ya da deforme olabilecek bölgelerin önceden güçlendirilerek özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla kullanılır. Bu çalışmada 1.2714 sıcak iş takım çeliği yüzeyine, Fe esaslı Thermo Dur isimli kaynak elektrotu ile kaplama yapılarak, kalıp ömründe ve özelliklerinde iyileştirme yapılması hedeflenmiştir. Öncelikle Thermo Dur isimli elektrot yüzeye TIG kaynak yöntemiyle kaplanmış, daha sonra incelemeler için numuneler hazırlanmıştır. Numunelere sırasıyla sertlik, içyapı, SEM, EDS, XRD, aşınma testi ve ağırlık kaybı analizleri yapılmıştır. JMatPro programı kullanılarak akma gerilmesi ve ortalama genleşme katsayısı gibi malzeme özellikleri elde edilmiştir. Bu analizler sonunda elde edilen veriler, literatür taraması esnasında bulunan makalelerdeki verilerle kıyaslanarak yorumlanmıştır. Aşınma sonuçları incelendiğinde; dolgu malzemesinin kalıp çeliğine göre 1,5 kat daha az aşındığı görülmektedir. Bu duruma dolgu malzemesinin, sıcak iş takım çeliğine kıyasla daha sert olmasının neden olduğu düşünülmektedir. Sertlik farkının dolgu malzemesi içinde yer alan karbür yapıcı elementlerden kaynaklandığı düşünülmektedir. Dolgu malzemesinin içinde Cr ve V gibi karbür yapıcı elementler kalıp malzemesine oranla daha fazla bulunmaktadır. Aşınma testi tamamlandıktan sonra yapılan ağırlık ölçümlerinde dolgu malzemesinin ağırlığında azalma görülürken, takım çeliğinin ağırlığında artış görülmüştür. Bu duruma yapışmanın neden olduğu düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Sıcak dövme kalıpları,Sert dolgu kaynağı,1.2714 Sıcak iş takım çeliği,Thermo Dur,Fe-esaslı sert kaplama alaşımı

Kaynakça

1. 1. Ahmadabadı, M. Nili., Shamloo, R., 2001. Control of Austenitic Transformation in Ductile Iron Aided by Calculation of Fe-C-Si- X Phase Boundaries, Journal of Phase Equilibria, 22(3), 194-198.
2. 2. Wang, X. H., Zou, Z. D., Qu, S. Y., Song, S. L., 2005. Microstructure and Wear Properties of Fe-based Hardfacing Coating Reinforced by TiC Particles, Journal of Materials Processing Technology, 168(1), 89-94.
3. 3. Sarıkaya, Ö., Anık S., 1999. Endüstride Kaynaklı Bakım, SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 3, 43-48.
4. 4. Morsy, M., El-Kashif, E., 2014. The Effect of Microstructure on High-stress Abrasion Resistance of Fe-Cr-C Hardfacing Deposits, Welding in the World, 58(4), 491-497.
5. 5. Hıdıroğlu, M., 2012. Aşınan Makine Parçalarına Uygulanan Sertdolgu Kaynağının Aşınma Özelliklerinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük.
6. 6. HANDBOOK, A. S. M. 1988. Forming and forging. ASM International, 14, 483.
7. 7. Tercelj, M., Panjan, P., Urankar, I., Fajfar, P., Turk, R., 2006. A Newly Designed Laboratory Hot Forging Test for Evaluation of Coated Tool Wear Resistance, Surface & Coatings Technology, 200(11), 3594-3604.
8. 8. Chatterjee, S., Pal, T.K., 2003. Wear Behaviour of Hardfacing Deposits on Cast Iron, Wear, 255(1), 417-425.

9. 9. Fan, C., Chen, M.C., Chang, C.M., Wu, W., 2006. Microstructure Change Caused by (Cr, Fe)23C6 Carbides in High Chromium Fe–Cr–C Hardfacing Alloys, Surface and Coatings Technology, 201(3), 908-912.
10. 10. Wang, S.W., Lin, Y.C., Tsai, Y.Y., 2003. The Effects of Various Ceramic–metal on Wear Performance of Clad Layer, Journal of Materials Processing Technology, 140(1), 682-687.
11. 11. Eroğlu, M., Özdemir, N., 2002. Tungsten-inert Gas Surface Alloying of a Low Carbon Steel, Surface and Coatings Technology, 154(2), 209-217.
12. 12. Buytoz, S., Ulutan, M., 2006. In Situ Synthesis of SiC Reinforced MMC Surface on AISI 304 Stainless Steel by TIG Surface Alloying, Surface and Coatings Technology, 200(12), 3698-3704.
13. 13. Torres, H., Varga, M., Widder, F., Cihak-Bayr, U., Viskovic, O., Ripoll, M. R., 2016. Experimental Simulation of High Temperature Sliding Contact of Hot Rolled Steel, Tribology International, 93, 745-754.
14. 14. Katsich, C., Badisch, E., Roy, M., Heath, G. R., Franek, F., 2009. Erosive Wear of Hardfaced Fe–Cr–C Alloys at Elevated Temperature, Wear, 267(11), 1856-1864.
15. 15. Buytoz, S., Yılmaz, O., 2003. GTA Yöntemi Kullanılarak FeCrC ve WC Kaplamış Sade Karbonlu SAE 1020 Malzemesinin Aşınma Davranışının Araştırılması, Mühendis ve Makine, 44 (519), 36-40.
16. 16. Gualco, A., Svoboda, H., Surian, E., Ramini, M., De Vedia, L., 2005. Dilution Study in Hardfacing Deposits. Sam-Conamet. Mar del Plata, Argentina.
17. 17. Ozan, S., 2010. Sert Dolgu Kaynağında Dolgu Alaşım Elementlerinin Aşınma Direnci, Mikroyapı ve Seyrelme Miktarları Üzerine Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
18. 18. Saklakoglu, N., Dogan, S., Gencalp Irizalp, S., Demirok, S., Saklakoglu, I.E., 2017. Microstructural Aspects of Nickel-based Surfacing Deposited by Gas Metal Arc Welding (GMAW), International Conference on Engineering Technology and Innovation ICETI 2017, Sarajevo Bosnia and Herzegovina, 143-149.
19. 19. Saklakoglu, N., Gencalp Irizalp, S., İldaş, G., Demirok, S., 2016. Fe–Esaslı Sert Kaplama Alaşımının Mikroyapı ve Aşınma Özelliklerinin İncelenmesi, CBÜ Fen Bilimleri Dergisi, 12 (3), 517-523.