50Fe-50Co alaşımının borlanması ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, vakum/argon altında hazırlanan atomik olarak eşit miktarda Fe ve Co içeren 50Fe-50Co ikili alaşımı kutu borlama yöntemi ile 800 °C, 900 °C ve 1000 °C’de 6 sa. süre ile kaplanmıştır. Oluşturulan kaplamanın mikroyapısı, faz bileşimi, sertliği, kaplamanın kimyasal bileşimi, X-ray kırınımı, optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu, mikrosertlik cihazlarıyla karakterize edilmiştir. Her üç sıcaklıkta da kaplama tabakasının altlık malzemeye çok mükemmel yapıştığı ve testere dişi morfolojisine sahip borür tabakanın oluştuğu tespit edilmiştir. Kaplama Fe₂B ve Co₂B fazlarından oluşmuştur. Kobalt elementinin kaplama içerisinde homojen şekilde dağılmış olduğu tespit edilmiş. Kaplama kalınlığı sıcaklığa bağlı olarak artmıştır. Yoğun borür tabakanın sertliği kaplama kalınlığı boyunca değişmemiştir.

Keywords

• 50Fe-50Co alaşımı,Kutu borlama,Demir borür,Kobalt borür,Takım çelikleri

Boronizing of 50Fe-50Co alloy and its characterization

Abstract

In this study, equiatomic Fe and Co binary alloy was prepared under argon/vacuum atmosphere. 50Fe-50Co alloy was coated with pack boronizing method for the duration of 6 h at 800 °C, 900 °C and 1000 °C. XRD, OM, SEM, SEM-EDS, Vickers hardness measurement devices were applied to characterize, hardness, microstructure, chemical and phase constituents of the synthetized boride layer on Fe-Co alloy. Perfect adhesion of coating to substrate and formation of saw tooth shaped boride layer on the substrate were observed.  The coating was composed of Fe₂B and Co₂B phases. The existence and homogenous distribution of Co in the coating was determined. The coating thickness increased with boriding process temperature. The coating hardness did not vary significantly throughout the thickness of the main boride layer.

Keywords

• 50Fe-50Co alloy,Pack boriding,Iron boride,Cobalt boride,Tool steels

References

1. Kartal G, Kahvecioglu O, Timur S. “Investigating the morphology and corrosion behavior of electrochemically borided steel”. Surface & Coatings Technology, 200(11), 3590-3593, 2006.
2. Sinha AK. "Boriding(Boronizing)”. ASM Handbook, 417, 1991.
3. Kholin AS. “Phase composition and crack resistance of alloy boride layers on steel". Metal Science and Heat Treatment, 41(3-4), 159-161, 1999.
4. Atik E, Yunker U, Meric C. “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, 2003.
5. Gunes I, Ulker S, Taktak S. “Plasmapaste boronizing of AISI 8620, 52100 and 440C Steels”. Materials & Design, 32(4), 2380-2386, 2011.
6. Mu D, Yang C, Shen B, Jiang H. “Oxidation resistance of borided pure cobalt”. Journal of Alloys and Compounds, 479(1-2), 629-633, 2009.
7. Azakli Y, Cengiz S, Tarakci M, Gencer Y. “Characterisation of boride layer formed on Fe-Mo binary alloys”. Surface Engineering, 32(8), 589-595, 2016.
8. Gunduz KO, Gencer Y, Tarakci M, Calik A. “The effect of vanadium on the boronizing properties of pure ıron”. Surface & Coatings Technology, 221, 104-110, 2013.

9. Persson A, Hogmark S, Bergstrom J. “Thermal fatigue cracking of surface engineered hot work tool steels”. Surface & Coatings Technology, 191(2-3), 216-227, 2005.
10. Calik A, Karakas S, Ucar N, Unuvar F. "Boriding kinetics of pure cobalt''. Kovove Materialy-Metallic Materials, 52(2), 1-7, 2014.
11. Özbek İ, Akbulut H, Zeytin S, " The characterization of borided 99.5% purity nickel". Surface & Coatings Technology, 126, 166-170. 2000
12. Keddam M, Taktak S, Tasgetiren S. " A diffusion model for the titanium borideds on pure titanium". Surface Engeering, 32 (8), 802-808, 2016.
13. Akca B. Saf Molibdenin Borlama Özelliklerinin Incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, Türkiye, 2015.
14. Tarakçı M, Gençer Y, Çalık A. "The pack-boronizing of pure vanadium under a controlled atmosphere". Applied Surface Science, 256, 7612-7618, 2010.
15. Cengiz S, Gençer Y, Tarakçı M, Azaklı Y. "Fe-Cu ikili alaşımlarının kutu borlama davranışına bakırın etkisi". Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30 (3), 339-349, 2015.
16. Tarakçı M, Gençer Y, Azaklı Y, Şahintürk U. "Fe-8Si ikili alaşımının borlama ile yüzey modifikasyonu ve karakterizasyonu". Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 28 (3), 645-655, 2013.
17. Dybkov Vasyl I. " Effect of microstructure on the wear resistance of borided Fe-Cr alloys". International Journal of Materials Research, 104, 617-629, 2013.
18. Gencer Y, Tarakci M, Calik A. “Effect of titanium on the boronizing behaviour of pure iron”. Surface & Coatings Technology, 203(1-2), 9-14, 2008.
19. Gencer Y. “Influence of manganese on pack boriding behaviour of pure ıron”. Surface Engineering, 27(8), 634-638, 2011.
20. Yamaguchi M. “Slip Systems in an Fe-54 At.-percent Co alloy”. Scripta Metallurgica, 16(5), 607-609,1982.
21. Ozbek I, Bindal C. “Kinetics of borided AISI M2 high speed Steel”. Vacuum, 86(4), 391-397, 2011.
22. Çalık A, Gencer Y, Tarakçı M, Gunduz KO, Guleç AE. “Boriding of equiatomic Fe-Mn binary alloy”. Acta Physica Polonica A, 123, 449-452, 2013.