GGG-50 Dökme Demirin Kutu Sementasyon Yöntemiyle TiC Kaplanabilirliğinin Araştırılması

Öz

Küresel grafitli dökme demirler (KGDD), yapısal özelliği nedeniyle diğer dökme demir türlerine göre daha yüksek süneklik, yüksek mukavemet, yüksek tokluk değeri gibi özellikleri öne çıkmaktadır. Son zamanlarda yapılan çalışmalarda malzeme yüzeyi çeşitli kaplamalar yapılarak iyileştirilebilmektedir. Kaplama yöntemi olarak kullanılan Termoreaktif Difüzyon (TRD) yöntemi basit donanım, kolay uygulanabilirlik, düşük maliyet özelliklerinin yanı sıra malzeme yüzeyinde aşınma, oksidasyon, korozyon dayanımı istendiği takdirde tercih sebebi olmaktadır. Bu çalışmada geniş kullanım alanına sahip olan dökme demir türlerinden GGG-50 malzemesinin yüzeyi TRD yöntemi kullanılarak 900 oC, 950 oC, 1000 oC sıcaklık değerlerinde sırasıyla 2-4 saat süreyle TiC kaplaması gerçekleştirilmiştir. Kullanılan parametreler ile farklı sıcaklık ve sürelerde kaplama tabakalarının değişimleri araştırılmıştır. Kaplama özellikleri X-Işını Difraktometresi (XRD), optik mikroskop kullanılarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara bakıldığında her kaplama sıcaklığında süreler arttıkça kaplama kalınlığı orantılı olarak artış göstermiştir. Kaplama yapılan numuneler üzerinde ana malzemeden kaplamaya doğru mikrosertlik incelemesi yapıldığında, geçiş bölgesinden sonra kaplama tabakasının gözlendiği alanlarda sertlik derecesinin belirgin ölçülerde arttığı gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Küresel Grafitli Dökme Demir
• TiC Kaplama
• Mikrosertlik

Investigation of the TiC Coatability of GGG-50 Cast Iron by the Box Cementation Method

Öz

Spheroidal graphite cast irons (SGCI) exhibit superior ductility, strength, and toughness compared to other types of cast irons due to their unique microstructure. In recent years, surface modification techniques have been employed to further improve their performance. Among these, the Thermoreactive Diffusion (TRD) method has attracted attention owing to its simplicity, low cost, and effectiveness in enhancing wear, oxidation, and corrosion resistance. In this study, TiC coatings were produced on the surface of GGG-50 cast iron using the TRD method at 900 °C, 950 °C, and 1000 °C for 2–4 hours. The effects of temperature and time on the coating layer were investigated. Coating characteristics were analyzed using X-ray Diffraction (XRD) and optical microscopy. The results revealed that coating thickness increased proportionally with treatment duration at all temperatures. Microhardness measurements showed a significant rise in hardness within the coating layer compared to the substrate, especially beyond the transition zone.

Anahtar Kelimeler

• Spheroidal Graphite Cast Irons
• TiC Coating
• Microhardness

Kaynakça

1. [1] Karaman, S.“Küresel Grafitli Dökme Demirlerin (GGG40, GGG50, GGG60, GGG70) Üretim Sürecinin ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi” Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi,2011.
2. [2] Brown, J.R.(2000) Foseco ferrous foundryman’s handbook Butterworth-Heinemann, ISBN:075064284X
3. [3] Uzunova T.” Küresel Grafitli Dökme Demir”, Madencilik,1967,240
4. [4] Hughes I.C.H., Davis J.R., “Ductile Iron. Cast Irons”ASM International Handbook Comitee,1996.
5. [5] Matteis P.,Scavino G.,Castello A.,Firrao D.“High-Cycle Fatigue Resistance Of Si-Mo Ductile Cast Iron As Affected By Temperature And Strain Rate” Metallurgical and Materials Transactions A,46(9),4086-4094,2015.
6. [6] Konca E.,Tur K.,Koç E.“Effects Of Alloying Elements (Mo,Ni, And Cu) On The Austemperability Of GGG-60 Ductile Cast Iron” Metals, 7(8),320,2017.
7. [7] Çeğil Ö.,Şen Ş.“Termoreaktif Difüzyon Yöntemiyle Çeliklerin Yüzeyinde Ti-Al-N Esaslı Kaplamaların Oluşturulması Ve Özelliklerinin Incelenmesi” 13th İnternational Materials Sypmposium,1351-1359,2010.
8. [8] Arai T. “The Thermo-Reactive Deposition and Diffusion Process For Coating Steels To Improve Wear Resistance” Thermochemical surface engineering of steels,703-735,2015.

9. [9] Ferveren Ç and Kurt B.“Küresel Grafitli Dökme Demirin Tuz Banyosu TRD Yöntemiyle Tic Kaplanabilirliğinin Araştırılması” Yüksek lisans tezi, Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi,2021.
10. [10] Fan X.S, Yang Z.G, Xia Z.X, Zhang C, Che H.Q. “The Microstructure Evolution Of VC Coatings On AISI H13 and 9Cr18 Steel By Thermo-Reactive Deposition Process”. J Alloys Compd 2010; 505: 15.
11. [11] Mariani,F.E.,Rego,G.C.,Bonella,P.G.,Neto,A.L.,Totten,G.E.,&Casteletti,L.C."Wear Resistance of Niobium Carbide Layers Produced On Gray Cast Iron ThermoReactive Treatments" Journal of Materials Engineering and Performance,29,3516-3522,2020.
12. [12] Chen Y.M, Yu G.P, Huang J.H. “Role Of Process Parameters In The Texture Evolution Of Tin Films Deposited By Hollow Cathode Discharge Ion Plating” Surf Coat Technol 2001; 141: 156-163.
13. [13] Zhang, H., Lian, G., Cao, Q., Pan, Y., & Zhang, Y. “Microstructure And Mechanical Properties Investigation Of Ni35A–Tic Composite Coating Deposited On AISI 1045 Steel By Laser Cladding” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 118, 1269-1282. doi:10.1007/s00170-021-08011-4,2022.
14. [14] Zhang J, Li S, Lu C, Sun C, Huang M. “Anti-Wear Titanium Carbide Coating On Low-Carbon Steel By Thermo-Reactive Diffusion” Surf Coat Technol 2019; 364(25): 265-272.
15. [15] Şen U. “Friction and Wear Properties Of Thermos-Reactive Diffusion Coatings Against Titanium Nitride Coated Steels” Mater and Design 2005;26(2): 167-174.
16. [16] Xiao, M., Yuanwei, Z., Yaosha, W., Zhaoguo, Q., Cheng, Z., Shiye, Z., Min, L., & Dechang, Z.” Preparation, Mechanical Properties and Enhanced Wear Resistance Of Tic-Fe Composite Cermet Coating” International Journal of Refractory Metals and Hard Materials,2021, 101, 105672. doi:10.1016/j.ijrmhm.2021.105672.
17. [17] Shahroozi, A., Afsari, A., Khakan, B., & Khalifeh, A.R. “Microstructure and Mechanical Properties Investigation Of Stellite 6 And Stellite 6/Tic Coating On ASTM A105 Steel Produced By TIG Welding Process” Surface & Coatings Technology, 2018,350, 648-658.doi:10.1016/j.surfcoat.2018.07.044