Properties of AISI 1020 Steel Hardfaced With Fe-V-B Based Alloys

Abstract

In this study, Fe-V-B based hardfacing layer produced on AISI 1020 steel surface and analyzed by TIG welding technique. Ferrous vanadium, ferrous boron and armco iron prepared in Fe₁₀V₅B₅, Fe₁₂V₅B₃ and Fe₁₄V₅B compositions were used for surface alloying treatment. Morphological properties, phase analysis and hardness measurement of hardfacing layers analyzed with optical microscope and scanning electron microscope, x-ray diffraction and vickes indentation, respectively. 2-3 mm thickness is observed from morphological investigation in Fe-V-B based hardfacing layer. Alloyed layers indicate good quality thick coating and porosity free of hardfacing. X-ray difraction analysis showed that the alloyed layers include FeV, Fe2B, VB ve Fe. It was shown that surface alloyed layer has composite structure including steel matrix and well distributed boride phases. The hardness of matrix of the alloyed layer and steels' un-coated layer are 205 HV_0,1 ve 150 HV_0,1 , respectively. 

Keywords

• TIG welding
• hardface
• ferrovanadium
• ferroboron

Fe-V-B Esaslı Alaşımla Yüzeyi Sertleştirilmiş AISI 1020 Çeliğinin Özellikleri

Abstract

Bu çalışmada TIG kaynağı ile AISI 1020 çeliğinin yüzeyinde Fe-V-B esaslı sert kaplama tabakası oluşturularak özellikleri incelenmiştir. Yüzey sertleştirme işlemlerinde ferro-vanadyum, ferro-bor ve demir tozlarının kullanıldığı Fe₁₀V₅B₅, Fe₁₂V₅B₃ ve Fe₁₄V₅B bileşimlerinde karışımlar hazırlanmıştır. Üretilen sert kaplamaların morfolojik özellikleri optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM-EDS) incelemeleri ile faz analizleri x-ışını difraksiyonu (XRD) ile sertlik ölçümleri ise vickers indentasyon tekniği ile gerçekleştirilmiştir. Optik mikroskop ve SEM incelemelerinde yüzeyde 2-3 mm kalınlığında Fe-V-B esaslı sert kaplama tabakasının oluştuğu görülmektedir. AISI 1020 çeliğinin yüzeyinde poroziteli olmayan, kaliteli, kalın bir kaplama tabakası oluşmuştur. XRD analizleri alaşım tabakalarının FeV, Fe₂B, VB ve Fe fazlarını içerdiğini göstermiştir. Yüzey kaplama tabakasının çelik matris ve iyi dağılmış borür fazlarını içeren kompozit bir yapı gösterdiği görülmüştür. Vickers sertlik ölçümleri sonucu kaplanmış numunede matrisin ve kaplanmamış çelik yüzeyinin sertliklerinin sırası ile 205 HV_0,1 ve 150 HV_0,1 olduğu görülmüştür.

Keywords

• Fe-V-B esaslı alaşım
• yüzey sertleştirme
• TIG kaynağı
• AISI 1020 çeliği

References

1. Saduman Sen, The
2. characterization of
3. vanadium boride coatings on AISI 8620
4. steel,Surface and Coating Technology,190 (2005)1-6
5. Mehmet Tarakci,Yucel Gencer,Adnan Calik, The pack-boronizing of pure vanadium under a controlled atmosphere, Applied Surface Science, 256 (2010) 7612–7618
6. F. Madadi,F. Ashrafizadeh,M. Shamanian, Optimization of pulsed TIG cladding process of stellite alloy on carbon steel using RSM, Journal of Alloys and Compounds,510 (2012) 71– 77
7. O. Ozdemir, M.A. Omar,M. Usta,S. Zeytin,C. Bindal,A.H., Ucisik, An investigation on boriding kinetics of AISI 316 stainless steel,Vacuum,83(2009) 175-179
8. F. Madadi, F. Ashrafizadeh,M. Shamanian, Optimization of pulsed TIG cladding process of stellite alloy on carbon steel using RSM, Journal of Alloys and Compounds,510 (2012) 71– 77

9. Mustafa Ulutan, AISI 4140 Celiğinin Yuzey Sertlestirme İşlemleri Ve Kaplama Yöntemleri Sonrası Araştırılması,Doktora Osmangazi Üniversitesi FBE,2007 Tezi,Eskişehir
10. M.H. Amushahi,F. Ashrafizadeh,M. Shamanian, Characterization of boride-rich hardfacing on carbon steel by arc spray and GMAW processes,Surface and Coatings Technology, Volume 204, Issues 16–17(2010),Pages 2723– 2728
11. L.C Lim,Qian Ming,Z.D Chen, Microstructures of laser-clad nickel-based hardfacing alloys, Surface and Coatings Technology,Volume 106, Issues 2–3, (1998),Pages 183–192
12. Mehmet Eroğlu, Boride coatings on steel using arc shielded Microstructure and hardness, Surface and Coatings Technology, Volume 203, Issue 16,(2009), Pages 2229–2235 electrode: