hardoks 500 çeliğinin abrasif aşınma davranışının ... - IISS 2012

523
Yılmaz, R., Türkmen, M. ve Fıçıcı, F.
hasarlarının anlaşılması için birçok çalışmalar sürmektedir [4, 5]. Çeşitli çeliklerin abrasif aşınma davranışları ile
ilgili birçok çalışma gerçekleştirilmiştir [6-13]. Aşınmaya maruz kalan sistemin elemanları ve çevre çalışma ortamı,
aşınma şiddetini belirler. Ayrıca, malzeme cinsi, kimyasal içerik, sertlik, elastik modülü, yüzey pürüzlülüğü,
uygulanan ısıl işlemler, aşındırıcının tane boyutu ve şekli de aşınma direncine etki eder [1]. Malzeme seçiminde
en önemli parametrelerden birisi sertliktir ve sert malzemelerin aşınma dirençlerinin de daha yüksek olduğu
bilinmektedir [1, 4, 5,14, 15].
Farklı uygulamalarda karşılaşılan aşınma problemlerine karşı bazı kuruluşlar tarafından aşınmaya dayanıklı yeni
malzemeler geliştirilmektedir. Hardoks serisi çelikler de bu tür malzemelerden biri olup, özellikle abrasif aşınma
direnci oldukça yüksektir [16-18]. Hardoks tipi çelikler piyasada bulunan bazı yüksek dayanımlı çeliklere göre,
aşınmaya karşı en az beş kat daha uzun ömürlüdür [18]. Yüksek sertlik, yüksek mukavemet ve üstün tokluk gibi
mekaniksel özelliklerin bir arada olduğu HARDOX aşınma plakaları, öncelikle, aşınmanın önemli bir sorun olarak
karşılaşıldığı uygulamalarda ilk tercih olarak kullanılmaktadır. Bu özelliğinden dolayı, bu tür plakalar yüksek
aşınma dirençli damper kasaları, ekskavatör kepçeleri, kırıcılar ve benzeri donanımlarda kullanılarak bu
parçaların çalışma ömürlerinde artış sağlamaktadır. Levhanın sertliği, su verme hattında yüksek verimle suda su
verilerek elde edilir. Böylece, çeliğin bünyesinde düşük oranlarda alaşım elementleri bulunmasına rağmen, çok
yüksek sertlik değerlerine ulaşılmaktadır. Yüksek aşınma direncinin yanında kolay işlenebilir, bükülebilir ve
kaynak edilebilir malzemeler olması gibi imalat yönünden avantajlara sahiptir. Kepçe ve damperli kamyonların
kasa imalinde yaygın olarak kullanılmaktadır Sahip oldukları Brinell sertlik değerlerine göre HARDOX 400,
HARDOX 450, HARDOX 500 ve HARDOX 600 çeşitleri olmakla beraber çok maksatlı aşınma dirençli levhalardır.
Yüksek toklukları, rahat bükülebilme ve kaynak edilebilmeleri sayesinde, bu levhalar bazı uygulamalarda yük
taşıyıcı görevlerde de kullanılabilmektedir. HARDOX 500 ise daha yüksek aşınma direnci gerektiren
uygulamalarda kullanılan, bükülebilen ve kaynak edilebilen bir aşınma plakasıdır. HARDOX 600 son derece üst
düzeyde aşınma direnci olan önemli bir aşınma levhasıdır.[16-18]. Bu tür malzemelerin aşınmaları ile ilgili
çalışmalar bulunmaktadır [14, 15]. Bu çalışmalarda hardoks malzemeler kaynak yöntemi ve borlama yöntemleri
ile kaplanarak aşınma özellikleri iyileştirilmiştir.
Bu çalışmada, hardoks 500 aşınmaya dayanıklı çelik malzemeler, SiC zımpara üzerinde belirli bir mesafede
aşındırılarak, malzemelerin farklı hızlardaki aşınma davranışları incelenmiştir. Aşınma deneylerine paralel olarak
aşınan yüzeyler SEM (tarama elektron mikroskobu) ve SEM/EDS (Enerji dağılımlı spektrometre) analizleri ile
incelenmiştir.
2. Deneysel Çalışmalar
Çalışmada kullanılan Hardox 500 çeliğinin kimyasal kompozisyonu Tablo 1’de verilmiştir.
Tablo 1. Deneyde kullanılan hardoks 500 çeliğinin kimyasal kompozisyonu [18]
Element Cmax Simax Mnmax Pmax Smax Crmax Momax Nimax Bmax
% Ağırlık 0,27 0,70 1,60 0,025 0,010 1,00 0,25 0,25 0,004
Abrasif aşınma deneylerinde torna cihazına monta edilen pin on disk deney düzeneği kullanılmıştır. Deneyler oda
sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. Daha önceki bir çalışmada [19] geliştirilen ve Şekil 1’de verilen aparat ve deney
düzeneği kullanılmıştır. 80 meşlik silisyum karbür zımpara abrasif aşındırıcı olarak kullanılmıştır. Numune ölçüleri
10x10x10 boyutlarındadır. Aşındırılacak numunelerin yüzeyi 600 meşlik zımparaya kadar zımparalanmıştır.
Aşınma deneylerinde torna aynası farklı devirlerde dönecek şekilde devir sayıları ayarlanarak 0,25, 0,5, 0,7 ve 1
ms -1 hızlarında gerçekleşecek şekilde ayarlanmıştır. Abrasif aşındırmanın verimli bir şekilde gerçekleştirilmesi
amacıyla dönem aşındırıcı üzerine 2 mm/dv adım ile dıştan merkeze doğru spiral gidecek şekilde 20 m’lik kayma
mesafesi seçilmiştir. Deneylerde 20 N yük uygulanmıştır. Aşınma deneyinden önce ve sonra numuneler 10 -4 g
hassasiyetinde elektronik terazi ile tartılarak aşınma kayıpları bulunmuştur. Ağırlık kayıpları bilinen numunelerin
aşınma oranları daha önce verilmiş olan, Wa = ÄG/dMS eşitliği ile hesaplanmıştır. Burada: Wa: Aşınma oranı
(mm 3 / Nm), ÄG: Ağırlık kaybı (g), M: Yük (N), S: Kayma yolu, D: Yoğunluk gcm -3 dür.