TOZ METALURJİSİ ÇELİKLERİNDE BAKIR İLAVESİNİN AŞINMA ÖZELLİKLERİNE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

ÖZET

Toz metalürjisi (TM) yöntemiyle döküm gibi geleneksel çelik üretim yöntemlerine kıyasla, karmaşık geometriye sahip parçalar daha düşük maliyet ile üretilebilmektedirler. Ayrıca, TM yöntemi, farklı alaşım kompozisyonlarının hassas olarak hazırlanmasına imkân vermektedir.

Çeliklerin mekanik özelliklerini etkileyen önemli faktörlerden biri, içerdikleri alaşım elementlerinin türü ve miktarıdır. Dolayısıyla, dayanım/ağırlık oranı daha yüksek olan çeliklerin geliştirilmesi için alaşımlama üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Bakır, çeliğin sinterleme sıcaklığının altında, 1083 ℃’de ergimektedir. Böylelikle, sinterleme sırasında ergiyik duruma geçmekte ve daha yüksek yoğunluğa sahip numunelerin üretimine olanak sağlamaktadır. Ayrıca, çeliğin korozyon direncini ve mekanik dayanımı arttırmaktadır. Bu tez çalışmasında, TM yöntemiyle farklı oranlarda (% 4, % 8, % 16) bakır içeren düşük karbonlu çelikler üretilmiştir. Üretim aşamasında, belirlenen kompozisyonlarda, üç eksenli karıştırıcı ile karıştırılan tozlar, 750 MPa presleme basıncında sıkıştırılmış ve ardından 1350⁰’de argon atmosferinde sinterleme gerçekleştirilmiştir. Üretilen numunelerin mikroyapıları elektron mikroskobu kullanılarak incelenmiştir. Yoğunluk ölçümü gerçekleştirilmiş ve porozite miktarları hesaplanmıştır. Mekanik özellikleri çekme testi ile belirlenmiştir. Aşınma testleri, kuru ve korozif olmak üzere iki farklı ortamda ve farklı yükler altında gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, aşınma özellikleri ile ilişki kurmak adına numunelerin sertlik değerleri belirlenmiştir.

ABSTRACT

Compared to traditional steel production methods such as casting by powder metallurgy (P/M) method, parts with complex geometry can be produced at a lower cost. In addition, the TM method allows precise preparation of different alloy compositions.

One of the important factors affecting the mechanical properties of steels is the type and quantity of alloying elements they contain. Therefore, alloying studies have carried out to develop steels with a higher strength-to-weight ratio. Copper melts below the sintering temperature of steel, at 1083℃. In this way, it switches to a melting state during sintering and allows the production of samples with a higher density. It also increases the corrosion resistance and mechanical strength of the steel.

In this thesis, in different proportions (% 4, % 8, % 12) low carbon steels containing copper are manufactured via P/M method. During the first step of production, powders that have specified compositions were mixed with a three-axis mixer. Then mixed powders were compressed at a pressing pressure of 750 MPa, followed by sintering in an argon atmosphere at 1350⁰. The microstructures of the samples were studied using electron microscopy. Density measurement was performed and porosity amounts were calculated. Mechanical properties were determined by the tensile test. Wear tests were carried out in two different environments (dry and corrosive), and under different loads. In addition, hardness values of the samples were determined in order to establish a relationship with wear properties.