Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi

BALALAN, Zülküf; Ercetin, Ali; UZUN, MAHİR; Özgün, Özgür; GÜLSOY, H Özkan

Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi

Özgür ÖZGÜN, (Bingöl Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Mak. Müh. Böl., 12000 Bingöl/TÜRKİYE)

Ali ERÇETİN, (Bingöl Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Mak. Müh. Böl., 12000 Bingöl/TÜRKİYE)

Zülküf BALALAN, (Bingöl Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Mak. Müh. Böl., 12000 Bingöl/TÜRKİYE)

H Özkan GÜLSOY, (Marmara Üniversitesi Teknoloji Fak. Metalurji ve Malz. Müh. Böl., 34722 İstanbul/TÜRKİYE)

Mahir UZUN (Bingöl Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Mak. Müh. Böl., 12000 Bingöl/TÜRKİYE)

Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi

0 0

Yıl: 2017 Cilt: 29 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 87 - 96 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi

Öz:

Bu çalışmada, toz metalurjisi (T/M) yöntemi ile üretilen D2 takım çeliğinin mikroyapı ve mekanik özelliklerine B ilavesinin etkileri incelenmiştir. D2 takım çeliği tozunun içerisine ağırlıkça %0,5-2 arasında farklı oranlarda amorf B ilavesi yapılarak elde edilen toz karışımları 700 MPa basınç uygulanarak şekillendirilmiştir. Bor ilavesinin sinterleme davranışına etkisini tespit etmek amacıyla şekillendirilen ham numuneler farklı sıcaklıklarda sinterlenmiştir. En yüksek yoğunlaşmayı sağlayan sinterleme parametrelerini tespit etmek amacıyla yoğunluk ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Optimum şartlarda sinterlenen numunelerin mikroyapı ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Mikroyapı incelemeleri X-ışınları analizi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımı spektrometresi (EDS) ile gerçekleştirilmiştir. Mekanik özelliklerin belirlenmesinde sertlik ölçümlerinden yararlanılmıştır. Sonuçlar, belirli bir orana kadar B ilavesinin, daha düşük sinterleme sıcaklıklarında daha yüksek bağıl yoğunluk değerleri sağladığını göstermiştir. XRD analizleri ve SEM incelemeleri, B oranındaki artışın M23C6 tipi karbürlerin M23(C,B)6 boro-karbürlere dönüşmesine yol açtığını göstermiştir. B oranındaki artışla birlikte üretilen çelik malzemelerin sertlik değerlerinde artış olduğu belirlenmiştir

Anahtar Kelime:

The Effect of Boron Addition on the Microstructure and Mechanical Properties of Powder Metal D2 Tool Steel

Öz:

In this study, the effects of boron addition on the microstructure and mechanical properties of D2 tool steel produced via powder metallurgy (P/M) method was examined. The powder mixtures obtained by adding different rates of B in weight percentage between 0.5-2 into the D2 tool steel powder were shaped with applying 700 MPa pressure. In order to determine effect of B addition on sintering behavior, the green samples were sintered at various temperatures. Density measurements were conducted to determine the sintering parameters provide the highest densification. The microstructure and mechanical properties of samples sintered at optimum conditions were investigated. Microstructural examinations were carried out by scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS) and X-ray diffraction analysis (XRD). Hardness measurements were used in mechanical characterization. The results have shown that B addition up to a certain rate provides higher relative density values at lower sintering temperatures. XRD analyses and SEM examinations showed that increasing of B rate leads to transformation of M23C6 type carbides to M23(C,B)6 boro-carbides. It is determined that the hardness values of produced steels increased with increasing of B rate

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Budinski, K.G. (1992). Engineering Materials, Properties and Selection. Prentice Hall, New Jersey, 373–411.
2. Bourithis, L., Papadimitriou, G.D. and Sideris, J. (2006).Comparison of wear properties of tool steels AISI D2 and O1 with the same hardness. Tribology International, 39: 479–489.
3. Glaeser, W.A. (1992). Materials for Tribology. Tribology Series, 20, Elsevier, 33–37.
4. Roberts, G., Krauss, G. and Kennedy, R. (1998). Tool Steels. 5., ASM International, Ohio.
4. Thorpe, W.R. and Chicco, B. (1985). The Fe-rich corner of the metastable C-Cr-Fe liquidus surface. Metallurgical and Materials Transactions A, 16(9): 1541–1549.
5. Hamidzadeh, M.A., Meratian, M. and Zahrani, M.M. (2012). A study on the microstructure and mechanical properties of AISI D2 tool steel modified by niobium. Materials Science and Engineering A, 556: 758–766.
6. Tumko, A.N. (1996). Production of large forgings from high-chromium ledeburitic steels. Steel in Translation, 26: 73–76.
7. Berns, H. and Broeckmant, C. (1997). Fracture of hot formed ledeburitic chromium steels. Engineering Fracture Mechanics, 58: 311–325.
8. Kheirandish, S., Saghafian, H., Hedjazi, J. and Momeni, M. (2010). Effect of heat treatment on microstructure of modified cast AISI D3 cold work tool steel. Journal of Iron and Steel Research, International, 17(9): 40-45.
9. Novak, P., Vojtech, D. and Serak, J. (2005). Pulsedplasma nitriding of a niobium–alloyed PM tool steel. Materials Science and Engineering A, 393: 286–293.
10. Muro, P., Gimenez, S. and Iturriza, I. (2002). Sintering behaviour and fracture toughness characterization of D2 matrix tool steel, comparison with wrought and PM D2. Scripta Materialia, 46(5): 369–373.
11. Ernst, I.C. and Duh, D. (2004). Properties of coldwork tool steel X155CrVMo12-1 produced via spray forming and conventional ingot casting. Journal of Materials Science, 39: 6835–6838.
12. Schulz, A., Uhlenwinkel, V., Escher, C., Kohlmann, R., Kulmburg, A., Montero, M.C., Rabitsch, R., Schutzenhfer, W., Stocchi, D. and Viale, D. (2008). Opportunities and challenges of spray forming high-alloyed steels. Materials Science and Engineering A, 477: 69–79.
13. Gülsoy, H.Ö., Bilici, M.K., Bozkurt, Y. and Salman, S. (2007). “Enhancing the wear properties of iron based powder metallurgy alloys by boron additions, Materials and Design, 28: 2255-2259.
14. Weber, S., Theisen, W., Castro, F. and Pyzalla, A. (2009). Influence of gas atmosphere and hard particle addition on the sintering behavior of high alloyed PM cold work tool steels. Materials Science and Engineering A, 515: 175-182.
15. Dudrova, E., Selecka, M., Bures, R. and Kabatova, M. (1997). Effect of boron addition on microstructure and properties of sintered Fe-1 .5Mo powder materials. ISIJ International, 37(1): 59-64.
16. Bakan, H.I., Heaney, D. and German, R.M. (2001). Effect of nickel boride and boron additions on sintering characteristics of injection moulded 316L powder using water soluble binder system. Powder Metallurgy, 44(1): 235-242.
17. Sercombe, T.B. (2003). Sintering of freeformed maraging steel with boron additions. Materials Science and Engineering A, 363: 242–252.
18. Selecká, M., Šalak, A. and Danninger, H. (2003). The effect of boron liquid phase sintering on properties of Ni-, Mo- and Cr-alloyed structural steels. Journal of Materials Processing Technology, 141: 379–384.
19. Gülsoy, H.Ö., Salman, S. and Özbek, S. (2004). Effect of FeB additions on sintering characteristics of injection moulded 17-4PH stainless steel powder. Journal of Materials Science, 39: 4835-4840.
20. Cabral Miramontes, J.A.C., Barceinas Sanchez, J.D.O., Almeraya Calderon, F., Martinez Villafane, A. and Chacon Nava, J.G. (2010). Effect of Boron additions on sintering and densification of a ferritic stainless steel. Journal of Materials Engineering and Performance, 19(6): 880-884.
21. German, R.M. and Rabin, B.H. (1985). Enhanced sintering through second phase additions. Powder Metallurgy, 28(1): 7-12.
22. Madan, D.S. (1991). Enhanced sintering and property improvement in ferrous P/M compacts. International Journal of Powder Metallurgy, 27(4): 339-345.
23. Zovas, P.E., German, R.M., Hwang, K.S. and Li, C.J. (1983). Activated and liquid-phase sintering – progress and problems. The Journal of The Minerals, Metals &Materials Society, 35(1): 28-33.
24. Bombac, D., Fazarinc, M., Saha Podder, A. and Kugler, G. (2013). Study of carbide evolution during thermo-mechanical processing of AISI D2 tool steel. Journal of Materials Engineering and Performance, 22(3): 742–747.
25. Valloton, J., Herlach, D.M. and Henein, H. (2016). Effect of convection on the dendrite growth kinetics in undercooled melts of D2 tool steels, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 117: 1-5. doi:10.1088/1757-899X/117/1/012058.
26. Özgün, Ö., Gülsoy, H.Ö., Yılmaz, R. and Fındık, F. (2013). Microstructural and mechanical characterization of injection molded 718 superalloy powders. Journal of Alloys Compounds, 576: 140– 153.
27. Özgün, Ö., Gülsoy, H.Ö., Findik, F. and Yilmaz, R. (2012). Microstructure and mechanical properties of injection moulded Nimonic-90 superalloy parts. Powder Metallurgy, 55: 405–414.
28. Liao, P.K. and Spear, K.E. (1992). ASM Handbook: Alloy Phase Diagram, ASM International, Materials Park, OH.
29. Narasimhan, K.S. (2001). Sintering of powder mixtures and the growth of ferrous powder metallurgy. Materials Chemistry and Physics, 67: 56– 65.
30. Singh, K., Khatirkar, R.K. and Sapate, S.G. (2015). Microstructure evolution and abrasive wear behavior of D2 steel. Wear, 328: 206-216.
31. Mohammed, M.N., Omar, M.Z., Syarif, J., Sajuri, Z., Salleh, M.S. and Alhawari, K.S. (2013). Microstructural evolution during DPRM process of semisolid ledeburitic D2 tool steel. The Scientific World Journal, 2013, 1-7.
32. Keown, S.R. and Pickering, F.B. (1977). Some aspects of the occurrence of boron in alloy steels. Metal Science, 11(7): 225-234.
33. Wang, L. (2010). Development of Predictive Formulae for the A1 Temperature in Creep Strength Enhanced Ferritic Steels. Master's Thesis, The Ohio State University

APA	Özgün Ö, Ercetin A, BALALAN Z, GÜLSOY H, UZUN M (2017). Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi. , 87 - 96.
Chicago	Özgün Özgür,Ercetin Ali,BALALAN Zülküf,GÜLSOY H Özkan,UZUN MAHİR Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi. (2017): 87 - 96.
MLA	Özgün Özgür,Ercetin Ali,BALALAN Zülküf,GÜLSOY H Özkan,UZUN MAHİR Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi. , 2017, ss.87 - 96.
AMA	Özgün Ö,Ercetin A,BALALAN Z,GÜLSOY H,UZUN M Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi. . 2017; 87 - 96.
Vancouver	Özgün Ö,Ercetin A,BALALAN Z,GÜLSOY H,UZUN M Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi. . 2017; 87 - 96.
IEEE	Özgün Ö,Ercetin A,BALALAN Z,GÜLSOY H,UZUN M "Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi." , ss.87 - 96, 2017.
ISNAD	Özgün, Özgür vd. "Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi". (2017), 87-96.

APA	Özgün Ö, Ercetin A, BALALAN Z, GÜLSOY H, UZUN M (2017). Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 29(2), 87 - 96.
Chicago	Özgün Özgür,Ercetin Ali,BALALAN Zülküf,GÜLSOY H Özkan,UZUN MAHİR Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 29, no.2 (2017): 87 - 96.
MLA	Özgün Özgür,Ercetin Ali,BALALAN Zülküf,GÜLSOY H Özkan,UZUN MAHİR Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol.29, no.2, 2017, ss.87 - 96.
AMA	Özgün Ö,Ercetin A,BALALAN Z,GÜLSOY H,UZUN M Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2017; 29(2): 87 - 96.
Vancouver	Özgün Ö,Ercetin A,BALALAN Z,GÜLSOY H,UZUN M Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2017; 29(2): 87 - 96.
IEEE	Özgün Ö,Ercetin A,BALALAN Z,GÜLSOY H,UZUN M "Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi." Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 29, ss.87 - 96, 2017.
ISNAD	Özgün, Özgür vd. "Bor İlavesinin Toz Metal D2 Takım Çeliğinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi". Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 29/2 (2017), 87-96.