Cam kalıplarında kullanılan küresel grafitli dökme demirlerin (KGDD) borlanması

Abstract

Bu tez çalışmasında ferritik GGG4 .3 küresel grafitli dökme demir örnekler Ekabor I ticari tozu içinde gömülerek 85 , 9 ve 95 C sıcaklıklarda 1, 2 ve 4 saat sürelerde kutu borlama tekniği ile borlama yapılmıştır ve daha sonra aynı demir borlama ajanı olarak kullanılan ticari Ekabor II tozu ile borlamaya tabi tutuldu ve borlama işlemi 95 C sıcaklıkta 4 saat boyunca gerçekleştirildi. Genellikle Ekabor toz karışımı B4C, SiC and KBF4 içermektedir. Son olarak, KBF4’ deki flor gazının zararlı etkisinden dolayı Ekabor tozu yerine %85B4C+%15Na2CO3 toz karışımı kullanılarak 95 C sıcaklıkta 4 saat boyunca borlama yapılmıştır. Demir ana malzeme üzerindeki FeB ve Fe2B fazlarının varlığı optik mikroskop ve SEM(taramalı elektron mikroskobu) ile doğrulandı ve borür tabakasının tester dişi şeklinde morfolojisi gözlemlendi. X-ışını difraksiyon analizleri, kırılma toklukları ve mikrosertlikleri incelenmiş ve tabaka büyüme oran sabitleri hesaplanmıştır. 3 N yük altında 1 m kayma yolunda ball on disk(bilye-disk) aşınma testi uygulanmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Ekabor I ve Ekabor II ticari tozları aynı kompozisyona sahipken, toz boyutları aynı değildir. Burada toz boyutunun borlama üzerine etkisi incelenmiştir. Toz boyutunun azalması daha iyi yüzey temasıdır ve böylece daha iyi difüzyon gerçekleşir. Ekabor I ile xiii borlanan örneklerin borür tabaka kalınlığı Ekabor II kullanılarak elde edilen borür tabakasınınkinden daha kalındır. Demir yüzeyindeki borür tabakaların X-ışınları difraksiyon analizi FeB ve Fe2B fazlarının varlığını ortaya çıkarmıştır. Borlama sonrasında elde edilen borür tabakasının kalınlığı optik mikroskop kullanılarak ölçülmüştür. 85 C’ de 1, 2 ve 4 saatlik sürelerde borlanmış örneklerin borür tabaka kalınlığı değerleri 38-60 µm aralığında iken, 95 C’ de borlanmış örneklerin borür tabaka kalınlık değerleri 92-198 µm arasında dağılım göstermektedir. Sertlik değerlerinin 117 -182 HV ve kırılma tokluğu 2,79-3,78 MPa m1/2 aralığında bulunmuştur. Uzun borlama süresinin düşük kırılma tokluğu değerleriyle sonuçlandığı gözlemlenmiştir. Aşınma testleri sonrasında, borlanmamış örneğin borlanmış örneklerle karşılaştırıldığında daha düşük aşınma direnci sergilediği gözlemlenmiştir. Difüzyon katsayısı değerlerinin 1,078x10-8 -1,537x10-7 cm2 /sn aralığında olduğu tespit edilmiştir.