Fe-Cr-Ni üçlü alaşımlarının borlanması ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, krom ve nikel elementlerinin demir esaslı malzemelerin borlanma davranışına etkilerinin belirlenmesi amacıyla öncelikle % at. 1, 2, 4, 6, 8 nikel içeren sentetik Fe-Ni ikili alaşımları, ikinci aşamada da at. %8 nikel ve % at. 1, 2, 4, 8, 16 krom içeren sentetik Fe-Ni-Cr üçlü alaşımları ark ergitme sisteminde üretilerek saf demir ile birlikte kutu borlama tekniği ile 1000oC sıcaklıkta 3 saat Ekabor-II tozu kullanılarak borlama işlemine tabi tutulmuştur. Borlanmış numuneler; XRD, SEM, SEM-EDS, Vickers mikrosertlik ölçüm ve analiz teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Saf demir üzerinde oluşan borür tabakanın morfolojik yapısı artan Ni ve Cr miktarı ile birlikte testere dişi yapıdan daha düz bir yapıya dönüşmüştür. Borlanan tüm numunelerin yüzeyinde FeB ve Fe2B fazları oluşmuştur. Altlıktaki artan Cr miktarı ile kaplama altında iğnemsi yapılar ((Fe,Cr)-B) meydana gelmiştir. Yüksek Cr içeren borlanmış numunelerde CrB fazı da oluşmuştur ve iğnemsi yapılar ile CrB yüksek Cr içeren borlanmış alaşımlarda ana borür tabaka ile altlık arasında bir geçiş bölgesi oluşturmuştur. Borür tabakasının kalınlığı artan Ni ve Cr miktarıyla birlikte azalmıştır. Borür tabakanın mikrosertlik değerleri artan Ni oranıyla birlikte değişmezken, en yüksek Cr içeren borlanmış numunelerde artmıştır.In this study, to determine the effects of chromium and nickel elements on boronizing behavior of iron based materials; pure iron, synthetic Fe-Ni binary alloys containing 1, 2, 4, 6, 8 at.% nickel and synthetic Fe-Ni-Cr triple alloys containing 8 at.% nickel and 1, 2, 4, 8, 16 at.% chromium were produced in arc melting system and boronized with Ekabor-II powder at 1000oC for 3 hours using pack boriding technique. Boronized samples were characterized using XRD, SEM, SEM-EDS and Vickers microhardness measurement and analysis techniques. The morphological structure of the boride layer formed on the pure iron has turned into a flat structure than the saw-tooth morphology with increasing amount of Ni and Cr. FeB and Fe2B phases were formed on the surface of all boronized samples. With the increasing amount of Cr in the substrate, the needle like structures ((Fe,Cr)-B) were formed under the coating. CrB phase was also formed in boronized samples with high Cr content. The needle like structures together with CrB phase formed a transition zone in high Cr containing boronized alloys between the main boride layer and the substrate. The thickness of the boride layer decreased with increasing Ni and Cr amount. The microhardness values of the boride layer did not change with the increasing Ni ratio, but they increased with the highest Cr content.