Akademik Veri Yönetim Sistemi
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, cilt.13, sa.4, ss.1644-1656, 2025 (TRDizin)
Bu araştırmanın amacı, karbürsüz beynitik çelik döküm (KİB-ÇD) malzemenin mikroyapısal özellikleri ve aşınma performansının, uygulanan östemperleme sıcaklığından ne şekilde etkilendiğini ortaya koymaktır. Bu kapsamda, numuneler öncelikle 900°C sıcaklıkta 60 dakika süreyle östenitleme işlemine tabi tutulmuştur. Ardından, östemperleme aşaması için 275°C, 300°C, 325°C ve 350°C olmak üzere dört farklı sıcaklıkta hazırlanan tuz banyolarında, her bir numune 90 dakika boyunca izotermal olarak bekletilmiştir. Mikroyapısal karakterizasyon, optik mikroskop kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Malzeme yapısındaki kalıntı östenit fazının hacimsel oranı ise X-ışını kırınımı (XRD) tekniği ile tespit edilmiştir. Aşınma davranışının belirlenmesi amacıyla, ASTM G133-22 standardında belirtilen prosedürlere uygun olarak aşınma testleri yapılmış ve test sonrası yüzeylerde meydana gelen hacim kayıpları optik profilometre ile hassas bir şekilde ölçülmüştür. Elde edilen bulgular, östemperleme sıcaklığının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerinde belirleyici bir rol oynadığını göstermiştir. En ince taneli mikroyapı, 275°C'de gerçekleştirilen 90 dakikalık östemperleme işlemi sonucunda elde edilirken, en kaba taneli yapıya 350°C'de yapılan işlemle ulaşılmıştır. Bu mikroyapısal farklılıklar, malzemenin sertlik değerlerine de yansımıştır. En yüksek sertlik değeri (54,9 HRC) 275°C'de işlem gören numunede ölçülürken, en düşük sertlik (48,2 HRC) 350°C'de östemperlenen numunede kaydedilmiştir. Kalıntı östenit hacim oranı da östemperleme sıcaklığı ile doğru orantılı bir değişim sergilemiştir; en düşük oran (%17,5) 275°C'de, en yüksek oran (%24,2) ise 350°C'de işlem görmüş numunelerde tespit edilmiştir. Aşınma testi sonuçları, ısıl işlemin aşınma direncini önemli ölçüde iyileştirdiğini ortaya koymuştur. Döküm halindeki numune, 0,3304 mm³'lük hacim kaybı ve 1,32x10⁻⁴ mm³/N.m'lik aşınma hızı ile en zayıf performansı göstermiştir. Östemperlenmiş numuneler arasında ise en üstün aşınma direnci, 275°C'de işlem gören numunede gözlemlenmiştir. Bu numune, 6,68x10⁻⁶ mm³/N.m ile en düşük aşınma hızına, 0,0167 mm³ ile en az hacim kaybına ve μ=0,684 ile en düşük ortalama sürtünme katsayısına sahip olmuştur. Buna karşılık, 350°C'de östemperlenen numune, 1,62x10⁻⁵ mm³/N.m'lik aşınma hızı, 0,0406 mm³'lük hacim kaybı ve μ=0,709'luk sürtünme katsayısı ile en yüksek aşınma değerlerini sergilemiştir.
The aim of this research is to determine how the microstructural features and wear performance of carbide-free bainitic cast steel (CFB-CS) are influenced by austempering temperature. For this purpose, CFB-CS samples were first austenitized at 900°C for 60 minutes and then austempered for 90 minutes in salt baths held at 275, 300, 325, and 350°C. Microstructural characterization was performed using optical microscopy, while the volume fraction of retained austenite was determined by X-ray diffraction (XRD). The finest bainitic structure and the highest hardness were obtained at 275°C, where hardness reached 54.9 HRC and retained austenite was measured as 17.5%. The coarsest structure formed at 350°C, accompanied by a reduced hardness of 48.2 HRC and an increased retained austenite fraction of 24.2%. Wear behaviour was evaluated according to ASTM G133-22, and volume losses were measured with an optical profilometer. The as-cast specimen exhibited the weakest performance, with a volume loss of 0.3304 mm3 and a wear rate of 1.32×10-4 mm3/N.m. Among the austempered samples, the best wear resistance was observed at 275°C, showing a wear rate of 6.68×10-6 mm3/N.m, a volume loss of 0.0167 mm³, and an average friction coefficient of μ = 0.684. Conversely, the sample austempered at 350°C showed the lowest wear resistance, with a volume loss of 0.0406 mm3, a wear rate of 1.62×10-5 mm3/N.m, and a friction coefficient of μ = 0.709.