Bu yazımda bitirme tezimde yaptığım Hardox-400 çeliğinin farklı enerji girişlerinde yapılan kaynağında mikro yapı değişimi incelenmiştir. Bunun için 6 mm kalınlığındaki Hardox-400 plakadan 35 mm eninde ve 100 mm uzunluğunda plazma kesim ile 5 adet numune alınmıştır. Bu numuneler temizlenmiş ve plaka üzerlerine 4 mm uzunluğunda farklı çaplardaki rutil elektrotlar ile ve akımlarda alternatif akım kaynak makinesiyle düz dikiş çekilmiştir.
Daha sonra numuneler mikro yapı incelemesi için uygun yerlerden kesilmiş ve sırasıyla farklı zımpara numaralarında zımparalanmış, parlatma işlemleri, dağlama işlemlerine tabi tutulmuştur. Daha sonra optik mikroskobunda mikro yapı görüntüleri incelenmiş ve fotoğraflanmıştır.
5 adet Hardox-400 numunesine farklı enerji girişlerinde elektrik ark kaynağı ile kaynak yapılmış ve incelenmiştir.
100 gr kuvvet ile 10 saniye boyunca, her saniyede 10 gr arttırılan yük ile ölçülen mikro sertlik sonuçları alınmıştır.
3 numaralı (140 A ve 3.5 mm rutil elektrot) ve 4 numaralı (80 A ve 2.5 mm rutil elektrot) numunelerden mikro sertlikler alınmıştır.
| Numune Numaraları | Elektrod Çapı (mm) | Kaynak Akımı (Amper) | Kaynak Voltajı (Volt) |
|
1 |
2.5 | 80 | 60 |
| 2 | 2.5 | 110 | 60 |
| 3 | 3.25 | 80 | 60 |
| 4 | 3.25 | 110 | 60 |
| 5 | 3.25 | 140 | 60 |
Numune Tablosu
Hardox-400 Ana Mikro Yapı
Ana yapının martenzit ve beynit faz karışımlarından olduğu görülmektedir. Buda hem sert bir faz ve hem de nispeten sertliği daha düşük 2 fazın bir araya gelmesinden dolayı az karışımı oluşturmaktadır. Martenzit sert bir faz ve beynitte nispeten sertliği daha yumuşaktır. Bu yüzden hardox- 400 çelikleri hem sertliği hemde çekme mukavemeti yüksektir. Bu nedenle hem aşınma dayanımı hemde mukavemet istenen koşullarda kullanılır.
80 A akım ve 2.5 mm elektrod kaynakların mikro yapıları
Kaynak bölgesinden siyah nokta şeklinde curuf kalıntıları görülmektedir. Bu kalıntıların kaynak hatası olduğu saptanmıştır. ITAB (ısı tesiri altında kalan bölge) çok dar bir bölgedir ve mikro yapı değişime uğramamıştır.
110 A akım ve 2.5 mm elektrod kaynakların mikro yapıları
Enerji girdisinin artmasından dolayı ITAB (ısı tesiri altında kalan bölge) ‘ın genişlediği görülmektedir. Bu yüzden kaynak hatasından dolayı oluşan curuf kalıntıları ana metalide etkilemiştir ve mikro yapı ITAB (ısı tesiri altında kalan bölge) bölgesinde oldukça değişmiştir.
80 A akım ve 3.25 mm elektrod ile yapılan kaynak
Düşük enerji girdisinden dolayı ITAB (Isı Tesiri Altında Kalan Bölge) ‘ın dar olduğu ve ana yapınında değişmediği görülmektedir. Tanelerin boyutlarında değişim görülmemektedir.
110 A akım ve 3.25 mm elektrod ile yapılan kaynak
ITAB (Isı Tesiri Altında Kalan Bölge) 80 A’ de yapılan kaynağa göre nispeten daha geniştir ve ana fazın değişime uğradığı görülmektedir. Taneler ısı tesiri altında kalan bölgelere uzak olan bölgelerde normal boyutlarındayken , ısı tesiri altında kalan bölgelerde tane boyutlarında artış gözlenmiştir.
140 A akım ve 3.25 mm çapındaki kaynak
Bu mikro yapıda da kaynak hatalarından dolayı mikro yapılar görülmektedir. ITAB (Isı Tesiri Altında Kalan Bölge) 80 A ve 110 A ‘de yapılan kaynaklara göre daha geniştir. Mikro yapı oldukça değişmiştir. Enerji girdisinin artışı ısı tesiri altında kalan bölgelerdeki tanelerin büyümesine sebep olur. 80 A akım ile yapılan kaynak bölgesinde tane boyutu, 140 A akım ile yapılan numunenin kaynak bölgesine göre daha küçük bir tane boyutuna sahiptir.
Sertlik Ölçüm Sonuçları
yukarıdan aşağıya
1. Bölge 355 HV (Hardox -400)
2. Bölge 357 HV (ITAB’ ın hemen üstü
3. Bölge 350 HV (ITAB)
4. Bölge 198 HV (Kaynak),noktalar yukarıdan aşağı doğru sıralanmıştır.
1. Bölge 212 HV (Hardox-400)
2. Bölge 224 HV (Hardox- 400)
3. Bölge 193 HV (ITAB)
4. Bölge 188.5 HV (Kaynak), noktalar yukarıdan aşağı doğru sıralanmıştır.
Sertlik ölçüm sonuçlarına bakıldığında, 80 A akım ve 2.5 mm elektrodla yapılan kaynakta ve 140 A akım ve 3.25 mm elektrodla yapılan kaynaktaki 1., 2. ve 3. bölgeler karşılaştırıldığında arran enerji girdisine bağlı olarak sertliğin oldukça düştüğü görülmektedir. Ancak 4. bölge yani kaynak metalinin sertliği nispeten etkilenmiştir. Bu da göstermektedir ki enerji girdisi arttıkça ITAB (ısı tesiri altında kalan bölge) ‘ın genişlemesi ile Hardox-400 çeliğinin sertliği düşmektedir.
Sonuç ve Yorum
Kaynak akımı yükseldikçe ITAB(ısı tesiri altında kalan bölge) ‘ın genişlediği görülmüştür. Bununla birlikte tanelerde de büyüme görülmüştür. Karbon çeliğinin ile kaynağında artan akım miktarı ile malzemenin sertliğinde genel olarak artmalar görülmektedir. Bu çalışmada Hardox- 400 çeliği kullanıldığı için artan akım miktarı çeliğin yumuşamasına sebep olmuştur.
80 A akım ve 2.5 mm’lik elektrot kullanılarak yapılan kaynak sonucu numuneden alınmış sertlik sonuçları, 140 A akım ve 3.25 mm elektrod kullanılarak yapılan kaynak sonucu numuneden alınmış sertlik sonucuna nazaran daha yüksek değerdedir. Özetle enerji girdisi arttıkça sertlik düşmektedir. Elektrot çapındaki değişimin mikroyapı ve mikrosertlik üzerindeki etkisi enerji girdisi kadar etkili değildir. Kaynak bölgesinden ve ITAB’dan alınan mikroyapı görüntüleri, akım miktarındaki artış ile hardox – 400 çeliğinin tanelerinde büyümeye sebep olduğunu göstermektedir.
Akım arttıkça sertliğin düştüğü gözlenmiştir. Hardox-400 çeliğine en yakın sertlik değeri düşük enerji girdisinde elde edilmiştir.
Ayrıca mikro yapılarda siyah nokta şeklinde kaynak hatası nedeniyle curuf kalıntıları gözlenmiştir.
Hardox-400 çeliğinin kaynağında düşük enerji girdisi ile kaynak yapılması durumunda malzemenin mikro yapısı en düşük seviyede bozulmakta ve sertliğide az etkilemektedir.
Hardox-400 çeliğinin kaynağında enerji girdisi azaldıkça ITAB (Isı Tesiri Altında Kalan Bölge) daralmaktadır.
Çeliklerin sınıflandırılması ile ilgili yazımızı buraya tıklayarak okuyabilirsiniz…
