Crconi Süperalaşımının Yüksek Sıcaklık Oksidasyon Ve Karburizasyon Davranışı

Abstract

Yüksek sıcaklık teknolojisi pek çok endüstri için, örneğin metal ve metal-dışı malzeme üretimi, malzeme prosesleme, kimya mühendisliği, ulaşım ve güç üretiminde son derece önemlidir. Genel olarak yüksek sıcaklık malzemeleri(Superalaşım) VIIIA grubu elementleri kullanılarak geliştirilmiştir. Kullanıldıkları sıcaklıklarda yüksek mekanik ve korozyon dayanımı gösteren alaşımlardır. Yüksek sıcaklık alaşımlarından beklenilen özellikler yüksek sürünme direnci, termal yorulma direnci, oksidasyon/karburizasyon direncidir. Bu çalışmada CrCoNi yüksek sıcaklık alaşımına farklı sıcaklık(900oC, 1000oC, 1100oC ve sürelerde kutu karburizasyon testleri yapılarak olası mikroyapısal değişimler ortaya konulmuştur. Bu alaşıma uygulanacak karburizasyon testleri neticesinde malzemenin yüksek sıcaklık ve karburize edici ortam koşullarını birlikte içeren mühendislik uygulamalarında kullanabilirliği irdelenmiştir. Ayrıca bu alaşımdan yapılmış parçaların yüksek sıcaklık ve aşınma koşullarını içeren bir mühendislik uygulamasında kullanım sonrası mikro yapı değişimleride karakterize edilmiştir. Söz konusu uygulama demir-çelik tesislerinde sıcak çelik blokların kaydırılması için kullanılan ray sistemidir. Bu amaçla değişik sürelerle serviste kalmış parçalar incelmeye tabi tutulmuştur. Deneysel yöntemler olarak X-ışınları difraksiyonu, mikroanaliz, SEM ve EPMA kullanılmıştır. Deney sonuçlarına göre 900oC ve 1000oC sıcaklıklarında yapılan kutu karburizasyon testleri sonucunda oluşan oksit tabakası ile karbonun yüzeyden içeriye yayınması engellenmiş ve buna bağlı olarak fark edilir bir karburizasyon gözlemlenmemiştir. Ancak 1100oC’da yapılan kutu karburizasyon testi sonucunda özellikle 120 saatlik deney verilerine göre oksit tabakasında bölgeler dökülmeler sebebiyle süreksiz hale geldiği gözlemlenmiştir.

High temperature technology is of major importance in many industries including metal and non-metal production, material processing, chemical engineering, transportation and power generation. Superalloys are high temperature materials, generally based on Group VIIIA elements of the periodic table, exhibit high mechanical properties and oxidation/corrosion resistance. The expected properties from high temperature materials are resistance to creep, thermal fatigue, and oxidation/corrosion. In this study, CrCoNi based high temperature alloys was subjected to pack carburization for various times (24, 72, 120 hours) and temperatures (900oC, 1000oC, 1100oC) and the resultant microstructural changes were characterized. The results of the carburization tests were interpreted in terms of suitability of these alloys to service conditions that involve both high temperature and carburization. Furthermore, the same alloy system was studied in terms of microstructural changes in samples that have been exposed to actual service conditions involving wear as well as high temperatures. This particular application is a kind of rail system for skidding hot steel slabs during their processing in iron&steel plants. Samples from this application have been gathered at varying periods and temperature zones from the processing line in a iron&steel plant. The experimental methods employed were X-ray diffractometry, microanalysis, SEM and EPMA. According to the test results, the oxidation scale prevented the carbon diffusion through the matrix in 900 and 1000oC tests. But especially 1100oC-120h test, the spalling and non continuous form was observed in the oxidation scale because of the high temperature.