Nb İlavesi ve Sinter Şartlarının Toz Enjeksiyon Kalıplama ile Üretilmiş AISI- 420 Martenzitik Paslanmaz Çelikler Üzerine Etkisi : Mikroyapısal, Mekanik ve Korozyon Özellikler

Bu araştırma makalesinde, Toz Enjeksiyon Kalıplama metodu kullanılarak üretilmiş AISI-420 martenzitik paslanmaz çeliklerin mikroyapısal, mekanik ve korozyon özellikleri üzerine Nb ilavesinin ve sinterleme şartlarının etkisi incelenmiştir. Gaz atomizasyonu ile üretilmiş önalaşımlı AISI-420 paslanmaz çelik tozlar polimerik bağlayıcılar ile karıştırılarak besleme stoğu oluşturulmuş ve enjeksiyon kalıplama metodu kullanılarak şekillendirme işlemleri gerçekleştirilmiştir. Kalıplama işlemi sonrasında, solvent ve ısıl bağlayıcı giderme işlemleri uygulanarak kullanılan bağlayıcıların büyük bir kısmı yapıdan uzaklaştırılmıştır. Bağlayıcısı giderilmiş numuneler 1250-1350 oC sıcaklık aralığında H2 ve Ar atmosferi altında sinterlenmiştir. Nihai özelliklerin eldesi için numuneler sinterleme sonrasında ısıl işlemlere tabi tutulmuştur. Isıl işlem görmüş numunelerin yoğunlukları Arşimet prensibine göre ölçülmüştür. Mikroyapısal gelişimlerin belirlenmesi için metalografik prosedürler; mekanik özelliklerin belirlenmesi için çekme testi ve sertlik ölçümleri; korozyon dirençlerinin tespiti için potansiyometrik ölçümler gerçekleştirilmiştir. Nihai numunelerin %99 kısmi yoğunluk değerlerine ulaştığı, Nb ilavesinin tüm mekanik ve korozyon özelliklerini geliştirdiği gözlemlenmiştir. Buna ilave olarak H2 sinterleme atmosferinde sinterlenen numunelerin en iyi özellikleri sergilediği görülmştür.

The Effect of Nb Addition and Sintering Conditions on AISI-420 Martensitic Stainless Steels Produced by Powder Injection Molding: Microstructural, Mechanical and Corrosion Properties

In this research article, the effect of Nb addition and sintering conditions on the microstructural, mechanical and corrosion properties of AISI-420 martensitic stainless steels produced by Powder Injection Molding method was investigated. The feedstock was formed by mixing the alloyed AISI-420 stainless steel powders produced by gas atomization with polymeric binders and shaping processes were carried out using the injection molding method. After the molding process, solvent and thermal binder removal processes were applied and most of the binders used were removed from the structure. The debinded samples were sintered under H2 and Ar atmosphere in the temperature range of 1250-1350 oC. Samples were subjected to heat treatment after sintering in order to obtain the final properties. Densities of heat-treated samples were measured according to Archimedes principle. Metallographic procedures for determining microstructural developments; tensile testing and hardness measurements to determine mechanical properties; potentiometric measurements were carried out to determine corrosion resistance. It was observed that the final samples reached 99% relative density values, and Nb addition improved all mechanical and corrosion properties. In addition, samples sintered in an H2 sintering atmosphere were found to exhibit the best properties.

___

  • [1] German RM., Bose A., (1997). Injection molding of metals and ceramics, New Jersey, USA, MPIF, 7-25
  • [2] German RM., (1990). Powder injection molding, New Jersey, USA, MPIF, 7-10
  • [3] Enneti RK., Onbattuvelli VP., Gulsoy O., Kate KH., Atre SV., (2020). Handbook of metal injection molding, Powder-binder formulation and compound manufacture in metal injection molding (MIM), London, England: Woodhead Publishing Limited, 57-88
  • [4] Davis JR., (1994), Stainless Steels, ASM international, Ohio, 90-125
  • [5] El-Tamimi AM., El-Hossainy TM., Investigating the machinability of AISI 420 stainless steel using factorial design, Mater. Manuf. Process. 23, 419–426, (2008)
  • [6] Coleman AJ., Murray K., Kearns M., Tingskog TA., Sanford B., Gonzalez E., Properties of MIM AISI 420 via pre-alloyed and master alloy routes, International Conference on Powder Metallurgy and Particulate Materials, 412–419, (2013)
  • [7] https://www.materials.sandvik/en/products/metal-powder/metal-injectionmoulding, mim/technical- papers.
  • [8] Nath SD., Clinning E., Gupta G., Poirier VW., L’Espérance G., Gulsoy O., Kearns M., Atre SV., Effects of Nb and Mo on the microstructure and properties of 420 stainless steel processed by laser- powder bed fusion, Additive Manufacturing, 28, 682–691, (2019)
  • [9] Taylor K., Solubility products for titanium-, vanadium-, and niobium-carbide in ferrite, Scr. Metall. Mater. 32, 7–12, (1995)
  • [10] Moroishi T., Fujikawa H., Makiura H., The effect of carbon, zirconium, niobium, and titanium on the oxidation resistance of chromium stainless steel, J.Electrochem. Soc. 126, 2173–2182, (1979)
  • [11] Yan H., Bi H., Li X., Xu Z., Precipitation and mechanical properties of Nb-modified ferritic stainless steel during isothermal aging, Mater. Charact. 60, 204–209, (2009)
  • [12] Koseski RP., Suri P., Earhardt NB., German RM., Kwon YS., Microstructural evolution of injection molded gas- and water-atomized 316L stainless steel powder during sintering, Materials Science and Engineering A 390, 171–177, (2005)
  • [13] Karatas C., Sozen A., Arcaklioglu E., Erguney S., Investigation of Mouldability for Feedstocks Used Powder Injection Moulding,. Materials Design, 29, 1713-1724, (2008)
  • [14] Karataş Ç., Sarıtaş S., 316L Paslanmaz Çelik Tozları ve Polipropilen Esaslı Bağlayıcı Karışımlarının Reolojik Özellikleri. Turkish J. of Engineering Environmental Science, 22, 353-363, (1998)
  • [15] Li D., Hou H., Liang L., Lee K., Powder injection molding 440C stainless steel, Int J Adv Manuf Technol, 49, 105–110 (2010)
  • [16] Fujita N., Ohmura K., Yamamoto A., Changes of microstructures and high temperature properties during high temperature service of Niobium added ferritic stainless steels, Materials Sci. and Eng. A, 351, 272-281, (2003)
  • [17] Hua M., Garcia C., DeArdo A., Precipitation behavior in ultra-low-carbon steels containing titanium and niobium, Metall. Mater. Trans. A 28, 1769–1780, (1997)
  • [18] Shan Y., Luo X., Hu X., Liu S., Mechanisms of solidification structure improvement of ultra-pure 17 wt% Cr ferritic stainless steel by Ti, Nb addition, J. Mater. Sci. Technol. 27, 352–358, (2011).
  • [19] Taylor KA., Solubility products for titanium-, vanadium-, and niobium-carbide in ferrite, Scripta Metall. 32, 7-12, (1995)
  • [20] Rodrigues C., Lorenzo P., Sokolowski A., Barbosa C, Rollo J., Titanium and molybdenum content in supermartensitic stainless steel, Mater. Sci. and Eng. A., 460, 149-152, (2007)
  • [21] Jeglitsch F., Niobium in tool steels and cemented carbides, International Symposium on Niobium, 1001–1039, (2001)
  • [22] DeArdo AJ., Niobium in modern steels, Int. Mater. Rev. 48, 371–402, (2003)
  • [23] Brnic J., Turkalj G., Canadija M., Lanc D., Krscanski S., Martensitic stainless steel AISI 420- mechanical properties, creep and fracture toughness, Mech. Time-Depend. Mater. 15, 341–352, (2011)
  • [24] Kimura M., Miyata Y., Toyooka T., Kitahaba Y., Effect of retained austenite on corrosion performance for modified 13% Cr steel pipe, Corrosion 57, 433–439, (2001)
  • [25] Bautista A., Velasco F., Abenojar J., Anton N., 178th Meeting of the Electrochemical Society, Abstracts vol. 2000-2, Ed. ElectrochemicalSociety, Phoenix, USA,387, (2000)
  • [26] Hamdy AS., El-Shenawy E., El-Bitar T., Electrochemical impedance spectroscopy study of the corrosion behavior of some niobium bearing stainless steels in 3.5% NaCl, Int. J. Electrochem. Sci. 1, 171–180, (2006)
  • [27] Lu SY., Yao KF., Chen YB., Wang MH., Shao Y., Ge XY., Effects of austenitizing temperature on the microstructure and electrochemical behavior of a martensitic stainless steel, J. Appl. Electrochem. 45, 375–383, (2015)
  • [28] Carmezim MJ., Simoes AM., Montemor MF., Belo C., Capacitance behaviour of passive films on ferritic and austenitic stainless steel. Corros. Sci. 47, 581–591, (2005)
  • [29] Haupt S., Strehblow HH., A combined surface analytical and electrochemical study of the formation of passive layers on Fe/Cr alloys in 05 M H2SO4. Corros. Sci. 37, 43–54, (1995)
  • [30] Fu J., Wang J., Li F., Cui K., Du X., Wu, Y., Effect of Nb addition on the microstructure and corrosion resistance of ferritic stainless steel. Applied Physics A, 126(3), 1-12, (2020)
  • [31] Bautista, A., Velasco, F., Guzmán, S., Fuente, D. D. L., Cayuela, F., Morcillo, M., Corrosion behavior of powder metallurgical stainless steels in urban and marine environments, Revista De Metalurgia, 42(3), 175-184, (2006)
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2013
  • Yayıncı: Gazi Üniversitesi , Fen Bilimleri Enstitüsü
Sayıdaki Diğer Makaleler

Üç Fazlı DGM Doğrultucunun Doğrudan Aktif-Reaktif Güç Kontrolü

Harun ÖZBAY, Akif KARAFİL

SADE KARBONLU TOZ METAL BİR ÇELİĞİN ÇEKME DAYANIMINA STATİK DEFORMASYON YAŞLANMA İŞLEMİNİN ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Onur ALTUNTAŞ, Emine ÖZER, Ahmet GÜRAL

Çok Amaçlı Foton Sayıcı (ÇAFS) ile 137Cs Gama Spektrumunun Elde Edilmesi

Cüneyt ÇELİKTAŞ, Elif Ebru ERMİŞ

Nb İlavesi ve Sinter Şartlarının Toz Enjeksiyon Kalıplama ile Üretilmiş AISI- 420 Martenzitik Paslanmaz Çelikler Üzerine Etkisi : Mikroyapısal, Mekanik ve Korozyon Özellikler

H.Özkan GÜLSOY, Lütfi YAKUT, Semih ÖZBEY

B4C TAKVİYE ORANI VE İKİNCİL SİNTERLEME İŞLEMLERİNİN Al6061 MATRİSLİ MMKp MALZEMELERİN ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Türkan KIYMAZ, Yusuf ÖZÇATALBAŞ

LLC Rezonanslı DA-DA Dönüştürücü Tasarımında Kullanılabilecek Bir Grafiksel Arayüzün Geliştirilmesi

M. Timur AYDEMİR, Mehmet KUBİLAY

FARKLI MENEVİŞLEME SICAKLIKLARININ 51CrV4 ÇELİĞİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Hülya DURMUŞ, Fatma ÇAKIR, Canser GÜL

Sade Karbonlu Toz Metal Bir Çeliğin Çekme Dayanımına Statik Deformasyon Yaşlanma İşleminin Etkilerinin Araştırılması

Ahmet GÜRAL, Onur ALTUNTAŞ, Emine Kübra ÖZER

ELEKTRİKLİ ARAÇLAR İÇİN HIZLI ŞARJ İSTASYONU TEKNOLOJİLERİ

Alper KEREM, Hatice GÜRBAK

Vorteks Soğutma Yönteminin Talaşlı İmalat Yöntemleri Ve Kesme Parametrelerine Göre İncelenmesi

İhsan KORKUT, Duygu GÜRKAN, Saltuk Alper YAŞAR, Gültekin UZUN