Fatigue Performance of Tungsten Carbide Cobalt (WC-Co) Hardmetals After Shot Peening

Abstract

Bu çalışmada, soğuk dövme kalıpları ve takım ucu gibi imalat sektörü açısından önemli alanlarda kullanılan tungsten karbür-kobalt (WC-Co) sertmetal malzemeler ele alınmıştır. İlgili metal-seramik kompozit malzemelerin yorulma ömrünün artırılması için özellikle havacılık ve otomotiv sanayinde kullanılan bilyalı dövme işlemi uygulanmıştır. Malzeme karakterizasyon testleri sonrası yorulma ömürleri elde edilmiştir. Yüzey pürüzlülük ölçümleri sonucunda, bilyalı dövme işlemi sonrası malzeme Ra ve Rz değerlerinde sırasıyla %113 ve %83’lük artışlar gözlenmiştir. Sertlik ölçümleri neticesinde, yüzeyde %13’lük bir artış olduğu ortaya çıkarılmıştır. Elde edilen derinlik profiline göre sertlik artışından etkilenen bölge derinliğinin yaklaşık 300 µm olduğu saptanmıştır. Yorulma testleri sonucunda bilyalı dövme işlemi sayesinde sertmetal numunelerin yorulma performansında iyileşme elde edilmiştir. Malzemedeki yorulma ömrü artışının bilyalı dövme sonucu elde edilen sertlik artışı sayesinde olduğu belirlenmiştir. Sertlik artışının plastik deformasyon sonucu gerinim sertleşmesi neticesinde olduğu ortaya konmuş, kobalt fazında herhangi bir kristal yapı değişikliği saptanmamıştır. Numunelerin kırılma yüzeyleri yorulma testleri sonrasında taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Yorulma testi sonrasında gözlenen kırılmaların çoklu çatlak başlangıcı sonucu olduğu tespit edilmiştir. Tungsten karbür tanelerin hem bilyalı dövme hem de yorulma testi sonucunda kırıldığı gözlenmiştir. Kırılma esnasında hem tanelerarası hem de taneiçi çatlak ilerleme mekanizmalarının kırılmalara neden olduğu ortaya konmuştur. Ayrıca, incelenen kırılma yüzeylerinde sünek malzemelerde görülen yorulma yivciklerine rastlanmamıştır.