Aşınmaya Etki Eden Faktörler

4.2.1.1. Ana Malzemenin Özelliklerinin Etkisi 4.2.1.1.1. Malzemenin Kristal Yapısının Etkisi

Malzemelerin kristal yapılarının sıkı paket kafes yapısına sahip malzemelerin aşınma dirençleri diğer kristal yapıdaki malzemelere göre daha yüksek olduğu yapılan araştırmalarda belirtilmiştir [105].

4.2.1.1.2. Malzemenin Sertliğinin Etkisi

Malzemenin sertliği ile malzemeye katılan alaşım elementlerinin çeşidi ve miktarı arasında önemli bir ilişki vardır. Genellikle katılan alaşım elementleri, malzemelerin mukavemet ve sertliğini artırmaktadır. Aşınma direncini etkileyen en önemli faktörlerin başında gelen sertlik ile aşınma direnci arasında belli bir düzeyde neredeyse doğrusal bir ilişki vardır. Sertliğin artmasıyla genellikle aşınma direnci de artar [105].

4.2.1.1.3. Elastiklik Modülünün Etkisi

Elastiklik modülü yüksek olan malzemelerin gerçek temas alanları düşmektedir. Bu durumdan dolayı malzeme yüzeyine etki eden yük yalnızca pürüz tepelerinde desteklenir ve yükü çok küçük bir alan taşır. Uygulanan yük sabit kabul edildiğinde; pürüzlere gelen yük daha fazla olacağından, deformasyonla birlikte kaynak bağları oluşumu artacaktır. Bu durumdan dolayı da aşınma miktarı artış gösterecektir [105].

4.2.1.1.4. Deformasyon Davranışının Etkisi

Soğuk şekil değiştirme işlemiyle malzemelerin sertlikleri ve dolayısıyla aşınma dirençleri değişmektedir. Malzemelerin mekanik özellikleri soğuk deformasyonla iyileştirilebildiği gibi, aşınma dirençleri de soğuk deformasyon sertleşmesine uğramış malzemelerde artış gösterebilmektedir. Soğuk şekillendirme esnasında malzemede pekleşme meydana gelir ve mekanik özellikler değişir. Aşınma esnasında verilen enerjinin bir kısmı sürekli olarak soğuk deformasyon meydana getirerek malzeme yüzeyinin

pekleşmesine sebep olur. Bu pekleşmeden dolayı yüzeyin mukavemeti artar aşınma direnci yükselir [105].

4.2.1.1.5. Malzemenin Yüzey Pürüzlülüğünün Etkisi

Yüzeyin pürüzlülüğü gerçek temas alanını etkilediğinden, malzemenin aşınma ve sürtünme davranışını önemli ölçüde etkiler. Yüzey pürüzlüğünün yüksek olması gerçek temas alanını düşüreceğinden pürüz tepeciklerine gelen yük artar ve aşınma direnci düşer. Aşınma başlangıcında yüzey pürüzlülüğünün kontrol edilmesi kolayken, çalışma esnasında aşınmanın nasıl gerçekleştiği tam kestirilemediğinden yüzey pürüzlüğünün kontrolü zordur. Bunun için birbiriyle uyumlu çalışma çiftlerin seçilmesi daha iyi olur [105].

4.2.1.1.6. Isıl İşlemin Etkisi

Isıl işlem ile malzemelerin mekanik özellikleri önemli oranda değiştirilebilir. Malzemelere ısıl işlem uygulanarak sertlikleri artırılır ve aşınma dirençleri iyileştirilebilir. Isıl işlemle malzemelerin mikroyapıları değiştirilerek, malzemelere farklı özellikler kazandırılır ve her bir özellik malzemenin aşınma davranışını önemli ölçüde etkileyebilir [105].

4.2.1.1.7. Malzeme Boyutunun Etkisi

Malzemelerin aşınmaya maruz kalan bölgeleri ne kadar genişse, aşınma esnasında ortaya çıkan ısı da o kadar kolay transfer olur ve malzeme daha geç ısınır. Böylelikle ısıdan dolayı mikroyapıda oluşacak değişimler azaltılmış olacaktır. Mikroyapı fazla değişmediğinden aşınma direncinde de önemli bir değişim oluşmayacaktır. Malzemenin dar bir alanı aşınmaya maruz kaldığında ise ani sıcaklık artışından dolayı malzemenin mikroyapısının değişmesiyle aşınma direncinde de değişme olacaktır. Isının aşırı yükselmesiyle mikroyapıdaki taneciklerin boyutu küçülür ve böylelikle aşınma direnci artar [105].

4.2.1.2. Aşındırıcının Etkisi

Aşındırıcı malzemenin cinsi, taneciklerinin boyutu, sertliği ve şekli aşınma miktarının değişmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Örneğin; alüminyum oksit (Al2O3) aşındırıcılar sert ve köşeli bir yapıdadır. Silisyum karbür (SiC) aşındırıcılar ise Al2O3’ e göre çok daha sert ve köşelidir. Bunun olumsuz etkisi SiC’ ün daha kırılgan olmasıdır. Aşındırıcı ne kadar sert ise malzemedeki aşınma miktarı da o kadar fazla olur [105].

4.2.1.3. Ortamın Etkisi 4.2.1.3.1. Sıcaklığın Etkisi

Aşınma bölgesinde sıcaklık arttıkça sertlik düşer ve plastik deformasyon ile oksidasyon artar. Bu durumlarda malzemenin aşınma miktarını artırır. Artan çevre sıcaklığı ise yüzey özelliklerini geliştirdiği için aşınmayı olumlu yönde etkiler [105].

4.2.1.3.2. Nemin Etkisi

Atmosferdeki bağıl nem oranı aşınma miktarını etkileyen etmenlerden biridir. Bağıl nem oranı arttıkça sürtünme katsayısı azalır ve böylelikle aşınma miktarı düşer [105].

4.2.1.3.3. Atmosferin Etkisi

Atmosferde bulunan oksijen aşınma esnasında özellikle ısının artmasıyla oksit tabakası oluşturur. Bu oksit tabakasının aşınma esnasında yüzeyden koparılmasıyla metal teması oluşur ve parça aşınır. Aşınma soy gaz atmosferi altında gerçekleştiğinde ise oksitlenme miktarı azalır [105].

4.2.1.4. Kullanım Şartlarının Etkisi 4.2.1.4.1. Yükün Etkisi

Aşınma esnasında yük arttıkça temas alanı da artar. Bu nedenle sürtünme artarak aşınma direncini düşürür. Aşınma esnasında malzemeye etkiyen yüklerin cinside aşınma miktarını değiştirir. Statik yükler, yüzeye sabit bir etki yaptığından aşınma miktarları daha sabit olur. Yataklarda ve çoğu mekanik elemanlarda kullanılan malzemeler ise genelde

dinamik yüke maruz kalırlar. Dinamik yükün titreşim genliğinin artması ile de aşınma miktarı azalır [105].

4.2.1.4.2. Hızın Etkisi

Aşınma anındaki hız malzemenin mikroyapısına etki ederek aşınma direncini değiştirir. Araştırmalarda aşınma hızının fazla olmasının, karbürlerin veya takviye elemanlarının miktarının düşmesine neden olduğu belirtilmiştir. Bu durum ağırlık kayıplarına neden olmakta ve sertliği düşürmektedir, böylelikle aşınma direncinde de azalma meydana gelmektedir. Aşınma öncesinde mikroyapılardaki karbürler belli bir aşınma hızından sonra yüzeyden koparak uzaklaşmakta veya yüzeyle aşındırıcı arasına girerek aşındırıcı görevi üstlenmektedir. Bu durumda aşınma miktarının artmasına sebebiyet vermektedir [105].

4.2.1.4.3. Kayma Mesafesinin Etkisi

Kayma mesafesi arttıkça aşınmada genelde doğru orantılı olarak artar. Kayma mesafesi arttıkça, yüzeyden transfer olan parçacık miktarı da artar. Böylelikle yüzeyin pürüzlülüğü artmış olur buda artan temas alanıyla birlikte aşınma miktarını artırabilir [105].

4.2.1.5. Aşınmaya Matrisin Etkisi

Aşınma esnasında matris karbürlere yeterliği desteği sağladığında karbürlerin yüzeyden dökülmesi önlenebilir. Özellikle ağır aşınma şartları altında çatlaklar genelde matris-karbür ara yüzeyinden başlar. Çünkü bu bölgelerde gerilme yoğunlukları oldukça yüksektir. Matrisin sertliği arttıkça genelde aşınma direnci de artar. Ayrıca yüksek mukavemete sahip matrisler, karbürleri daha iyi destekleyerek aşınma miktarını azaltabilir [91].

4.2.1.6. Aşınmaya Karbürlerin Etkisi

Malzemelerin mikroyapılarında bulunan sert karbürler malzemelerin aşınma dirençlerini önemli ölçüde artırmaktadır. Mikroyapıda bulunan karbürlerin büyüklüğü ve

miktarı arttıkça aşınma miktarı da azalmaktadır. Yine karbürler arasındaki mesafe, karbürlerin sertliği ve çeşidi de aşınma direncini etkileyen etmenlerdendir. Mikroyapı içerisindeki karbürlerin yoğunluğu ne kadar çoksa sertlik de artmakta ve aşınma miktarı ve hızı azalmaktadır [91].

4.2.2. Aşınma Çeşitleri